機械設(shè)計加工中材料選擇問題的探討

鄭宏

摘 要：在當(dāng)今時代，我國的經(jīng)濟呈現(xiàn)出高速發(fā)展之勢，機械工業(yè)的設(shè)計領(lǐng)域日漸強大與先進(jìn)。機械設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)部通常會與多個環(huán)節(jié)以及工序相聯(lián)系，同時機械產(chǎn)品的設(shè)計與加工和產(chǎn)品完工時的品質(zhì)、應(yīng)用范圍有著不可分割的聯(lián)系，只有使用優(yōu)等的機械設(shè)計加工材料才能夠確保設(shè)備在使用時的質(zhì)量、壽命以及使用者的安全，因此，一定要將機械在設(shè)計與加工中所用到的材料作為首要研究目標(biāo)。鑒于此，文章針對機械設(shè)計加工中材料選擇要點進(jìn)行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;材料選擇;要點研究

1 機械加工中材料選擇的要素

1.1 環(huán)保性能

在機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)該科學(xué)的選擇合適的材料，在材料選擇的過程中，應(yīng)該考慮到環(huán)保性，并基于這個基礎(chǔ)對加工材料進(jìn)行選擇。在材料加工環(huán)節(jié)應(yīng)該盡可能的選擇污染小的材料，秉持綠色生產(chǎn)的經(jīng)營理念，不斷優(yōu)化材料加工和生產(chǎn)工藝，減少工業(yè)廢氣的排放，同時根據(jù)機械設(shè)備的使用要求，通過熱軋和冷軋的生產(chǎn)工藝提升機械設(shè)備的性能，延長機械設(shè)備的使用年限，通過這種生產(chǎn)工藝還能夠有效的減少對生態(tài)環(huán)境的污染。在選擇金屬材料時應(yīng)該優(yōu)先選擇一些可再生材料，通過這種途徑和方式，能夠有效的減少經(jīng)濟支出，并且對生態(tài)環(huán)境也有很好的保護作用。在對傳統(tǒng)金屬材料生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的化學(xué)反應(yīng)，并且隨之會出現(xiàn)很多的有毒氣體，對生態(tài)環(huán)境造成重要的影響，同時也危害著人們的身體健康，通過使用新型材料能夠有效的避免這個問題，這些新型材料生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)有毒物質(zhì)，并且能夠循環(huán)使用，也具有很高的經(jīng)濟性。在機械設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)該科學(xué)的選擇材料，在生產(chǎn)過程中需要重點關(guān)注材料的經(jīng)濟性和環(huán)保性。隨著社會的不斷發(fā)展，機械化水平會越來越高，機械加工材料的重要性也會得到有效的顯現(xiàn)，因此，機械加工企業(yè)應(yīng)該堅持節(jié)能環(huán)保的發(fā)展原則，促進(jìn)社會經(jīng)濟的健康發(fā)展。

1.2 高性能材料

如何進(jìn)行選擇往往與材料本身的用途相關(guān)。不同材料的用途也是不一樣的。工作人員要根據(jù)材料的不同用途和功能來進(jìn)行適配。因此，在機械加工當(dāng)中，高性能是最重要的一方面。材料的選擇，要達(dá)到機械設(shè)計中對材料的標(biāo)準(zhǔn)要求。比如，復(fù)合型材料就適合用于較為嚴(yán)格、精密的機械裝置。復(fù)合型材料是兩種或兩種以上的新型材料。這種由其他材料組合、融合而成的復(fù)合型材料，特點就是保留著原本物質(zhì)的特點，但經(jīng)過融合也形成了屬于自己的特點。一般來說，復(fù)合型材料分為兩大類：金屬復(fù)合型以及非金屬復(fù)合型。在機械加工當(dāng)中，這兩種復(fù)合型材料基本上都具有較為廣泛的應(yīng)用。由此可見，在選擇材料時，要關(guān)注材料本身的特點來選擇應(yīng)用的范圍。如金屬性材料就可以用作制造精密零件;陶瓷性材料硬度高，不易腐蝕，可以用作精度較高、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的儀表當(dāng)中。因此，在機械加工當(dāng)中，材料的選擇要素也包括高性能。

1.3 適用性

在材料的選擇上，不僅需要考慮選擇的要素，還要遵循選擇的原則。首先需要遵循的原則就是適用性的原則。在選擇材料時，必須要保證材料能夠符合機械的標(biāo)準(zhǔn)和要求，這樣可以有效保證機械加工工作的有效性，提升工作效率。在機械加工當(dāng)中，不同的技術(shù)和工作也需要不同的材料，對材料有著不同的要求和需求。為了保證在這個過程中每一項工作的完成效率，所以在選擇材料的過程中更應(yīng)該充分的對每一個細(xì)節(jié)之處進(jìn)行考慮。比如，在鑄造這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，對材料的可塑造型、收縮性等都具有很高的要求。在熱處理、熱加工這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，對材料的熱敏感度、變形程度等有著很高的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在選擇機械材料時，要考慮到材料在機械加工中的適用性，以提升機械加工的工作效率。

1.4 經(jīng)濟性

在機械加工中選擇材料時，還要注重材料的經(jīng)濟性。也就是說，要在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少經(jīng)濟成本。在選擇材料時，應(yīng)該考慮到材料的經(jīng)濟性，要盡量選擇價格低、來源渠道寬、成本低廉的材料。在機械加工的過程中，材料的成本有兩個：材料本身的成本以及材料加工的成本。因為在加工過程中，有許多零件并不是直接使用的，需要對其進(jìn)行一定的加工。在這個過程中，如果可以將材料進(jìn)行回收，可以有效提升材料的利用效率，也能夠保證一定的經(jīng)濟效益，同時降低成本。這樣也可以促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)定、健康、長期的發(fā)展下去。

