机械设计中的材料选择及应用探讨

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【摘 要】我国的工业化步伐大大加快，对于机械的使用需求更是越来越大，对于机械材料的需求更是日益增多，这导致了机械设计材料的稀缺，人们寻求更经济更环保更适用的机械设计的材料成了当务之急。本文通过对机械设计中的材料选择及应用原则进行分析，提出了材料选择及应用方法，以期满足机械设计需求。
【关键词】机械设计；材料选择；应用方法
为了更好地满足人们日益需求的物质文化和精神文化需求，机械设计的材料选择及应用也朝着更加经济、环保、适用的方向发展，在社会各种发展都对材料进行大规模的使用的激烈的市场竞争中，能够获得一线的发展，就要充分利用目前拥有的材料，利用有限的资源，对机械设计的材料进行选择和应用，进而进一步的加大对于机械设计的使用和机械设计的工作，为我国机械行业和我国经济的可持续发展做出应用的贡献。
1 机械设计中材料选择及应用的原则
1.1 满足机械零件应用
机械设计必须要考虑到机械的负载能力，如果机械的负载能力差，就会使整个机械的零件失效，达不到机械进行正常工作的要求[1]。所以，在对机械进行设计时的材料选择时，一定要结合机械所要进行的工作，考虑到机械所要承受的负载，然后对材料进行选择，以此作为机械设计的材料选择的进行可靠性实验的标准。如果，机械的零件在受到重压的时候，会产生扭曲或者弯曲的情况，这种变形有时候是可以恢复的，但是有时候确却是永久性的，这就使得机械受到损伤，不能进行工作。所以，为了避免上述情况的发生，我们在对机械设计进行材料的选择时，一定要确保零件不会发生扭曲，确保它的实用性，采用较为坚固的材料进行设计，以便能够均匀一下机械的受力，改善材料的抗变形性能[2]。比如，在对机械进行设计加工时，可以采用中碳调制或低碳钢渗碳的加工方式，用此来提高材料的性能，从而满足机械零件应用的要求。
1.2 经济性
每一个企业进行运营都是为了盈利，获得企业的收入，所以对机械设计材料进行选择也必须要满足这个条件。尤其是在当前我国经济迅速发展的今天，人们对于机械的需求量加大，但是日益突出的资源缺乏的问题却给机械设计的材料选择带来了巨大的困难。企业一方面要考虑到对于企业自身的经济效益，又要保证机械设计的质量，所以在对机械设计的材料选择上就要更加的仔细慎重，既不能造成材料的浪费，又要尽可能的满足机械在性能上的一切需求。列如，我们要选择一种材料，这种材料要具有一定的硬度，这就需要企业对于一切可以进行机械设计的材料进行权衡，根据材料具体的形状和机械零部件的尺寸大小以及零件需要满足的硬度进行选择，选择的材料要尽可能的满足机械的各种性能，所需的材料数量也要进行严格的计算，避免产生浪费现象，造成对材料的采用过多，从而造成了企业的机械设计成本的增加。如果，在设计中，有效截面的面积小于50mm，那么企业就可以选择20Cr；如果有效截面面积是50mm到150mm之间，并且它的重量又不重，小于50kg，那么企业就可以选择20Cmnti等等，诸如此类的做法，这样，企业就可以对机械设计的材料的选择进行合理的优化与改进，避免出现浪费的现象造成资源缺失的进一步加大，从而造成企业的成本大大增加，达不到企业盈利的目的。
1.3 环保性
目前，由于工业发展给环境造成的破坏已经成了一个不争的事实，如工业生产产生的废料垃圾、工业垃圾和一些白色污染。这些都是工业发展带给环境的巨大污染，是人们最近来普遍关注的问题，也是急需解决的环境问题。从工业生产的源头，即机械的设计的材料选择上把好关，选择对环境具有环保效果的，没有危害的材料，这样才能够促进环境的可持续，保持生态平衡，从而推动企业经济效益的稳步持续发展，推动我国经济的可持续。在这一过程中，担任机械设计的设计人员也是至关重要的，机械设计人员要掌握多方面的知识，需要对机械设计的材料进行多方面的分析和研究，最终慎重的选择。可以说机械设计工作是个任重而道远的事业，机械设计是一切工作顺利进行的前提，企业生产取决于设计的好坏，所以，为了追求企业的最大利润，就要加大机械设计对于环境保护的要求，遵循保护环境与生态平衡的原则，将关系到人类赖以生存和发展的家园进行有效的保护，从而实现材料选择和应用满足环保性要求的目的。
2 机械设计中的材料选择及应用方法
2.1 实用性材料的选择与应用
机械设计的材料的选择与应用主要是为了满足机械在实际操作中的使用，所以机械设计的材料必须要有实用性。首先，在对机械材料的应用上，要以工艺生产为指标，对材料所要使用的范围和用途对材料进行系统的了解后，对材料进行铸造、切割等的操作，来满足不同设计的需求。其次，机械的不同零件对于材料的需求也不同，这要充分考虑材料具体的使用，制造哪个零件，然后在对材料进行强度和耐磨性的选择，对于有特殊要求的材料要进行特殊处理[3]。
2.2 载荷类型材料的选择与应用
在机械的使用过程中，如果材料没有较好的荷载能力，就会造成机械无法使用，被压坏的现象，所以，对于材料的要求要格外注意它的荷载能力。如在机械的使用过程中，会在正常的时候突然出现抑制失效的情况，这都是荷载出现了问题。所以，在选择和应用材料时，一定要对估算材料的荷载能力，从而完善机械在工作中的使用状况。
2.3 低消耗材料的选择与应用
随着国家对于环保工作的强力推进，机械设计也要遵循国家可持续发展的理念，在机械设计上企业就要尽可能的减少污染和资源的浪费。一方面，要尽可能减少热处理技术的使用，因为这项技术对材料的寿命是有一定的影响的，同时也会带来较大的环境污染。所以，我们为了有效减少这种现象的发生，可以进行热轧状态和冷轧状态下发挥性能的材料。另一方面，如果不能避免热处理，就要选择进行热处理较少的材料，降低消耗，采用低消耗的材料，促进机械行业的可持续发展[4]。
2.4 无害材料的选择与应用
人们日常生活中出现许多有害的物质，这也加强了企业在机械设计的材料选择上的注意。所以，机械设计的材料要尽可能的选择一些无害的材料，否则就会给人体带来一些危害。比如，Ni元素，这种元素对于人体的危害是十分巨大的，同时它还会给环境带来极大的污染。要对材料进行慎重选择，防止选择有害的材料，就要加大对材料的监测和管理，避免有害材料进入到机械设计中来。总之，这是现阶段机械设计中一个十分重要的问题。
3 结束语
在机械设计过程中，需要应用相应的材料确保机械设计质量，而对于材料的选择也应当符合当前的绿色发展需求，保证环保性，因此在未来的发展过程中，对于机械设计的选择应当坚持按照设计原则进行科学设计，确保机械设备的更好应用。
【参考文献】
[1]孙勇.机械设计中的材料选择及应用研究[J].科技创新与应用，2014，34：128.
[2]施卫.机械设计中的材料的选择和应用[J].黑龙江科技信息，2014，33：3.
[3]枚书旺.机械设计中的材料选择及应用研究[J].科技致富向导，2013，12：30.
[4]李冠效，雷长贵.机械设计中的材料的选择和应用解析[J].硅谷，2014，2：86-87.
[责任编辑：邓丽丽]