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

刘军

苏州希倍优辊轮有限公司 江苏 苏州 215000

摘要：随着经济的发展，我国的机械行业建设的发展也有了进步。在市场经济的发展过程中，社会各行业的发展，都需要使用机械设备。而机械设备的有效应用，是建立在科学设计的基础之上的，只有进行有效的设计，使用符合标准的材料，才能保证机械制造的高品质、高标准。因此，在机械设计工作的开展中，要从新型材料的应用入手，保障机械设计工作的质量，进而确保机械设备的安全使用，促进市场经济的繁荣发展。

关键词：机械设计；金属材料；选择；应用探讨

引言

随着我国科技的发达，机械行业在市场上占据着越来越重要的地位。由于机械行业要运用到各个领域，为此，社会对此的要求也越来越严格，对机械制造所用的金属材料也是层层把关，金属材料是机械设计的重点，它的好坏体现在机械设计的质量上，这对行业的发展有着重要意义。同时，还要保证材料的实用性和环保性，以便能更好地深入贯彻可持续发展的观念。

1机械设计中新型材料的类型

1.1金属材料

在机械设计的过程中，金属材料的使用比较普遍。在机械内部需要进行连接、转轴、受力的功能应用过程中，金属材料发挥出独特的应用效果。金属材料中，被应用在机械设计的过程中，主要有钢、铁两种材料应用。钢铁的强度、韧性较大，在应用的过程中，具有突出的优势。同时，我国钢铁的产量丰富，在部分地区，甚至存在资源过剩的现象，因此具有成本低的应用优势。但是，钢铁材料的应用中，存在高污染、高能耗的现象，需要在原有钢铁材料的应用基础上，开发新型的金属材料应用，保持机械材料与环境之间的平衡关系。

1.2高分子材料

高分子材料作为新型材料的主要代表，在机械设计的过程中，主要应用的有塑料、橡胶、合成纤维等几种类型。这些高分子的材料，需要在石油的应用基础上形成，在具体的应用中，强度没有钢铁材料大，但是也具有一定的应用优势。比如高分子材料的使用，使机械设计的材料来源更加丰富，随着工业生产水平的不断提高，现在也被广泛的应用在机械设计的过程中。高分子材料的应用中，需要注意与环境的关系。比如使用塑料材料的过程中，塑料很难降解处理，在大量的聚集使用中，很容易造成对环境的影响作用。

1.3复合材料

复合材料的使用，在特殊的环境、功能上具有应用的优势。在特种设备的机械设备生产过程中，复合材料的应用更为广泛。在当前的应用中，复合材料普遍具有质量轻、持久耐用、耐热好用的特点。在机械设备的传动轴类的应用中，复合材料的使用，能够更好的提升设备的运转稳定性。在机械设备的应用中，转动轴是比较关键的内部古城，因此复合材料的使用，还具有耐腐蚀、耐摩擦、耐高温的特点，在高速转动的过程中，也能保证转动轴的正常使用。因此，在机械设计的过程中，转动轴的应用主要使用复合材料进行设计使用。另外，使用复合材料，还能减少设备在运转过程中出现的噪音、扰动等问题。

2选择金属材料的基本原则

2.1 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。此外，还有选择材料加工的难易程度、要注意材料价格的高低等，机械制造企业要选择那些性价比比较高的材料，因为这样能够在保证质量的前提下缩减成本，能够为企业带来更多的利润。

