王冶?邱峰?孫連鑫

摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)享有越來(lái)越高的經(jīng)濟(jì)地位，對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)進(jìn)步有著積極的推動(dòng)作用。通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，金屬材料的選擇與使用是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。并且，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)理念的轉(zhuǎn)變，人們提升了機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，這也使得金屬材料的選擇與應(yīng)用漸漸成為當(dāng)下科學(xué)研究的重點(diǎn)、熱點(diǎn)。本文便對(duì)金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討，以期提供參考價(jià)值。

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

在現(xiàn)階段建設(shè)現(xiàn)代工業(yè)化強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的引領(lǐng)下，機(jī)械制造行業(yè)取得了巨大的發(fā)展與進(jìn)步，而其得以發(fā)展的關(guān)鍵因素便是材料的選擇與應(yīng)用。但是由于當(dāng)前環(huán)境惡化、資源枯竭，其發(fā)展受到了一定的阻礙，所以，我們要在堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)、低碳、環(huán)保的前提之下，利用現(xiàn)有資源，致力于機(jī)械設(shè)計(jì)的金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域，使機(jī)械制造行業(yè)得以平穩(wěn)發(fā)展。

一、金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中影響應(yīng)用的因素

（一）金屬材料荷載力的大小與荷載力性質(zhì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，材料荷載力大小與荷載力性質(zhì)是我們需要關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)。如果材料的荷載力與可塑性良好，那么用這種材料設(shè)計(jì)出的機(jī)械設(shè)備在使用的過(guò)程中就會(huì)表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，還會(huì)使機(jī)械的工作時(shí)間增長(zhǎng)，工作效率提高。因此，如果機(jī)械設(shè)計(jì)工程師在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中想要保證后期機(jī)械的使用效果、使用時(shí)長(zhǎng)與使用效率，并且不想因?yàn)椴牧虾奢d力的原因而在使用時(shí)出現(xiàn)諸如使用受到限制、使用失效、使用效率低下、使用時(shí)長(zhǎng)不符合出場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)等等不良方應(yīng)的話，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師便不得不在設(shè)計(jì)機(jī)械之前認(rèn)真地對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中需要用到的各種材料加以判斷、選擇，進(jìn)行荷載力測(cè)驗(yàn)等工作。

（二）零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及材料的加工性能

一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的零部件往往在制造的過(guò)程中采取的加工技術(shù)手段越多，這些加工手段包括板材沖壓元件、焊接、毛坯鑄造等;而論及我們要考慮的金屬材料的加工性能，便是對(duì)材料本身的各種性能加以考驗(yàn)，這些考驗(yàn)包括沖壓性能考驗(yàn)、切削性能考驗(yàn)、鑄造性能考驗(yàn)、焊接性能考驗(yàn)等在內(nèi)的諸多方面的考驗(yàn)，如若我們選擇的金屬材料無(wú)法通過(guò)這些考驗(yàn)，那么，這些材料便無(wú)法應(yīng)用于機(jī)械制造當(dāng)中。

（三）零部件的特殊工作環(huán)境

在金屬材料的選擇過(guò)程中要對(duì)以下因素進(jìn)行考量：第一，我們?cè)谶x擇金屬材料時(shí)要對(duì)溫度因素進(jìn)行考量。我們都知道，大部分金屬的物理性質(zhì)會(huì)隨溫度的變化而變化，比如金屬都會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，金屬的導(dǎo)電性能會(huì)隨溫度變化，金屬的物理狀態(tài)會(huì)隨溫度發(fā)生變化等等。然而不同金屬的物理性質(zhì)隨溫度變化的大小幅度是不同的，比如：不同種類的金屬雖然都發(fā)生熱脹冷縮，但是體積的變化有大有小，其自身的膨脹系數(shù)也各不相同，因而我們便要根據(jù)不同溫度環(huán)境下對(duì)金屬材料理化性質(zhì)的要求來(lái)選擇不同的金屬材料。第二，我們?cè)谶x擇金屬材料時(shí)要對(duì)環(huán)境的濕度以及對(duì)金屬的腐蝕性因素進(jìn)行考量。一般要求這種金屬材料要擁有良好的耐腐蝕的性能，還要具有防銹化的性能，并且，僅僅具有這些特點(diǎn)還不夠，在高腐蝕，高濕度的環(huán)境中工作的零部件還需要具有很長(zhǎng)的使用壽命，不然的話，在這種環(huán)境中進(jìn)行零部件的更換將是一件極其困難的事情。第三，我們?cè)谶x擇金屬材料時(shí)還要對(duì)所選金屬材料的耐磨性能進(jìn)行考量。在機(jī)械作業(yè)當(dāng)中，零部件的磨損是十分常見的問(wèn)題，并且，至今還無(wú)法找到一種完美的方法完全避免機(jī)械作業(yè)中的磨損現(xiàn)象，因此，我們要想使零部件可以較長(zhǎng)時(shí)間的工作，便要找尋一些硬度較大、耐磨損性能較好的材料來(lái)制作零部件。

