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摘要：

本文針對機(jī)械設(shè)計中材料選擇和應(yīng)用分析，以期為機(jī)械設(shè)計材料的發(fā)展提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：

機(jī)械設(shè)計；材料選擇；材料應(yīng)用

引言

近幾年，我國城市化進(jìn)程不斷加快，機(jī)械行業(yè)作為我國城市建設(shè)的中堅力量，其發(fā)展水平受到很多人的關(guān)注。在機(jī)械行業(yè)當(dāng)中，機(jī)械設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用是非常重要的，它對機(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展水平有著至關(guān)重要的作用。因此，在我國未來的發(fā)展過程中，機(jī)械設(shè)計中的材料選擇會對我國的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)一步研究機(jī)械設(shè)計中材料選擇和應(yīng)用問題，對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。

1機(jī)械設(shè)計選材的重要意義

城市化進(jìn)程的加快，有效提升了機(jī)械行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中所占的地位。機(jī)械工程的快速發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益的提升，也給我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來很大的行業(yè)保障。但機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展所帶來的問題是機(jī)械工程材料的嚴(yán)重?fù)p耗，現(xiàn)階段很多機(jī)械設(shè)計材料消耗過度，已經(jīng)不能供應(yīng)機(jī)械設(shè)計的可持續(xù)加工[1]。從科學(xué)發(fā)展觀角度來看，有效實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計材料的綠色環(huán)保性以及經(jīng)濟(jì)性是非常必要的。有很多學(xué)者指出，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計選材時，要充分重視材料選擇的合理性，要利用好每一份的機(jī)械設(shè)計原材料，要對機(jī)械設(shè)計的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行綜合性的評價，同時要結(jié)合現(xiàn)代材料資源的現(xiàn)狀，合理選擇機(jī)械設(shè)計材料，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程的應(yīng)用性發(fā)展，這也使得機(jī)械設(shè)計時材料選擇和應(yīng)用過程當(dāng)中所重視的每個要素成為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程可持續(xù)性發(fā)展的一個關(guān)鍵。

2在機(jī)械工程設(shè)計中設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用要求

（1）根據(jù)使用性要求選擇材料。在機(jī)械設(shè)計的材料選擇和應(yīng)用過程當(dāng)中，使用性是其最基本的要求，所以在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的過程當(dāng)中要根據(jù)零件的不同性能和使用要求來進(jìn)行材料的選擇。例如，有的零件會對強(qiáng)度有較大的要求，而有的零件會對耐磨性或者是美觀性有很大的要求，所以實(shí)際的機(jī)械設(shè)計當(dāng)中要加以區(qū)分，科學(xué)地進(jìn)行材料的選擇[2]。本文列出了常用的鑄鐵和鋼材的特性以及應(yīng)用：

（2）對材料載荷水平的選擇。在機(jī)械設(shè)計的選材過程當(dāng)中，由于很多材料會因為載荷水平較低而導(dǎo)致機(jī)械零件失去了原有的功用，所以材料的載荷水平在機(jī)械設(shè)計的選材過程當(dāng)中是非常重要的[3]。在機(jī)械設(shè)計的過程當(dāng)中，要先對所用材料的載荷水平進(jìn)行有效的評估，優(yōu)先選擇那些載荷水平高的材料，然后在根據(jù)實(shí)際情況選擇材料后期處理的方法，從而有效提高材料的載荷水平。例如，可以對低碳鋼進(jìn)行滲碳處理，對中碳鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理等。

（3）材料盡量實(shí)現(xiàn)無害化。在機(jī)械設(shè)計的過程中，很多材料當(dāng)中會含有很多的對人體不利的元素，例如砷、鉛、六價鉻、鎳等元素都不利于人體的健康，即使在材料的加工過程當(dāng)中進(jìn)行很好的防護(hù)措施也不能避免這些元素隨著其廢棄物排放到環(huán)境當(dāng)中而污染環(huán)境，環(huán)境受到污染之后會在生物體內(nèi)加以累計，進(jìn)而影響人體健康，所以在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的選材時要加以注意。

（4）優(yōu)先選擇可循環(huán)利用性好的材料。在機(jī)械設(shè)計的過程當(dāng)中所選用的材料很多都是金屬的，而不同的零件由于使用要求不同，其使用的金屬材料的種類也會有所不同，有時為了實(shí)現(xiàn)材料的某種性能要求，還會將很多種類的金屬混合在一起形成合金材料，再加以使用，這樣做雖然能實(shí)現(xiàn)機(jī)械材料的使用要求，但一旦機(jī)械報廢，就會增加這些金屬材料的回收難度，也會進(jìn)一步增加回收的成本[4]。所以為了是吸納廢物的資源化，在機(jī)械設(shè)計的過程當(dāng)中要充分考慮所選材料的可循環(huán)利用性，例如，在金屬材料的選擇方面要選用那些單一的合金材料，而且要優(yōu)先選擇合成金屬種類少的合金材料。

