机械设计中金属材料的选择及应用探讨

机械设计中金属材料的选择及应用探讨

周侃 农华艺

36242219851123**** ； 45082119920515****

摘要：在现代社会的发展过程中，机械设计行业起着促进国民经济增长、推动工业现代化发展的重要作用，合理地选择基础材料，不仅可以优化机械设计的环节，还可以为企业的发展提供助力。企业对材料的选择要满足实际加工流程的要求，提升其经济适用性和环保利用性，只有坚持走可持续发展的道路，机械制造企业才能在现代经济市场中得到更广阔的发展空间。基于此，本文主要分析了机械设计中金属材料的选择及应用。

关键词：机械设计；金属材料；应用

中图分类号：TH122 文献标识码：A

引言

近年来随着我国社会经济的不断发展，制造行业水平也得到了一定程度的提升，对于机械设备的要求跟需求量也得到了一定程度的增加。金属材料作为机械设计工作中的重要内容，金属材料的选择合理性在一定程度上会影响到机械产品的生产质量以及生产效益，这也就需要相关设计人员能够加强对该方面工作的重视力度，遵循相关原则进行金属材料的合理选择，还要兼顾到机械设备制作过程中的经济效益跟生态效益，只有这样才能够获得良好的机械设计效果，对于我国制作企业的发展也有着积极意义。

1选择金属材料的基本原则

1.1材料的经济环保性能

金山银山都不如绿水青山，每个行业选择材料都要经济环保、绿色健康的材料，我们要保持一个良好的生态环境。在材料的选择上，要部分考虑各种因素，比如，在进行一项工作时，要对自己所需的材料有一个估算，只有对所需的材料有一个大致的了解后，这样就不会在工作的时候产生不够用的现象，也避免了那些铺张浪费的可耻行为。

1.2金属材料的选择需要考虑零件的工作环境

不同工作环境下的零件，对于金属材料的性能也存在有一定差异性，这也是机械设计中进行金属材料选择时所需要重点关注的问题。在金属材料选择时，需要就常见的压力变化、温度变化、电导率变化以及体积变化等工作环境进行明确，比如在湿热工作环境下金属材料还容易受到腐蚀的情况，因此机械设计中需要选用一些抗腐蚀能力比较强的金属材料，这样才能够避免环境因素对于材料所造成的损害情况发生，保障机械产品的运行可靠性不会受到外界环境的影响^[1]。

1.3材料经济性

材料经济性会直接决定机械设备的生产效益，因此在金属材料选择过程中，除了材料性能能够满足机械设备的实际上生产需求之外，还需要就材料的经济性进行综合性考虑，做好材料设计中所有环节的成本计算，通过适当的材料组合，降低机械设备的生产成本。因此设计人员还需要对材料市场有充分掌握，并在保障材料性能满足机械设计基础上，尽可能选择一些经济性比较高的金属材料，为机械制造企业带来良好的经济效益。

1.4选择可再生、可回收材料

在选材的方法上也是有一定讲究的，选取那种可以再回收、可再利用的材料，进行二次利用的目的不仅仅是在经济上能缩小成本，也在很大程度上保护了我们的生态环境，不能因为我们的生产而对我们的环境造成了白色污染，在使用的时候，要注意对材料进行分类，在工作前分类有利于我们工作的正常进行，提升我们的工作效率，在工作后分类是为了工业垃圾有一个归类，方便回收，我们要坚持可持续发展的理念，用正规的方法减少废气废水的排放，对工业废料进行处理后再进行排放，这样我们的家园会变得更加美好。

1.5材料无害化

金属材料中有一些特殊的金属元素会对人体的健康造成危害，如常见的铅、铬。在工业制造生产过程中，这些金属材料所产生的废弃物排放不当，会造成环境污染。工业机械制造是为了造福人类，对社会生产起到推动作用，但如果机械制造企业使用存在较多污染物的金属材料，就会影响人类社会的稳定，对人们的身心健康会造成不良影响，甚至会威胁自然环境的和谐发展。因此，机械制造企业在选择生产所需要的金属材料时，要考虑金属材料的无害化，对于这些具有严重危害性的金属材料，要最大限度地减少使用次数^[2]。