二、金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的特性

（一）經(jīng)濟(jì)實(shí)用性

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，材料的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，而在材料應(yīng)用當(dāng)中，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師要明白機(jī)械設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品一定要滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的要求，這一點(diǎn)也與材料的使用與材料的加工工藝有莫大的關(guān)系。首先，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師要在選擇加工工藝之前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)，并且，機(jī)械設(shè)計(jì)者還要對(duì)市場(chǎng)有一定的了解，要十分熟悉市場(chǎng)上的各種材料的加工工藝、加工面臨的問(wèn)題及解決策略、材料的性能、材料的價(jià)格、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的可能性等等各方面的知識(shí)儲(chǔ)備要求。并能根據(jù)這些構(gòu)造出自己的機(jī)械設(shè)計(jì)藍(lán)圖。其次，我們的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在加工工藝確定的前提下進(jìn)行金屬材料的選擇工作，以求可以使生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)用性得到保證。

（二）環(huán)保性

我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用金屬材料時(shí)，要注意環(huán)保性能的體現(xiàn)。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上對(duì)材料選擇時(shí)要考慮以下方面：第一，我們要優(yōu)先選擇加工過(guò)程中污染小的材料。我們要始終堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，即選擇的這種材料不能或者極少地出現(xiàn)加工過(guò)程中廢料多、廢氣多的情況。我們還需要在實(shí)際加工過(guò)程中選用在熱軋與冷軋狀態(tài)下可以達(dá)到提升性能與壽命的材料，以求可以規(guī)避污染大這一弊端。第二，我們還要在實(shí)際選取材料過(guò)程中注重可再生、可回收材料的選擇。這樣一來(lái)，不單單可以減少經(jīng)濟(jì)開支，還可以達(dá)到環(huán)保的目的。第三，我們?cè)诮饘俨牧蠎?yīng)用時(shí)要注重選用危害性小或者無(wú)危害性的新型材料。在選材時(shí)要盡量選擇如金屬泡沫之類的無(wú)毒害的新型材料，以減少對(duì)人體與環(huán)境的損害。

（三）節(jié)能性

我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用金屬材料時(shí)還需要注意節(jié)能性能的體現(xiàn)。選材要以降低資源消耗與資源浪費(fèi)為目標(biāo)。我們?cè)趯?shí)際選擇中要注意選擇熱處理工序少的金屬材料，因?yàn)椴煌牧系睦砘再|(zhì)不一樣，所以在加工處理中所能承受的具體環(huán)節(jié)也不一樣，如果可以實(shí)現(xiàn)工序的減少，那么，便可以降低能源的消耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能環(huán)保的同步發(fā)展。

三、結(jié)語(yǔ)

金屬材料的合理選擇與妥善應(yīng)用是我們應(yīng)該關(guān)注的一個(gè)重要課題，也是我們追趕上發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展進(jìn)度的重要手段.我們則必須關(guān)注材料應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、環(huán)保性與節(jié)能性要求，加強(qiáng)研究力度，如此，我們國(guó)家的機(jī)械工業(yè)方能真正取得巨大進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春艷.金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的選擇與應(yīng)用[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2016（10）：48-49.

[2]方偉濤.試論機(jī)械設(shè)計(jì)中金屬材料的選擇及應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（06）：224-225.

[3]林偉宏.金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的選擇與應(yīng)用初探[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（02）：57+59.

[4]李躍峰. 典型一次性機(jī)械零件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.