关于机械设计中材料的选择和应用分析

[摘 要]随着当代科学技术的进步和我国社会主义经济建设的蓬勃发展，我国工业机械化建设不断取得新突破，而伴随着机械化建设发展出现的就是机械原材料的过量消耗和浪费。为了降低机械材料的过量消耗和浪费，合理选择和利用材料成为当下机械设计的可持续发展方向。本文对机械设计中材料的选择和应用进行了探讨。
　　[关键词]机械设计；材料；选择；应用

　　机械设计中在选择材料时，要坚持实用性的原则，根据零件的具体要求确定材料的种类，同时要保证材料对人的身体和环境无害、加工材料的过程中低污染、低能耗，而且要充分考虑材料的载荷类型，在保证设计质量的前提下，尽量降低成本，保证设计出的产品具备价格优势。
　　一、机械设计中材料选择及应用的原则
　　1、满足机械零件应用
　　机械设计必须要考虑到机械的负载能力， 如果机械的负载能力差，就会使整个机械的零件失效，达不到机械进行正常工作的要求。所以，在对机械进行设计时的材料选择时，一定要结合机械所要进行的工作，考虑到机械所要承受的负载，然后对材料进行选择，以此作为机械设计的材料选择的进行可靠性实验的标准。如果，机械的零件在受到重压的时候，会产生扭曲或者弯曲的情况，这种变形有时候是可以恢复的，但是有时候确却是永久性的，这就使得机械受到损伤，不能进行工作。所以，为了避免上述情况的发生，我们在对机械设计进行材料的选择时，一定要确保零件不会发生扭曲，确保它的实用性，采用较为坚固的材料进行设计，以便能够均匀一下机械的受力，改善材料的抗变形性能[2]。比如，在对机械进行设计加工时，可以采用中碳调制或低碳钢渗碳的加工方式，用此来提高材料的性能，从而满足机械零件应用的要求。
　　2、经济性
　　每一个企业进行运营都是为了盈利，获得企业的收入，所以对机械设计材料进行选择也必须要满足这个条件。尤其是在当前我国经济迅速发展的今天，人们对于机械的需求量加大，但是日益突出的资源缺乏的问题却给机械设计的材料选择带来了巨大的困难。企业一方面要考虑到对于企业自身的经济效益，又要保证机械设计的质量，所以在对机械设计的材料选择上就要更加的仔细慎重，既不能造成材料的浪费，又要尽可能的满足机械在性能上的一切需求。例如，我们要选择一种材料，这种材料要具有一定的硬度，这就需要企业对于一切可以进行机械设计的材料进行权衡，根据材料具体的形状和机械零部件的尺寸大小以及零件需要满足的硬度进行选择，选择的材料要尽可能的满足机械的各种性能，所需的材料数量也要进行严格的计算，避免产生浪费现象，造成对材料的采用过多，从而造成了企业的机械设计成本的增加。如果，在设计中，有效截面的面积小于50mm，那么企业就可以选择20Cr；如果有效截面面积是50mm 到150mm 之间，并且它的重量又不重，小于50kg，那么企业就可以选择20Cmnti 等等，诸如此类的做法，这样，企业就可以对机械设计的材料的选择进行合理的优化与改进，避免出现浪费的现象造成资源缺失的进一步加大，从而造成企业的成本大大增加，达不到企业盈利的目的。
　　3、环保性
　　目前，由于工业发展给环境造成的破坏已经成了一个不争的事实，如工业生产产生的废料垃圾、工业垃圾和一些白色污染。这些都是工业发展带给环境的巨大污染，是人们最近来普遍关注的问题，也是急需解决的环境问题。从工业生产的源头，即机械的设计的材料选择上把好关，选择对环境具有环保效果的，没有危害的材料，这样才能够促进环境的可持续，保持生态平衡，从而推动企业经济效益的稳步持续发展，推动我国经济的可持续。在这一过程中，担任机械设计的设计人员也是至关重要的，机械设计人员要掌握多方面的知识，需要对机械设计的材料进行多方面的分析和研究，最终慎重的选择。可以说机械设计工作是个任重而道远的事业，机械设计是一切工作顺利进行的前提，企业生产取决于设计的好坏，所以，为了追求企业的最大利润，就要加大机械设计对于环境保护的要求，遵循保护环境与生态平衡的原则，将关系到人类赖以生存和发展的家园进行有效的保护，从而实现材料选择和应用满足环保性要求的目的。
　　二、机械设计中的材料选择和应用
　　1、实用性机械材料的选择应用
　　机械设计过程中，对于材料的选择、应用必须要着重考察材料的实用性，是否适用而且是否实用，都是必须要在设计环节考虑清楚的重要问题。机械设计中材料应用具体是按照设计工艺的相关指标，各种工艺特点决定了选材的要求比较严格。具体来讲，按照工艺特征具体的区别，首先要保证生产需求，这是最基础的要求，同时保证零件加工达到设计需求，同时考虑材料的强度、耐磨性等，此外还有材料外观等因素。
　　2、载荷类型机械材料的选择应用
　　机械设计中，因为机械材料失效而导致故障问题非常多，有可能是因为设计材料选择在负荷能力上有一定的差异而产生的。为确保机械设计可以正常应用，就要求对机械设计材料的选择应用进行严格把控。此外，材料选择时还需对材料的荷载能力进行估算。
　　3、低消耗机械材料的选择应用
　　可持续发展的理念适用于各行各业，具体体现到机械设计的选材应用方面来讲，必须要确保选材符合低能耗、无污染的原则。机械设计过程中在对材料进行加工和处理过程中也要符合节能环保的理念。一般来说，大部分机械加工处理都是选择热处理的方式，但是这种处理方式无论是对机械材料的使用寿命来说，还是具体使用性能不可避免产生一定的损害和影响，还会对周边环境造成污染。因此，尽可能的减少热处理加工工艺，可以选择冷热轧状况下材料性能依然能够得到充分发挥的材料。假如在材料加工处理过程中无法规避热处理的加工工艺，那么要尽可能的选择加工处理工序相对简单的材料，如此减少消耗和污染。