2 機械設(shè)計與加工過程中材料選擇方法研究

2.1 了解材料基本特點與利用價值

在機械設(shè)計中，通常要用到不止一種材料。對于一些經(jīng)常使用的材料，更要全面的了解它們的基本特點以及運用價值。如果工作人員對其有非常熟悉的了解，那么在選擇材料進(jìn)行應(yīng)用時，就可以更加高效率。這對于后期的工作開展也是很有幫助的。如前文提及的金屬材料，相較于其他材料來說，這種金屬材料韌性和強度都很高，且價格便宜，所以經(jīng)常被廣泛應(yīng)用。再比如高分子型材料，是高分子的化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)過一定的反應(yīng)形成的，可以根據(jù)實際需要對其進(jìn)行改良。但需要注意的是，在機械設(shè)計時，不可將材料混放在一起。這樣不僅降低了工作效率，也給后期的材料回收利用增加了很大的難度。因此，在機械加工中不僅需要了解材料的基本特點和使用價值，也要對材料進(jìn)行有序的存放。

2.2 針對不同類型機械設(shè)備選擇

材料要想做好機械設(shè)計加工中的材料選擇，首先應(yīng)該在機械設(shè)計加工過程中，根據(jù)所設(shè)計的設(shè)備的類型以及主要功能來進(jìn)行適當(dāng)材料的選擇。機械設(shè)備的設(shè)計沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)，每類機械設(shè)備，甚至是每臺機械設(shè)備的工作環(huán)境和目標(biāo)功能都不同，相應(yīng)的機械設(shè)備的性能也要有所側(cè)重。機械設(shè)計的核心目的就是根據(jù)所設(shè)計對象的工作要求、工作環(huán)境以及工作特性等實際情況，設(shè)計出安全合理、經(jīng)濟可行的優(yōu)質(zhì)設(shè)備。在機械設(shè)計加工中，材料選擇也要根據(jù)機械設(shè)備的類型和工作特性來針對性選擇。例如，對實用性要求較高的設(shè)備而言，其在進(jìn)行材料選擇時，要特別關(guān)注材料的力學(xué)性能、穩(wěn)定性、耐磨性等性能是否滿足設(shè)備工作要求。而對一些工作環(huán)境、所承受載荷較為惡劣的設(shè)備而言，除了在機械設(shè)計和材料選擇時注重安全性和保守性，還要開展有效的力學(xué)評估以驗證其性能。對一些工作環(huán)境較為恒定、性能要求不高的消耗性設(shè)備，材料選擇在保證基礎(chǔ)的安全可靠性之外，應(yīng)該重點關(guān)注材料的經(jīng)濟性、綠色可回收性等，多選用低能耗、無污染和高效益的材料，并在設(shè)計中充分考慮互換性等因素，大幅提升機械設(shè)備在市場上的競爭力。

2.3 注重對金屬材料的腐蝕防護

金屬材料零件容易受環(huán)境影響而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，在金屬材料的加工、存儲等工作中若保護不當(dāng)均容易發(fā)生腐蝕。針對此特點，需以合理的方式做好防護，盡可能減少金屬材料的腐蝕。

2.3.1 切削加工中腐蝕防護

潮濕空氣環(huán)境中金屬腐蝕概率較大，因此將兩者完全隔絕后則可以起到防腐蝕的效果，但從實際情況來看，生產(chǎn)中并不具備完全隔絕潮濕空氣的條件，更為妥當(dāng)?shù)氖潜M可能限制腐蝕，主要途徑有：（1）內(nèi)部保護：摻入耐腐蝕性能較好的合金元素，提高金屬材料自身的耐腐蝕能力。（2）外部保護：通過刷漆、增設(shè)金屬覆層的方式實現(xiàn)對材料外圍的防護，使材料隔絕空氣。

2.3.2 腐蝕防護措施

（1）對于機床處于裸露的零部件，可采取涂漆的方式加以處理，后續(xù)使用中若保護層存在缺陷，則要及時填補。若防護劑與冷卻潤滑液兩類材料不具有相容性，當(dāng)兩者接觸后也將發(fā)生腐蝕，因此要以合理的方式改變兩者的狀態(tài)，使其達(dá)到相兼容的效果。（2）切削加工過程中伴有較明顯的擾動，導(dǎo)致原有的保護層受損，經(jīng)過加工后得到的工件也容易發(fā)生腐蝕。對此，在冷卻潤滑液中摻入適量性能良好的防蝕劑，作用在于產(chǎn)生致密的鈍化膜，但要注重對乳濁液濃度的控制，將其調(diào)整到最佳范圍內(nèi)。（3）經(jīng)過加工后，可對工件采取噴漆或浸泡處理措施，從而在工件表面形成完整的保護層。除此之外，經(jīng)過加工處理后，還可使用石蠟達(dá)到防腐的效果。

3 結(jié)語

綜上所述，機械加工制造行業(yè)為我國的經(jīng)濟發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，想要使機械加工制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展，企業(yè)管理者必須要提高對于材料應(yīng)用以及選擇的重視程度，將性能與實用性作為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)、合理化挑選，并保證滿足可持續(xù)發(fā)展、無污染的原則。除此之外，在進(jìn)行機械設(shè)備的加工設(shè)計時，相關(guān)人員還必須要保持嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，做好綜合處理工作，嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計與加工，最終使我國的機械設(shè)計加工水平得到顯著提高。

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