導(dǎo)語：機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇及使用問題研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著社會現(xiàn)代化發(fā)展趨勢逐漸明顯，我國開始重視起機(jī)械設(shè)計(jì)在現(xiàn)代化工業(yè)中的重要性，優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保是提升我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的有效措施。為了保障機(jī)械設(shè)計(jì)在我國工業(yè)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)中作用的充分發(fā)揮，需要注重機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與其合理使用方式，提高工作人員專業(yè)素質(zhì)，不斷學(xué)習(xí)其他機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，附近材料應(yīng)用與選擇質(zhì)量的提升，為機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)整體發(fā)展帶來有利條件。因此，作為與機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量水平有密切聯(lián)系的材料的選擇與應(yīng)用，成為其未來發(fā)展關(guān)鍵。以下將對機(jī)械設(shè)計(jì)中常見材料性能進(jìn)行介紹，分析其優(yōu)缺點(diǎn)并與機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用需求相結(jié)合，針對不同材料特性進(jìn)行選擇，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量提升，保障機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行，避免安全問題發(fā)生，促使機(jī)械設(shè)備具有良好的節(jié)能環(huán)保能力，降低工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染排放，為現(xiàn)代化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供條件，促進(jìn)我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升。

1機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷提升使機(jī)械設(shè)備更加精密，要求為工業(yè)提供具有更高精確度的加工技術(shù)。作為機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵部分，材料的選擇決定了機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)質(zhì)量，而在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通過材料的選擇能夠促進(jìn)設(shè)計(jì)合理性提升，保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行，使機(jī)械設(shè)計(jì)更具安全性與可靠性。但隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備需求量出現(xiàn)激增，導(dǎo)致材料嚴(yán)重短缺。材料決定了機(jī)械及其零件生產(chǎn)質(zhì)量，在機(jī)械設(shè)計(jì)中起到關(guān)鍵作用，若沒有充足的材料供應(yīng)，則無法完成機(jī)械設(shè)計(jì)；此外，在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，我國開始倡導(dǎo)綠色環(huán)保的發(fā)展模式，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用具有節(jié)能減排作用的材料能夠有效減少機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染排放，從而緩解生態(tài)環(huán)境問題。與實(shí)際應(yīng)用需求相結(jié)合，全面考慮材料是否具有環(huán)保性能以及經(jīng)濟(jì)性并進(jìn)行合理選擇，可以在提高機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保能力的條件下減少不必要的資源浪費(fèi)，促使機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性提升，保證機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量安全，能夠給機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)企業(yè)帶來更多經(jīng)濟(jì)效益。

