趙經(jīng)國

（洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽 471039）

試論機械設(shè)計中材料選擇的重要性

趙經(jīng)國

（洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽 471039）

近幾年來，由于我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科研技術(shù)水平也在與日俱增，各方面水平也都在逐漸地發(fā)展進(jìn)步。在社會的運作這整個過程當(dāng)中，機械可以說是我們不可或缺的重要物品之一。隨著科技的日益發(fā)展進(jìn)步，人們對于機械設(shè)計的要求變得越來越高，特別是在機械設(shè)計中的材料選擇這一方面，因此，對于材料選擇研究這一方面引起了眾多科學(xué)家們的特別關(guān)注。本文通過對現(xiàn)狀的討論然后對機械設(shè)計中材料選擇的重要性與在這方面需要注意的問題進(jìn)行解釋說明，希望能夠為機械設(shè)計工作提供有利的意見與建議。

機械設(shè)計；重要性；材料的選擇與應(yīng)用；使用性能；荷載性能

1 引言

現(xiàn)如今，城市的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)正蒸蒸日上，機械的普及使用變得十分重要，為了能夠有益我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)對機械設(shè)計方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)提升，在日常的工作中，每一細(xì)節(jié)都要認(rèn)真處理，而在機械設(shè)計這一過程中最最關(guān)鍵的便是材料的選擇應(yīng)用，其選擇應(yīng)用將關(guān)系到所涉及產(chǎn)品的質(zhì)量安全。在這一新時代，機械設(shè)計將會遇見各種困難遭遇諸多瓶頸，而其材料的選擇應(yīng)用將會起到十分重要的作用。

2 機械設(shè)計中材料選擇的重要性

現(xiàn)今，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對各種資源的需求也逐漸擴大，尤其是在機械設(shè)計中所需要用到的資源已被大批量的收集并且加以利用了，而這些材料當(dāng)中存在著不少稀缺資源，所以在這個能夠為我們所利用的資源越來越少的時代里，對于機械設(shè)計中材料的選擇應(yīng)用以及與稀缺的原材料這兩者之間的矛盾需要我們進(jìn)行充分考慮，更需要我們準(zhǔn)確掌握住整個機械設(shè)計行業(yè)的前景，這其中原材料的選擇是這一行業(yè)非?；A(chǔ)的元素之一，因此為了確保機械設(shè)計工作的有效完成，我們首先應(yīng)需要確保設(shè)計生產(chǎn)過程中材料的供應(yīng)，這便是對于當(dāng)前機械設(shè)計這一行業(yè)提出的最為重要的問題。其中，還應(yīng)當(dāng)在材料選擇方面進(jìn)行充分的考慮，除了考慮選擇使用合適的并且能夠節(jié)約成本的材料，還需要考慮到這一選擇是否有利于資源的節(jié)約以及對環(huán)境保護(hù)是否有利等這些重要問題。因此，能否選擇科學(xué)合理的材料對于推進(jìn)機械設(shè)計行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。

3 在機械設(shè)計當(dāng)中對于材料的合理選擇和應(yīng)用

3.1 機械設(shè)計中材料的選擇

在機械設(shè)計中對于材料選擇這一關(guān)鍵問題上，本文主要從以下兩點進(jìn)行解釋說明：

3.1.1 使用性能方面

第一點，在機械設(shè)計中的材料選擇方面，首先應(yīng)當(dāng)考慮的便是材料的使用性能，這是對材料的質(zhì)量以及對機械性能最為主要的保障因素。一般，對于不一樣的機械設(shè)計當(dāng)中所使用的零件在材料的選擇上都有著不同的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，不同的零件在強度以及耐磨性能上都有與其自身相應(yīng)的要求，甚至有些零件在外觀上還需要達(dá)到一定的美觀標(biāo)準(zhǔn)。因此，這就要求設(shè)計工作人員應(yīng)當(dāng)對目前實際狀況進(jìn)行仔細(xì)的分析之后，才能開始材料的選擇工作，這便要求設(shè)計工作人員能夠十分完美的掌握機械零件在各個方面的性能以及各個方面的要求標(biāo)準(zhǔn)，更要能夠準(zhǔn)確的把握機械設(shè)計零件的使用性能。如此，才能夠真正做到科學(xué)合理地選擇材料。

