車明浪 史兆偉

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730021）

機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

車明浪 史兆偉

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730021）

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料的選擇尤為重要，它幾乎關(guān)系著整個(gè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)的人士，要高度重視材料的選用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇應(yīng)用已成為本行業(yè)人員普遍關(guān)注的問(wèn)題，在材料選擇的過(guò)程中，既要使選擇的材料滿足機(jī)械設(shè)計(jì)要求，又要保證其具備環(huán)保節(jié)能的要求。因此，對(duì)材料的選用進(jìn)行分析和研究意義深遠(yuǎn)。

機(jī)械設(shè)計(jì) 材料選擇 應(yīng)用要點(diǎn)

隨著城市化建設(shè)的不斷加快，機(jī)械越來(lái)越被人們重視。可以說(shuō)，機(jī)械已經(jīng)成為城市建設(shè)的重要力量。而機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。在機(jī)械行業(yè)未來(lái)的發(fā)展中，材料的選擇和應(yīng)用將成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，工業(yè)體系越來(lái)越完善，為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)城市化發(fā)展越來(lái)越快，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料需求越來(lái)越多，在一定程度上導(dǎo)致機(jī)設(shè)計(jì)中的原材料變得緊缺，使供求矛盾越來(lái)越突出。機(jī)械材料是機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)，企業(yè)擁有足夠的材料是其發(fā)展的前提條件。但因?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展的需要，使機(jī)械材料處于一個(gè)被爭(zhēng)搶的狀態(tài)，導(dǎo)致材料選擇的實(shí)踐空間逐漸被壓縮[1]。對(duì)這種情況，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用研究極為必要。在對(duì)其進(jìn)行選擇和應(yīng)用的過(guò)程中，一定要注重適應(yīng)性、可持續(xù)發(fā)展性及經(jīng)濟(jì)性等，使有限的機(jī)械材料資源能得到充分利用。機(jī)械行業(yè)的相關(guān)人員要做好機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用工作，從而為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

2.1 使用型材料的選擇

在選擇機(jī)械材料時(shí)，材料的使用性是一個(gè)必須要考慮的因素，同時(shí)，它也是保障材料性能和質(zhì)量的根本性因素。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，不同的零部件對(duì)材料有不同的需求。例如，有些零件需要強(qiáng)度較高的材料，有些零件需要耐磨性能較好的材料，還有一些零件需要外表較為美觀的材料[2]。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，首先要了解清楚各個(gè)零部件對(duì)材料的需求，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)其要求，選擇使用性能較高的材料。

2.2 碳素鋼與合金鋼的選擇

在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料中，碳素鋼是當(dāng)今使用最為廣泛的一種材料。這種材料的加工工藝雖然較好，價(jià)錢也不高，但在使用范圍上，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有一定的限制。因?yàn)槠漤g性不好，強(qiáng)度也較差，因此，不能在中等形狀以上的零件中使用。相關(guān)人士為了解決這一缺點(diǎn)，在其中加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪兀纬梢环N合金鋼，這在一定程度上提高了材料的韌性和強(qiáng)度，起到增加淬透性的作用，同時(shí)，還增加了材料的耐磨性[3]。一般情況下，為了防止零件產(chǎn)生淬火裂紋，避免零件變形或在荷載應(yīng)力較大，需要對(duì)合金鋼進(jìn)行選擇。這能在一定程度上避免浪費(fèi)資源，而且還能使零部件在一些特殊情況下得到保障。

2.3 選擇對(duì)人體無(wú)害的材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，一些機(jī)械材料本身就帶有對(duì)人體有害的物質(zhì)，人們?nèi)绻L(zhǎng)期使用這些材料，會(huì)對(duì)身體造成一定損害。例如，以離子狀態(tài)存在的Cr+6就是對(duì)人體危害最為嚴(yán)重的一種元素，還有As、Ni等元素。這些物質(zhì)不僅對(duì)人體有害，而且對(duì)自然環(huán)境，如水源、土壤等，都會(huì)產(chǎn)生巨大損害。因此，要慎重選擇這些材料，避免因選擇不當(dāng)而對(duì)人體造成傷害。

