鄧晶想

鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院

化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇及應(yīng)用研究

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社會經(jīng)濟(jì)正在以迅雷不及掩耳之勢突飛猛進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展遠(yuǎn)不能僅僅停留在原地，尤其是其中對材料的選擇與應(yīng)用，這對于機(jī)械行業(yè)來說至關(guān)重要。從前，機(jī)械設(shè)計(jì)注重的是材料是否耐磨、是否抗壓、腐蝕性如何等等。但是，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的變化，機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇在環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等方面也有了一定要求。

化工機(jī)械；設(shè)計(jì)；材料；選擇

1 材料的選擇

1.1 載荷型

機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，通常在選材上可以將材料的載荷性能歸結(jié)為兩個(gè)方面:一是當(dāng)零部件在外載荷力的作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時(shí)，其中應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇上，如果機(jī)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(jìn)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(yīng)力比較均衡，所以這就需要在機(jī)械材料的設(shè)計(jì)中，選擇一些性能分布均勻的材料，保障在機(jī)械設(shè)計(jì)的加工、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行高效的作業(yè)。

1.2 碳素鋼與合金鋼型

在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，碳素鋼是一種比較常用的材料，因?yàn)樘妓劁摰膬r(jià)格比較經(jīng)濟(jì)，加工的工藝性穩(wěn)定因而被廣泛運(yùn)用。但是碳素的韌性和強(qiáng)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，可以在碳素鋼中加入合金，進(jìn)而形成一種新的材料，即合金鋼。機(jī)械設(shè)計(jì)中合金鋼的淬透性、韌性、強(qiáng)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。然而只有在零件的橫截面較大、材料外載荷應(yīng)力較大以及需要對材料進(jìn)行淬透的情況下才能夠使用合金鋼，而其他情況一般應(yīng)當(dāng)選擇碳素鋼。

1.3 可回收和循環(huán)利用型

在機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，金屬材料的種類非常多，鋼材就有100多種。導(dǎo)致在機(jī)械設(shè)計(jì)中，很難對材料進(jìn)行分類，進(jìn)而加大了回收利用的難度。因此機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇過程中，可以選擇一些單一的合金系制作零部件，以有效提高對合金的回收和循環(huán)利用效率。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)在材料選擇與應(yīng)用方面應(yīng)該重視的問題

2.1 立足科學(xué)發(fā)展觀

機(jī)械設(shè)計(jì)在材料的選擇與應(yīng)用方面首先應(yīng)該立足科學(xué)發(fā)展觀。機(jī)械設(shè)計(jì)一方面要讓機(jī)械設(shè)備發(fā)揮最大使用功效，另一方面還要節(jié)約材料和能源，讓資源得到合理配置。只有科學(xué)地選擇材料和應(yīng)用材料才能使機(jī)械材料與環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)協(xié)和發(fā)展，從而創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的社會。

2.2 注重環(huán)保性與節(jié)能性

機(jī)械設(shè)計(jì)在選擇材料的時(shí)候一定要考慮材料是否環(huán)保、是否節(jié)能。雖然我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快，但是其中存在的問題卻非常突出，例如資源消耗，能源浪費(fèi)，環(huán)境污染，不可再生資源枯竭等等，這一系列負(fù)面影響對我國經(jīng)濟(jì)長久發(fā)展極為不利。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)未來發(fā)展方向一定要是節(jié)能環(huán)保的，再也不能以損害人類生存環(huán)境為代價(jià)。

2.3 重視實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇與應(yīng)用的另一考慮因素就是實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。要想選擇最實(shí)用、最經(jīng)濟(jì)的材料一定要對材料的特性、工藝充分了解。首先，考慮選擇材料的實(shí)用性，機(jī)械設(shè)計(jì)中要涉及到各種復(fù)雜的工藝，例如焊接、鑄造、切割等，而不同的工藝在材料性質(zhì)方面具有不同的要求，如果其中一種材料需要進(jìn)行多次加工和處理，那么，其他的工藝對此材料也必要達(dá)到要求，否則，整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量都會受到影響。其次，考慮選擇材料的經(jīng)濟(jì)性，主要指的是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候要注重原材料的成本，以及材料加工的成本。因此，對于機(jī)械設(shè)計(jì)來說，選擇材料的時(shí)候一定要選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的，從綜合的角度出發(fā)，進(jìn)行科學(xué)合理的選擇。

3 材料的應(yīng)用

3.1 使經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性相結(jié)合材料

在實(shí)際應(yīng)用的過程中一定要注意必須結(jié)合材料所適用的制作工藝，因?yàn)椴煌闹谱鞴に噷Σ牧系囊笫遣煌?。另外，還要在滿足制作工藝的要求下對成本加以控制。根據(jù)企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)能力，對成本進(jìn)行控制，為企業(yè)節(jié)省一部分開支。既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，這是材料應(yīng)用發(fā)揮最大效果的情況。所以，怎樣將經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際性二者進(jìn)行很好的結(jié)合，是機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇應(yīng)該考慮的問題。

3.2 參照零件的制作工藝

不同的制作工藝，對材料的要求是不同的。比如熱處理工藝，操作時(shí)要考慮材料是否容易淬透。零件是組成機(jī)械的最小單位。在制作零件時(shí)，不僅要考慮零件成本的高低，還要確保零件的工作性能。零件一旦沒有良好的性能，就可能造成其他意外效果的發(fā)生，影響整個(gè)設(shè)備的工作效果。所以選材時(shí)，一定要著重于零件的性能，其次還得控制成本的高低。

3.3 做好防腐保護(hù)

化工設(shè)備在工作環(huán)境中與空氣和空氣中的水汽會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這導(dǎo)致化工設(shè)備極其容易出現(xiàn)腐化，這在日常生活中是經(jīng)常發(fā)生的，并對整個(gè)設(shè)備都會造成很大危害。而且一旦發(fā)生腐蝕，設(shè)備的外觀和內(nèi)部性能都會發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)還會影響化工工作的完成度。這就要求在具體使用材料的時(shí)候，要選擇防腐性能好的材料。最好是盡量用金屬性質(zhì)的材料。并根據(jù)設(shè)備的具體情況，在設(shè)備外層涂抹一層防銹漆，隔絕空氣和水汽，保護(hù)材料和設(shè)備不發(fā)生腐化。在設(shè)計(jì)中，盡可能不給水汽淤積在設(shè)備上的機(jī)會。在保證設(shè)備具有好的防腐性能的同時(shí)，還要注意設(shè)備的運(yùn)行是否穩(wěn)定，確保運(yùn)作的連續(xù)性，避免腐蝕情況影響整個(gè)工作的開展。在實(shí)際工作中，要及時(shí)檢查、及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐化現(xiàn)象，并且及時(shí)處理。腐化發(fā)生時(shí)，一定要徹底將腐化物清理出去。

4 結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)發(fā)展離不開化工機(jī)械設(shè)備，保證其正常運(yùn)行是工程項(xiàng)目的正常生產(chǎn)和運(yùn)作的前提與關(guān)鍵。而化工機(jī)械設(shè)備又離不開化工機(jī)械的設(shè)計(jì)，作為機(jī)械設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的內(nèi)容之一，材料選擇的質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作質(zhì)量的好壞，因此要倍加注意，以保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1]高路，姚璐.化工設(shè)備設(shè)計(jì)中材料的選擇及應(yīng)用分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，35:65.

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