试论机械设计中材料选择的重要性

赵经国

（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039）

试论机械设计中材料选择的重要性

赵经国

（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039）

近几年来，由于我国经济的迅速发展，科研技术水平也在与日俱增，各方面水平也都在逐渐地发展进步。在社会的运作这整个过程当中，机械可以说是我们不可或缺的重要物品之一。随着科技的日益发展进步，人们对于机械设计的要求变得越来越高，特别是在机械设计中的材料选择这一方面，因此，对于材料选择研究这一方面引起了众多科学家们的特别关注。本文通过对现状的讨论然后对机械设计中材料选择的重要性与在这方面需要注意的问题进行解释说明，希望能够为机械设计工作提供有利的意见与建议。

机械设计；重要性；材料的选择与应用；使用性能；荷载性能

1 引言

现如今，城市的现代化建设事业正蒸蒸日上，机械的普及使用变得十分重要，为了能够有益我国经济的快速发展，我们应当对机械设计方面进行适当的改进提升，在日常的工作中，每一细节都要认真处理，而在机械设计这一过程中最最关键的便是材料的选择应用，其选择应用将关系到所涉及产品的质量安全。在这一新时代，机械设计将会遇见各种困难遭遇诸多瓶颈，而其材料的选择应用将会起到十分重要的作用。

2 机械设计中材料选择的重要性

现今，随着经济的快速发展，我国对各种资源的需求也逐渐扩大，尤其是在机械设计中所需要用到的资源已被大批量的收集并且加以利用了，而这些材料当中存在着不少稀缺资源，所以在这个能够为我们所利用的资源越来越少的时代里，对于机械设计中材料的选择应用以及与稀缺的原材料这两者之间的矛盾需要我们进行充分考虑，更需要我们准确掌握住整个机械设计行业的前景，这其中原材料的选择是这一行业非常基础的元素之一，因此为了确保机械设计工作的有效完成，我们首先应需要确保设计生产过程中材料的供应，这便是对于当前机械设计这一行业提出的最为重要的问题。其中，还应当在材料选择方面进行充分的考虑，除了考虑选择使用合适的并且能够节约成本的材料，还需要考虑到这一选择是否有利于资源的节约以及对环境保护是否有利等这些重要问题。因此，能否选择科学合理的材料对于推进机械设计行业的平稳发展起到了关键性的作用。

3 在机械设计当中对于材料的合理选择和应用

3.1 机械设计中材料的选择

在机械设计中对于材料选择这一关键问题上，本文主要从以下两点进行解释说明：

3.1.1 使用性能方面

第一点，在机械设计中的材料选择方面，首先应当考虑的便是材料的使用性能，这是对材料的质量以及对机械性能最为主要的保障因素。一般，对于不一样的机械设计当中所使用的零件在材料的选择上都有着不同的规范标准，不同的零件在强度以及耐磨性能上都有与其自身相应的要求，甚至有些零件在外观上还需要达到一定的美观标准。因此，这就要求设计工作人员应当对目前实际状况进行仔细的分析之后，才能开始材料的选择工作，这便要求设计工作人员能够十分完美的掌握机械零件在各个方面的性能以及各个方面的要求标准，更要能够准确的把握机械设计零件的使用性能。如此，才能够真正做到科学合理地选择材料。

