机械设计中新型材料选用的思考

高 鹏，庆彦兵

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

随着经济的快速发展，机械制造业的发展也是突飞猛进，但机械设计面临着更高的挑战，为了使机械制造业可持续发展，要从材料选择方面着重考量。机械设计在选材时要坚持科学、合理的原则，能够利用不同特性的材料，只有这样才能促进机械制造业的可持续发展。

1 机械制造业材料选择的重要意义

如今现代化进程全面推进，机械制造业获得显著优势的同时也面临着巨大的挑战。科技的快速发展促使产生了更多的机械企业，并且相较于从前，如今机械制造业的生产规模更大，结果就是材料市场资源严重不足。材料资源不足必定会影响机械制造业的发展，其恶性竞争的市场资源环境会导致机械制造出现严重的滞后。

2 机械设计中金属材料选取的基本原则

（1）经济性。所有企业都看重企业的经济效益，并将其作为盈利的目标，机械制造业也是这样，因此企业在选择材料时，为了大大降低企业的成本，要选择高性价比的材料。

（2）材料载荷的大小与性质。在机械设计领域，载荷与性质指的是机械设计师要分析和考虑所选材料能够承受的荷载力大小，要保障材料的可塑性，同时又能够体现出制造出的机械具备的优良特性。

（3）零部件的尺寸和质量。在实际生产时，对于加工出来的一些机械零件，经常会因为选择金属材料时缺乏科学性，造成加工出的机械部件的尺寸或者质量不能达到使用的标准，对于企业来说会在一定程度上产生负面影响。机械制造行业对于零件规格的要求非常严格甚至苛刻，对于加工的小零件会应用到精密仪器中，大零件则应用到大型机械中。

（4）零部件的工作环境。不同的机械部件在不同环境下要具备应对该环境的能力，例如，在潮湿的环境中，零部件必须要具备防腐蚀的特性，因此要在材料的选取上要选择具有抗腐蚀性能的金属材料；对于在高温环境下运作的机械，在制造相应的机械零部件时要选择耐高温的金属材料，这样才能保证机械能够正常工作，并能够延长机械的使用寿命。

3 机械设计中材料的选择

（1）实用性材料。不同机械需要不同规格要求的材料，且一般要求差距较大，比如一些零件注重对于材料硬度的考虑，而有些则仅仅需要考虑美观这方面的要求。所以在选择所需材料之前，设计者必须非常熟悉了解机械设备制造的具体要求，仔细分析各零件的制造工艺，根据这些特殊要求选择合适的材料才能制造出符合要求的机械设备。

（2）碳素钢、合金钢材料。碳素钢是一种性价比较高的材料，是机械设计领域中较常使用的一种材料。然而这种材料具有缺点，就是其韧性以及强度上不能够达到较高的要求，这让机械零件的规格扩充在很大程度受到了限制。但是若将一定配比的合金材料加入到碳素钢材料中，制造出的新型机械材料能够在韧性和强度上呈现出非常理想的效果，大大提高了机械材料的质量。

（3）无毒无害性材料。在机械设计领域中，很多材料是存在一定伤害性的。例如Ni、As等化学机械材料都会对人体产生非常强的伤害，此外，这些材料对于自然环境的伤害也是极强的。所以设计者在选择机械材料时要对这些有害材料慎重选择，保证机械制造在安全无害的环境中进行。

（4）载荷性材料。在机械设计领域中，荷载性是一项衡量机械材料功能和质量的重要指标。材料的荷载性在很大程度上决定了机械设备是否能够正常工作。如果使用的材料在荷载指标方面没有达到设计要求，那么在机械制造时会出现断裂情况，或者以潜藏性故障风险的形式存在于机械设备中，这样不但不能保障机械设备的安全使用，还会严重影响设备的使用寿命。

（5）低耗能材料。材料本身的性质同样是影响机械设计是否成功的关键。为了保证机械设计领域的可持续发展，设计者选择材料时不能忽略了对环保的要求。环保的思想不能仅仅在设计时体现出来，还要在机械制造的所有环节中都有所渗透。现阶段，金属材料是目前最常见且市场采购最丰富的机械制造材料。但是，在对金属材料进行实际生产时，必须要对其进行热处理，热处理会对环境造成非常大的伤害，并且对于企业在能源上会产生巨大的消耗量。

4 机械设计新型材料选择时的注意事项

（1）确定材料的使用性能。在零件管理方面，要充分结合变量因素与实际情况等，并将如何进行机械能力分析作为重点。在后续的设计方面会涉及到材料的机械、物理、化学等性能，要结合性能指标以及材料使用的注意事项，充分了解关注必要性指标。

（2）确定材料的工艺性能。在材料的铸造性能方面，充分做好材料的熔点分析，其中关键的一项为范围温度的确定，同时在铸造管理中要充分了解材料的成分类型。在材料的压力加工性能方面，要根据材料的变形情况和实际性能等进行材料的表面处理，防止出现裂纹或异常情况，并在管控过程中根据各项指标以及倾向力确定出可变性温度的范围。

（3）材料的经济分析。对于材料设备的有序处理非常重要，要充分结合产品的成本以及注意事项等进行成品率的分析。同时对于费用的管理也很重要，企业要充分考虑当前的经济效益，结合资源的形式实施。

（4）机械零件组装。企业要加强对于零件组装的管理，提前对材料进行分析，防止出现损坏的现象。如果零件损坏或出现异常，零件不可投入使用；如果零件材料失效，为了防止出现安全问题，不能投入使用。

（5）材料环保节能。在传统的机械制造过程中，难以避免会产生大量有毒废气污染空气，会产生金属废渣，并且生产出的机械部件不能达到国家一流标准。为保证在机械制造环节既不会造成环境污染，又不会造成能源的巨大消耗，可以从以下几方面入手。

5 总结

综上可知，随着社会的迅速发展，虽然我国机械技术占据着明显的优势，但也面临着更大的挑战。在新时期发展的背景下，对我国机械制造业提出了更高的要求，企业要想实现可持续发展，就要优化设计材料、注重机械材料的选择，再结合当前的实际情况严格按照相关指标与要求实施，这样才符合机械行业的发展要求。