2.2 金属材料的选择需要考虑零件的工作环境

我们都知道，机械的设计是一个非常烦琐的过程，它由一些细小的零部件组成，但凡有一个极小的部位有错误，那么，它便不能正常地进行工作，然而，这些零部件就是由金属材料加工而成的，那些细小的零件可不容小觑，机械设计加工是否可靠，还要看这些零部件的工作环境，当这些小零件工作有温度的环境中，那么，金属材料便会产生热胀冷缩的现象，如果一直在高温的环境下使用这些零部件，严重时会引起机械零部件体积的膨胀，其他零件也会因此受到一些影响，如果没有注意这些方面只用了这些零部件，由于质量没有保证，反而会影响机械的使用安全，这样更影响整个工作的进程；如果这些小零件工作在有湿度的环境中，那么，它的体积就会收缩，那么，这些用于紧固的螺栓就会变得松弛，由于不牢固，在那些机器运行的过程中就可能会产生螺栓脱落的现象，那么，工作人员的人身安全便不能够得到保障，也会造成由于其他机械不能正常完成工作而导致其他零件也会受损，这样便会得不偿失。所以，我们要掌握好方法避免造成零部件的膨胀和收缩的现象，要选择那些膨胀系数比较小的零件，还要选择那些不易氧化，抗腐蚀性好的材料，这样安全系数比较高，才能保障机械设计的使用要求。

3机械设计中金属材料的选择策略

3.1选择低能耗的金属材料

近年来随着我国可持续战略的推行，在机械材料设计过程中还需要进行节能理念的不断渗透。除了保障金属材料的性能标准能够满足机械制造需求外，还要符合绿色发展观的具体需求，选择一些污染交底以及能耗较少的材料。通过低能耗金属材料的应用，可以显著减少机械加工生产过程中产生的废物与废气，对于我国生态环境也能够起到良好的保护效果。此外为了满足我国环保制造理念的具体要求，可以选择一些只需要进行冷轧或者热轧就可以加工处理的金属材料，这样不仅可以显著减少材料在加工过程中出现的事故发生率，还有着节能环保的应用优势。需要注意的是因为金属材料自身性能存在有一定差异性，因此在具体热处理施工过程中所采用的施工工艺也存在有一定差异性，为了有效减少金属材料加工过程中导致的能耗，机械设计过程中还要尽量选择一些加工工序比较少的金属材料，借此在满足了机械设备实际加工生产需求基础上，减少金属材料在加工过程中对于环境的污染以及能源损耗，从而实现经济效益与生态效益的协同发展，对于机械制造企业的持续稳定发展也有着重要意义。

3.2进行环保型材料的选择

一些材质的金属材料还有着可回收性以及再生能力强的应用优势，在机械设计过程中还能够实现材料的循环使用，并有着良好的环保效果。因此在金属材料的选择过程中需要尽量挑选一些环保型材料，这样不仅能够实现经济上的有效节约，对于我国生态环境也有着一定的保护效果。在机械制作中所应用到的金属材料类型比较多，不同类型的金属材料其制作工艺也存在有一定差异性。因此在保障了金属材料使用性能基础上，在材料选用过程中需要尽量避免过于复杂，因为如果材料的种类比较多，还会导致废弃回收难度进一步增加，导致材料浪费等问题发生。

3.3选择新型安全材料

近年来随着我国科学技术的不断发展，越来越多的新型材料在机械制作中也获得了良好的应用效果，其安全性能与环保性能较之于传统材料也得到了大幅度的提升，对于环境保护工作也有着积极意义。一般情况下传统的金属材料自身还具备有非常强的危害性，在后期加工过程中因为一系列的化学变化，还会导致有害气体产生，对于接触者与当地环境也会造成严重损害。因此在机械设计过程中进行金属材料的选择时，还需要在满足了机械设计要求基础上，尽可能选择新型材料来进行机械零件的制造工作，避免传统材料使用中所造成的经济损失跟生态破坏。例如金属泡沫材料就是一种比较安全的应用材料，不仅对人体以及环境不会产生副作用，还有着可循环利用、适用性强的应用优势，在高功率的机械电子设备中也能够获得良好的应用效果。

结语

总之，在机械设计的过程中，新型材料的应用，要符合环保节能、经济实用、可持续性的原则，并且要按照具体的设计要求选择材料，对新材料的应用优势进行发挥，从加强工艺处理的方法提升等手段中，确保新型材料的有效应用，机械设计的科学合理，提高机械设备的高水平生产制造，提升机械行业的快速发展，促进社会经济事业的更高水平进步。

参考文献

[1]王立才.机械设计中材料的选择和应用[J].湖北农机化，2020（18）：167-168.

[2]华传艳，魏继乐，孙思平，等.机械设计加工中材料选择问题的探讨[J].南方农机，2020，51（08）：164.