孫宏新

【摘 要】機械制造業(yè)中材料是機械設計與生產(chǎn)的前提和基礎，合理的選材以及充足的材料是機械設計行業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，在機械設計中必須要選擇合適的、經(jīng)濟的、實用的材料，以提高機械設計的水平，促進機械行業(yè)的不斷發(fā)展。

【關鍵詞】機械設計；材料選擇；應用

機械設計中材料的選擇和運用是整個設計中的關鍵環(huán)節(jié)，關系到機械產(chǎn)品的的質(zhì)量和整個機械行業(yè)的健康發(fā)展。因此，在新形勢下，必須要提高機械設計中的選材水平，更好地做好機械設計中材料的運用，推動機械設計行業(yè)的發(fā)展。

1.機械設計中材料的選擇

1.1選擇載荷類型的材料

機械設計過程中，通常機械材料的外載荷性能容易導致機械設計的部分元件失效，而機械的零部件所具備的性能卻能有效的防止這種零件的失效。由于失效零部件性能與材料的外載荷性能之間的矛盾，進而要求在機械材料的選擇上，要以材料的載荷性能的大小作為機械選材的標準。在選材上可以將材料的載荷性能歸結(jié)為兩個方面：一是當零部件在外載荷力的作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時，其中應力大多集中在材料表層，這就表明，材料表面的性能直接決定著零部件間的控制效果。所以在機械設計材料選擇上，如果機械材料需要承受載荷力，就可以選擇低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調(diào)質(zhì)的方式對材料進行加工。通過此種材料的選擇和加工方式能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量。二是對一些能夠承受壓縮或者是拉伸作用的材料，由于外載荷力作用到零件的橫截面，使橫截面的應力比較均衡，所以這就需要在機械材料的設計中，選擇一些性能分布均勻的材料，保障在機械設計的加工、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中能夠?qū)Σ牧线M行高效的作業(yè)。

1.2選擇合金鋼與碳素鋼材料

在機械設計過程中，碳素鋼是一種比較常用的材料，因為碳素鋼的價格比較經(jīng)濟，加工的工藝性穩(wěn)定因而被廣泛運用。但是碳素鋼也存在一定的缺點，即韌性和強度比較差，中等以上形狀的材料不能被完全淬透，這在一定程度上影響了對碳素鋼的使用。因此，為了改進碳素鋼的功能，可以在碳素鋼中加入合金，進而形成一種新的材料，即合金鋼。機械設計中合金鋼的淬透性、韌性、強度得到了很大的提高，并且由于合金的加入也提高了合金鋼的耐磨性。然而與碳素鋼材料相比，合金鋼材料的淬透性、韌性、強度等都有所提高，但是只有在零件的橫截面較大、材料外載荷應力較大以及需要對材料進行淬透的情況下才能夠使用合金鋼，而其他情況一般應當選擇碳素鋼。

1.3選擇可回收和能夠循環(huán)利用的材料

在機械制造領域內(nèi)，金屬材料的種類非常多，鋼材就有100多種。然而在機械設計中，由于不同種類的材料都堆放在了一起，很難對材料進行分類，進而加大了回收利用的難度。因此機械設計的材料選擇過程中，為了便于循環(huán)利用，可以選擇一些單一的合金系制作零部件，因為合金系的構(gòu)成元件比較少，對環(huán)境的壓力也較小，所以能有效提高對合金的回收和循環(huán)利用效率。

2.機械設計中材料的運用

機械設計中材料的運用是選材工作的拓展，對整個設計工作產(chǎn)生重要的影響。機械設計中材料的選擇通常比較重要，但是材料應用的經(jīng)濟性和環(huán)保性對于機械設計工作也十分重要。所以在保證選材質(zhì)量的基礎上，材料運用應當能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保性、實用性以及經(jīng)濟性的統(tǒng)一。

2.1材料運用的經(jīng)濟性與實用性相統(tǒng)一

材料運用的經(jīng)濟性與實用性統(tǒng)一是機械設計中必須首先要考慮的問題。在材料運用的過程中應當注意兩個方面的內(nèi)容：一是在機械設計中材料的運用應以零部件的加工工藝為標準。機械加工中不同的加工技術，如切削工藝、鑄造工藝、焊機工藝以及熱處理工藝等技術對于材料的運用要求是不同的。切削工藝要求材料的應用應當符合切削作業(yè)的可操作性特征；鑄造工藝要求材料的應用應當向高吸氣、高收縮、高流動方向轉(zhuǎn)變；焊接工藝要求材料的應用必須要體現(xiàn)出冷鐓性和沖壓性的特點；而熱處理工藝則要求材料的應用應當符合氧化脫碳性、敏感性、淬透性等特征。二是強調(diào)材料應用中的經(jīng)濟性。機械設計過程中，在保障各零部件材料都能夠符合各種加工工藝要求的前提下，應當合理地對機械材料的加工成本進行控制，然而為了實現(xiàn)材料應用的經(jīng)濟性，可以根據(jù)機械設計企業(yè)的自身發(fā)展水平，最大限度地對加工工藝和零部件的生產(chǎn)方式進行合理的控制。

2.2材料運用的節(jié)能性和環(huán)保性的統(tǒng)一

機械設計中材料應用的節(jié)能性與環(huán)保性是促進生態(tài)經(jīng)濟建設的重要方式，是實現(xiàn)機械設計可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。因此，在機械設計過程中應努力確保材料運用的節(jié)能性和環(huán)保性的相統(tǒng)一，推動機械設計健康、可持續(xù)的發(fā)展。例如，在機械設計鑄造工件環(huán)節(jié)，鑄造設計階段百分之五的成本決定著百分之八十的鑄造工件的生產(chǎn)成本。所以在機械設計過程中，節(jié)能環(huán)保的材料運用，不僅能降低能源的消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，而且還能夠最大限度地符合機械設計中材料應用的環(huán)保性要求。

3.結(jié)語

機械設計中材料的選擇和運用是整個機械設計中的核心，對提高機械設計的水平，保障機械產(chǎn)品的質(zhì)量以及推動整個機械設計行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。因此，在機械設計中首先應當選擇符合設計要求的材料，然后對材料進行科學合理的運用，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟的相統(tǒng)一，進而全面促進我國機械設計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 [科]

【參考文獻】

[1]趙忠國.機械設計中的材料的選擇和應用[J].科技風，2011.

[2]薛麗娜.化工機械設計中材料的選擇與運用[J].技術市場，2012.