杜國(guó)強(qiáng) 馬馳

摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展都非常迅速，包括了重工業(yè)及輕工業(yè)。工業(yè)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的需求越來(lái)越大，從而推動(dòng)了機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。眾所周知，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，材料的選擇和應(yīng)用是其主要組成部分，材料的選擇直接不僅關(guān)乎著機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品使用性能，還決定了機(jī)械的壽命。本文首先概述機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中材料選擇和應(yīng)用的重要性，其次分析在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用到的主要材料，最后明確機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與應(yīng)用策略，為機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中材料選擇提供一定的參考價(jià)值。

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

引言

在二十一世紀(jì)的今天，工業(yè)化的進(jìn)程加快，機(jī)械制造行業(yè)得到了迅速發(fā)展。在機(jī)械制造過(guò)程中涉及了很多環(huán)節(jié)，其中機(jī)械設(shè)計(jì)是最為重要的一環(huán)，機(jī)械設(shè)計(jì)中不僅是設(shè)機(jī)械的外觀、整體構(gòu)造、應(yīng)用范圍，還包含了材料選擇及應(yīng)用，由此可見機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性。因此，必須在做好機(jī)械設(shè)計(jì)工作，最重要的是做好材料的選用，從而確保機(jī)械設(shè)備的性能和壽命。

1概述機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用重要性

隨著我國(guó)各行各業(yè)的迅速發(fā)展，資源緊缺成為企業(yè)發(fā)展的一大難題，機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)亦是如此，也就導(dǎo)致了機(jī)械設(shè)備在制造過(guò)程中出現(xiàn)了材料供不應(yīng)求現(xiàn)象。在機(jī)械設(shè)備的制造過(guò)程中，通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)選擇契合度最高的機(jī)械材料，生產(chǎn)制造出性能最佳、使用壽命最長(zhǎng)的機(jī)械設(shè)備，通過(guò)科學(xué)合理的機(jī)械材料選擇方案，從而達(dá)到事半功倍的效果，減少材料浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的材料選用，不僅要保證選用材料經(jīng)濟(jì)適用，還要最大程度發(fā)揮機(jī)械設(shè)備性能，更要確保機(jī)械設(shè)備不會(huì)因?yàn)椴牧线x擇出現(xiàn)問(wèn)題，影響機(jī)械的正常運(yùn)行。就目前而言，工業(yè)發(fā)展迅速，機(jī)械設(shè)備的需求量大大增加，加上資源緊缺的背景下，已經(jīng)有很多的機(jī)械材料由于過(guò)度開采變成了稀缺資源，這就體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性。所以，為了符合工業(yè)發(fā)展的需求，就必須做好機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中稀缺資源的適用，選擇用其他類似材料進(jìn)行代替，做到保護(hù)生態(tài)環(huán)境和推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展[1]。

2機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用到的主要材料

2.1 金屬材料

在金屬材料當(dāng)中應(yīng)用較廣為鑄鐵、剛、銅。①鑄鐵，首先要了解鑄鐵并不是由鐵這一個(gè)單一物質(zhì)組成，而是由鐵、硅、碳組合形成的金屬合金;其次，鑄鐵優(yōu)點(diǎn)包含了在液體具有良好的流動(dòng)性，鑄鐵熔點(diǎn)低、易切割，鑄造條件容易形成，而且又具有很高的減震能力和抗壓能力，在機(jī)械設(shè)備的零件制造方面應(yīng)用較廣。②鋼，和鑄鐵一樣，鋼也是一種金屬合金，是由多種化學(xué)元素組成，其中包含了鉻、錳、碳等，但是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)自身的化學(xué)組成成分不同可以分為合金鋼以及碳素鋼，根據(jù)鋼合金的應(yīng)用方向還可以分析結(jié)構(gòu)鋼以及工具鋼。碳素鋼由于其擁有較強(qiáng)的性能以及較低的價(jià)格因此受到機(jī)械制造行業(yè)的廣泛應(yīng)用。③銅，銅相比鑄鐵以及鋼合金具有較好的延展性能、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及耐腐蝕性，而且還可以和加入其他化學(xué)元素組成鋼合金，例如，加入鎳元素形成的白銅、加入鋅、鉛、錫、錳、鎳、鐵、硅元素形成的特殊黃銅、加入錫元素形成的青銅合金。其中青銅和黃銅擁有較強(qiáng)的耐腐蝕和抗磨損性能，從而被廣泛應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備制造中。

