趙經(jīng)國(guó)

（洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽(yáng) 471039）

試論機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

趙經(jīng)國(guó)

（洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽(yáng) 471039）

近幾年來(lái)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(huì)的運(yùn)作這整個(gè)過程當(dāng)中，機(jī)械可以說(shuō)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(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的要求變得越來(lái)越高，特別是在機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇這一方面，因此，對(duì)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(duì)現(xiàn)狀的討論然后對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)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(shuō)明，希望能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)工作提供有利的意見與建議。

機(jī)械設(shè)計(jì)；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(jī)械的普及使用變得十分重要，為了能夠有益我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)將會(huì)遇見各種困難遭遇諸多瓶頸，而其材料的選擇應(yīng)用將會(huì)起到十分重要的作用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

現(xiàn)今，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)各種資源的需求也逐漸擴(kuò)大，尤其是在機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)能夠?yàn)槲覀兯玫馁Y源越來(lái)越少的時(shí)代里，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的前景，這其中原材料的選擇是這一行業(yè)非常基礎(chǔ)的元素之一，因此為了確保機(jī)械設(shè)計(jì)工作的有效完成，我們首先應(yīng)需要確保設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中材料的供應(yīng)，這便是對(duì)于當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)于推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。

3 在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于材料的合理選擇和應(yīng)用

3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇

在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)于材料選擇這一關(guān)鍵問題上，本文主要從以下兩點(diǎn)進(jìn)行解釋說(shuō)明：

3.1.1 使用性能方面

第一點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)材料的質(zhì)量以及對(duì)機(jī)械性能最為主要的保障因素。一般，對(duì)于不一樣的機(jī)械設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)目前實(shí)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(jì)工作人員能夠十分完美的掌握機(jī)械零件在各個(gè)方面的性能以及各個(gè)方面的要求標(biāo)準(zhǔn)，更要能夠準(zhǔn)確的把握機(jī)械設(shè)計(jì)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(diǎn)是對(duì)于荷載性能種類的選擇，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的零件在生產(chǎn)過程中大部分可能會(huì)產(chǎn)生零件不能正常工作、失去性能或者無(wú)效等種種突發(fā)狀況，這種情況的發(fā)生極有可能是因?yàn)榱慵氖褂貌牧系暮奢d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(jī)械使用材料的荷載性能能夠得以解決，因此，對(duì)于機(jī)械材料的荷載性能與由于抑制失效而無(wú)法進(jìn)行正常工作的零件性能之間的矛盾要求設(shè)計(jì)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(jī)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(gè)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(shí)候的應(yīng)變力會(huì)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(wú)法正常工作的狀況。在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，面對(duì)需要材料來(lái)承擔(dān)荷載力的時(shí)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(duì)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(lái)考慮，此時(shí)此刻，荷載力在材料零件的橫截面上將會(huì)十分均勻地分布，這一現(xiàn)象也就簡(jiǎn)單地表明了我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)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?cè)诤奢d類型中的重要選擇。在這一基礎(chǔ)上將能夠很大的提高機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)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(huì)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(duì)環(huán)境也會(huì)造成較大的污染。所以，機(jī)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(shí)候，應(yīng)選擇程序較少的材料，通?？刹捎娩搶?duì)齒輪加工制造，這種穿透性加熱在材料冷卻后，表面便會(huì)出現(xiàn)淬硬。

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)于材料應(yīng)用的注意事項(xiàng)

選材效果是機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)還要全方面考慮到經(jīng)濟(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)工作者在機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用方面必須堅(jiān)持貫徹可持續(xù)發(fā)展觀來(lái)進(jìn)行。如此才能夠確保機(jī)械能夠達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果，將材料的內(nèi)在潛力充分挖掘出來(lái)，達(dá)到整合設(shè)計(jì)與節(jié)約資源的目的，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)能夠平穩(wěn)、全面發(fā)展。另一方面也與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)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(shí)，要確保其與綠色環(huán)保觀念相統(tǒng)一?，F(xiàn)階段，從社會(huì)的發(fā)展現(xiàn)狀我們可以看出，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展可以說(shuō)是以環(huán)境的破壞為代價(jià)。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(shí)應(yīng)當(dāng)秉承綠色環(huán)保這一理念來(lái)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(jì)性和實(shí)用性

在材料的選擇應(yīng)用時(shí)，要重視其經(jīng)濟(jì)性與使用性相結(jié)合。①?gòu)牟牧系膶?shí)用性能來(lái)看，機(jī)械的設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)性來(lái)看，為了有效節(jié)約原材料成本及加工成本，在滿足材料實(shí)用性基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性選擇，這樣便能夠節(jié)約設(shè)計(jì)加工成本，確保機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

4 總結(jié)

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

[1]王永強(qiáng)，陶亞楠，劉青.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇和應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（20）：123～124.

[2]黃夢(mèng)奇，王婧.淺談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2012（06）：101～102.

[3]梅燕娜，武建軍，馮慧娟.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及其在非調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].熱加工工藝，2009（04）：105～106.

[4]劉小琴，續(xù)海峰.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，209（03）：121～122.

TH122

A

1004-7344（2016）03-0197-02

2016-1-15