機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇及應(yīng)用

王堅(jiān)

【摘? 要】當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和使用性能?；诖?，論文主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇和應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，提出新型材料的選擇和應(yīng)用策略，以期為機(jī)械材料的選擇研究提供幫助。

【Abstract】At present， the economy is developing rapidly， China's mechanical design field presents a good development trend. The selection of new materials in mechanical design is related to the quality and use performance of mechanical equipment. Based on this， this paper mainly analyzes and discusses the selection and application of new materials in mechanical design， and puts forward the selection and application strategies of new materials， so as to provide help for the research of mechanical materials selection.

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì);新型材料;選擇

【Keywords】mechanical design; new materials; selection

【中圖分類號(hào)】TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）05-0187-02

1 引言

眾所周知，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備能夠在施工過(guò)程中發(fā)揮良好功效。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證設(shè)備材料的質(zhì)量，確保機(jī)械的結(jié)構(gòu)與實(shí)際的需求相吻合。在進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，也要考慮機(jī)械設(shè)備的整體性、安全性以及環(huán)保性。合理設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，材料的選擇直接關(guān)系到整體機(jī)械制造的質(zhì)量，因此，科學(xué)合理地選擇材料對(duì)于完善機(jī)械產(chǎn)品的功能具有重要作用。目前，為加強(qiáng)對(duì)環(huán)境資源的保護(hù)，減少對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在選擇材料時(shí)需要在保證材料性能的基礎(chǔ)上提升材料的環(huán)保性能。當(dāng)前，機(jī)械設(shè)備的社會(huì)需求量在逐漸增大，這是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展對(duì)于新興設(shè)備的需求在逐漸提升。因此，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中使用環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的材料，有利于不斷提升機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的原則

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇需要遵循一定原則，基于此，才能保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。下文詳細(xì)分析當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用原則。

3.1 經(jīng)濟(jì)性原則

機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用，必須遵循經(jīng)濟(jì)性原則。因?yàn)椴牧系某杀局标P(guān)系到機(jī)械設(shè)計(jì)的整體成本。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的整體特性來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和裝配。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員需要盡量提升自己的專業(yè)能力，盡量挖掘材料的應(yīng)用價(jià)值，讓設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品能夠符合機(jī)械產(chǎn)品的功能要求[1]。

3.2 節(jié)能環(huán)保原則

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及環(huán)保理念的深入，我國(guó)對(duì)于環(huán)保予以了高度關(guān)注。同時(shí)，人們對(duì)于環(huán)保和節(jié)能也給予了更多關(guān)注。而與此同時(shí)，人們也更注重環(huán)保和節(jié)能型機(jī)械產(chǎn)品的引進(jìn)，作為機(jī)械設(shè)計(jì)人員，需要考慮材料的環(huán)保性能，減少對(duì)環(huán)境的影響以及材料的浪費(fèi)。使用節(jié)能材料來(lái)制造出對(duì)環(huán)境污染最小的機(jī)械設(shè)備。通過(guò)這種方式，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品才能夠符合環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用理念，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.3 新型材料優(yōu)先原則

當(dāng)前，科技的發(fā)展衍生出了很多新型材料，越來(lái)越多的新型材料出現(xiàn)在市場(chǎng)上，與傳統(tǒng)的材料相比在性能和價(jià)格上有更高的優(yōu)勢(shì)。因此，設(shè)計(jì)人員需要摸清市場(chǎng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)中的新型材料，著重考慮對(duì)新型材料的選擇，提升機(jī)械產(chǎn)品的性價(jià)比。在選擇材料時(shí)需要應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程智能化。在智能化系統(tǒng)中應(yīng)用高科技，將會(huì)很大程度上推動(dòng)機(jī)械信息化和智能化發(fā)展。智能機(jī)械制造需要緊緊跟隨高新科技的發(fā)展，因?yàn)橄冗M(jìn)的科學(xué)技術(shù)，可以對(duì)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理以及安全控制等。機(jī)械的智能化依賴于科學(xué)技術(shù)的智能化，在機(jī)械工程建設(shè)中廣泛使用智能化科學(xué)技術(shù)，可以推動(dòng)工程建設(shè)行業(yè)的整體進(jìn)步。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)中的新型材料

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)中需要選擇各種材料，新型材料作為性價(jià)比較高的材料，在機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇中被認(rèn)為是關(guān)鍵所在。下文詳細(xì)分析各種類型新型材料。

4.1 實(shí)用型材料

機(jī)械設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于生產(chǎn)出滿足機(jī)械行業(yè)需要的機(jī)械產(chǎn)品，因此，在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)需要注重材料的使用性能。當(dāng)前，很多材料的規(guī)格出現(xiàn)差異，部分零件側(cè)重材料硬度，部分注重美觀。而設(shè)計(jì)者在選擇材料之前，必須對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的要求進(jìn)行詳細(xì)掌握。因?yàn)椴煌?guī)格、不同特色的材料本身在機(jī)械中能夠發(fā)揮的作用是完全不同的，因此，在選擇材料時(shí)需要綜合考慮材料的特性、機(jī)械的特性、零件的特性等。

