浅谈机械工程中材料节约的途径

浅谈机械工程中材料节约的途径

邱亚东

身份证号码：320981198912065236

摘要：在整机具体设备的设计、维修和生产等方面。它与工程材料的具体选用有着非常直接的关系，而在机械中，工程材料的具体使用是一个非常重要的环节。科学合理地选择所使用的材料是十分必要的，对于具体节约机械成本和不断提高经济效益具有十分重要的意义。因此，在材料的具体使用中，如何更加保证材料的质量和安全才是。目前我们需要高度重视这个问题。在此基础上，本文对机械工程中材料的选择进行了研究，供参考。

关键词:机械工程；材料选择；原则；方法

引言

当前，科学技术不断取得突破和进步，促进了机械设计水平的不断提高，一线机械技术研究队伍的不断建立和完善，为重工业的可持续发展提供了技术人才。然而，在机械产品的实际研发过程中，由于机械材料的不科学使用，造成了稀缺材料的严重短缺，不符合可持续发展战略的相关理念。因此，本文通过对机械材料的选择和应用进行深入的分析和研究，有利于促进机械设计的健康发展。

1机械设计选材的重要意义

随着全球经济一体化的发展和城市建设机械化规模的不断扩大，机械工程行业在国民经济发展中逐渐占据越来越关键的地位。机械工程行业的跨越式发展，经济效益的不断提高，为以市场经济为主导的国民经济的发展提供了巨大的保障。在机械工程行业突飞猛进的今天，机械原材料的日益消耗已成为我国较为突出的资源流失问题。目前，许多机械设计原材料已经被过度消耗，无法满足机械设计加工的持续供应。从科学发展观出发，实现机械设计选材的经济化、绿色生态化发展势在必行。

相关研究学者提出，在机械设计的选材和应用中，必须更加注重选材的合理性，充分利用各种机械材料资源，对机械设计的结构和功能进行最全面的评价，结合现代材料资源，选择合理的机械设计材料，实现机械工程的应用发展。在机械设计的材料选择和应用过程中需要注意的关键点成为未来机械工程可持续发展的必然焦点。

2机械工程设计中常用的材料

2.1金属材料

在工程机械设计中选用的材料中，最常用的材料是金属材料，最常用的金属材料是钢材料和铁材料。之所以采用这两种材料，主要是因为钢和铁具有相对较高的强度和韧性，而且价格便宜，资源丰富。此外，通过在钢和铁中适当添加其他金属加工合金，可以满足机械设计的要求。金属材料是目前工程机械设计中的主要材料。

2.2高分子材料

随着我国科学技术的发展，高分子材料逐渐出现在人们的生产和生活中，由于高分子材料具有许多独特的性能和优点，因此在工程机械设计中得到越来越广泛的应用。最常用的高分子材料是塑料和合成纤维，在我们的生活中随处可见。高分子材料的延展性非常好，而且来源广，生产规模大，生产成本低，因此可以广泛应用于各行各业。然而，高分子材料不易分解，近年来造成了严重的环境问题，因此提高其环保性是未来的主要研究趋势之一。

2.3复合材料

复合材料是将两种或者多种材料通过一定方式组合成的新型材料。符合材料一般情况下兼具其组成材料的优点，因此，复合材料的成本较高，但是可以满足工程机械设计中的一些特殊构建的要求。复合材料更具组成的不同主要分为金属材料和非金属材料等，最常见的金属复合材料是合金，而非金属复合材料最常见的有树脂等。

2.4陶瓷材料

二氧化硅是陶瓷材料的主要成分，因此陶瓷材料的耐磨性非常出色，而且耐腐蚀性较好，且硬度高、密度低、质量轻。在工程机械设计中，陶瓷材料主要用于密封件的设计和使用，但是陶瓷材料的脆性较高，受到撞击易损坏，且制造成本较高。

3机械工程材料常用金属的性能概述

（1）性能。金属材料是指以金属健结合并具有金属特性的一类物质.它具有良好的性能，在比重、，熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性、耐用腐蚀性、抗氧化性具有自身显著特点。