3.1.2 荷載性能方面

第二點是對于荷載性能種類的選擇，在機械設(shè)計制造的零件在生產(chǎn)過程中大部分可能會產(chǎn)生零件不能正常工作、失去性能或者無效等種種突發(fā)狀況，這種情況的發(fā)生極有可能是因為零件的使用材料的荷載能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而造成的，然而零件本身所具備的使用性能以及機械使用材料的荷載性能能夠得以解決，因此，對于機械材料的荷載性能與由于抑制失效而無法進(jìn)行正常工作的零件性能之間的矛盾要求設(shè)計工作人員在進(jìn)行材料選擇的過程當(dāng)中要十分注意將機械零部件所使用的材料的荷載性能與能力的大小當(dāng)作選擇的標(biāo)準(zhǔn)。在材料荷載能力的選擇上主要有兩個具體的表現(xiàn)，其一表現(xiàn)為在荷載力的壓力下使得零部件發(fā)生彎曲或者扭轉(zhuǎn)的情況下，這時候的應(yīng)變力會全部集中于材料的表外層，這一現(xiàn)象表明材料的外表層可以成功抑制住這類零件失效無法正常工作的狀況。在機械設(shè)計的過程當(dāng)中，面對需要材料來承擔(dān)荷載力的時候，我們可以采用碳鋼調(diào)質(zhì)與低碳鋼滲碳的處理方式，對材料進(jìn)行加工處理；另一方面，可以從單純的壓縮應(yīng)變能力，或從承受剪切與拉伸的材料零件來考慮，此時此刻，荷載力在材料零件的橫截面上將會十分均勻地分布，這一現(xiàn)象也就簡單地表明了我們在機械設(shè)計中材料的選擇方面，均勻的分布著一些較為重要的材料零部件，這便是我們在荷載類型中的重要選擇。在這一基礎(chǔ)上將能夠很大的提高機械設(shè)計的加工及以后的生產(chǎn)效率。

3.1.3 較低消耗能源與污染的材料

在機械材料的選擇方面，所采用的材料應(yīng)當(dāng)以低消耗能源與污染的材料為主。一方面應(yīng)盡可能避免最后要采取熱反應(yīng)處理的材料。凡是采用熱反應(yīng)處理過的材料，都會影響到它的使用壽命以及零件的使用性能，并且這種加工工藝對環(huán)境也會造成較大的污染。所以，機械材料應(yīng)盡可能選擇那些在冷拔、熱拔的狀態(tài)下都能夠充分發(fā)揮自身性能的材料。另一方面，材料應(yīng)當(dāng)選擇較少熱處理程序的材料。當(dāng)所使用的材料必須進(jìn)行熱處理的時候，應(yīng)選擇程序較少的材料，通?？刹捎娩搶X輪加工制造，這種穿透性加熱在材料冷卻后，表面便會出現(xiàn)淬硬。

3.2 機械設(shè)計中對于材料應(yīng)用的注意事項

選材效果是機械設(shè)計的材料應(yīng)用的顯著表現(xiàn)，它在工作生產(chǎn)中起到了十分重要的作用，所以在選擇材料的同時還要全方面考慮到經(jīng)濟性與節(jié)能環(huán)保的統(tǒng)一，盡可能做到工業(yè)綠色發(fā)展。

3.2.1 貫徹可持續(xù)發(fā)展觀

機械設(shè)計工作者在機械材料的選擇和應(yīng)用方面必須堅持貫徹可持續(xù)發(fā)展觀來進(jìn)行。如此才能夠確保機械能夠達(dá)到最好的設(shè)計效果，將材料的內(nèi)在潛力充分挖掘出來，達(dá)到整合設(shè)計與節(jié)約資源的目的，促進(jìn)機械設(shè)計能夠平穩(wěn)、全面發(fā)展。另一方面也與我國的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展觀念相一致。

3.2.2 重視綠色環(huán)保

在材料的選擇應(yīng)用時，要確保其與綠色環(huán)保觀念相統(tǒng)一?，F(xiàn)階段，從社會的發(fā)展現(xiàn)狀我們可以看出，經(jīng)濟的迅速發(fā)展可以說是以環(huán)境的破壞為代價。目前，不可再生的能源資源正在急劇枯竭，環(huán)境的污染破壞也嚴(yán)重威脅人類的生活。所以，在材料的選擇應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)秉承綠色環(huán)保這一理念來進(jìn)行，降低能源消耗，節(jié)約資源，為環(huán)保工作貢獻(xiàn)力量。

3.2.3 經(jīng)濟性和實用性

在材料的選擇應(yīng)用時，要重視其經(jīng)濟性與使用性相結(jié)合。①從材料的實用性能來看，機械的設(shè)計過程中由于工藝的鍛造、鑄造、焊接、切削加工、粘結(jié)固化及熱處理等都對材料的選擇應(yīng)用有不同的要求。例如：焊接工藝要求材料接頭滿足焊接的敏感性與使用性能的要求；鍛造工藝則要求材料滿足鍛后冷卻、可鍛性、熱裂傾向性、沖壓性、吸氣性等要求。②從經(jīng)濟性來看，為了有效節(jié)約原材料成本及加工成本，在滿足材料實用性基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟性選擇，這樣便能夠節(jié)約設(shè)計加工成本，確保機械設(shè)計的發(fā)展。

4 總結(jié)

在新時代條件下，機械設(shè)計的科學(xué)發(fā)展對促進(jìn)我國的工業(yè)進(jìn)步、經(jīng)濟發(fā)展及社會化建設(shè)都有著非常重要的影響和作用。所以，在機械設(shè)計這一方面需要我們投放大量的時間與精力才可以確保行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展提升，而在機械設(shè)計的過程當(dāng)中對于材料的選擇與應(yīng)用是一個關(guān)鍵點，在具體生產(chǎn)過程當(dāng)中需要全面考究各個方向才能夠打牢鞏固機械設(shè)計的基礎(chǔ)，才能有效地促進(jìn)機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展，這便需要我們不斷的學(xué)習(xí)實踐。

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1004-7344（2016）03-0197-02

2016-1-15