2對機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇方式

材料選擇是否合理影響著機(jī)械零件設(shè)計(jì)質(zhì)量，有利于促進(jìn)企業(yè)成本降低，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，因此要重視材料選擇。現(xiàn)階段機(jī)械零件機(jī)械設(shè)計(jì)中，對材料的選擇通常以其他類似零件為參考，并依據(jù)長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定。但傳統(tǒng)的選擇方式仍然存在不足之處，首先，若將要進(jìn)行設(shè)計(jì)的零件沒有可參考實(shí)例，就會選擇機(jī)械設(shè)計(jì)中常見材料進(jìn)行使用，在這種情況下會給零件設(shè)計(jì)帶來隱患，其材料選擇不具有合理性。因此要提高選材合理性，促使對材料性能深入了解，從而保證在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇能夠符合應(yīng)用需求。2.1材料使用性。在材料選擇中，其使用性是機(jī)械設(shè)計(jì)中最重要環(huán)節(jié)，因此要嚴(yán)格要求其使用性。材料使用性是材料質(zhì)量與性能的基本保障，影響著機(jī)械設(shè)計(jì)中零件質(zhì)量。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)不同零件需求也有所不同，部分零件在設(shè)計(jì)制作中要求具有更高強(qiáng)度，還有的零件要求提高耐磨性，或者要求提高外表美觀程度。因此在選擇材料時(shí)，需要依據(jù)零件具體性能要求進(jìn)行選擇，從而評價(jià)材料使用性，使材料判斷更加全面且準(zhǔn)確，為機(jī)械設(shè)計(jì)選擇合適材料。2.2材料載荷。機(jī)械設(shè)計(jì)中材料載荷類型不同影響著零件運(yùn)行效果，通過大量研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械運(yùn)行中零件出現(xiàn)故障甚至損壞的原因大部分為零件所使用材料外載荷性能較低。只有選擇具有相應(yīng)載荷性能的材料進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)，才能保證在機(jī)械運(yùn)行過程中抑制零件失效問題，在材料選擇中應(yīng)以其載荷性能為標(biāo)準(zhǔn)。材料載荷性能根據(jù)類型不同可以分為以下幾方面：（1）當(dāng)機(jī)械零件受外載荷力影響而出現(xiàn)彎曲或扭轉(zhuǎn)時(shí)，在零件材料表面會集中大量應(yīng)力，從而抑制零部件運(yùn)行狀態(tài)的改變，避免機(jī)械零部件失效。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中，對材料的選擇要考慮其載荷力承受水平，在加工過程中，可以選擇中碳鋼調(diào)質(zhì)或者低碳鋼滲碳這兩種不同材料加工方式以提高材料載荷力，進(jìn)行適當(dāng)處理后能夠有效提升零件內(nèi)部機(jī)械性能，使零件整體載荷能力提高。（2）部分機(jī)械設(shè)計(jì)中要求零部件材料具有較好伸拉能力或者壓縮能力。伸拉與壓縮力的提高需要使零部件所承受外載荷力均勻分布于零件橫截面上，因此要求使用分布均勻的材料進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)并加工，保證在機(jī)械運(yùn)行過程中零件所受載荷能有效分散，減少對零件本身傷害。材料性能不同其可承受沖擊載荷能力也不同，例如，高碳鋼材料較脆，載荷過大極易出現(xiàn)斷裂，因此不適合應(yīng)用于具有較高拉伸或者壓縮需求的零件設(shè)計(jì)與應(yīng)用；彈性零件設(shè)計(jì)需要使用具有高強(qiáng)度與韌性性能的材料，以避免零件在應(yīng)用過程中出現(xiàn)殘余變形以影響整體機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，因此可以應(yīng)用低碳鋼材料，通過加工處理使其擁有較強(qiáng)韌性與強(qiáng)度，從而滿足彈性零件的工作需求。以上實(shí)踐證明了材料的選擇與應(yīng)用離不開先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，只有不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，將其與機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇需求相結(jié)合，就能提升機(jī)械零件生產(chǎn)質(zhì)量，保證零件效用充分發(fā)揮。（3）碳素鋼與合金鋼對比。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，碳素鋼是目前常用材料，經(jīng)常應(yīng)用于多種零部件的制作中，使用范圍極廣。與其他材料相比，碳素鋼應(yīng)用成本較低，性能優(yōu)異，具有較高可塑性，因此廣受喜愛。但在實(shí)際應(yīng)用中碳素鋼同樣具有不足，導(dǎo)致其在機(jī)械設(shè)計(jì)中產(chǎn)生一定局限性。碳素鋼強(qiáng)度與韌性較差，若使用其進(jìn)行中等零件加工，則零件整體強(qiáng)度不能得到提高，從而給機(jī)械正常運(yùn)行帶來較大阻礙。針對這一缺陷，可以在材料加工過程中向碳素鋼適當(dāng)注入合金材料，這種方式產(chǎn)生的新型材料就叫做合金鋼材料。在合金結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)中合金元素所起到作用有韌性，高強(qiáng)度和增加淬透性。除了這些作用以外材料的耐磨性也是由于形成碳化元素的合金元素注入的，此外合金含量較高的時(shí)候也可以使材料的性能得到進(jìn)一步的提高，在提高的方面有耐腐性方面，不銹方面和耐熱方面。一般只有在外載荷力的影響和比較復(fù)雜的情況下才會用到合金鋼。有時(shí)候?yàn)榱烁纳拼慊鸬墓に嚕苊獯慊蛄鸭y產(chǎn)生和減小變形也會選擇合金鋼。是有在以上的特殊情況出現(xiàn)才會選擇使用合金鋼工藝，一面是為了避免資源浪費(fèi)而另一方面是為了保證特殊情況下的零部件質(zhì)量。（4）使用加工過程中能源消耗程度較低的材料和加工過程中污染低的材料，盡量避免使用熱處理的材料。機(jī)械零件的性能和機(jī)械零件的壽命取決于熱處理的工藝，可是使用這種工藝會對環(huán)境造成很大的污染，也會消耗浪費(fèi)較多的能源。所以在選擇使用材料的時(shí)候盡量選擇能達(dá)到性能要求的材料。低碳馬氏鋼具具有良好的機(jī)械性能在有些方面會優(yōu)于中碳結(jié)構(gòu)鋼。在能源消耗的方面比較小，這樣就起到了節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的效果。適當(dāng)?shù)倪x擇使用干切削的材料，機(jī)械零件加工一般都會使用切削液的方式，而切削液的材料價(jià)格比較高昂，還會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。所以為了降低成本和保護(hù)環(huán)境，還應(yīng)該減少和使用切割液的干切加工工藝，如果必須使用干切削具進(jìn)行加工就應(yīng)選擇合適的材料。（5）選擇材料的時(shí)候應(yīng)該選擇對人體無害的材料。有一部分材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中包含了對人體有害的元素，還可能對整個(gè)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。把這些含有危害元素才倆廢棄后，會對環(huán)境污染，水源污染和土壤污染造成破壞，直接導(dǎo)致了對生態(tài)的破壞和人體的危害。有些合金元素會對人體和生物鏈產(chǎn)生危害，如果遇到這種對人體危害和生物鏈造成危害的材料，應(yīng)該在選擇的時(shí)候慎重以免因?yàn)檫x擇材料不適合而造成對人體的傷害。

3結(jié)論

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，對機(jī)械設(shè)計(jì)的需求逐漸提升，為了滿足工業(yè)發(fā)展需要，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)水平提升，需要不斷促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)步，提高設(shè)計(jì)水平。為此要重視機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與應(yīng)用，充分掌握各種材料性能，根據(jù)機(jī)械實(shí)際需求進(jìn)行選擇，保證材料質(zhì)量，從而提升設(shè)計(jì)合理性；盡量選擇具有節(jié)能環(huán)保效果的材料，促使機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能減排能力提升。在降低機(jī)械設(shè)計(jì)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:汪立國 單位:哈爾濱松江電爐廠有限責(zé)任公司

參考文獻(xiàn)

[1]王杰,程明遠(yuǎn),李士曉等.淺談機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].科技信息,2011(11):196-197.

[2]施衛(wèi).機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2014(33):13.

[3]張方東.機(jī)械設(shè)計(jì)與加工中存在的問題研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2016(11).

[4]朱俊.機(jī)械設(shè)計(jì)加工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].機(jī)械管理開發(fā),2016(11):48.•59•