導(dǎo)語：機械設(shè)計材料選擇及使用問題研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著社會現(xiàn)代化發(fā)展趨勢逐漸明顯，我國開始重視起機械設(shè)計在現(xiàn)代化工業(yè)中的重要性，優(yōu)化機械設(shè)計、實現(xiàn)機械設(shè)計的節(jié)能環(huán)保是提升我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的有效措施。為了保障機械設(shè)計在我國工業(yè)發(fā)展以及經(jīng)濟建設(shè)中作用的充分發(fā)揮，需要注重機械設(shè)計中材料的選擇與其合理使用方式，提高工作人員專業(yè)素質(zhì)，不斷學(xué)習(xí)其他機械設(shè)計優(yōu)秀經(jīng)驗，附近材料應(yīng)用與選擇質(zhì)量的提升，為機械設(shè)計行業(yè)整體發(fā)展帶來有利條件。因此，作為與機械設(shè)計質(zhì)量水平有密切聯(lián)系的材料的選擇與應(yīng)用，成為其未來發(fā)展關(guān)鍵。以下將對機械設(shè)計中常見材料性能進行介紹，分析其優(yōu)缺點并與機械設(shè)計應(yīng)用需求相結(jié)合，針對不同材料特性進行選擇，從而提高機械設(shè)計水平，促進機械設(shè)備質(zhì)量提升，保障機械設(shè)備正常運行，避免安全問題發(fā)生，促使機械設(shè)備具有良好的節(jié)能環(huán)保能力，降低工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染排放，為現(xiàn)代化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供條件，促進我國工業(yè)經(jīng)濟效益提升。

1機械設(shè)計中材料選擇的重要性

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷提升使機械設(shè)備更加精密，要求為工業(yè)提供具有更高精確度的加工技術(shù)。作為機械設(shè)備中的關(guān)鍵部分，材料的選擇決定了機械設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)質(zhì)量，而在機械設(shè)計中，通過材料的選擇能夠促進設(shè)計合理性提升，保證機械設(shè)備正常運行，使機械設(shè)計更具安全性與可靠性。但隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，機械設(shè)備需求量出現(xiàn)激增，導(dǎo)致材料嚴重短缺。材料決定了機械及其零件生產(chǎn)質(zhì)量，在機械設(shè)計中起到關(guān)鍵作用，若沒有充足的材料供應(yīng)，則無法完成機械設(shè)計；此外，在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，我國開始倡導(dǎo)綠色環(huán)保的發(fā)展模式，在機械設(shè)計中應(yīng)用具有節(jié)能減排作用的材料能夠有效減少機械設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的污染排放，從而緩解生態(tài)環(huán)境問題。與實際應(yīng)用需求相結(jié)合，全面考慮材料是否具有環(huán)保性能以及經(jīng)濟性并進行合理選擇，可以在提高機械設(shè)計節(jié)能環(huán)保能力的條件下減少不必要的資源浪費，促使機械設(shè)計經(jīng)濟性提升，保證機械設(shè)計質(zhì)量安全，能夠給機械設(shè)計相關(guān)企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益。

