德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 明習(xí)鳳

引言

在機(jī)械制造過程中，最重要的部分就是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用，選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料決定機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造可持續(xù)發(fā)展。因此，機(jī)械材料的選擇與應(yīng)用一直成為機(jī)械制造行業(yè)主要關(guān)注問題。首先，在選擇材料時(shí)應(yīng)關(guān)注材料的使用范圍和實(shí)用性，其次，就要考慮材料的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，以節(jié)約生產(chǎn)成本和保護(hù)環(huán)境為主，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械行業(yè)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，提高廣大人民的生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大力量。

1 材料選擇在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性分析

隨著我國工業(yè)化快速發(fā)展，各部分都在不斷的完善，我國綜合實(shí)力越來越強(qiáng)。在我國改革開放以來，機(jī)械制造一直是我國發(fā)展必不可少的一部分，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)。而在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，材料的選擇與應(yīng)用是尤為重要的，隨著現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的步伐不斷加快，人們對機(jī)械制造產(chǎn)品的要求越來越高，特別是對機(jī)械材料的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，只有正確選擇機(jī)械材料才能制造出符合現(xiàn)代化社會(huì)的產(chǎn)品，可見機(jī)械材料的重要性是不可取締的。因此，在現(xiàn)代工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，對機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇一定要全方面考慮，保證材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中能夠適用和實(shí)用，更重要的是不能對生產(chǎn)環(huán)境造成二次污染，破壞當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)資源。所以在選擇材料的過程中一定要考慮到材料的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)適用性，通過不斷的提高機(jī)械材料質(zhì)量，從而對我國機(jī)械制造業(yè)起到積極作用，大力提升我國綜合實(shí)力，提高我國廣大人民的生活質(zhì)量，促進(jìn)我國可持續(xù)健康發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中選材的分類

1)選擇金屬種類。在我國機(jī)械加工當(dāng)中，金屬種類的材料是占主要地位的，多數(shù)都使用金屬材料，甚至在所有的機(jī)械加工過程中都有使用，占有率近百分百。金屬的最大的優(yōu)勢就是硬度高和成本低，可以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)過程中被廣泛應(yīng)用，特別是，兩種金屬相互混合合成的合金，也具有極其優(yōu)秀的特性，在機(jī)械加工中也備受關(guān)注。

2)陶瓷類的材料。陶瓷中的主要包含組分是氮化硅和碳化硅，陶瓷類的材料最大的特點(diǎn)就耐化學(xué)腐蝕，具有極高的硬度和較低的密度。在日常的機(jī)械施工過程中，一般密封性較強(qiáng)的元件使用陶瓷類材料較多。并且陶瓷類的材料成本非常高、而且還易碎，具有較高的脆性。

3)高分子類的材料。類似合成纖維之類的材料被稱為高分子類的材料，高分子類材料主要來源面比較廣，延伸多個(gè)領(lǐng)域，最大優(yōu)勢就是在制備過程消耗很少的能源，甚至可以通過天然氣中提取等等一系列優(yōu)勢，使得高分子類材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。

4)復(fù)合型材料。復(fù)合型材料一般是指兩種或者兩種之上的材料相互融合，無論是化學(xué)方式還是物理方式，最后得到的產(chǎn)物就是復(fù)合型材料，各自有各自的性能優(yōu)勢，可以根據(jù)機(jī)械加工不同的施工要求，選擇相對應(yīng)的復(fù)合材料，其實(shí)合金材料也是屬于復(fù)合型材料的一種，可以說復(fù)合型材料的種類繁多，性能各有不同，適合各種要求的機(jī)械加工要求，受到高度的好評。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用

1)載荷類型材料的選擇。在機(jī)械加工的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中嗎，設(shè)計(jì)的很多類型的元件或者材料到最后都無法得應(yīng)用，甚至根本沒有什么作用，出現(xiàn)此類問題的主要來源被淘汰的材料或者元件都是沒有很強(qiáng)的載荷能力，不能最優(yōu)化的發(fā)揮出元件或者材料的優(yōu)勢，因此，在機(jī)械加工設(shè)計(jì)階段，面對材料或者元件的選擇時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的載荷進(jìn)行選擇。最常見使用的就是選用低碳鋼滲碳或者中碳鋼調(diào)質(zhì)等方法。

2)選用低能耗和低污染材料。無論選擇哪種類型的材料，首先對材料的要求就是低能耗和低污染從材料，不適用需要提前進(jìn)行與熱處理的材料，因?yàn)楹笃谶M(jìn)行預(yù)熱反應(yīng)的材料，稍有不慎，就會(huì)造成材料的使用壽命縮短，或者性能消失等情況，并且這種材料后期預(yù)熱會(huì)最周邊環(huán)境造成很大的空氣污染，所以，盡可能多的選擇在熱軋狀態(tài)和冷拔狀態(tài)都能發(fā)揮出最佳性能的機(jī)械材料。或者必不可免的需要選擇預(yù)熱處理的材料，那就盡可能少的使用預(yù)熱處理材料，或者選擇預(yù)熱處理步驟較少的材料，常見的情況是使用低淬透性的鋼對齒輪進(jìn)行鍛造，也就是具有穿透性的加熱，等退熱之后，機(jī)械材料出現(xiàn)一層淬硬。

3)選用實(shí)用性的材料。選擇材料的第一要求就是選擇實(shí)用性的，對機(jī)械加工有用的材料，選擇材料之前需要根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的材料要求進(jìn)行分析，選擇機(jī)械設(shè)計(jì)使用的材料。有利于材料的合理使用和科學(xué)適用，不造成多余的浪費(fèi)。比如：一些機(jī)械加工環(huán)節(jié)需要硬度較高的材料或者元件，但是一些環(huán)節(jié)就需要選擇外觀優(yōu)質(zhì)一些的材料，所以選擇實(shí)用性的材料，是根據(jù)不同環(huán)節(jié)的不同要求而限定的。

