機(jī)械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用分析

王楠 楊麗英

摘要：近年來，隨著科技水平的提高和領(lǐng)域創(chuàng)新，我國機(jī)械設(shè)計技術(shù)取得了前所未有的突破，一線機(jī)械技術(shù)研究隊伍也逐步壯大，為重工業(yè)進(jìn)步奠定了堅實的人力資源與技術(shù)基礎(chǔ)。然而，在實際發(fā)展進(jìn)程中，機(jī)械制造材料的過度消耗不僅使得稀缺材料供應(yīng)不足，還與可持續(xù)發(fā)展觀念背道而馳。針對此，本文圍繞機(jī)械設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用展開深度探究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計;材料;選擇;應(yīng)用

一、機(jī)械設(shè)計加工材料選擇的重要性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計加工行業(yè)的機(jī)械設(shè)備、工具器具等的使用頻率也在不斷增加，一定程度上提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，同時也凸顯了機(jī)械設(shè)計加工材料選擇和應(yīng)用的重要性。設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計時，不僅需要重點考慮材料的尺寸、性能等因素，更要對各項材料的配合加工給予足夠的重視，盡可能地提升設(shè)計的整體質(zhì)量和效率。此外，由于我國是發(fā)展中國家，工業(yè)生產(chǎn)比重較大，工業(yè)生產(chǎn)所帶來的能源消耗、環(huán)境污染等問題日益突出，如何利用環(huán)保節(jié)能、高效便捷的加工材料為機(jī)械設(shè)計服務(wù)是相關(guān)工作人員必須認(rèn)真思考的問題。此外，科學(xué)合理地對機(jī)械設(shè)計加工所用的材料進(jìn)行選擇，不僅能夠保證機(jī)械設(shè)計加工的質(zhì)量和效率，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，而且能夠在一定程度上降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，做好機(jī)械設(shè)計加工材料的選擇，不僅能夠有效提升機(jī)械設(shè)計加工的效率和整體質(zhì)量，而且在一定程度上為我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，為機(jī)械設(shè)計行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和壯大做出一定的貢獻(xiàn)。

二、機(jī)械設(shè)計材料選用的基本原則

（一）選擇滿足設(shè)計需求的材料

在選擇和應(yīng)用機(jī)械設(shè)計所需材料的過程中，應(yīng)當(dāng)充分遵照基本設(shè)計原則和具體要求，從材料的性能和用途著手。不同零部件在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域都扮演著不同的角色，因此，材料的特性存在本質(zhì)性差異。基于此，有必要結(jié)合機(jī)械設(shè)計對零部件性能的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行材料的分化選擇。

（二）選擇荷載水平高的材料

隨著機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時間的延長，部分構(gòu)件會失去原有作用，其根本原因在于部分材料的荷載水平較低，導(dǎo)致機(jī)械零部件基本功能喪失。針對此，應(yīng)當(dāng)確保材料的荷載水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在復(fù)核機(jī)械設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)加大對評估材料荷載水平的重視度，與此同時，針對應(yīng)用頻率較高的材料提高荷載限定標(biāo)準(zhǔn)。其中較為常見的案例就是低碳鋼的滲碳處理工藝， 滲碳過程由分解、吸收、擴(kuò)散三過程組成，三個過程又是同時發(fā)生的，全部過程存在著復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)。滲碳是有機(jī)物液體在高溫下分解，產(chǎn)生活性碳原子，并被加熱到奧氏體狀態(tài)的工件表面吸收，而后向鋼內(nèi)部擴(kuò)散，加熱時間和保溫時間長擴(kuò)散層的厚度也愈深。為確保鋼材質(zhì)量符合出廠標(biāo)準(zhǔn)，需要對材質(zhì)進(jìn)行測驗和統(tǒng)一處理。

（三）盡量選擇無毒害材料

在機(jī)械設(shè)計的前期規(guī)劃過程中，會涉及諸多類型的材料，與此同時，具有放射性的元素也會在部分特定的工業(yè)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)。采取無污染處理不僅能夠避免其對生態(tài)環(huán)境造成不可逆的危害，還可以保護(hù)區(qū)域內(nèi)居民的生命安全，具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義。

（四）優(yōu)先選用可循環(huán)再利用材料

當(dāng)下，機(jī)械設(shè)計環(huán)節(jié)所應(yīng)用的材料以金屬材質(zhì)為主，但由于生產(chǎn)工藝需求差異對材料會有特殊的要求。并且為進(jìn)一步強(qiáng)化金屬的特定功能，也會對多種金屬進(jìn)行綜合性處理。而合金材料的選擇與應(yīng)用，能夠最大限度滿足對機(jī)械材料的需求。在機(jī)械設(shè)計過程中，需要合理規(guī)劃零部件及各類型材料的生命周期，并著重把控回收處理工作。材料的回收利用不僅能夠穩(wěn)定提升經(jīng)濟(jì)效益，還可以提高資源利用率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。例如，在選擇金屬材料的過程中，要有限選擇成分單一的合金材料。