2對機械設(shè)計材料的選擇方式

材料選擇是否合理影響著機械零件設(shè)計質(zhì)量，有利于促進企業(yè)成本降低，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，因此要重視材料選擇?，F(xiàn)階段機械零件機械設(shè)計中，對材料的選擇通常以其他類似零件為參考，并依據(jù)長期實踐經(jīng)驗決定。但傳統(tǒng)的選擇方式仍然存在不足之處，首先，若將要進行設(shè)計的零件沒有可參考實例，就會選擇機械設(shè)計中常見材料進行使用，在這種情況下會給零件設(shè)計帶來隱患，其材料選擇不具有合理性。因此要提高選材合理性，促使對材料性能深入了解，從而保證在機械設(shè)計中材料選擇能夠符合應(yīng)用需求。2.1材料使用性。在材料選擇中，其使用性是機械設(shè)計中最重要環(huán)節(jié)，因此要嚴格要求其使用性。材料使用性是材料質(zhì)量與性能的基本保障，影響著機械設(shè)計中零件質(zhì)量。根據(jù)機械設(shè)計不同零件需求也有所不同，部分零件在設(shè)計制作中要求具有更高強度，還有的零件要求提高耐磨性，或者要求提高外表美觀程度。因此在選擇材料時，需要依據(jù)零件具體性能要求進行選擇，從而評價材料使用性，使材料判斷更加全面且準(zhǔn)確，為機械設(shè)計選擇合適材料。2.2材料載荷。機械設(shè)計中材料載荷類型不同影響著零件運行效果，通過大量研究實驗發(fā)現(xiàn)，在機械運行中零件出現(xiàn)故障甚至損壞的原因大部分為零件所使用材料外載荷性能較低。只有選擇具有相應(yīng)載荷性能的材料進行機械零件設(shè)計，才能保證在機械運行過程中抑制零件失效問題，在材料選擇中應(yīng)以其載荷性能為標(biāo)準(zhǔn)。材料載荷性能根據(jù)類型不同可以分為以下幾方面：（1）當(dāng)機械零件受外載荷力影響而出現(xiàn)彎曲或扭轉(zhuǎn)時，在零件材料表面會集中大量應(yīng)力，從而抑制零部件運行狀態(tài)的改變，避免機械零部件失效。因此在機械設(shè)計中，對材料的選擇要考慮其載荷力承受水平，在加工過程中，可以選擇中碳鋼調(diào)質(zhì)或者低碳鋼滲碳這兩種不同材料加工方式以提高材料載荷力，進行適當(dāng)處理后能夠有效提升零件內(nèi)部機械性能，使零件整體載荷能力提高。（2）部分機械設(shè)計中要求零部件材料具有較好伸拉能力或者壓縮能力。伸拉與壓縮力的提高需要使零部件所承受外載荷力均勻分布于零件橫截面上，因此要求使用分布均勻的材料進行機械設(shè)計并加工，保證在機械運行過程中零件所受載荷能有效分散，減少對零件本身傷害。材料性能不同其可承受沖擊載荷能力也不同，例如，高碳鋼材料較脆，載荷過大極易出現(xiàn)斷裂，因此不適合應(yīng)用于具有較高拉伸或者壓縮需求的零件設(shè)計與應(yīng)用；彈性零件設(shè)計需要使用具有高強度與韌性性能的材料，以避免零件在應(yīng)用過程中出現(xiàn)殘余變形以影響整體機械運行狀態(tài)，因此可以應(yīng)用低碳鋼材料，通過加工處理使其擁有較強韌性與強度，從而滿足彈性零件的工作需求。以上實踐證明了材料的選擇與應(yīng)用離不開先進科學(xué)技術(shù)，只有不斷學(xué)習(xí)先進技術(shù)，將其與機械設(shè)計材料選擇需求相結(jié)合，就能提升機械零件生產(chǎn)質(zhì)量，保證零件效用充分發(fā)揮。（3）碳素鋼與合金鋼對比。在機械設(shè)計中，碳素鋼是目前常用材料，經(jīng)常應(yīng)用于多種零部件的制作中，使用范圍極廣。與其他材料相比，碳素鋼應(yīng)用成本較低，性能優(yōu)異，具有較高可塑性，因此廣受喜愛。但在實際應(yīng)用中碳素鋼同樣具有不足，導(dǎo)致其在機械設(shè)計中產(chǎn)生一定局限性。碳素鋼強度與韌性較差，若使用其進行中等零件加工，則零件整體強度不能得到提高，從而給機械正常運行帶來較大阻礙。針對這一缺陷，可以在材料加工過程中向碳素鋼適當(dāng)注入合金材料，這種方式產(chǎn)生的新型材料就叫做合金鋼材料。在合金結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)中合金元素所起到作用有韌性，高強度和增加淬透性。除了這些作用以外材料的耐磨性也是由于形成碳化元素的合金元素注入的，此外合金含量較高的時候也可以使材料的性能得到進一步的提高，在提高的方面有耐腐性方面，不銹方面和耐熱方面。一般只有在外載荷力的影響和比較復(fù)雜的情況下才會用到合金鋼。有時候為了改善淬火的工藝，避免淬或裂紋產(chǎn)生和減小變形也會選擇合金鋼。是有在以上的特殊情況出現(xiàn)才會選擇使用合金鋼工藝，一面是為了避免資源浪費而另一方面是為了保證特殊情況下的零部件質(zhì)量。（4）使用加工過程中能源消耗程度較低的材料和加工過程中污染低的材料，盡量避免使用熱處理的材料。機械零件的性能和機械零件的壽命取決于熱處理的工藝，可是使用這種工藝會對環(huán)境造成很大的污染，也會消耗浪費較多的能源。所以在選擇使用材料的時候盡量選擇能達到性能要求的材料。低碳馬氏鋼具具有良好的機械性能在有些方面會優(yōu)于中碳結(jié)構(gòu)鋼。在能源消耗的方面比較小，這樣就起到了節(jié)能減排和環(huán)境保護的效果。適當(dāng)?shù)倪x擇使用干切削的材料，機械零件加工一般都會使用切削液的方式，而切削液的材料價格比較高昂，還會對環(huán)境造成嚴重的污染。所以為了降低成本和保護環(huán)境，還應(yīng)該減少和使用切割液的干切加工工藝，如果必須使用干切削具進行加工就應(yīng)選擇合適的材料。（5）選擇材料的時候應(yīng)該選擇對人體無害的材料。有一部分材料在機械設(shè)計中包含了對人體有害的元素，還可能對整個生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。把這些含有危害元素才倆廢棄后，會對環(huán)境污染，水源污染和土壤污染造成破壞，直接導(dǎo)致了對生態(tài)的破壞和人體的危害。有些合金元素會對人體和生物鏈產(chǎn)生危害，如果遇到這種對人體危害和生物鏈造成危害的材料，應(yīng)該在選擇的時候慎重以免因為選擇材料不適合而造成對人體的傷害。

3結(jié)論

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，對機械設(shè)計的需求逐漸提升，為了滿足工業(yè)發(fā)展需要，促進社會經(jīng)濟水平提升，需要不斷促進機械設(shè)計行業(yè)進步，提高設(shè)計水平。為此要重視機械設(shè)計中材料的選擇與應(yīng)用，充分掌握各種材料性能，根據(jù)機械實際需求進行選擇，保證材料質(zhì)量，從而提升設(shè)計合理性；盡量選擇具有節(jié)能環(huán)保效果的材料，促使機械設(shè)計節(jié)能減排能力提升。在降低機械設(shè)計成本、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，促進機械設(shè)計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:汪立國 單位:哈爾濱松江電爐廠有限責(zé)任公司

參考文獻

[1]王杰,程明遠,李士曉等.淺談機械設(shè)計加工中應(yīng)注意的幾個問題[J].科技信息,2011(11):196-197.

[2]施衛(wèi).機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2014(33):13.

[3]張方東.機械設(shè)計與加工中存在的問題研究[J].內(nèi)燃機與配件,2016(11).

[4]朱俊.機械設(shè)計加工中應(yīng)注意的幾個問題[J].機械管理開發(fā),2016(11):48.•59•