程芳芳

（呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 呂梁 032300）

近些年，廣大群眾的生活質(zhì)量有了顯著的提升，并且生活需求也發(fā)生了很大的變化，以往的工作方式無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)的需求。從生活的角度來(lái)看，人民群眾平常生活的方式也發(fā)生了新的變化，追求高品質(zhì)、高質(zhì)量的生活。而從工作角度來(lái)看，當(dāng)前人們上班的節(jié)奏越來(lái)越快，并且人們對(duì)先進(jìn)設(shè)備的需求也在不斷增加，使廣大群眾工作的效率就得到了大幅提升。所以，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要從多個(gè)方面綜合考量，選擇性價(jià)比比較高的機(jī)械設(shè)備[1]。

1 材料選擇基本原則

（1）工作環(huán)境。工作環(huán)境若不同，那么材料發(fā)揮的實(shí)際作用也會(huì)不同。比如說(shuō)在濕熱潮濕的工作環(huán)境中，材料若是暴露在外面使用，那么很容易發(fā)生腐蝕的情況，所以針對(duì)這種環(huán)境中材料的選擇，我們必須要選擇那些耐腐蝕性的機(jī)械材料，進(jìn)而確保其工作性能是穩(wěn)定的[2]。

（2）荷載大小。不同的機(jī)械材料，都有著一定的荷載，如果說(shuō)材料選用不當(dāng)，那么在使用的時(shí)候材料就很容易發(fā)生變形，還會(huì)影響到材料使用性能。所以，在選擇材料時(shí)，一定要充分考慮材料荷載性能大小，并進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而選擇出最合適的材料[3]。

對(duì)于外部荷載能力來(lái)說(shuō)，零部件通過(guò)外力而發(fā)生了變形，那么零部件內(nèi)部就會(huì)發(fā)生同樣的反作用力，如果承載力比較弱，材料的質(zhì)量就會(huì)越低，相反要想提高機(jī)械材料的承載力，就要將低碳鋼與中碳鋼有效滲透到機(jī)械材料中，選擇質(zhì)量較好的合金鋼還有碳素鋼來(lái)加工，碳鋼具有可加工性強(qiáng)、成本較低、性能較高等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景非常廣闊。其次，如果碳鋼在硬度上降低，其韌性與延展性就會(huì)大大增高，將強(qiáng)度低與韌性高有機(jī)結(jié)合，使制造與冶煉時(shí)就會(huì)出現(xiàn)裂痕。并且在使用碳鋼的過(guò)程中，部分零件對(duì)加工精度要求比較低，所以在碳鋼中就會(huì)混入適量合金，將合金鋼、碳鋼相互比較，合金鋼硬度與強(qiáng)度會(huì)明顯高于碳鋼，且自身也有著較好的滲透性。但是合金鋼冶煉工序十分復(fù)雜，且加工工藝也比較困難，因此，在使用的時(shí)候成本會(huì)比較高。

（3）零件尺寸。針對(duì)需要精密加工的機(jī)械零件，精確度是以納米來(lái)計(jì)算的，在具體現(xiàn)場(chǎng)加工過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)加工的零部件不能夠配套鑲嵌的狀況。所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)零部件尺寸的時(shí)候，要以現(xiàn)場(chǎng)具體加工為主，并進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算。與此同時(shí)，材料的選擇在確保性能同等的情況下，選用那些容易切割的材料[4]。

2 重要意義

一般來(lái)說(shuō)，材料對(duì)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和性能等具有極其重要的作用，機(jī)械材料的選擇合不合理，對(duì)機(jī)械設(shè)備的功能發(fā)揮著非常明顯的作用。當(dāng)前，要想更好的保護(hù)國(guó)家資源，提高資源實(shí)際利用的效率，那么在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，就要秉持環(huán)保、可持續(xù)原則進(jìn)行選擇機(jī)械材料，并且要綜合考慮材料的質(zhì)量還有經(jīng)濟(jì)性，從而保證機(jī)械制造業(yè)能夠有序的發(fā)展[5]。其次，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求量也愈來(lái)愈大，所以就要確保機(jī)械設(shè)備的性能還有質(zhì)量，重視選擇更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)的材料，將其運(yùn)用于機(jī)械產(chǎn)品中。

