劉銳

摘 要：隨著社會(huì)工業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械工程也取得一定進(jìn)步，其中也衍生出機(jī)械設(shè)計(jì)材料浪費(fèi)問題?；诖?，文章對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇的意義進(jìn)行分析，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇應(yīng)用的注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)從事機(jī)械設(shè)計(jì)方面有關(guān)材料選擇與應(yīng)用提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料；選擇；應(yīng)用

1 機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇的意義分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，機(jī)械制造行業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位。機(jī)械行業(yè)的發(fā)展為社會(huì)經(jīng)濟(jì)起著保障性的作用，尤其是現(xiàn)階段機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)于機(jī)械原材料消耗加劇，在我國(guó)自然資源損耗中占有較大比例。就目前來(lái)說，許多機(jī)械設(shè)計(jì)所需原材料已經(jīng)處于一種消耗過度的狀況，甚至無(wú)法滿足機(jī)械行業(yè)持續(xù)供應(yīng)的需求，這一點(diǎn)和社會(huì)主義可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值觀相違背。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性是十分有必要的。專家指出，機(jī)械設(shè)計(jì)選材應(yīng)用方面必須要對(duì)材料選擇的科學(xué)合理性給予足夠的重視，對(duì)每一份機(jī)械材料都要深思熟慮，確保能夠充分利用，最后對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)以及功能等進(jìn)行綜合評(píng)估，以確保材料以最科學(xué)最合理的選擇方式設(shè)計(jì)出來(lái)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇應(yīng)用的注意事項(xiàng)

2.1 材料荷載類型的選擇

數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，大部分零部件失效的主要原因是由于零件的外載荷性能較差而產(chǎn)生的。機(jī)械設(shè)計(jì)材料在選擇時(shí)，對(duì)正確荷載的材料進(jìn)行選擇非常關(guān)鍵，究竟如何選擇可以參考以下兩種方法：一方面，外載荷作用力能夠促使機(jī)械材料出現(xiàn)彎曲和扭曲，大部分力均集中于材料表層。換言之，材料表面的性能對(duì)于材料零件性能的失效會(huì)起到一定的抑制作用。因此，對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，通常情況都是利用碳鋼調(diào)質(zhì)、低鋼滲碳等方式加工材料，如此加工方式能夠有效防止機(jī)械材料產(chǎn)生不必要的損傷；另一方面，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇，盡可能選擇各部分性能均勻分布的材料，如此確保設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定高效。

2.2 碳素鋼、合金鋼材料的選擇

現(xiàn)如今的機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)中，碳素鋼由于其優(yōu)越的加工性能、操作性能以及低經(jīng)濟(jì)成本而得到廣泛應(yīng)用。然而，碳素鋼的強(qiáng)度不高，韌性比較低，因此，在熱處理加工時(shí)操作程序比較復(fù)雜，導(dǎo)致該種材料在應(yīng)用方面產(chǎn)生一定的限制。應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，合金鋼材料可以彌補(bǔ)此缺陷，其特殊性能受到大家普遍關(guān)注。

2.3 適用性和經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中對(duì)于相關(guān)材料進(jìn)行選擇，必須要考察材料是否經(jīng)濟(jì)適用。如果以機(jī)械設(shè)計(jì)人員的角度進(jìn)行分析，機(jī)械設(shè)計(jì)的過程可以詳細(xì)分為幾個(gè)階段，比如說鑄造工藝、裝配工藝以及生產(chǎn)工藝等，設(shè)計(jì)人員要考慮整個(gè)過程，結(jié)合設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)適用的機(jī)械材料進(jìn)行選擇，以此能夠最大化的開發(fā)材料的使用價(jià)值，確保材料契合設(shè)計(jì)要求。機(jī)械加工材料各種不同的特性使得機(jī)械設(shè)計(jì)工藝的材料選擇方法也略有區(qū)別，在確保工藝需求的基礎(chǔ)上，對(duì)工藝需求材料特征進(jìn)行把握。此外，按照具體的工程預(yù)算對(duì)材料的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考察，具體有兩個(gè)原則，一方面是最低標(biāo)準(zhǔn)，必須要達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求與功能；另一方面，確保材料經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、價(jià)美物廉。針對(duì)于一些具有可循環(huán)利用特征的機(jī)械材料，能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行循環(huán)利用，從而大大減少了能源消耗，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)成本大大降低，促進(jìn)機(jī)械工程經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2.4 節(jié)能性和環(huán)保性

