浅析机械设计中材料的选择与应用

浅析机械设计中材料的选择与应用

向立

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摘要：现阶段，随着我国社会水平的快速发展，特别是机械制造业的迅速成长，有力地促进了我国工业化的成长，对机械制造业各个部分的需求也在持续提高，机械材料的筛选以及运用是最关键的一环。机械设计材料的选择决定了机械设计产品的品质，能够达到机械制造的可持续成长。机械材料的选择和运用始终是机械制造业的重点，筛选材料时要思考材料的运用规模和实用性，考虑材料的环境保护和经济利益，以节省生产与环保成本，达到我国机械工业的可持续经济和环境成长，改善人们的生活品质及生态环境的品质，给我国绿色经济的成长做出贡献。

关键词：机械设计；材料；选择；应用

引言

制造业作为我国国民经济发展的支柱产业，是提升综合国力、增强核心竞争力的必由之路。目前市场对机械制造业的发展要求越来越高，机械零件的设计、加工、制造都与材料息息相关，要想保证机器零部件的性能，除了设计与工艺，材料的选择也至关重要，在迈向工业化、现代化道路中，探究机械设计中材料的选择具有重要的意义和价值。

1材料选择在机械设计中的重要性

1.1提升企业的综合实力

机械设计材料种类较多，材料的选择会影响企业产品的质量，乃至企业内部各个工艺流程设计选择等，最终影响企业的经济收益及社会信誉度。而企业的资金和实力、质量乃至企业信誉问题都是企业综合实力的构成部分，一旦产生不良影响，就很难维持企业持续发展。因此必须重视机械设计材料的选择和应用。同时，生产过程中还可以进行设备升级及检维修等工作，提升设备使用寿命的同时，降低使用安全风险。要理论结合实际地去进行产品选择，综合考虑问题，提升企业的综合实力。

1.2保障产品质量

机械制造企业往往都是机械化制造企业，具有一定的规模，并具有一定的产能，产品产量较大。实际设计过程中，机械制造材料的选择需要根据产品工艺、加工难度、材料成本等需求来进行选择。只有选择了合适的机械材料，才能确保产品性能和质量。这个过程中要注意的是，材质好的材料可以生产出质量更好的产品，但是也要考虑企业的自身状况和产品生产需求，以保证质量为前提选择合适的材料，减少成本浪费。符合产品需求的材料才是保障产品质量的根本，也是促进企业发展的前提。

1.3提升材料的利用率

根据材料质量及用途，结合实际生产选择高质量材料是基础和前提。但是在选择时要注意材料使用及利用率的提升。必须做好机械设备材料的选择，根据实际需求选择更加满足于建设需求的材料。例如，选择环保性能高的材料，在减少环境污染的同时提高材料使用率。同时还可以通过改变制造工艺流程等方式来提升材料利用率。

2机械设计材料选择及应用的要点分析

2.1选择高分子材料

在新技术发展下，高分子材料逐渐被应用到了多个行业中，高分子材料作为一致新型材料，优势显著，可以被广泛应用在机械设计中，当前高分子材料在应用时主要使用的是塑料，合成纤维，这些材料用途广泛，延展性强，来源广，在设计、制作过程中可以降低能耗，节约资源。但是在当前人们发现高分子材料中的塑料制品会产生白色污染，对此人们需要傲娇妻研究，挖掘中一种新环保的高分子材料。

2.2选择实用新材料

在进行机械设计时需要确保机械产品可以满足机械行业的应用需求，对此人们需要保证材料的性能和质量，当前很多材料的规格各不相同，一些零部件材料对硬度和美观度要求高，对此设计人员在选择材料时需要明确设计要求和规范，使用需求。根据不同规格和用途，类型的材料进行针对性的设计，以此确保材料性能和机械性能，零部件性能保持一致。