3 材料的分類

（1）陶瓷材料。在選擇陶瓷材料的過(guò)程中，最主要的部分就是氧化硅還有碳化硅。陶瓷材料最大的優(yōu)勢(shì)便是耐腐蝕性能比較好，并且還有著較高的硬度。因此，在展開機(jī)械施工的過(guò)程中，部分密封性比較強(qiáng)的零件應(yīng)當(dāng)采用陶瓷材料來(lái)制作。但是還要注意的是，這種材料本身的造價(jià)十分昂貴，而且還很容易破碎，因此在使用的時(shí)候一定要小心和仔細(xì)[6]。

（2）金屬種類。在大部分機(jī)械施工中，金屬材料占有至關(guān)重要的地位，并且一些機(jī)械設(shè)計(jì)部門也都在運(yùn)用金屬材料，金屬材料運(yùn)用率達(dá)到了100%。在實(shí)際使用金屬材料的時(shí)候，最大的優(yōu)點(diǎn)就是材料本身的硬度比較高，還能夠降低成本，對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也都可以起到不同的效果，所以，金屬材料得到了非常廣泛的應(yīng)用。

（3）復(fù)合型材料。此種材料的種類有很多種，性能和優(yōu)勢(shì)也是不同的，需要結(jié)合具體加工時(shí)不同施工技術(shù)要求，選用復(fù)合材料。例如，合金類的材料也是復(fù)合材料中的一種，此種材料能夠滿足不同機(jī)械設(shè)備加工的要求，所以，在行業(yè)內(nèi)廣受大家的好評(píng)[7]。

4 材料選擇和實(shí)施方向

4.1 選擇可再生材料

重復(fù)使用金屬類材料，能夠降低企業(yè)的開支和成本費(fèi)用，在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，我們要盡量選擇一些可回收以及可再生材料，然后將這些材料進(jìn)行二次利用。針對(duì)這些材料來(lái)說(shuō)，本身購(gòu)買的價(jià)格就比較便宜，因此大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，若是出現(xiàn)了一次設(shè)計(jì)失誤，會(huì)使零件尺寸發(fā)生偏差，還可以把這些零部件應(yīng)用在其它的加工中。

4.2 選用低能耗材料

在選擇機(jī)械材料的過(guò)程當(dāng)中，除了對(duì)材料的類型進(jìn)行仔細(xì)甄別以外，還要綜合考慮材料低污染還有低能耗。若是有提前要預(yù)熱和處理的機(jī)械材料，后期因?yàn)闊犷A(yù)而出現(xiàn)了問(wèn)題，那么不僅會(huì)縮減機(jī)械材料使用周期，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)損失機(jī)械性能的情況。所以，這些材料在后續(xù)預(yù)熱的過(guò)程中，對(duì)于周邊的環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的污染，因此在實(shí)際選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)選用在冷拔狀態(tài)還有熱軋狀態(tài)下，都能夠發(fā)揮出比較優(yōu)良性質(zhì)的機(jī)械材料，也可以選擇無(wú)需提前預(yù)熱的機(jī)械材料。在選用這種材料的時(shí)候，常常見到的情況便是采用低淬透性鋼來(lái)鍛造，所以也有著穿透性[8]。