（2）生产工艺。通常先提取和冶炼金属，有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺-金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再受塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺，以提高其强度和硬度，满足工业生产需要

（3）优势。金属材料的力学性能全面，可靠性高，使用安全；具有良好的温度使用范围；良好的工艺性能；并储量丰富，适合大规模应用。

4机械工程设计中材料应用现状

4.1工程施工中普遍浪费材料

在工程的施工过程中，需要在材料方面进行成本预算，即材料费，其在施工成本中占据的比例较大。而施工时难免会出现材料浪费的现象，如边角料等材料剩余，这属于正常现象。同时也存在人为浪费的情况，如材料计算错误导致使用的量和尺寸出现偏差的问题。就目前的施工情况来说，多是进行劳务包工，对材料的提供为公司行为，使得材料的浪费成为普遍现象，工人对材料的使用浪费情况严重。

4.2机械工程材料生产中偏高的废品率

我国的机械工程材料生产与国外机械工程材料生产有着较大的距离，特别是技术的差距，这就导致在材料生产中存在着较大的废品率。在国外，机械工程中钢材的使用率髙达90%,而国内同等情况下不足80%。在机械工程中，钢材的使用率每提高一个百分点便能节省钢材30万t°同样的，在机械工程原料的生产中也存在较高的废品率，铸铁与铸钢件的废品率甚至能高达15%,与国外的3%相比有着巨大的差距。关于机械工程材料的使用情况，我国的机械材料的基础配件寿命使用不乐观，不符合国家的机械系统节约政策。

5机械设计中材料的选择和应用方向

在机械设计工程中，对于材料的选择和应用，必须满足机械工程设计需求，同时还要考虑材料的特性、功能和资源供应可靠性。以下针对材料特性，对机械设计选材应用进行分析。

5.1实用性机械材料的选择应用

在机械设计中对于材料的选择应用需要首先考虑机械材料的实用性。在机械设计中，材料的应用通常需要根据设计工艺指标进行合理铸造、加工、切削、热处理等。而这些工艺对材料特征的要求比较严格，针对不同工艺，必须选择满足工艺要求的特性材料，在保证生产需求的前提下，确保零件加工符合设计需求。零件的加工需要考虑材料的强度和耐磨性能，同时对于材料加工后的外观上很可能存在特殊要求，这就需要更具不同的零件需求特征，选择合理的加工材料，满足加工需求。

5.2载荷类型机械材料的选择应用

机械设计加工过程中，机械材料可能会出现失效现象，而在机械零件被应用到机械运行状态时，也可能出现抑制失效问题，这些情况都是由于设计选择的材料在负荷能力上存在差异导致的。为了有效保证机械设计正常应用，这就需要严格掌控机械设计材料的选择应用。选材时必须重点估算材料的荷载能力，结合设计需求，合理选择性价比高的综合荷载能力强的优质材料。

5.3低消耗机械材料的选择应用

我国可持续性发展战略应用在各行各业，对于机械设计来讲，可持续性发展就必须保证设计选材和应用的低消耗、无污染特性。在机械设计中，对材料的加工处理也需要注意低消耗和环保方式和方法。在机械加工处理工种，热处理是目前对机械材料使用寿命和性能损坏影响最大的加工工艺，而且这种加工工艺还会对环境造成重大污染。所以尽量规避热处理加工工艺，在机械设计中可选择冷、热轧状态下材料性能发挥较好的材料。如果无法避免热处理加工，则选用处理流程简便的材料，这样就可以降低消耗和减小污染。

结语

企业进行工程成本压缩时越来越关注材料浪费方面，对于机械工程材料更要全程关注节约的实际效果。对原材料的节约是人类长远发展的必行之路，使用新型材料取代稀映的原材料制作机械工程材料，并对其进行必要的维护以延长时限，同时加大相关机械技术的研究力度，将机械工程材料的废品率降下来，在机械工程材料的使用中也要符合标准规范。通过以上努力，达到机械工程材料节约的目的。

参考文献

[1]张娟娟,唐慧敏.机械设计中的材料选择及应用[J].科技展望2017(03).

[2]袁小伟.关于机械设计中的材料选择和应用探讨[J].机械工业标准化与质量2017(06).