4)采用金屬材料回收利用處理。由于我國機(jī)械設(shè)計(jì)中一般采用的材料就是金屬材料，并且使用的金屬材料種類過多，就鋼材料就高達(dá)上百種，因此，在進(jìn)行金屬材料回收利用的環(huán)節(jié)中，金屬材料過多，相互混合在一起，使得后期對廢棄的金屬回收利用時(shí)，出現(xiàn)回收困難，同時(shí)，嚴(yán)重影響了整體金屬材料循環(huán)利用的性能。為了有效的對金屬材料回收利用，需要注意金屬材料的選擇和對金屬材料可循環(huán)性的鑒別，在實(shí)際情況中，一般使用合金材料的材料元素越少，使得金屬彩禮的回收利用的概率就越大。

5)選用經(jīng)濟(jì)的材料。考慮經(jīng)濟(jì)成本是選用機(jī)械設(shè)計(jì)材料的重要要求，起著關(guān)鍵性作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)過程中的具體步驟進(jìn)行分析，結(jié)合各個(gè)過程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選擇性價(jià)比最高的機(jī)械材料，最大程度激發(fā)材料的使用價(jià)值，最后確定符合機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求。不同的機(jī)械設(shè)計(jì)材料具有不同的性能特點(diǎn)，需要詳細(xì)了解材料的使用性能，才能選擇性價(jià)比最高的、經(jīng)濟(jì)型的材料，要求符合機(jī)械設(shè)計(jì)的具體標(biāo)準(zhǔn)，掌握選擇材料的基本內(nèi)容。另外，還需要根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)工程的整體預(yù)算進(jìn)行選擇經(jīng)濟(jì)型材料，主要根據(jù)兩個(gè)原則，一方面是達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的工程要求，要求各種材料都是低價(jià)格的就行，另一方面，確保選擇的材料都是性價(jià)比最高的，經(jīng)濟(jì)適用。特別是那種可以循環(huán)利用的機(jī)械材料，應(yīng)被優(yōu)先選擇，從根源降低能源消耗，有效控制機(jī)械設(shè)計(jì)過程的成本，增加整個(gè)機(jī)械項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

6)選擇材料一定符合國家的可持續(xù)發(fā)展原則，實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)資源可循環(huán)發(fā)展，深入挖掘機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求，熟悉掌握機(jī)械材料的潛在內(nèi)容，深入分析機(jī)械材料的基本特性，如何正確使用，最大化的發(fā)揮機(jī)械材料最佳性能，真正做到低能耗、低污染的機(jī)械工程。保護(hù)自然環(huán)境，環(huán)保節(jié)能是現(xiàn)代社會(huì)的重要發(fā)展理念，是我國可續(xù)發(fā)展的重要方針。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民群眾對周邊生存環(huán)境有了更好的要求，已經(jīng)成為國際問題。因此，機(jī)械工程需要結(jié)合能源消耗與污染環(huán)境相結(jié)合，有效控制機(jī)械材料的能源消耗，提高材料的使用率，降低環(huán)境污染，將可持續(xù)發(fā)展為引導(dǎo)，選擇環(huán)保節(jié)能的機(jī)械材料，盡最大努力減少不可再生資源在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

4 注意事項(xiàng)

1)在機(jī)械工程中，選擇材料的過程中一定要注重外載荷作用力，明確機(jī)械設(shè)計(jì)中的外載荷力，可以致使材料表面出現(xiàn)彎曲等現(xiàn)象，彎曲嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致整個(gè)材料失去使用價(jià)值，喪失性能。因此，對材料進(jìn)行選擇時(shí)，選擇良好加工方式的材料，好的制造技術(shù)早就良好性能的機(jī)械材料，或者是多選擇一些表面分布均勻，抗壓能力強(qiáng)的機(jī)械材料。

2)注意機(jī)械材料的實(shí)用性，首選擇機(jī)械材料的首要標(biāo)準(zhǔn)，就是選擇實(shí)用性的材料，因?yàn)闄C(jī)械工程存在多種加工環(huán)節(jié)，并且每個(gè)加工環(huán)節(jié)都有各自不同的要求標(biāo)準(zhǔn)。例如：在焊接的環(huán)境中需要機(jī)械材料的一定要符合焊接的材料標(biāo)準(zhǔn)和對焊接的敏感性，或者在鍛造環(huán)境需要機(jī)械材料適應(yīng)鍛造環(huán)節(jié)中的各種苛刻要求。所以，選擇機(jī)械材料的同時(shí)要滿足機(jī)械工程的實(shí)用性要求，另外還需要考慮機(jī)械材料的經(jīng)濟(jì)要求，需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)的整體預(yù)算或者階段預(yù)算，深入分析，在滿足機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡可能的減少材料成本和機(jī)械加工成本，因此，足以保障機(jī)械加工的健康發(fā)展。

5 結(jié)束語

隨著我國現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，尤其是科技發(fā)展更加蓬勃，使得我國的機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)取得重要成績，因此，機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用是機(jī)械工程行業(yè)的重要前提，對機(jī)械行業(yè)健康發(fā)展有重大意義。特別是在選擇機(jī)械材料時(shí)，需要選擇節(jié)能型和環(huán)保型的材料，既要求材料符合機(jī)械設(shè)計(jì)要求，還需要選擇機(jī)械材料符合國家可持續(xù)發(fā)展規(guī)律，對我國機(jī)械加工事業(yè)具有積極作用。

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