机械设计中新型材料的应用

李珂

摘要：在经济发展水平提高的过程中，机械行业的发展也得到了更高的重视。作为工业发展的保障，机械行业的设计有很高的标准。在进行机械设计的过程中，需要对材料的应用进行合理的选择，尤其是新型材料的选择应用，更是保障机械设计先进性的关键。本文对机械性设计中新型材料的类型、应用原则、具体表现和保障措施进行分析。

关键词：机械设计;新型材料;应用

中图分类号：TH122                                      文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2021）10-0213-02

0  引言

在市场经济的发展过程中，社会各行业的发展，都需要使用机械设备。而机械设备的有效应用，是建立在科学设计的基础之上的，只有进行有效的设计，使用符合标准的材料，才能保证机械制造的高品质、高标准。因此，在机械设计工作的开展中，要从新型材料的应用入手，保障机械设计工作的质量，进而确保机械设备的安全使用，促进市场经济的繁荣发展。

1  机械设计中新型材料的类型

1.1 金属材料

在机械设计的过程中，金属材料的使用比较普遍。在机械内部需要进行连接、转轴、受力的功能应用过程中，金属材料发挥出独特的应用效果。金属材料中，被应用在机械设计的过程中，主要有钢、铁两种材料应用。钢铁的强度、韧性较大，在应用的过程中，具有突出的优势。同时，我国钢铁的产量丰富，在部分地区，甚至存在资源过剩的现象，因此具有成本低的应用优势。但是，钢铁材料的应用中，存在高污染、高能耗的现象，需要在原有钢铁材料的应用基础上，开发新型的金属材料应用，保持机械材料与环境之间的平衡关系。

1.2 高分子材料

高分子材料作为新型材料的主要代表，在机械设计的过程中，主要应用的有塑料、橡胶、合成纤维等几种类型。这些高分子的材料，需要在石油的应用基础上形成，在具体的应用中，强度没有钢铁材料大，但是也具有一定的应用优势。比如高分子材料的使用，使机械设计的材料来源更加丰富，随着工业生产水平的不断提高，现在也被广泛的应用在机械设计的过程中。高分子材料的应用中，需要注意与环境的关系。比如使用塑料材料的过程中，塑料很难降解处理，在大量的聚集使用中，很容易造成对环境的影响作用。

1.3 复合材料

复合材料的使用，在特殊的环境、功能上具有应用的优势。在特种设备的机械设备生产过程中，复合材料的应用更为广泛。在当前的应用中，复合材料普遍具有质量轻、持久耐用、耐热好用的特点。在机械设备的传动轴类的应用中，复合材料的使用，能够更好的提升设备的运转稳定性。在机械设备的应用中，转动轴是比较关键的内部古城，因此复合材料的使用，还具有耐腐蚀、耐摩擦、耐高温的特点，在高速转动的过程中，也能保证转动轴的正常使用。因此，在机械设计的过程中，转动轴的应用主要使用复合材料进行设计使用。另外，使用复合材料，还能减少设备在运转过程中出现的噪音、扰动等问题。

2  机械设计中新型材料应用的原则

2.1 经济性

机械设计的过程中，选择使用新型材料，要注意经济性的原则。机械设计人员，要能够对各种材料的使用性能进行充分的掌握，并且结合具体设计产品的要求，制造和装配等环节中，对材料性能的要求等因素，进行材料的综合选择。并且在自己的最大能力范围内，总结各种适用材料的经济因素，成本高低，对选择使用的材料选购的数量、规格进行科学计算，在满足使用要求的同时，保证材料的最大使用价值，并且能够圆满完成机械产品的使用要求，切实提升机械设计企业的经济效益，提高该企业的市场竞争实力。

2.2 环保性

在环境保护压力不断增大的形势中，开展机械设计工作要注重对新材料的使用，遵从环保性的原则。在环境保护的工作中，已经形成了相对完整的法律制度、政策规定，同时人们的环境保护意识也在不断的提高，人们更愿意从环保的角度开展各项生产。因此对于机械设备的环保性要求变成了普遍的功能需求，在进行机械设计的过程中，自然要对机械设备材料的环保性能进行综合把握，尽量将材料对环境的污染影响降到最小，设计出符合环境保护要求的机械设备，使用节能环保的设计理念，保证新型材料的安全使用。

2.3 可持续性

机械行业在开展设计工作的过程中，要注重对材料的合理选择，科学使用。要保证材料的可持续性。要在设计的过程中，从科学发展的角度，结合机械设备的后期使用要求，在完成各种使用功能的同时，节约材料的使用成本，在保护环境的同事，实现材料的可持续发展应用，要能够充分的将发展与科学相关联，在进行设计的过程中，对材料的性能进行深入的开发，提高机械性能。另外，在机械设计的过程红，还要对新型材料的突出性能优势进行综合应用，以确保机械制造企业的经济效益。