3.1.2 荷载性能方面

第二点是对于荷载性能种类的选择，在机械设计制造的零件在生产过程中大部分可能会产生零件不能正常工作、失去性能或者无效等种种突发状况，这种情况的发生极有可能是因为零件的使用材料的荷载能力达不到标准规范而造成的，然而零件本身所具备的使用性能以及机械使用材料的荷载性能能够得以解决，因此，对于机械材料的荷载性能与由于抑制失效而无法进行正常工作的零件性能之间的矛盾要求设计工作人员在进行材料选择的过程当中要十分注意将机械零部件所使用的材料的荷载性能与能力的大小当作选择的标准。在材料荷载能力的选择上主要有两个具体的表现，其一表现为在荷载力的压力下使得零部件发生弯曲或者扭转的情况下，这时候的应变力会全部集中于材料的表外层，这一现象表明材料的外表层可以成功抑制住这类零件失效无法正常工作的状况。在机械设计的过程当中，面对需要材料来承担荷载力的时候，我们可以采用碳钢调质与低碳钢渗碳的处理方式，对材料进行加工处理；另一方面，可以从单纯的压缩应变能力，或从承受剪切与拉伸的材料零件来考虑，此时此刻，荷载力在材料零件的横截面上将会十分均匀地分布，这一现象也就简单地表明了我们在机械设计中材料的选择方面，均匀的分布着一些较为重要的材料零部件，这便是我们在荷载类型中的重要选择。在这一基础上将能够很大的提高机械设计的加工及以后的生产效率。

3.1.3 较低消耗能源与污染的材料

在机械材料的选择方面，所采用的材料应当以低消耗能源与污染的材料为主。一方面应尽可能避免最后要采取热反应处理的材料。凡是采用热反应处理过的材料，都会影响到它的使用寿命以及零件的使用性能，并且这种加工工艺对环境也会造成较大的污染。所以，机械材料应尽可能选择那些在冷拔、热拔的状态下都能够充分发挥自身性能的材料。另一方面，材料应当选择较少热处理程序的材料。当所使用的材料必须进行热处理的时候，应选择程序较少的材料，通常可采用钢对齿轮加工制造，这种穿透性加热在材料冷却后，表面便会出现淬硬。

3.2 机械设计中对于材料应用的注意事项

选材效果是机械设计的材料应用的显著表现，它在工作生产中起到了十分重要的作用，所以在选择材料的同时还要全方面考虑到经济性与节能环保的统一，尽可能做到工业绿色发展。

3.2.1 贯彻可持续发展观

机械设计工作者在机械材料的选择和应用方面必须坚持贯彻可持续发展观来进行。如此才能够确保机械能够达到最好的设计效果，将材料的内在潜力充分挖掘出来，达到整合设计与节约资源的目的，促进机械设计能够平稳、全面发展。另一方面也与我国的经济可持续发展观念相一致。

3.2.2 重视绿色环保

在材料的选择应用时，要确保其与绿色环保观念相统一。现阶段，从社会的发展现状我们可以看出，经济的迅速发展可以说是以环境的破坏为代价。目前，不可再生的能源资源正在急剧枯竭，环境的污染破坏也严重威胁人类的生活。所以，在材料的选择应用时应当秉承绿色环保这一理念来进行，降低能源消耗，节约资源，为环保工作贡献力量。

3.2.3 经济性和实用性

在材料的选择应用时，要重视其经济性与使用性相结合。①从材料的实用性能来看，机械的设计过程中由于工艺的锻造、铸造、焊接、切削加工、粘结固化及热处理等都对材料的选择应用有不同的要求。例如：焊接工艺要求材料接头满足焊接的敏感性与使用性能的要求；锻造工艺则要求材料满足锻后冷却、可锻性、热裂倾向性、冲压性、吸气性等要求。②从经济性来看，为了有效节约原材料成本及加工成本，在满足材料实用性基础上进行经济性选择，这样便能够节约设计加工成本，确保机械设计的发展。

4 总结

在新时代条件下，机械设计的科学发展对促进我国的工业进步、经济发展及社会化建设都有着非常重要的影响和作用。所以，在机械设计这一方面需要我们投放大量的时间与精力才可以确保行业的平稳发展提升，而在机械设计的过程当中对于材料的选择与应用是一个关键点，在具体生产过程当中需要全面考究各个方向才能够打牢巩固机械设计的基础，才能有效地促进机械设计行业的发展，这便需要我们不断的学习实践。

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1004-7344（2016）03-0197-02

2016-1-15