（五）選擇低能耗、輕污染材料

實際上，低能耗、輕污染材料的選用原則還應(yīng)當(dāng)貫穿整個材料生命周期規(guī)劃過程。而且在回收再利用階段也應(yīng)當(dāng)保證這一優(yōu)勢特征。從材料本身來說，優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)性、低能耗、輕污染材料是最基本的原則，而在此過程中一旦出現(xiàn)生產(chǎn)加工難度系數(shù)加大、短期生產(chǎn)成本劇增等情況，會影響整個工程的決策制定。故而材料的選用需做好科學(xué)合理的規(guī)劃，并綜合考量整個材料的生命周期。

三、機(jī)械工程設(shè)計材料選擇環(huán)節(jié)的注意事項

（一）著重把控材料的經(jīng)濟(jì)適用性

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計材料選用的過程中，應(yīng)當(dāng)著重考量材料的經(jīng)濟(jì)適用性。機(jī)械設(shè)計人員要嚴(yán)格把控設(shè)計環(huán)節(jié)所涉及的生產(chǎn)加工工藝、焊接工藝、裝配工藝及鑄造工藝等。并且要在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇性價比高的原材料，進(jìn)而保證材料利用價值最大化，優(yōu)化完善機(jī)械設(shè)計。例如，在機(jī)械鑄造的過程中，要加強(qiáng)機(jī)械材料的流動性、收縮性、吸氣性以及偏析性;在焊接過程中，應(yīng)保證材料的實用性和靈敏度;在加工鑄造環(huán)節(jié)，則需增大材料的冷縮性、抗沖擊強(qiáng)度及可塑性。此外，機(jī)械材料的性能差異決定了機(jī)械設(shè)計的材料選擇方向，切實了解不同類型材料的特征，可以進(jìn)一步優(yōu)化選擇。在確保機(jī)械設(shè)計適用性的前提下，應(yīng)綜合卡量材料的經(jīng)濟(jì)性，不僅要讓其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到要求，還應(yīng)盡可能的節(jié)約成本。針對可以循環(huán)再利用的材料，則可采取恰當(dāng)?shù)亩翁幚?，以提高資源的利用率，降低設(shè)計成本，穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)效益。

（二）加大對材料節(jié)能環(huán)保性的考慮

隨著全面貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念的日益深化，機(jī)械制造領(lǐng)域的材料選擇與應(yīng)用成為社會各界關(guān)注的焦點?，F(xiàn)階段，公眾的節(jié)能環(huán)保意識逐步增強(qiáng)，資源消耗及環(huán)境污染也成為環(huán)保工程的核心內(nèi)容。要想切實保證可持續(xù)發(fā)展，首要前提就是加大資源利用率，杜絕過度消耗。為此，在機(jī)械設(shè)計過程中，確保材料選用的節(jié)能性和環(huán)保性至關(guān)重要。機(jī)械設(shè)計人員要嚴(yán)格履行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念，在充分滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇低能耗、輕污染的材料，以節(jié)約不可再生資源，促進(jìn)行業(yè)的快速發(fā)展。

（三）注重可持續(xù)發(fā)展理念原則

對機(jī)械設(shè)計材料的選擇遵從的可持續(xù)性原則，在一定程度上和綠色環(huán)保性原則有著異曲同工之妙，都是在經(jīng)濟(jì)社會全新發(fā)展的背景下，對機(jī)械設(shè)計材料選擇和利用的全新觀念，是對資源的有效利用和對環(huán)境的積極保護(hù)。在選擇機(jī)械設(shè)計材料的過程中，有關(guān)工作人員應(yīng)在切實了解相關(guān)設(shè)計要求的前提下，盡可能地選擇環(huán)保節(jié)能、性價比較高的原材料，同時，企業(yè)管理人員應(yīng)科學(xué)安排整個機(jī)械設(shè)計的工藝流程，盡可能地避免加工工藝缺陷造成的材料加工活動的失敗和返工情況。此外，企業(yè)應(yīng)建立完善的可持續(xù)發(fā)展的理念和體制，盡可能地鼓勵員工在合理估算有關(guān)材料承載能力的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)濟(jì)效益較高的符合機(jī)械設(shè)計加工需求的加工材料，為企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

四、結(jié)語;

在機(jī)械設(shè)計過程中，材料的選擇和應(yīng)用是一項意義重大的工作?？茖W(xué)合理地選擇適宜的加工材料，不僅能夠提升企業(yè)機(jī)械材料加工的質(zhì)量和效益，一定程度上降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且還能夠幫助企業(yè)建立高效環(huán)保、節(jié)能便捷的工藝流程，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時提升企業(yè)的社會影響力，從而增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力，為企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。因此，相關(guān)工作人員在對機(jī)械設(shè)計材料進(jìn)行選擇時，應(yīng)在滿足相應(yīng)設(shè)計要求和材料承載力的前提下，盡可能地選擇經(jīng)濟(jì)實用、綠色環(huán)保的可持續(xù)性加工材料，從加工工藝和企業(yè)管理兩方面入手，為我國機(jī)械設(shè)計加工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和壯大奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭云鵬，張宏偉.機(jī)械設(shè)計中材料選擇與應(yīng)用的意義與要點[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（24）：98.

[2]佟巍.機(jī)械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用[J].現(xiàn)代鹽化工，2017，44（05）：14-15.

[3]袁小偉.關(guān)于機(jī)械設(shè)計中的材料選擇和應(yīng)用探討[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2017（06）：42-45.

[4]張軍，黃福敏.淺談機(jī)械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（06）：154-155.