4.2 碳素鋼、合金鋼材料

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域常見(jiàn)的材料中，碳素鋼和合金鋼性價(jià)比很高，在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中經(jīng)常使用。這一材料在韌性和強(qiáng)度上面并不是很理想。因此，在新型材料設(shè)計(jì)中，在碳素鋼的基礎(chǔ)上增加了一定比例的合金，構(gòu)建了全新的機(jī)械材料。這種新型材料顯著提升了機(jī)械材料的質(zhì)量，耐磨性等也有了很大提升，對(duì)于延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命具有一定功效。

4.3 無(wú)毒無(wú)害材料

基于環(huán)保理念，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域逐漸使用更多無(wú)毒無(wú)害材料。但是大部分材料都具有一定毒害性，很多化學(xué)類材料不僅會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要慎重選擇材料，確保機(jī)械的生產(chǎn)是安全穩(wěn)定且沒(méi)有污染的。

4.4 荷載材料

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)的承重。荷載材料就是提升機(jī)械承重能力的關(guān)鍵所在。很多設(shè)計(jì)人員在選擇材料時(shí)不能讓材料真正達(dá)到具體的工藝要求，因此，很多材料在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)機(jī)械設(shè)備的安全使用造成了風(fēng)險(xiǎn)，縮短了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。因此，在選擇材料的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)要求，確定荷載性能的指標(biāo)數(shù)值，防范荷載性能不足造成的機(jī)械設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 低耗能材料

材料自身的耗能決定了機(jī)械整體的耗能。機(jī)械設(shè)計(jì)者需要從環(huán)保的角度展開(kāi)機(jī)械材料的選擇。為推動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前在機(jī)械加工、制造和生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行控制。目前，金屬材料作為最常見(jiàn)的機(jī)械材料，在市場(chǎng)上具有很大的采購(gòu)量。而金屬材料在生產(chǎn)的過(guò)程中一定會(huì)經(jīng)過(guò)熱處理，這樣就為環(huán)境造成很大的負(fù)面影響。因此，設(shè)計(jì)人員可以使用一些冷處理材料，選擇可回收處理的材料，將機(jī)械設(shè)備的各個(gè)零部件按照材料分類放置在一起，防止不同回收指標(biāo)的材料混合在一起，因此，優(yōu)化了材料回收流程，提升了機(jī)械材料質(zhì)量。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇及應(yīng)用策略

機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等，優(yōu)化對(duì)材料的選擇和運(yùn)用，對(duì)于提升機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量具有關(guān)鍵意義。

5.1 根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)中會(huì)涉及各種零件，不同零件在進(jìn)行材料選擇時(shí)也會(huì)有不同的要求。為減少零件問(wèn)題，在選擇材料時(shí)需要考慮機(jī)械設(shè)備性能的發(fā)揮。因此，設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)識(shí)到材料選擇的重要性，針對(duì)每種材料的性能進(jìn)行充分了解，再根據(jù)不同材料的不同性能和影響因素等來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。并且使用這些材料來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，例如，耐熱實(shí)驗(yàn)、減震實(shí)驗(yàn)以及抗壓實(shí)驗(yàn)等，使用不同材料能提升整體的機(jī)械性能，實(shí)現(xiàn)材料選擇和機(jī)械設(shè)計(jì)的有效對(duì)接。除此之外，設(shè)計(jì)人員在選擇材料時(shí)也要重點(diǎn)考慮材料的價(jià)格，減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本消耗。

5.2 加強(qiáng)材料的工藝處理

對(duì)材料進(jìn)行工藝處理，是為了滿足在當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)不同工藝的要求，為了使機(jī)械設(shè)備發(fā)揮預(yù)期的效果，在進(jìn)行材料工藝化處理時(shí)，需要對(duì)鑄造工藝、焊接工藝、粘結(jié)工藝等進(jìn)行處理，提升機(jī)械的整體性能[2]。材料的工藝化處理直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的性能和工藝特色，因此，在進(jìn)行工藝化處理時(shí)需要盡量讓整個(gè)工藝和設(shè)備的特性貼合，這樣可以在很大程度上降低機(jī)械設(shè)計(jì)的缺陷發(fā)生概率，提升設(shè)備的材料選擇精確度。

5.3 把握不同材料的優(yōu)勢(shì)

選擇和應(yīng)用不同材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，具有不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，設(shè)計(jì)人員在選擇材料時(shí)必須把握材料的特性，從而實(shí)現(xiàn)材料的正確使用。首先，分析材料的物理性能，確保產(chǎn)出機(jī)械的材料質(zhì)量和性能;其次，研究不同材料在不同環(huán)境下的使用情況，根據(jù)不同材料在不同環(huán)境下的特征進(jìn)行制造，確保得出最佳方案;最后，材料的化學(xué)性能包括材料的腐蝕性、氧化性能等，在進(jìn)行材料焊接和切割時(shí)這些特性都發(fā)揮重要作用。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和處理，直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。為促進(jìn)當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，提升我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要按照設(shè)計(jì)要求和具體問(wèn)題進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對(duì)材料工藝進(jìn)行有效處理，把握不同材料的優(yōu)勢(shì)，正確選擇和應(yīng)用材料，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王偉.淺析化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2016（6）：5808.

【2】李軍，劉龍龍，楊超.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（14）：42.