机械设计中材料的选择和应用分析

机械设计中材料的选择和应用分析

印振坤

南京工大数控科技有限公司 江苏南京 210000

摘要：随着现代化技术以及信息化手段的高速发展，社会已经进入到了全新的发展进程中，这也为各大社会行业的发展起到了良好的促进作用，而站在现代化工业发展的角度上来看，机械设计属于其内部涉及到的主要工作内容，为了保证机械设计效率与设计质量能稳步提升，就要在机械设计过程中针对各类材料进行合理的选择与应用，以此来保证机械设计能够取得预期中的应用效果，大幅度降低各类设计问题的发生几率。因此，文章首先对机械设计中材料选择应用的重要性加以明确；其次，对机械设计中材料选择应用应当遵循的基本原则展开深入分析；在此基础上，提出机械设计中材料选择应用的具体措施。

关键词：机械设计；材料选择应用；具体措施

引言：随着目前现代化工业化发展进程的持续深入，其对于机械设计以及制造方面所提出的要求越来越高，而在实际机械设计阶段中，各类材料的选择应用属于确保机械产品在质量与性能方面能够满足基本需求的主要影响因素。所以，这就需要在后续工作的开展进程中，选择更加合理的材料来开展机械设计制造工作，这样就可以在根本上提升机械产品的整体质量，这一点也属于促进我国现代化机械行业稳定发展的关键所在。因此，这就需要加大对于机械设计中各类材料选择的重视程度，在明确基本原则的基础上来确保机械设计能够达到相关标准。

一、机械设计中材料选择应用的重要性

在实际机械制造阶段中，各类材料的选择以及应用有着十分重要的作用，后续材料选择也会对机械的制造性能以及制造质量产生较为严重的影响。而在目前的社会发展进程中，在生态环保可持续理念产生的影响下，机械行业在设计阶段中也进一步提升了对于材料方面的选择要求，随着目前机械行业内部设计理念的持续更新，在后续材料的选择方面也应当在综合多方面因素的基础上进行合理选择，进一步明确材料选择应用对机械制造质量方面产生的影响，从而有效促进整体机械行业的稳定发展。在实际机械设计阶段中，为了确保机械产品自身的性能能够稳步提高，要针对设计材料进行更加科学合理的选择，结合绿色环保以及可持续发展理念来实现对于材料的合理选择，在遵循经济性原则的基础上保证机械产品自身的环保性能不受影响，以此来有效促进整体机械制造行业的稳定发展[1]。

二、机械设计中材料选择应用应当遵循的基本原则

（一）经济性原则

站在机械生产负责人的角度上来看，如果需要针对同种类型的材料展开大规模采购，就必须要针对材料的采购成本展开综合考虑，如果其中并没有针对采购成本展开稳定控制，在材料数量积累到一定程度过后，后续的成本控制难度就会进一步提升。所以，机械设计人员不仅需要针对机械的基本性能与结构加以考虑，还应当进一步明确促进这部分功能实现的材料应用情况，而不同材料的采购价格完全不同，这就需要采用更加合理的搭配方式，在对应的区域当中设置好所需的材料，而在其他区域当中，还应当选择经济性与合理性更高的方案内容，从而有效实现对于材料成本的稳定控制。

（二）机械性原则

在机械设计过程中，想要更好的实现机械性能，就需要采用专业的材料才可以完成相关工作，而在不同材料当中也承担着完全不同的机械功能实现需求，所以，在实际机械设计阶段中，就必须要针对材料所具备的潜力展开深入挖掘，采用更加合适的材料来提升机械性能。

（三）环保性原则

在传统的工业生产阶段中，大部分机械设备材料在开采生产阶段中，都存在着较为严重的环境污染问题，而随着社会方面对于环境保护概念重视程度的不断提升，以及群众对于周边自然环境的关注，使得材料在生产以及投用过程中，都应当进一步明确其是否会对周边的环境带来较为严重的负担，是否会产生严重的环境污染问题等。而那些新型材料在初级设计阶段中，针对这方面内容进行了综合考虑，这也使得那些新材料在环保方面具备着较为显著的优势，但这部分新材料很难直接替代以往那些较为传统的机械加工材料，这就需要在遵循环保性原则的基础上，针对传统材料的整体规模与用量展开稳定控制，这也属于考验机械设计人员专业能力以及综合素养的重要工作内容[2]。