3  机械设计中新型材料应用的具体表现

3.1 实用性材料的应用

机械设备的制造过程中，需要经过一系列的加工工艺，比如需要进行切削处理、热处理、锻造处理等等，在一系列的生产加工过程中，为保证设备生产材料的使用性能，需要根据设备的实际性能要求，选择使用具有实用性的材料。只有具备突出实用优势的材料，才能在机械设计生产的加工过程中，不会被加工工艺的应用改变性能，即使被加工成各种各样的零部件之后，依然能够保持原有的实用性，并保障机械设备的稳定运行，安全使用。

3.2 载荷型材料的应用

在机械設计和机械制造的过程中，材料失效的现象普遍存在。材料失效，主要是因为材料的载荷性能有限。因此，需要在设计的过程中，对载荷型材料的使用，在对其性能进行综合了解的基础上科学选择，保障这些材料的安全使用。另外，还要对载荷材料的荷载要求进行注意，要能够保证机械设备在后期的应用过程中，符合相关的使用标准。只有选择使用了符合标准的载荷材料，才能更好的减少材料失效现象，保证机械产品的设计性能与实用性能相一致。

3.3 合金材料的应用

在机械设计的过程中，要对合金材料、碳钢材料的选择应用进行关注。这些材料在应用的过程中，具有价格便宜、生产方便、适用性强的优势，在机械设计的过程中，碳素钢的材料应用，韧性和强度具有一定的局限性，需要根据实际的机械设备性能要求进行综合选择使用。而合金材料的使用，能够有效的改善碳素钢材料的不足，在机械设计的过程中，对于零部件的设计，可以充分的应用合金材料的耐磨性优势，保证产品设计的最佳使用效果。

3.4 无毒害材料的应用

在机械设计的过程中，材料的选择应用普遍具有伤害性。比如化学材料的使用，对人体具有一定的危害影响，同时对自然环境，也具有一定的破坏性。在开展机械设计工作的过程中，要注重使用无毒害材料的应用，从而将材料的影响作用降到最低，在保护环境的同时，还减少了对人的伤害。另外，在进行机械设计的开展中，要将绿色环保的理念融合在设计过程中，从材料的选择，到后期的生产加工，都要确保减少使用毒害材料，减少化学材料、放射性材料的使用。

3.5 可回收材料的应用

在进行机械设计的过程中，金属材料，是一种不可再生的资源，在设计和制造的过程中，一旦使用，将不能被有效的回收和重复利用，存在着能源损耗大的现象。因此，在进行机械设计的过程中，要选择使用能够可回收的材料，与生态的可持续发展理念相一致，不断的提高材料的循环使用效率，不仅减少了对材料的浪费现象，还能更好的控制材料的使用成本，提供企业的经济效益，保证机械行业的健康发展。

4  机械设计中新型材料应用的保障措施

为更好的保证机械材料的应用性能，需要在具体的设计应用过程中，做好以下三点保障措施：

4.1 按照设计要求进行应用

机械设计是一项复杂的工作，涉及的环节较多，不仅有主要的零部件，还有各种零部件，因此在进行材料选择应用的过程中，要根据具体的设计要求进行。如果在设计的过程中，不注意结合具体的设计要求，后期的使用要求，过度的选择使用一种材料，很有可能会造成在后期的应用中，部分零部件、内部结构的使用寿命受到影响的问题。因此，设计人员在开展设计工作的过程中，要注意不同材料的使用性能，对不同材料的应用环境要求熟悉了解，在适当的时候需要借助于实验的方式，进一步的检验材料的性能。并在实验的过程中，对材料的性能变化规律进行观察，将实验数据进行记录，最大的保证材料的性能稳定应用。

4.2 注意材料的优势应用

为保证材料的有效应用，要对材料的优势进行明确。首先，设计人员要能够对材料的物理性能进行充分的分析应用。比如对材料使用过程中的粘度、熔点、磁性能、传热性能等等，进行充分的分析，并保证其合理的使用。其次，要对材料的延伸性能进行充分的分析。比如要根据实际的使用环境，对材料在不同环境中的变化情况进行分析，根据设备的实际应用环境，及时调整设计方案。最后，要对材料的化学性能进行分析。比如对材料的可燃性、腐蚀性、氧化性等特点进行分析，保证在特殊设备的设计过程中，对化学性能的优势进行综合应用，发挥出材料的最佳使用效果。

4.3 加强工艺处理方法的提高

在保证材料高效应用的工程中，还要注意加强工艺处理方法的不断提高。机械设计生产的过程中，生产加工的过程中，会对材料使用不同的工艺进行处理。比如需要对材料进行加热锻造处理、焊接处理、等等，在不同的处理过程中，各种工艺手段的应用，对材料都会产生一定的影响，尤其是在高温高热的加工处理中，材料的性能会发生不同的改变。通过对工艺处理方法的提高，将加工工艺的影响作用降到最低，最大化的保证材料的稳定性能。

5  结语

总之，在机械设计的过程中，新型材料的应用，要符合环保节能、经济实用、可持续性的原则，并且要按照具体的设计要求选择材料，对新材料的应用优势进行发挥，从加强工艺处理的方法提升等手段中，确保新型材料的有效应用，机械设计的科学合理，提高机械设备的高水平生产制造，提升机械行业的快速发展，促进社会经济事业的更高水平进步。

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