（5）盡量選擇低耗能和低污染材料。所謂低耗能和低污染不只是材料本身生產(chǎn)過程當(dāng)中的低耗能和低污染，還包括材料在加工應(yīng)用的工藝過程中的低能耗和低污染[5]。對于材料本身生產(chǎn)過程而言，選擇環(huán)保型材料作為原材料是最佳的選擇，而對于材料在加工應(yīng)用的工藝過程來講，即使材料是低耗能和低污染的，但也會在加工過程中由于工藝原因而產(chǎn)生很多的污染物和能耗，所以在加工時要注意盡量選擇那些不需熱處理就可達(dá)到使用要求的材料，若不能避免對材料進(jìn)行熱處理，要優(yōu)先選擇那些熱處理工序較少的材料。

3在機(jī)械工程設(shè)計中設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用應(yīng)注意的事項

（1）注重選材的經(jīng)濟(jì)性與適用性。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的材料選擇和應(yīng)用時最為關(guān)心的就是材料的經(jīng)濟(jì)性和適用性。機(jī)械設(shè)計人員要綜合分析機(jī)械設(shè)計過程當(dāng)中所涉及到的生產(chǎn)工藝、焊接工藝、裝配工藝以及鑄造工藝等，同時要結(jié)合實(shí)際的設(shè)計要求來選擇那些高質(zhì)量而低價值的經(jīng)濟(jì)適用性的原材料，進(jìn)而在最大程度上利用材料的使用價值，有效保證機(jī)械設(shè)計所使用的材料的設(shè)計要求，使其在機(jī)械設(shè)計過程當(dāng)中發(fā)揮最大效用。例如，在機(jī)械鑄造工藝當(dāng)中，要充分保證機(jī)械材料的流動性、收縮性、吸氣性以及偏析性；在焊接工藝當(dāng)中，要充分保證材料的敏感性和適用性；在鍛造工藝當(dāng)中，要充分保證材料的冷鐓性、沖壓性、鍛后冷卻性以及可鍛性[6]。機(jī)械材料的不同性能使得在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的工藝時可以選擇各種不同的材料，只要滿足基本的工藝需求，了解各種工藝所需材料的不同性能，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的材料的合理化選擇。在滿足機(jī)械設(shè)計材料的適用性之后，要分解實(shí)際工程預(yù)算充分考慮設(shè)計材料的經(jīng)濟(jì)性，不但要滿足材料的質(zhì)量要求，還要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的材料選擇[7]。對于那些可以循環(huán)利用的原材料，要充分利用其可循環(huán)性，在機(jī)械設(shè)計過程當(dāng)中要加以循環(huán)利用，有效減小資源的消耗，降低機(jī)械設(shè)計成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）注重選材的節(jié)能性和環(huán)保性。社會可持續(xù)發(fā)展的要求使得節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)今社會所重視一大內(nèi)容，社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科技水平的快速提高都加快了資源的消耗和破壞，進(jìn)一步影響了生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)階段，人們的環(huán)保意識有了很大的提升，這也使環(huán)保成為社會的焦點(diǎn)，并使得資源的消耗和環(huán)境的破壞成為環(huán)保問題當(dāng)中的一個重要環(huán)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)性發(fā)展就要嚴(yán)格控制資源的消耗[8]。所以，機(jī)械設(shè)計中的材料的選擇的環(huán)保性和節(jié)能性是非常重要的。機(jī)械設(shè)計人員要嚴(yán)格遵守國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在保證設(shè)計要求的前提下要優(yōu)先選用低污染、低能耗的工程材料，節(jié)約那些不可再生資源并對機(jī)械材料進(jìn)行合理的選材和合理設(shè)計，從而實(shí)現(xiàn)資源利用的高效性發(fā)展。

（3）選材的可持續(xù)發(fā)展。在機(jī)械設(shè)計的選材過程當(dāng)中要始終遵循我國的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，要充分重視機(jī)械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械設(shè)計人員要基于設(shè)計需求，充分發(fā)掘所選材料的潛力并結(jié)合材料的不同特性使其發(fā)揮最大化的作用，并有針對性地實(shí)現(xiàn)設(shè)計應(yīng)用。

4總結(jié)

總而言之，機(jī)械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用要綜合多方面因素加以分析考慮，既要保證機(jī)械設(shè)計滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定以及使用要求，又要使其順應(yīng)時展的要求，并實(shí)現(xiàn)材料的環(huán)保性、節(jié)能性以及經(jīng)濟(jì)性等要求，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計行業(yè)又快又好的發(fā)展。

作者：胡燁 賈耀曾 單位：漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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