2.4 載荷類型材料的選擇和應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)材料不能使用的現(xiàn)象，這主要是因?yàn)樗x材料在外在荷載上的能力較差。另外，一些機(jī)械在發(fā)揮功能的過(guò)程中，常常會(huì)在機(jī)械運(yùn)行良好的狀態(tài)下，出現(xiàn)突然失效的情況，導(dǎo)致該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是材料的荷載問(wèn)題。因此，在選擇機(jī)械材料時(shí)，對(duì)材料的荷載能力要進(jìn)行認(rèn)真估算，進(jìn)一步完善材料的選擇和應(yīng)用。

2.5 低消耗材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)備的選擇和應(yīng)用過(guò)程中，為了保證機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要盡量挑選具備節(jié)能環(huán)保性能的材料。應(yīng)用材料的過(guò)程中，盡量不用熱處理技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行處理，以保障材料的使用性能和使用壽命，避免環(huán)境污染[3]。因此，在對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在材料處理方面，可在熱軋和冷軋的情況下，選擇能充分發(fā)揮性能的材料。另外，如果在對(duì)材料進(jìn)行處理時(shí)，不能避免熱處理，要盡量選擇熱處理工序少的材料。在選擇機(jī)械材料時(shí)，可以選擇低消耗的材料，從而保障機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料應(yīng)用工作的注意要點(diǎn)

3.1 適用性和經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一

經(jīng)濟(jì)性及適用性是當(dāng)今機(jī)械設(shè)計(jì)在材料選擇上的重要內(nèi)容。對(duì)于這項(xiàng)工作，其相關(guān)人員要將材料的制造工藝作為材料選擇的參照標(biāo)準(zhǔn)。不同的機(jī)械設(shè)計(jì)材料，具有不同的技術(shù)要求，如鑄造、焊接、切削等方面均需要不同的制造工藝。因此，在使用不同材料時(shí)，要充分發(fā)揮其不同的性能，使其具備使用性。另外，要在能保證零部件具備的性能的基礎(chǔ)上，對(duì)材料進(jìn)行控制，使其經(jīng)濟(jì)性能發(fā)揮到最大。

3.2 環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合

我國(guó)制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，主要是要求各個(gè)企業(yè)在生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中能做到節(jié)能、環(huán)保。因此，每個(gè)企業(yè)都應(yīng)遵循這項(xiàng)基本原則，切實(shí)貫徹這項(xiàng)基本戰(zhàn)略方針。在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用過(guò)程中，存在著很多不可再生能源，如果過(guò)分消耗這些材料，會(huì)為機(jī)械設(shè)計(jì)的材料使用埋下隱患。因此，應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能環(huán)保的原則，對(duì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用，選擇能耗小的環(huán)保材料。

4 結(jié)語(yǔ)

有關(guān)專家認(rèn)為，在機(jī)械設(shè)備的材料選擇上，我們不僅要注意零部件的合理性，同時(shí)還要注意零部件間的性能、配合性及切合性。如何做好機(jī)械設(shè)備中的材料選擇和應(yīng)用工作，是機(jī)械設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要內(nèi)容。

[1]王永強(qiáng)，陶亞楠，劉青.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（20）：74.

[2]周旭妮，周陽(yáng).機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇和應(yīng)用探討[J].硅谷，2015，（2）：146-147.

[3]池占山.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇及應(yīng)用探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015，（21）：17-18.

Selection and Application of Materials in Mechanical Design

CHE Minglang,SHI Zhaowei
(Lanzhou Resources a nd Environment Voc-Tech College,Lanzhou 730021)

In mechanical des ign, material s election is very important, it is almost related to the developm ent of the whole machinery industry, is the basis of mechanical design. Therefore, the mechanical des ign industry and other related indus tries, to attach great importance to the sel ection of materials. With the development of economy and the progress of the society, the material selection and application of mechanical design has become a common concern of the indus try. In the proces s of material selection, it is not only to meet the mechanical design requirements, but also to ensure tha t it has the envi ronmental protection and energy saving. Therefore, it is of great s ignificance to analyz e and study the selection of materials.

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