節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)階段社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要理念，也是環(huán)境保護(hù)的重要手段。目前來(lái)說，隨著人們對(duì)于環(huán)保有了更深層次的認(rèn)識(shí)，環(huán)境保護(hù)已逐漸成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)話題。實(shí)際上，環(huán)境污染與資源消耗等問題是環(huán)境保護(hù)的重中之重，可持續(xù)發(fā)展理念的提升是建立在對(duì)生產(chǎn)資源消耗進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上。所以，機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇方面也要注重節(jié)能性和環(huán)保性，以可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，在確保設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上盡可能的選擇低能耗以及低污染的材料，并且盡量降低不可再生資源的應(yīng)用空間。

2.5 材料選擇的可持續(xù)發(fā)展

上文中提到，機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇不能違背社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要原則，具體來(lái)說就是以資源的可持續(xù)發(fā)展為前提，重點(diǎn)發(fā)展機(jī)械工程設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展，站在機(jī)械設(shè)計(jì)需求的角度上，對(duì)應(yīng)用材料潛力進(jìn)行充分挖掘，結(jié)合施工材料的特點(diǎn)，使其能夠真正地發(fā)揮出降低能耗、節(jié)約能源的作用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用

文章結(jié)合機(jī)械材料的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇和應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

3.1 實(shí)用性機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于材料的選擇、應(yīng)用必須要著重考察材料的實(shí)用性，是否適用而且是否實(shí)用，都是必須要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)考慮清楚的重要問題。機(jī)械設(shè)計(jì)中材料應(yīng)用具體是按照設(shè)計(jì)工藝的相關(guān)指標(biāo)，各種工藝特點(diǎn)決定了選材的要求比較嚴(yán)格。具體來(lái)講，按照工藝特征具體的區(qū)別，首先要保證生產(chǎn)需求，這是最基礎(chǔ)的要求，同時(shí)保證零件加工達(dá)到設(shè)計(jì)需求，同時(shí)考慮材料的強(qiáng)度、耐磨性等，此外還有材料外觀等因素。

3.2 載荷類型機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)中，因?yàn)闄C(jī)械材料失效而導(dǎo)致故障問題非常多，有可能是因?yàn)樵O(shè)計(jì)材料選擇在負(fù)荷能力上有一定的差異而產(chǎn)生的。為確保機(jī)械設(shè)計(jì)可以正常應(yīng)用，就要求對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇應(yīng)用進(jìn)行嚴(yán)格把控。此外，材料選擇時(shí)還需對(duì)材料的荷載能力進(jìn)行估算。

3.3 低消耗機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

可持續(xù)發(fā)展的理念適用于各行各業(yè)，具體體現(xiàn)到機(jī)械設(shè)計(jì)的選材應(yīng)用方面來(lái)講，必須要確保選材符合低能耗、無(wú)污染的原則。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中在對(duì)材料進(jìn)行加工和處理過程中也要符合節(jié)能環(huán)保的理念。一般來(lái)說，大部分機(jī)械加工處理都是選擇熱處理的方式，但是這種處理方式無(wú)論是對(duì)機(jī)械材料的使用壽命來(lái)說，還是具體使用性能不可避免產(chǎn)生一定的損害和影響，還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。因此，盡可能的減少熱處理加工工藝，可以選擇冷熱軋狀況下材料性能依然能夠得到充分發(fā)揮的材料。假如在材料加工處理過程中無(wú)法規(guī)避熱處理的加工工藝，那么要盡可能的選擇加工處理工序相對(duì)簡(jiǎn)單的材料，如此減少消耗和污染。

3.4 無(wú)害機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，許多材料屬于危險(xiǎn)材料，舉例而言Ni元素，危險(xiǎn)性元素一方面會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，另一方面還有可能會(huì)對(duì)人身體造成傷害。因此，必須要把安全隱患扼殺在機(jī)械選材的環(huán)節(jié)，注意加強(qiáng)材料的檢測(cè)手段和強(qiáng)度，嚴(yán)把檢測(cè)關(guān)，防止由于各種原因而導(dǎo)致的有害材料混入到機(jī)械材料與機(jī)械設(shè)備中的情況。

3.5 可回收機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

眾所周知，機(jī)械設(shè)計(jì)中大多數(shù)零部件為金屬成分，實(shí)際上金屬產(chǎn)量并非無(wú)限的，隨著機(jī)械化建設(shè)的消耗增加，導(dǎo)致機(jī)械化發(fā)展過程困難重重。舉例來(lái)說，鋼材在機(jī)械工程應(yīng)用中盡管比較常見，但是從鋼材的型號(hào)和種類上來(lái)講種類繁多，因此，對(duì)鋼材的回收工作具有較大的難度。此外，如果各種不同類型的金屬元素相互之間摻雜混合在一起，金屬元素回收的難度加倍，材料資源被嚴(yán)重浪費(fèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)主義的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械化進(jìn)度的加快，機(jī)械化建設(shè)而產(chǎn)生了機(jī)械原材料過度消耗。為減少機(jī)械材料過度消耗，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行科學(xué)合理的選擇與應(yīng)用，成為現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向。

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