2.3荷载型材料

选用经过研究发现，大量机械制造产品失效的主要原因在于机械材料外载荷性能不符合机械设计需求，一般可以将机械材料的载荷性能分为这几个方面。（1）在外载荷力的作用下，机械材料本身发生弯曲，材料表面需承担大部分应力，这样的机械材料性能直接影响机械零部件功能的发挥，针对这种荷载型材料的选用，需要注意材料本身承载荷载的能力，机械设计人员应对机械设计产品实际使用过程中荷载的变化情况进行分析，防止机械材料在受到交变应力影响的情况下产生破坏。（2）具有压缩性能与单纯承受拉伸的机械材料，这些材料需要有良好的韧性与高塑性，保证机械材料在外荷载的作用下可以将应力均匀的分布在材料表面上，所以在对这种荷载型材料进行选用的过程中，必须选择性能分布均匀的机械材料，避免选用高碳钢制类型的比较脆的材料。（3）合金钢与碳素钢，碳素钢是机械设计制造中最常用的材料，其加工工艺性能较好，性价比较高，但是缺乏韧性，可以在碳素钢中加入合金元素形成合金钢，这种合金钢具有高韧性、高强度和高耐磨性，但是一般在机械部件外荷载力影响较大的情况下才考虑选用合金钢，所以在选用合金钢的过程中需要注意，材料部件本身的荷载型要求与性价比之间的平衡。

2.4低消耗材料选取

机械工业要想实现可持续发展，除要不断地进行城市建设之外，更要注重在机械设备的选择中，采用更多的节能、环保的材料。这是由于选择的材料时，采用绿色、节能的材质可以有效地减少环境污染。首先，在选择机械设备的材料时，应尽量减少或避免热处理过程，这对改善材料的寿命和使用性能至关重要；其次，热工工艺也会极大地改善对周围环境的影响。在机械设备的选材和加工中，可以采用冷轧和热轧两种方法，使物料的性能得到最大程度的发挥。另外，如果热处理是制造工艺中必不可少的环节，则应该尽可能地选择减少工序所需的物料，减少物料的用量，减少能耗，保证工业的可持续发展。

2.5选择可回收的材料

在机械设计中，金属是主要的材料，但也有一些金属的产量很低，如果在机械设计中大量采用这种稀有的金属，那么这种金属的含量就会大大的下降，而且，没有合适的材料来代替。所以，在选材时，尽量选用可循环的物料，既可以推动企业的发展，又可以减少对环境的污染。

3机械设计材料的选择应用策略

3.1材料性能分析

选择合适的材质是至关重要的，它不仅取决于材质自身的自然物理特性，还取决于它的化学特性。在实际生产中，大多数机械设备都需要人工维修，因此，对各种材质的物理性能进行分析能够帮助维修技术人员更好地了解机械设备的特点，进而大大提高解决的效益。物理学特性是指各种材料的特性，包含电导率、熔点、分子密度和导热性等。在进行物理性能分析时，设计人员需要严格遵守测试方法，并结合未来使用环境进行模拟实验。通过比较不同机械材料的物理特性，研究其在实际应用中的可行性，以确定最佳的材质选择。在检测过程中，设计人员需要具备灵活的思维能力，以便能够快速发现材料存在的问题，并找到解决方案。为了提高机械设备的耐腐蚀性，可以选择耐酸的金属材料，或者在钢中添加镍和钛，以形成一层保护膜，以防止长时间接触酸性液体，从而有效地减少腐蚀性的影响。除了化学和物理性能的检测，必要时还应进行工艺性能检测，以确保材料的焊接、切削等性能达到最佳水平，通过多种检测方法，最终确定哪种材料是最适合的。

3.2合理选用处理工艺

在机械设计中，想要进一步提高零部件的整体性能，设计者必须仔细分析解决工艺技术的复杂度，并确定最佳的处理工艺。当机械工程材质的硬度超出规定范围时，就必须采用退火处理，以降低其硬度，从而改善切割性能。

结束语

综上所述，本文从多方面分析了机械设计材料的选择与应用，围绕绿色低碳、节能环保、可持续发展等因素客观阐述机械设计中材料选择的重要性，在如今的一个信息智能化时代，人工智能带来了创新发展的重大机遇，机械设计、材料选择逐步实现智能化未来可期。

参考文献

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[3]李剑云,王芬芬.金属材料在机械设计中的选择与应用[J].中国设备工程,2020(14):188-189.