金属材料在机械设计的应用

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摘要：进入21世纪之后，我国的机械制造行业得到了快速的发展，其对社会发展所起到的作用也是越来越大，被广泛的应用于工业、农业等诸多方面，而针对我国机械行业的发展情况来看，要想实现机械设计的合理性，必须要从机械设计的选材入手，全面考虑选取的材料所带来的适用性、经济性、环保性及节能性，深化可持续发展观念。

关键词：金属材料；机械设计；选择；应用

现阶段我国的机械制造行业发展势头正猛，对于机械设计的要求也是越来越高，而在机械设计中如何利用有限的资源进行机械设计中的材料选择和应用，对于促进我国机械行业健康、快速发展具有重要的意义，在材料的选取过程中，我们必须以可持续发展观念为基础，并以科学合理的态度进行材料的选取，且要对不同材料的特性加以利用，确保我国的机械行业快速、平稳的发展。

1机械设计中金属材料选取的基本原则

1.1材料的经济性

经济效益是每个盈利性企业的目标，在机械制造企业中亦是如此，在材料的选取中，选取性价比较高的材料，对于企业成本的缩减具有重要意义。要充分的材料的供应情况，同时要考虑材料本身的相对价格、材料的加工难度及有用材料转化率，从而为企业节省生产成本。

1.2载荷的大小和性质

在机械设计中，所谓的载荷与性质，是指设计师必须考虑选取材料所能承受的荷载力大小，保障其可塑性，并且能够很好的体现机械所具备的良性功能[1]，其次，还要对材料的其他性质进行研究，确保其他特性不能够影响到机械的功能、质量等。

1.3零部件的尺寸与质量

在机械零部件的生产制造中，往往会出现由于材料的选择不当，导致一些金属材质的部件尺寸和质量不达标，对企业的经济造成负面影响，由于机械制造是一个几乎要求零容错率的行业，因此，零部件的尺寸与质量是影响机械的最基本因素，所以一定要以严谨的态度进行选择。

1.4零部件的工作环境

在机械使用过程中，由于各个部件的功能不同，导致了其工作环境也是大不相同的，因此对于不同功能金属材料的选择也是至关重要的，比如，零件是所处的工作环境是比较湿热的，那我们就要选取耐高温、防腐蚀的金属材料，以保障机械设备的完整运作及使用寿命的期限，当然，还应该充分考虑材料的力学性能等因素对机械设备使用所造成的影响，如果无法满足机械的力学要求，那制造出的机械设备就是一个失败品。

1.5零件结构的复杂程度及材料的加工性能

零部件的结构域性能对于机械设备使用具有重要的影响，复杂结构的零部件需要采取板材冲压元件、焊接等多重加工技术手段，而金属材料的加工性能，主要考验的是材料本身的冲压性能、切削性能、铸造性能、焊接性能等，在此过程中，无法通过这些考验的，则无法运用于机械制造中。

2机械设计中金属材料应用的适用性与经济性

所谓金属材料应用的适用性是指在机械设备的使用过程中，是否能实现材料自身所具有的特性，而经济性则是指在金属材料的选取上要遵循经济、实用的特点，尽量采用性价比较高的金属材料。在机械设计中可以选取碳素钢为基础材料，并在其中加入适量的合金元素，弥补韧性差、强度低的特点，同时，这种方式也提高了材料的耐腐蚀耐高温乃磨损特性[2]。在机械加工制造中，不同材料的加工技术也是不同的，例如，铸造技术适用于收缩性、流动性及吸气性强的材料；热处理加工技术，适用于符合淬透性标准，且热敏感、氧化脱碳等相关性能要求的材料；焊接技术适用于冷镦性及冲压性良好的材料。

3机械设计中材料应用的环保性与节能性

3.1选择加工过程中污染小、能耗低的材料

坚持可持续发展理念，尽量选择在加工过程中产生废料、废气较少的材料，以降低资源浪费和环境污染，1）尽量在加工过程中选用热轧、冷轧状态下就可以达到提高性能和使用寿命的材料，避免污染大，耗能多的弊端，2）选择热处理工序少的材料，由于各种材料的性质不同，所以在加工中所能承受的处理环节也是不同的，如若建工环节较少，则可以减少能源的过度损耗，从而使经济效益与节能环保同步发展。

3.2选择可再生、可回收材料

尽可能的优先选取可再生、可回收的材料，这样做的好处是可以进行二次利用，不仅仅在经济上缩小开支，同时也促进了环境的保护，另外在产品用材上，要尽量控制其使用的种类，过多的种类，对于分类回收极其不利，极易造成资源的浪费。

3.3选用危害性小或无危害性新型材料

很多传统的金属材料在加工制造过程中会产生有毒物质，对人体及环境造成了严重的危害，因此在选材上要尽量避免这种材料的使用，尽量选择如金属泡沫这类的新型材料替代传统材料，不仅不能燃烧，而且能够被再次回收利用，是不可多得的无毒害材料。

4结束语

金属材料的合理选择与应用，对于推动我国机械行业发展具有深远的意义，为确保其平稳发展，我们要在选材时注重应用的适用性、经济性、环境性和节能性，坚持可持续性发展方向，为机械行业发展奠定坚实的基础。

作者:郭兴明 张磊 董书臣 单位:沈阳理工大学

参考文献：

[1]李春艳.金属材料在机械设计中的选择与应用[J].中国金属通报，2016(10)：48-49.

[2]范宝成，赵磊，荆政霖，等.金属材料在机械设计中的选择与应用[J].硅谷，2013，6(19)：142+114.