4.3 選用危害小材料

以往因?yàn)槭艿搅思庸ぜ夹g(shù)影響，所以在加工金屬材料的過(guò)程當(dāng)中，通常會(huì)產(chǎn)生出一些有毒有害的物質(zhì)，這部分物質(zhì)不但會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作效率和身體健康，同時(shí)在產(chǎn)品出廠以后給產(chǎn)品使用人員還帶來(lái)了較大的危害。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，一些先進(jìn)的金屬材料也被廣泛運(yùn)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，這些金屬材料不僅危害小，還能有效提升材料加工以及使用的安全。所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)盡量選擇一些新型的材料，比如說(shuō)使用金屬泡沫的材料來(lái)替換掉傳統(tǒng)的材料。此種材料既不會(huì)燃燒，還能夠進(jìn)行回收二次使用，所以是真正意義上可持續(xù)使用以及沒有危害的金屬材料。不僅如此，要盡量選擇綠色環(huán)保的材料。設(shè)計(jì)人員在選擇品質(zhì)比較高的材料的同時(shí)，還要確保環(huán)保的特性，相關(guān)的操作工作人員對(duì)于實(shí)際的情況要認(rèn)真把握，盡可能選擇沒有污染、無(wú)危害核心材料，使用可回收的一些材料來(lái)施工。生產(chǎn)車間加工要以數(shù)控車床為中心，慢慢進(jìn)行加工，然后達(dá)到評(píng)核線，因此材料的運(yùn)用一定要要求操作者可以通過(guò)化學(xué)模式和物理模式的變形來(lái)達(dá)到評(píng)核線。另外鑄造工藝對(duì)于材料的偏折性以及流動(dòng)性有著較高的要求，而熱處理工藝對(duì)于材料有著過(guò)熱敏感性還有氧化脫碳傾向的要求，因此必須要達(dá)到上面這些要求，這樣一來(lái)才能制造出符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零件[9]。

4.4 選擇科學(xué)的工藝

在生產(chǎn)的時(shí)候由于機(jī)械受到了多個(gè)方面的影響，所以在性能上通常不能達(dá)到預(yù)期效果，就需要后續(xù)采取科學(xué)的工藝進(jìn)行處理，例如：熱處理工藝、鑄造工藝、粘結(jié)工藝、鍛造工藝，還有焊接工藝等等。例如說(shuō)在進(jìn)行鑄鐵熱處理的過(guò)程中，鑄鐵因?yàn)闊崦浝淇s，因此鑄件壁厚度和薄度就不統(tǒng)一，便會(huì)產(chǎn)生一種應(yīng)力。然而這種應(yīng)力無(wú)法留在零部件中，所以必須要進(jìn)行熱處理。另外在進(jìn)行熱處理時(shí)對(duì)材料有著吸氣性、收縮性，還有流動(dòng)性等的要求，一定要精確的控制溫度，并認(rèn)真做好表面淬火、石墨化退火，還有球鐵淬火等方面工作。相關(guān)設(shè)計(jì)工作者要確保工業(yè)處理工作能夠標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化實(shí)施，不斷提升材料的性能。

4.5 全面了解設(shè)計(jì)要求

要想保證機(jī)械設(shè)計(jì)中金屬材料選擇的合理性、科學(xué)性，那么設(shè)計(jì)工作者一定要全方面了解熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)中相關(guān)的要求，并解決設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些難點(diǎn)與重點(diǎn)。一方面，要了解和掌握機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)每一個(gè)零件的用途，然后再分析每一個(gè)零部件在運(yùn)行的狀態(tài)中所處的環(huán)境，還有模擬零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中有可能會(huì)遇到的問(wèn)題，將這些方面有機(jī)結(jié)合，從而做好每一個(gè)機(jī)械零件的選擇。另一方面，還應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)成本，材料的不同可能性能方面相差不是很大，然而在價(jià)格上卻有著很明顯的差異，因此，在展開機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要進(jìn)行仔細(xì)分析。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在機(jī)械設(shè)計(jì)中金屬材料的選擇和實(shí)施，不僅能夠提升設(shè)備的加工質(zhì)量，同時(shí)還能夠?yàn)榇笈可a(chǎn)提供合理有效的方案，進(jìn)而使產(chǎn)品的質(zhì)量還有功能能夠得到保證。針對(duì)后續(xù)材料再造還有材料的回收等流程，機(jī)械材料的選擇就為后期這一類工作的開展提供了很多便利，也促進(jìn)了整個(gè)機(jī)械行業(yè)更快速和更好的發(fā)展。