2机械设计中金属材料的环保性选择与应用

2.1选择污染小与耗能低的材料

企业在机械制造与生产中要认真贯彻落实现代可持续发展的理念，金属材料的选择应尽可能避免在加工过程中产生大量的废气和废料，有效减少机械生产对环境的污染和资源的浪费。有些金属材料在经过热工艺处理后，其性能会得到提升，使用寿命也会得到延长，但是热工艺处理过程中存在污染环境的现象也会消耗大量的能源，因此制造企业应尽可能避免使用需要大量热处理的材料。如果一些金属材料无法避免要进行热处理，企业也要尽可能选择处理工序较少的材料，以有效降低能耗和环境污染的程度。

2.2 碳钢、合金钢材料的选择和应用

在机械设计中应用最广泛的材料是碳素钢及合金钢，碳素钢具有成本低、生产便捷、适用范围广等特点，在机械设计中，碳素钢通常应用于强度需求较低的零件中，由于碳素钢的韧性和强度相较其他材料较低，因此，在机械设计中是存在一定局限性的。而合金钢材料的应用则弥补了这种遗憾，合金钢是在碳素钢的基础上，通过加入一定比例的合金制成，其强度和韧性都强于碳素钢，将其应用于机械设计中，不仅能够强化机械设计零部件的质量和性能，还能在很大程度上提升产品的耐磨性，是应用价值较高、应用较广泛的一种材料。因此，在机械设计的过程中，设计人员应根据机械产品的具体需求选择碳素钢与合金钢，确保产品设计的最佳性能

^[3]。

2.3 荷载材料的选择和应用

在机械设计的过程中，会挑选不同类型的材料，同时每项材料具有的作用是千差万别的。然而，从机械设计的具体实际情况的层面来看，绝大多数的设计者仅注重材料的使用环境，忽视了材料的荷载问题。没有重视负荷偏差问题，往往会造成材料的不合理使用，不仅盲目浪费诸多资源，还极易引发安全事故。因此，在机械设计最开始的时候，工作人员就要高度重视机械材料荷载问题，从而有效防范在实验阶段因零部件的荷载较差，导致机械工程无法正常工作的情况出现。在还没有展开设计工作的时候，就要对材料的荷载问题予以格外的关注，对其进行全方位的评估，挑选出符合相关要求的材料。不仅如此，设计人员需要持续提升自身的专业素质水平，立足于具体实际情况的层面，正确且合理地挑选材料。通过这种方式，让机械设计更为科学，突显出其较高的实用性。

2.4 功能性材料的选择和应用

在机械设计的过程中，需要对材料的制造进行多道工艺的处理，其中包括热处理工艺、锻造工艺、切割等，在完成材料工艺的处理后，为了确保所应用材料的性能，满足产品的设计需求，需要选择功能性和实用性更强的材料，以保证材料在处理后能够满足机械产品的性能需求。不仅如此，在实际机械产品设计中，实用性功能性材料的选择和应用要根据设计产品不同的部件来决定，结合材料的属性，实现材料在产品设计中的有效利用。在产品设计的具体规划中，如果是磨损较严重的零部件，需要选择硬度较高、韧性较强的材料，确保零部件的性能。同时，在选择材料性能时，也要注重设计的美观性，从多方面考虑材料的选择和应用^[4]。

结束语

综上。金属材料在机械设计工作中应用非常普遍，在具体的设计工作中必须要遵循相应的处理事项，根据不同类型的机械产品设计选用相应的金属材料，发挥出不同金属材料的优势特点，全面提高机械产品设计工作的整体质量。

参考文献

[1]王玲玲,张元华,孙立洁.简析机械设计中金属材料的选择及应用[J].南方农机,2020,51(13):123.

[2]张建华,顾吉胜,戴海静等.机械设计过程中机械材料的选择和应用[J].中国科技投资,2019,(13):197

[3]高鹏,韩伟.金属材料在机械设计中的选择与应用分析[J].世界有色金属,2018(21):29-30.

[4]王熙婷.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].中国新技术新产品,2018(02):42-43