机械设计材料选择和应用分析

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摘要：材料的选择和应用是机械设计的基础性工作，其合理性对机械设计质量有决定性作用。文章通过对机械设计中材料应用与选择进行分析，提出具体策略，以期为我国机械设计事业提供有利参考。

关键词：机械设计；材料选择；应用

在现代科技快速发展的背景下，机械制造产业对原材料的要求日益提高。选择的过程中，不仅要充分考虑机械材料的功能性、失效抗力等物理属性因素，同时还要对材料的环保性、经济性加以重视。

1机械设计中材料的选择与应用展望

在以科技为第一生产力、计算机信息技术飞速进步的背景下，其他学科逐渐被引入机械设计领域，如价值分析、数理统计学等。随机械设计领域材料选择应用研究的不断深入，现代人已经开发出一批具有规律性的材料选择应用方法。在现代机械设计的过程中，材料的选取普遍落实在设计方案确定后，也就是零部件结构明确以后。未来机械工程设计的材料选择将不断向设计初期和中期发展，实现材料选择应用与结构设计的有机结合。为实质性提高机械设计材料选择应用水平，应不断创新开发更加合理、科学的新方法和新工具，全面分析不同的材料选择方式，从中选取最符合实际需求的方案。

2机械设计中材料的具体选择和应用

1）结合机械构件失效抗力指标。构件失效抗力指的是构件材料在使用的过程中，抵抗磨损、变形以及碎裂断裂的能力，也是与材料承载水平密切相关的重要参量，交而言之就是达到防止过早失去应有效果的能力。受机械构件本身不同属性的影响，对材料相互配合以及材料性能要求具有较大差异。对机械材料进行失效抗力研究具有极为重要。一方面，应对材料相关力学性能进行合理测试，通过对数据参数的分析，获得机械材料理论抗力。另一方面，应对机械构件实际工作条件和应用特性实施模拟，获得更加真实的抗力信息。例如，对大型机锻模、热挤压模、中小机锻模进行失效分析，明确各种模实际抗力要求，为材料选择奠定基础[1]。2）荷载类型机械材料的选择。机械设备运行的过程中，时常出现非常规问题，例如加工出的零部件不符合标准，其主要原因是在材料选择的时不能充分结合材料的荷载能力，导致材料本身荷载能力较差。与此同时，机械材料的荷载能力也是导致机械设备在工作期间的突然性实效的主要因素。为避免以上问题的发生，在机械设计的过程中，设计人员应对材料相关荷载类型、能力进行准确分析[2-3]。3）功能性机械材料的选择。机械设计过程中，功能性材料的具体选择应用主要来源于不同部件的功能需求。依照材料本身的属性，实现对不同零部件的有效运用。例如，部分硬度、任性较强的材料，应用于对材料支撑力要求较高的零部件中；对外观要求较高的零部件，在对其进行原材料选择时应充分考虑材料的美观性。在机械设计材料选取的过程中，应对每一种零部件的实际功能加以充分明确，针对性选择与其功能性需求相对应的机械材料[4]。4）合金钢与碳素钢的选择。碳素钢作为机械设计材料选择中最为常见的金属材料，适用范围广阔，并且具有生产成本低廉、加工程序简单的特点。然而，碳素钢在韧性、强度等方面相对较低，无法使用碳素钢加工大型零部件，适用范围虽然较大，但也也有一定局限性。合金钢的产生对上述问题形成极高的改善作用，材料开发人员在碳素钢生产加工的过程中，使用一定比例的合金元素，进而形成一种强度、韧性等属性大程度高于碳素钢的合金钢，在增强机械原材料淬透性的基础上，还提升了材料的耐磨性。机械设计人员在进行金属材料选择的过程中，应充分分析两种钢材的属性，做到金属材料的个性化选择。5）绿色环保材料的选择。在国家可持续发展、生态发展的背景下，社会各个领域对环保问题的关注程度日益提高。为切实做到行业整体的可持续发展，机械设计人员在进行材料选择的过程中，应对材料的环保性能加以充分重视，尽可能选择绿色环保、污染性较低的材料。例如，部分产品为降低外部环境对其造成的破坏，需要较强的抗腐蚀能力作为生产产品的原材料，部分厂家选用不锈钢材料，其环保性较高。而部分厂家则利用喷涂防腐漆的方法，防腐漆在喷涂的过程中，不仅能对操作人员带来身体上的危害，同时也能对人类的生存环境产生破坏。在进行材料选择时，机械设计人员应坚持绿色环保理念，尽量选择生产过程环保、材料本身污染性较低的机械材料。此外，为确保机械生产企业的根本利益，在满足国家环保要求，机械零部件本身功能需求的同时，还应以企业利益为出发点，准确计算生产成本，尽量选择价格低、功能性强的材料。

3结束语

材料选择的合理性在一定程度上决定这机械设计工作质量的优劣，对机械领域的发展具有极为关键的意义。机械设计人员在进行材料选择的过程中，应充分考虑材料的失效抗力、荷载能力、功能性、环保型等因素，在全方位满足机械设计标准的同时，实现材料性价比的最大化，为我国工业生产事业奠定有力基础。

参考文献：

[1]黄信军.机械设计中材料的选择和应用分析[J].世界有色金属,2018(18):244+246.

[2]蒋晓.论机械设计中材料的选择和应用[J].南方农机,2018,49(8):47.

[3]夏冰.机械设计中的材料选用分析[J].南方农机,2018,49(1):95-96.

[4]陈建.机械设计过程中机械材料的选择和应用[J].设备管理与维修,2018(16):156-157.

作者:祁栋 单位:徐州技师学院