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
发表时间：2019-01-17T09:51:42.527Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：王绍增
[导读] 优先选用低能耗、轻污染材料，提高资源利用率，这不仅可以让机械行业稳步前进，还能够维系生态平衡，保持人与自然的和谐共处。
石家庄海山实业发展总公司河北省石家庄市 050208
摘要：随着社会主义市场经济的繁荣发展，我国机械设计水平不断提高，这给机械制造稀缺材料的选择提出了更高的标准要求，以期加大材料利用率，节约成本，为优化机械结构设计创造条件。
关键词：重工业机械设计；材料选择；标准要求；
近年来，随着科技水平的提高和领域创新，我国机械设计技术取得了前所未有的突破，一线机械技术研究队伍也逐步壮大，为重工业进步奠定了坚实的人力资源与技术基础。然而，在实际发展进程中，机械制造材料的过度消耗不仅使得稀缺材料供应不足，还与可持续发展观念背道而驰。针对此，本文围绕机械设计中的材料选择与应用展开深度探究。
1合理选择机械设计材料的重要性
全球经济一体化风暴的影响势不可挡，加剧了各国的经济竞争压力。为达到可持续发展的宏伟战略目标，现代化城市建设工作的开展至关重要。在推进和扩张城市建设的进程中，机械设计发挥着不可取代的积极作用。机械制造行业与重工业的蓬勃发展，为我国创造了极大的经济效益，也进一步提高了国民生产总值。众所周知，机械设计领域会涉及多类型的原材料，而现阶段诸多稀缺材料的生产加工已无法供应机械设计实际需求，并严重制约了行业的发展。为此，应当立足于可持续发展视角，深度剖析导致材料供应不足的实质原因，提高选材的科技环保性和经济实用性，降低对生态环境的负面影响，促进国家经济的稳定运行。
根据专业人士的相关调查研究结果显示，在机械设计过程中，材料的合理选择占据着重要的地位。首先，应当结合实际需求，秉承可持续发展的原则理念，尽可能的提高材料利用率，降低资源过度消耗。其次，从全局出发，综合评价机械结构设计的优越性和功能的完整性，选择适用性较强的机械设计材料。最后，机械设计材料的选择应当着眼于宏观角度，从细节入手，密切关注实际应用过程各项重点内容，以保证机械制造行业的快速稳定发展。
2机械设计材料选用的基本原则
2.1选择满足设计需求的材料
在选择和应用机械设计所需材料的过程中，应当充分遵照基本设计原则和具体要求，从材料的性能和用途着手。不同零构件在机械设计领域都扮演着不同的角色，因此，材料的特性存在本质性差异。基于此，有必要结合机械设计对零构件性能的标准要求，进行材料的分化选择。
2.2选择荷载水平高的材料
随着机械运转时间的延长，部分构件会失去原有作用，其根本原因在于部分材料的荷载水平较低，导致机械零构件基本功能丧失。针对此，应当确保材料的荷载水平达到标准要求。在复核机械设计环节，应当加大对评估材料荷载水平的重视度，与此同时，针对应用频率较高的材料提高荷载限定标准。其中较为常见的案例就是低碳钢的渗碳处理工艺，为确保钢材质量符合出厂标准，需要对材质进行测验和统一处理。
2.3尽量选择无毒害材料
在机械设计的前期规划过程中，会涉及诸多类型的材料，与此同时，具有放射性的元素也会在部分特定的工业生产加工环节出现。采取无污染处理不仅能够避免其对生态环境造成不可逆的危害，还可以保护区域内居民的生命安全，具有相当重要的现实意义[1]。
2.4优先选用可循环再利用材料
当下，机械设计环节所应用的材料以金属材质为主，但由于生产工艺需求差异对材料会有特殊的要求。并且为进一步强化金属的特定功能，也会对多种金属进行综合性处理。而合金材料的选择与应用，能够最大限度满足对机械材料的需求。在机械设计过程中，需要合理规划零构件及各类型材料的生命周期，并着重把控回收处理工作。材料的回收利用不仅能够稳定提升经济效益，还可以提高资源利用率，保护生态环境。例如，在选择金属材料的过程中，要有限选择成分单一的合金材料。
2.5选择低能耗、轻污染材料
实际上，低能耗、轻污染材料的选用原则还应当贯穿整个材料生命周期规划过程。而且在回收再利用阶段也应当保证这一优势特征。从材料本身来说，优先选择经济性、低能耗、轻污染材料是最基本的原则，而在此过程中一旦出现生产加工难度系数加大、短期生产成本剧增等情况，会影响整个工程的决策制定。故而材料的选用需做好科学合理的规划，并综合考量整个材料的生命周期。
3机械工程设计材料选择环节的注意事项
3.1着重把控材料的经济适用性
在进行机械设计材料选用的过程中，应当着重考量材料的经济适用性。机械设计人员要严格把控设计环节所涉及的生产加工工艺、焊接工艺、装配工艺及铸造工艺等。并且要在满足设计要求的基础上，优先选择性价比高的原材料，进而保证材料利用价值最大化，优化完善机械设计。例如，在机械铸造的过程中，要加强机械材料的流动性、收缩性、吸气性以及偏析性；在焊接过程中，应保证材料的实用性和灵敏度；在加工铸造环节，则需增大材料的冷缩性、抗冲击强度及可塑性。
此外，机械材料的性能差异决定了机械设计的材料选择方向，切实了解不同类型材料的特征，可以进一步优化选择。在确保机械设计适用性的前提下，应综合卡量材料的经济性，不仅要让其质量标准达到要求，还应尽可能的节约成本。针对可以循环再利用的材料，则可采取恰当的二次处理，以提高资源的利用率，降低设计成本，稳定经济效益。
3.2材料选择的可持续性
对机械设计材料的选择遵从的可持续性原则，在一定程度上和绿色环保性原则有着异曲同工之妙，都是在经济社会全新发展的背景下，对机械设计材料选择和利用的全新观念，是对资源的有效利用和对环境的积极保护。在选择机械设计材料的过程中，有关工作人员应