解析机械设计中材料的选择和应用

鲁宏洲

济钢集团有限公司



解析机械设计中材料的选择和应用

鲁宏洲

济钢集团有限公司

随着机械设备需求量的不断增加以及机械设备使用概率的不断提升，使得人们对机械设备质量和功能的要求也越来越高，因此做好机械设计工作对于机械设备企业来说具有十分重要的意义.

机械设计；材料选择；应用

前言

机械行业和我们的生活是密不可分的，二者之间的关系是相互促进的.机械行业的发展推动经济的发展，使人们的生活更加现代化，而在现代化的生活背景下，科学水平日益进步，从而又推动机械行业的进步.机械设计是机械生产的第一步，它直接影响到机械的使用性能.机械设计是在人力、物力、制造成本等多种限制条件下，做出最佳设计方案，让机械能够处于最佳的运行状态.随着机械行业的逐渐发展，对机械材料的要求也越来越高.合理的材料选择和应用不仅可以提高机械运转性能，还能保证材料的合理使用。

1 机械设计材料选择的重要性

全球经济一体化快速发展，城市建设不断加快，对于机械方面的要求就越来越高，在我国的国民经济发展中，机械行业所占比重也在相应提高。但是，机械行业存在的原材料消耗问题、污染环境问题、不安全问题等阻碍着整个行业的发展，对我国发展持续性经济产生不利影响，因此，机械设计在材料选择与应用方面要不断进步和改革，从科学的角度出发，提升材料选择的实用性、经济性和科学性。相关学者提出，机械设计在材料选择的时候首先应该考虑的是合理性，在进行机械设计的时候，应该充分做好整机械的结构设计、功能设计，让每一项机械原材料得到最有效的利用。

2 机械设计在材料选择与应用方面应该重视的问题

2.1 立足科学发展观

机械设计在材料的选择与应用方面首先应该立足科学发展观。机械设计一方面要让机械设备发挥最大使用功效，另一方面还要节约材料和能源，让资源得到合理配置。只有科学地选择材料和应用材料才能使机械材料与环境、社会、经济协和发展，从而创造一个可持续发展的社会。

2.2 注重环保性与节能性

机械设计在选择材料的时候一定要考虑材料是否环保、是否节能。虽然我国经济发展速度很快，但是其中存在的问题却非常突出，例如资源消耗，能源浪费，环境污染，不可再生资源枯竭等等，这一系列负面影响对我国经济长久发展极为不利。因此，机械设计未来发展方向一定要是节能环保的，再也不能以损害人类生存环境为代价。

2.3 重视实用性与经济性

机械设计材料选择与应用的另一考虑因素就是实用、经济。要想选择最实用、最经济的材料一定要对材料的特性、工艺充分了解。首先，考虑选择材料的实用性，机械设计中要涉及到各种复杂的工艺，例如焊接、铸造、切割等，而不同的工艺在材料性质方面具有不同的要求，如果其中一种材料需要进行多次加工和处理，那么，其他的工艺对此材料也必要达到要求，否则，整个机械设计的质量都会受到影响。其次，考虑选择材料的经济性，主要指的是进行机械设计的时候要注重原材料的成本，以及材料加工的成本。因此，对于机械设计来说，选择材料的时候一定要选择经济实用的，从综合的角度出发，进行科学合理的选择。

3 机械设计中材料选择与应用

3.1 实用性材料

在机械设计中，材料的选择以实用性为第一考虑要点。主要原因在于：第一，机械材料的主要作用就是满足工艺生产的需要，例如需要进行材料的切割、锻造等，因此，在选择材料的时候要在其使用范围选择可操作的，这样才能达到生产的目的。第二，零件不同所选择的材料性能也有所不同，尤其是在材料的强度、韧性、耐磨程度方面存在差异，甚至还有些零件对外观的要求比较严格。因此，机械设计材料选择应用首先考虑的就是材料的实用性问题。

3.2 载荷类型的材料

在机械设计过程中，有时候会出现材料用不了和达不到要求的现象，主要原因在于材料的外在负荷能力太弱。另外，还有的材料在机械正常运转的情况下出现卡壳、抑制的情况，其实这也是由于负荷方面出了问题。

3.3 消耗较低的材料

在很长一段时间中，机械设计的材料选择在能源和资源消耗方面都较大，对社会、环境发展不利。因此，为了实现我国经济社会的可持续发展，在选材方面要注重选择一些耗能较低、污染较少的材料。

首先，尽最大限度避免选择一些需要进行热处理的材料。原因在于，材料在进行热处理过程中会导致材料寿命大大减短，影响其性能发挥。另外，还对社会环境造成污染。因此，机械设计选择材料的时候尽量选择进行热轧或者冷轧的工艺处理方式。其次，如果实在难以避免材料的热处理，这时选择不需要多次进行处理的材料。在机械设计选材的时候选择耗能较低的材料是促进机械行业持续发展的重要举措。

3.4 危害较少的材料

经济发展步伐加快，人们生活水平提高，对于机械设计材料的要求也更高。在机械设计中，有一部分材料不仅对人体产生危害，对环境也会造成很大污染。因此，机械设计的材料选择首先要进行监测，防止将有害材料应用于机械之中，从而对人体和环境造成危害。

3.5 可循环利用的材料

机械设计中，应用的材料90%以上都是金属的。金属是一种非常有限的资源，所以，如果机械行业不能有效利用金属能源，将影响未来的可持续发展。人类对于金属材料的应用非常热衷，比如，机械材料中钢的种类就有100多种。因此，在机械设计中要注重材料的循环利用，避免资源浪费。

4 机械设计材料选择和应用的建议

4.1 兼顾经济与使用性能的统一

机械设计的过程中，需要对设计的设备进行有效的估算，对其需要承受的载荷进行充分的推算，这些推算的结论为选择材料的科学性、合理性提供必要的依据。因为材料性能远远超出使用上限的时候，将大大延长机械的使用寿命，造成材料选择的浪费，企业在生产这种材料的时候成本将大大提高，需要考虑其材料的经济性与使用性能的统一，只要满足机械使用要求的材料性能即可，这样可以大大降低材料的经济成本，提高产品的市场竞争力。

4.2 兼顾集约性与使用性能的统一

现代社会的集约化发展趋势不断明显，需要企业也实现粗放型发展战略的转变，实现集约化的发展方式，其中的一个重要表现就是材料选择需要体现集约化的要求，不选择那些没有实际应用性的性能，因为这些用不着的性能只能增加材料的加工、处理的成本，这样就需要不断在集约化发展的道路上考虑材料的使用性能保证。只要可以实现材料使用性能的有效保证，可以大大降低材料的加工、处理的集约化发展。省去、兼并多余的加工工艺。

5 结束语

总而言之，机械设计在机械行业中具有重要作用，材料选择尤其应该受到重视，机械设计的材料选择与应用一定要从行业、社会、经济的可持续发展角度出发，一方面满足经济社会生产需要，另一方面要考虑材料的实用性、环保性、经济性，减少社会污染、能源消耗。只有对材料性能进行综合评估，才能满足机械行业长远发展。

［1］赵忠国.机械设计中的材料的选择和应用［J］.科技风，2011，（17）.［2］施卫.机械设计中的材料的选择和应用［J］.黑龙江科技信息，2014，33：3.

［3］贾爱华.关于机械设计中的材料的选择应用［J］.化工管理，2015，14：120.