2.2 非金屬材料

在非金屬材料應(yīng)用中，應(yīng)用最廣為塑料以及橡膠類高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料。①塑料以及橡膠，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用最多，塑料具有重量輕、形成復(fù)雜零件的難度低、絕緣能力強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。橡膠則是具備很強(qiáng)的彈性，可以吸收沖擊能量，大多被應(yīng)用早減震器或者一些彈性零件上。②陶瓷材料，具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在磨具、刀具、燃燒瓶噴嘴上。③復(fù)合材料，很好地彌補(bǔ)了高分材料以及陶瓷材料中的不足之處，但是復(fù)合材料的造價(jià)較為高昂，多應(yīng)用在武器、航空領(lǐng)域當(dāng)中，不過(guò)隨著科技的發(fā)展，未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用復(fù)合材料會(huì)越來(lái)越多[2]。

3機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇應(yīng)用策略

3.1 全面了解機(jī)械設(shè)計(jì)中要求

為了確保機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的機(jī)械材料選擇合理性，設(shè)計(jì)人員必須要全面了解機(jī)械設(shè)計(jì)中的要求，攻克設(shè)計(jì)過(guò)程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。首先要了解設(shè)備設(shè)計(jì)各個(gè)零部件的用途，分析每個(gè)零件運(yùn)行狀態(tài)下所處的環(huán)境，以及模擬零件在運(yùn)行過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，通過(guò)這些方面進(jìn)行結(jié)合，做好每個(gè)零部件的材料選擇。其次還要考慮經(jīng)濟(jì)成本，不同材料可能性能相差不大，但是價(jià)格卻有著明顯差異，所以在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)分析，為機(jī)械設(shè)備材料選擇提供一個(gè)最佳方案。

3.2 材料性能分析要做好

由于機(jī)械材料的質(zhì)量以及性能對(duì)于機(jī)械的使用性能及壽命是有著決定作用的，所以必須設(shè)計(jì)過(guò)程中做好材料性能分析工作。第一，做好材料的物理性能分析，包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、密度、熔點(diǎn)等性能，對(duì)比各種材料的性能，結(jié)合制造工藝選用契合度最佳的材料。第二，進(jìn)行化學(xué)性能分析，包括化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗氧化效果等，第三，材料的工藝性能，包括鍛造、焊接、切削等性能，這些材料性能直接決定了機(jī)械生產(chǎn)難易程度。所以，設(shè)計(jì)人員一定要參考材料的數(shù)據(jù)以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行機(jī)械材料的最后選用。

3.3 選擇科學(xué)合理的處理工藝

一般情況下，機(jī)械設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中受到多個(gè)因素的影響，機(jī)械的性能通常低于預(yù)期，所以必須進(jìn)行后期工藝化處理。例如焊接工藝、鍛造工藝、熱處理工藝等。例如材料硬度過(guò)大，切削難度大，不便于生產(chǎn)，這就需要進(jìn)行熱處理中的退火處理，從而降低材料的硬度。在實(shí)際機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，按照機(jī)械的實(shí)際狀況選擇科學(xué)合理的工藝處理方式，提高機(jī)械的性能[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在機(jī)械制造過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)是重中之重，做好機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選用尤為關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)人員首先要保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理，其次全面了解機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，再次做好機(jī)械材料的性能分析，最后選擇科學(xué)合理的處理工藝，從而推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王熙婷.機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（2）：42-43.

[2] 劉雙明，靳瑋勃.機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)械材料的選擇和使用分析[J].區(qū)域治理，2018（15）：238.

[3] 鄔業(yè)萍.機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題中的材料的選擇及應(yīng)用探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（21）：295.