机械设计中的材料的选择及使用

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摘 要：随着工业化加快发展的进程，全球的经济建设总体呈现快速发展的局面。而机械设计作为许多行业发展的基础条件，它的发展已然成为了当今经济发展的重要前提。企业在发展的过程总应该重点提高和改进机械设计方案，进而使机械化生产进程更为显著。而从整体发展来说，机械材料的选择作为机械设计中最关键的因素，它的质量好坏会直接制约机械设计产品的质量和它在相对应产业的创新和应用。本文从机械设计中材料的选择和使用方面做了具体阐述。
关键词：机械设计 材料的选择 材料的使用
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（b）-0022-02
1 机械设计中的材料选取和运用的重要性
在我国经济的快速发展的大背景下，每行每业都得到了飞速发展。但发展的同时也凸显出了资源紧缺的问题，特别是机械设备，还要制造机械设备的材料都出现了缺口，致使机械材料的生产制造出现了供需矛盾失衡的问题。运用科学的方法选取合适的机械材料，会进一步提升机械设备的生产效率，究其原因，是因为合适的机械材料可以提升机械设备的精准度和使用寿命。因而，在机械设计中进行材料的选用，首先要确保选择的经济实用性，同时还要确保不会因为材料选择不当引发其他问题。
在资源匮乏的大环境下，由于机械生产对机械设备的需求越来越大，导致很多无法再生的机械材料被人们大量的收集运用，致使这其中的很多材料都演变成了稀缺的资源了。基于以上问题，我们应在符合我国发展国情的前提下，制定机械设计材料的使用原则，并对稀缺原材料开采行为加以规范。在处理这些棘手的资源紧缺问题时候，我们在保护资源环境的同时，还要精准地把控机械设计行业的发展的前景。因而合理科学地选择机械材料在对机械设计起到了重要的推动作用。
2 机械设计中选材的分类
2.1 金属种类材料的选择
金属种类材料的高硬度和低成本是它得以广泛应用的最大优势就，它的特性能够满足机械设计中的每一个节点设计，被广泛应用到了各个生产制造的领域，尤其是把两种金属相互混合而成的合金，它优秀的特性在机械加工发挥着重大的作用。所以大多数机械制造加工过程中都选用金属种类的材料，甚至在一些机械加工过程中全部使用金属材料，使用率接近百分百。这就使得金属材料的选择尤为重要，金属种类的材料的选择我国机械加工行业当中是占据了主导地位。
2.2 陶瓷类材料的选择
硬度高、密度低以及耐腐蚀是陶瓷类材料的最大特点，它主要由氮化硅和碳化硅两种化学成分组成。在机械制造的过程中，一般陶瓷类材料会被应用到密封性强的元件来使用。但陶瓷类材料的不足之处在于成本高、极易碎和脆性高，所以在选用陶瓷产品时要根据实际需要来进行综合考虑。
2.3 高分子类材料的选择
高分子类的材料就是一种像合成纤维的材料被。而高分子类材料来源是比较广的，从多个领域都能收集到高分子的材料。高分子材料的最大有点就是对能源消耗少，来源广，有的甚至能从天然气中提取出来，进而促使高分子类材料在机械设计中的应用还是很广泛的。
2.4 复合型材料的选择
复合型材料就是通过化学或物理方式将两种或者两种之上的材料相互融合，而得到的产物。复合型材料的种类丰富，且每种材料性能都有其自身的优势。在机械加工过程中，可根据不同的施工要求和性能要求，选用合适的复合型材料，复合型材料因其种类繁多，性能各异的优势被广泛应用到机械加工的过程中，意义显著。
3 机械设计中材料的选择和应用
3.1 功能性材料的选择
在进行机械设计的时，在进行材料选择的过程中，一定要了解每种零部件所具有的功能要求，而后依据这些个性化要求来合理选择性价比高的机械材料。因为每种材料的特性是不同的，只有了解了所需零部件的功能要求，才能准确地根据材料性能的不同进行选择，实现材料在不同零部件位置上的合理运用，比如：有的零件要用到支撑力相对较强的位置，就需要材料的具备一定的硬度；而一些零件则需要用在耐磨性能要求较高的地方，就需要材料要耐磨；还有一些零件是外观件，这就对材料的外观有着更高的要求。
3.2 碳素钢与合金钢的选择
碳素钢是机械设计所用到的金属材料中使用最广泛的了。碳素钢的特点是加工工艺简单，而且成本较低。但他同时还有一些缺点存在，就是韧性较差，强度较低，致使它的使用范围有一定的局限性，不可以用作加工尺寸较大的零件。而另外一种金属材料合金钢的出现就解决了这个问题，研究人员在碳素钢制作的过程中添加合金元素，研制出一种合金钢，它提高了碳素钢的韧性和强度的同时，还提高了材料的耐磨性。
3.3 低消耗材料的选择和应用
为了促进机械行业的可持续发展，就要去在在机械设备材料的选择和应用过程中，要尽可能地挑选节能环保性型材料。如某些机械的使用环境会比较恶劣，就要去材料的防腐性能较强一些，而一些生产厂家为了节约成本会选择不锈钢或塑料材质的材料，或者是通过喷涂的方式来达到防腐效果，但这种方式对环境的污染是非常大的，制约了行业的可持续发展。因而正确的做法是选择自身具备防腐性能的材料来进行机械制造，在生产的同时做到保护环境。另外还有一些材料的自身性能比较差，需通过热处理的方式来提升它的性能，但是热处理工序也会污染到环境，所以在选取此种材料的时候，要尽量选择不用进行热处理工序的材料。
4 材料选择及使用时需要注意的问题
4.1 经济性与实用性相结合
在进行材料综合性选择时，就要同时考虑材料的实用性与经济性问题，在对两方面意义进行综合评定后，选取性价比高的方案来进行选材。就实用性而言，不同的加工工艺都会使得材料在使用要求上发生不同，例如：焊接要求机械材料焊接处满足焊接的敏感性以及性能要求；而就经济性而言，不同的材料在成本构成上也有着不同之处，根据设计需要，选择适合自身的材料才能最大程度上实现机械生产的科学合理化。
4.2 绿色环保的问题
在选用机械设计材料时，我们应保证材料符合国家环保标准。就近几年我国经济与环境的发展现状而言，社会经济的快速发展是以犧牲环境为代价的。目前世界各国的不可再生资源越来越少，接近枯竭，环境污染的不断加剧急剧威胁着大自然的寿命。所以，在选用机械材料的过程中，应秉承绿色制造的技术理念，最大程度的节约资源，为环境贡献我们机械设计人员的力量。
5 结语
随着我国现代进程的不断加快，科技发展更加迅速，进而机械设计领域也得到了不错的创新发展。而机械材料的选用作为机械行业的首要前提条件，它的发展创新对机械行业的健康发展有着重要的意义。尤其是在进行节能环保型的机械材料选择的时候，一方面要求选择的材料满足机械设计的需求；另一方面还要求选择的材料符合可持续发展的规律，因而机械设计中对材料进行正确的选择和使用对我国机械加工业具有积极得作用。
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