李剛

鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司 黑龍江鶴崗 154100

機(jī)械設(shè)計作為機(jī)械設(shè)備制造過程中較為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，在重視外觀基礎(chǔ)上，還需要對整體構(gòu)造和應(yīng)有范圍的設(shè)計給予充分的重視。而且在機(jī)械設(shè)計過程中，材料的選用至關(guān)重要，其直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的性能和壽命。因此宜選擇具有較高契合度的機(jī)械材料，在保證材料經(jīng)濟(jì)性和適用性的基礎(chǔ)上，還要能夠最大化的發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備的性能，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

1 機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用到的主要材料

金屬材料和非金屬材料作為機(jī)械設(shè)計中需要用到的主要材料。金屬材料中涉及到的種類較多，如鑄鐵、鋼和銅等材料。鑄鐵具有較好的液體流動性，熔點較低，易于切割，容易形成鑄造條件，具有較好的減震和抗壓能力，在當(dāng)前機(jī)械設(shè)備零件中應(yīng)用十分廣泛。鋼作為一種金屬合金，以合金鋼和碳素鋼為主，其中在碳素鋼以其良好的性能和經(jīng)濟(jì)性在機(jī)械制造行業(yè)中受到普遍青睞。銅在延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性方面表面優(yōu)異，而且將其他一些化學(xué)元素加入其中形成銅合金，具有較好的耐腐蝕和抗磨損等性能，在機(jī)械設(shè)備制造中應(yīng)用具有較好的效果。非金屬材料以塑料及橡膠、陶瓷材料和復(fù)合材料為主。這其中塑料在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用最多，橡膠多用于減震及彈性零件設(shè)備上。陶瓷材料在磨具、刀具及燃燒瓶噴嘴上應(yīng)用十分廣泛。復(fù)合材料有效的彌補上高分子材料和陶瓷材料的不足，但造價較高，因此多在武器和航空領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計中復(fù)合材料的應(yīng)用也會不斷增加[1]。

2 機(jī)械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用

2.1 載荷類型機(jī)械材料

在實際機(jī)械設(shè)計加工過程中，材料失效是較為常見問題，導(dǎo)致這種情況發(fā)生的主要原因在于機(jī)械設(shè)計選擇材料時對于材料負(fù)荷能力方面考慮不足。因此在實際機(jī)械設(shè)計材料選擇和應(yīng)用過程中，需要針對材料整體荷載性能進(jìn)行具體的分析和系統(tǒng)評估，并與機(jī)械設(shè)計要求相結(jié)合，選擇高質(zhì)量和高性價比的材料。

2.2 實用性機(jī)械材料

在材料選擇和應(yīng)用過程中，還需要考慮到機(jī)械材料的實用性，具體要根據(jù)設(shè)計工藝指標(biāo)來科學(xué)對機(jī)械材料進(jìn)行處理。由于在具體鑄造、加工和熱處理等工藝中對于機(jī)械材料屬性具有嚴(yán)格的要求，因此要求選擇的材料要滿足機(jī)械工藝要 求，在保證基本生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，還要保證零件加工要能夠滿足中相關(guān)機(jī)械設(shè)計的要求。在零件加工過程中，需要綜合分析機(jī)械設(shè)計材料的耐磨性和強(qiáng)度，還要保證材料外觀情況能夠滿足加工要求，因此要保證選擇的材料具有較好的實用性。

2.3 低消耗機(jī)械材料

在當(dāng)前大力提供節(jié)能減排的新形勢下，機(jī)械設(shè)計過程中選擇和應(yīng)用材料過程中，宜以低消耗和無污染作為基本原則，并嚴(yán)格按照低消耗和無污染來對材料進(jìn)行技術(shù)處理。在當(dāng)前機(jī)械加工材料處理過程中，熱處理是較為重要的一道工序，其會對自然環(huán)境帶來較大的危害性。因此需要有效的規(guī)避熱處理加工工藝，宜在機(jī)械設(shè)計選擇和應(yīng)用材料時需要將冷熱狀態(tài)下材料能夠有效的保持自身性能作為優(yōu)先選用的標(biāo)準(zhǔn)。在無法規(guī)避熱處理加工的情況下，宜選擇簡單處理的機(jī)械加工材料，有效的控制資源的損耗率，降低可能會對環(huán)境帶來的污染[2]。

2.4 無害機(jī)械材料

機(jī)械設(shè)計加工過程中使用的材料很多具有潛大的危害性，因此在具體選擇和應(yīng)用材料過程中，盡量選擇無害機(jī)械材料。同時還要提前針對機(jī)械材料實施專業(yè)性檢測，避免有害材料的應(yīng)用，重視綠色材料的使用。

2.5 可回收機(jī)械材料

機(jī)械設(shè)計中金屬材料占較大的比例。但金屬產(chǎn)量有限，在當(dāng)前機(jī)械化工程損耗量不斷增長的情況下，機(jī)械化發(fā)展也受到一定的制約。而且在機(jī)械設(shè)計中，鋼材的選和應(yīng)用也十分常見，但鋼材種類具有多樣性，這也增加了回收工作的難度。因此在機(jī)械設(shè)計過程中，宜選擇可回收的機(jī)械材料，實現(xiàn)資源的節(jié)約和高效利用。

3 機(jī)械設(shè)計材料選擇和應(yīng)用的注意事項

3.1 機(jī)械材料的單價

在機(jī)械設(shè)計過程中選擇材料時，需要綜合分析成本，重視材料的經(jīng)濟(jì)性和耐用性。在具體確定設(shè)計方案之前，還要考慮加工過程中鑄造溫度和制造工藝等因素，并結(jié)合機(jī)械設(shè)備的用途來選擇適宜的材料。所選的材料要保證其性能滿足加工需要的基礎(chǔ)上選擇單價最低的材料。即所選擇的材料要滿足加工要求的情況下，還需要保證材料的經(jīng)濟(jì)性。盡量選擇可循環(huán)使用的材料，以此來實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計和加工成本的降低[3]。

3.2 機(jī)械材料的環(huán)保性能

目前資源短缺已成為世界性的問題。在機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展過程中，需要將環(huán)境保護(hù)理念有效的融入到機(jī)械行業(yè)發(fā)展中來。因此要機(jī)械設(shè)計過程中選擇和應(yīng)用材料過程中，需要以環(huán)境保護(hù)為基礎(chǔ)和前蝗，盡量選擇節(jié)能和無污染的材料，在保證機(jī)械性能良好的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械設(shè)計，促進(jìn)不可再生資源的利用率，從而使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展能夠與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相符合。

3.3 原材料的可持續(xù)性

材料的選擇和應(yīng)用對于機(jī)械設(shè)計具有極為重要的作用。在具體選擇材料，要求所選擇的材料要滿足社會可持續(xù)發(fā)展要求。同時還要與機(jī)械設(shè)計整體情況出發(fā)，重視先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用，最大化的發(fā)揮出材料的實際性能。并通過選擇更為合理的材料，實現(xiàn)材料的高效利用。

4 結(jié)語

機(jī)械設(shè)計是機(jī)械制造的核心所在，而材料的選擇和應(yīng)用也是機(jī)械設(shè)計的重中之重。因此對于機(jī)械設(shè)計人員，需要針對機(jī)械設(shè)計要求進(jìn)行全面了解，并仔細(xì)分析機(jī)械材料的性能，選擇最具經(jīng)濟(jì)性、合理性的材料，并運用先進(jìn)的處理工藝，全面提高機(jī)械制造的整體水平，為機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。