機械設計材料選擇和應用分析

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摘要：材料的選擇和應用是機械設計的基礎性工作，其合理性對機械設計質量有決定性作用。文章通過對機械設計中材料應用與選擇進行分析，提出具體策略，以期為我國機械設計事業提供有利參考。

關鍵詞：機械設計；材料選擇；應用

在現代科技快速發展的背景下，機械制造產業對原材料的要求日益提高。選擇的過程中，不僅要充分考慮機械材料的功能性、失效抗力等物理屬性因素，同時還要對材料的環保性、經濟性加以重視。

1機械設計中材料的選擇與應用展望

在以科技為第一生產力、計算機信息技術飛速進步的背景下，其他學科逐漸被引入機械設計領域，如價值分析、數理統計學等。隨機械設計領域材料選擇應用研究的不斷深入，現代人已經開發出一批具有規律性的材料選擇應用方法。在現代機械設計的過程中，材料的選取普遍落實在設計方案確定后，也就是零部件結構明確以后。未來機械工程設計的材料選擇將不斷向設計初期和中期發展，實現材料選擇應用與結構設計的有機結合。為實質性提高機械設計材料選擇應用水平，應不斷創新開發更加合理、科學的新方法和新工具，全面分析不同的材料選擇方式，從中選取最符合實際需求的方案。

2機械設計中材料的具體選擇和應用

1）結合機械構件失效抗力指標。構件失效抗力指的是構件材料在使用的過程中，抵抗磨損、變形以及碎裂斷裂的能力，也是與材料承載水平密切相關的重要參量，交而言之就是達到防止過早失去應有效果的能力。受機械構件本身不同屬性的影響，對材料相互配合以及材料性能要求具有較大差異。對機械材料進行失效抗力研究具有極為重要。一方面，應對材料相關力學性能進行合理測試，通過對數據參數的分析，獲得機械材料理論抗力。另一方面，應對機械構件實際工作條件和應用特性實施模擬，獲得更加真實的抗力信息。例如，對大型機鍛模、熱擠壓模、中小機鍛模進行失效分析，明確各種模實際抗力要求，為材料選擇奠定基礎[1]。2）荷載類型機械材料的選擇。機械設備運行的過程中，時常出現非常規問題，例如加工出的零部件不符合標準，其主要原因是在材料選擇的時不能充分結合材料的荷載能力，導致材料本身荷載能力較差。與此同時，機械材料的荷載能力也是導致機械設備在工作期間的突然性實效的主要因素。為避免以上問題的發生，在機械設計的過程中，設計人員應對材料相關荷載類型、能力進行準確分析[2-3]。3）功能性機械材料的選擇。機械設計過程中，功能性材料的具體選擇應用主要來源于不同部件的功能需求。依照材料本身的屬性，實現對不同零部件的有效運用。例如，部分硬度、任性較強的材料，應用于對材料支撐力要求較高的零部件中；對外觀要求較高的零部件，在對其進行原材料選擇時應充分考慮材料的美觀性。在機械設計材料選取的過程中，應對每一種零部件的實際功能加以充分明確，針對性選擇與其功能性需求相對應的機械材料[4]。4）合金鋼與碳素鋼的選擇。碳素鋼作為機械設計材料選擇中最為常見的金屬材料，適用范圍廣闊，并且具有生產成本低廉、加工程序簡單的特點。然而，碳素鋼在韌性、強度等方面相對較低，無法使用碳素鋼加工大型零部件，適用范圍雖然較大，但也也有一定局限性。合金鋼的產生對上述問題形成極高的改善作用，材料開發人員在碳素鋼生產加工的過程中，使用一定比例的合金元素，進而形成一種強度、韌性等屬性大程度高于碳素鋼的合金鋼，在增強機械原材料淬透性的基礎上，還提升了材料的耐磨性。機械設計人員在進行金屬材料選擇的過程中，應充分分析兩種鋼材的屬性，做到金屬材料的個性化選擇。5）綠色環保材料的選擇。在國家可持續發展、生態發展的背景下，社會各個領域對環保問題的關注程度日益提高。為切實做到行業整體的可持續發展，機械設計人員在進行材料選擇的過程中，應對材料的環保性能加以充分重視，盡可能選擇綠色環保、污染性較低的材料。例如，部分產品為降低外部環境對其造成的破壞，需要較強的抗腐蝕能力作為生產產品的原材料，部分廠家選用不銹鋼材料，其環保性較高。而部分廠家則利用噴涂防腐漆的方法，防腐漆在噴涂的過程中，不僅能對操作人員帶來身體上的危害，同時也能對人類的生存環境產生破壞。在進行材料選擇時，機械設計人員應堅持綠色環保理念，盡量選擇生產過程環保、材料本身污染性較低的機械材料。此外，為確保機械生產企業的根本利益，在滿足國家環保要求，機械零部件本身功能需求的同時，還應以企業利益為出發點，準確計算生產成本，盡量選擇價格低、功能性強的材料。

3結束語

材料選擇的合理性在一定程度上決定這機械設計工作質量的優劣，對機械領域的發展具有極為關鍵的意義。機械設計人員在進行材料選擇的過程中，應充分考慮材料的失效抗力、荷載能力、功能性、環保型等因素，在全方位滿足機械設計標準的同時，實現材料性價比的最大化，為我國工業生產事業奠定有力基礎。

參考文獻：

[1]黃信軍.機械設計中材料的選擇和應用分析[J].世界有色金屬,2018(18):244+246.

[2]蔣曉.論機械設計中材料的選擇和應用[J].南方農機,2018,49(8):47.

[3]夏冰.機械設計中的材料選用分析[J].南方農機,2018,49(1):95-96.

[4]陳建.機械設計過程中機械材料的選擇和應用[J].設備管理與維修,2018(16):156-157.

作者:祁棟 單位:徐州技師學院