三、机械设计中材料选择应用的具体措施

（一）无害与可回收材料的应用

首先是无害材料的应用，在各类机械材料中，其中都蕴含着一些危险性较高的危害元素，这一点也属于后续工作开展进程中需要重点关注的内容，机械材料所产生的危害不仅后续的降解处理较为困难，也会对周边的生态环境带来更加严重的影响，长时间如此也会影响到工作人员的身体健康。举例说明，在大部分机械材料中，其内部都存在着Ni元素，这种元素有着较强的理化性能，不仅耐腐蚀性较强，还有着极强的电真空性能以及电磁可供执行能，在机械设计制造阶段中应用，能够针对管板线板带箔材产品进行加工。而充分结合各类机械产品基本性能的同事，还要在产品性能与环境污染这两方面内容上找寻出对应的平衡点，逐步减少那些含毒材料的应用效率，尽量采用那些可以替代的绿色环保材料加以替换，从而更好的开展设计工作，而如果其对于机械产品的性能产生了较为严格的需求，必须要采用蕴含着毒性的材料，就应当在后续工作阶段中采用针对性的预防措施，稳步降低这部分材料对于周边环境以及人体产生的不良影响，确保在产品使用结束过后采取针对性的回收措施，降低其所产生的危害；其次则是可回收材料的应用，在目前的社会发展进程中，循环利用属于目前实现资源可持续发展的关键所在，也属于机械设计制造领域当中涉及到的难点所在，那部分参与到机械设计制造过程中所采用的材料，主要就是金属材料以及化学材料，但这部分材料在本质上都属于不可再生类材料，即便没有达到对应的使用标准遭到了废弃，后续也很难进行二次应用，从而引发各种资源浪费问题出现，使得机械设计制造工作在开展进程中，与最开始的绿色发展目标背道而驰。所以，为了在跟被呢上提高各类资源的应用效率，就应当在实际机械设计制造当中采用可再生材料或是可回收材料，并通过二次加工与改造的方式，有效实现对于这部分材料的重复应用。而目前较为常见的可回收材料就是废弃钢铁，这部分钢铁材料主要就是那些熔炼用废钢或是非熔炼用废钢，这部分钢材在回收过后可以进行熔炼，能够当做机械的原材料进行使用

[3]。

（二）低能耗材料的应用

在目前的社会发展进程中，其对于节约资源以及环境保护的重视程度正在不断提升，这也使得绿色可持续发展成为了所有社会行业都必须要遵循基本的生产要求，这也进一步提升了低能耗材料引进的重要性。而在实际机械设计中，想要有效实现预期中的低能耗目标，不仅可以采用更新设计措施，还应当在材料方面入手，尽量选择那些能源消耗比较低的材料，而这部分低能耗材料大多都体现在能源材料当中，在机械产品设计过程中也尽量避免将石油当做能源材料，在确保机械制造性能与质量不受影响的前提下，选择那些能耗较低的材料，使得机械产品的环保性能能够稳步提高。而在后续机械行业的发展进程中，环保低能耗材料也属于整体行业发展的主要需求，需要设计人员持续更新自身的理念，在材料选择方面来更好地促进各类机械设备的低能耗发展。

（三）实用性与荷载型材料的应用

首先是实用性材料，在实际机械材料设计过程中，其中通常都会采用大量不同类型的材料，这就需要在充分结合材料基本使用性能与标准的基础上进行合理选择，在合适的部位选择相关对材料，以此为基础来有效保证机械产品的基本质量，这部分材料就属于实用性材料。举例说明，在钢材的选择过程中，其不仅属于机械设计过程中较为常见的材料，也是避免产品设计实用性受到不良影响的关键所在，在目前机械设计过程中所采用的主要为碳素结构钢，这种钢材不仅自身具有着极强的实用性，不同钢种也特性上也完全不同，这就需要采用对应的机械设计模式，当前应用较为广泛的就是中碳调质钢，其所具备的主要特征就在于综合力学性能较为优异，但在后续的水淬阶段中很容易产生裂纹，这也使其经常应用在那些强度比较高的机械部件设计过程中，比如轴承与尺寸等，能够更好的保证这些机械部件在强度上满足基本需求，使得机械产品可以始终保持在更加安全稳定的运转状态中。所以，在对各类实用性材料进行选择时，应当在充分结合其基本性质的同事，确定好其在机械产品内部所处的主要位置；其次则是针对荷载型材料所进行的选择，站在实际情况的角度上来看，大多数机械制造产品产生失效的重要原因，就在于机械材料自身所具备的外荷载性能并没有达到相关标准。而在外载荷力带来的影响下，机械材料也会出现弯曲等情况，导致材料的表面部位需要承担较高的压力，这也使得机械材料性能成为了影响零部件功能发挥的基本因素，而结合这部分荷载型材料的选择，就应当将工作重点转移至材料的荷载能力方面，使得机械设计人员能够在后续的产品应用阶段中，针对内部产生的荷载变化展开深入分析，还应当防止这些机械材料在各类不良因素的影响下产生破坏[4]。

结论：综上所述，在目前的机械设计阶段中，其内部通常都需要采用大量的材料才可以完成工作，而部分材料在开采阶段中会对周边环境产生较为严重的污染，在使用过后的处理也十分困难。所以，这就需要相关工作人员进一步掌握不同材料所具备的使用性能，还要在结合机械设计基本结构特点与功能的基础上，完成对于机械设备的设计工作，通过无害材料、可回收材料以及低能耗材料等多种材料类型的应用，保证机械设计能够达到预期中的效果。

参考文献：

[1]梁先盛.机械设计中对材料的选择与应用分析[J].中国设备工程,2022(08):83-84.

[2]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.

[3]吕建中.机械设计中的材料的选择和应用分析[J].湖北农机化,2020(04):80.

[4]龚伟.机械设计中材料的选择和应用解析[J].造纸装备及材料,2020,49(01):53.