机械设计中材料的选择和应用分析
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摘要：当前，我国经济飞速发展，机械设计产业日益繁荣。机械制造业领域涉及到很多环节和众多工序，而机械设计则关系着机械产品最终的应用范围，机械材料的选用关系着整个机械设备的质量、安全以及寿命，所以机械设计材料的选用必须放在重要地位，必须引起设计者和建造者的高度重视。
关键词：机械设计;材料;选择;应用;分析
引言
在改革开放以来，我国和世界各国的联系越来越紧密，我国重工业和轻工业呈现飞速发展的状态，推动着机械制造业的发展。而在机械制造业的发展当中，机械设备材料的选用起着关键性作用，对于机械的性能和寿命有着重要的影响。众所周知，材料选择得是否合理、科学对于机械产品的性能以及质量有着直接联系。同时，面对竞争如此激烈的市场环境，为了提升机械产品的性价比，机械制造企业必须要对材料的选择和应用方面予以关注，以此来提升所设计的机械产品的竞争优势。本文所探讨的主要内容就是机械设计中材料的选择和应用分析。
1机械设计中材料选择的重要意义
通常来讲，材料对于整个机械产品的性能、质量等方面有着至关重要的作用，所以材料选择是整个机械设计过程找那个的核心。此外，材料选择的是否合理，将对机械产品的功能发挥有着显著影响。现阶段，为了更好地保护我国资源，提升资源的利用效率，需要在机械设计过程中，秉持可持续的原则来完成材料的选取，并对材料的质量以及经济性等方面予以着重考虑，以此来确保我国机械制造产业可以有序发展。另外，在经济全球化飞速发展的今天，对于机械产品的需求逐步扩大，因此，要以保证机械产品的性能以及质量为基础，注重选择更加经济、环保的材料应用到机械产品中，以此来推动我国机械制造领域可以在新形势下获得更广阔的发展空间。
2机械设计中材料的选择和应用
2.1实用性机械材料的选用
通常来讲，机械产品在制造出来前，需要经过一系列的工艺，例如，切削、热处理以及锻造等，所以为了保证材料在经过相应的工艺后其性能依然满足机械产品的使用要求，则需要在机械设计过程中，注重选用实用性的机械材料，以此来确保机械零件在加工以及今后使用方面的种种要求。因此，在机械设计时，需要对机械材料的实用性予以着重考虑，确保材料可以满足机械加工以及机械产品使用等方面的要求。
2.2载荷型材料选用
在实际机械设计加工过程中，材料失效问题会偶尔出现，导致失效问题的原因大多数是与材料的载荷能力有限所引起的。因此，为了避免材料失效在机械设计加工阶段的出现，确保机械产品具备出色的使用性，需要在机械设计过程中对载荷型材料予以有针对性的选择，并且设计人员要对载荷型材料的基本性能以及特点有着详尽的了解，以确保材料的荷载能力满足机械产品的加工与使用要求。
2.3低能耗材料的选用
随着我国对于环境保护力度的加大，各行各业均更加注重对低耗能材料的选用。其中，对于机械设计而言，设计人员也要及时更新设计观念，抛弃传统设计理念的束缚，在今后机械设计工作中，同样以满足机械产品的性能以及使用为基础，加大对无污染、低能耗材料的选择力度，以此来进一步提升所设计机械产品的环保性，这同样也与机械制造领域今后的发展方向相一致。
2.4无害机械材料的选用
很多机械设计中的材料都有危险元素，Ni元素就是比较典型的一种。这类元素对环境有污染作用，甚至对人造成永久性伤害。因此在材料选择时，应避免材料带有有害物质，以保证机械产品的使用安全。
2.5可回收材料的选用
金属材料作为不可再生能源，其在机械产品中所占的比例较为显著，并且不利于回收利用。这无疑也与我国生态环境资源可持续发展的目标相违背。因此，为了进一步提升资源利用效率，需要设计者在加大对可回收材料的选择，以此来避免材料的浪费，提升材料的利用率，同时也可保证行业的发展可持续性。
3针对机械设计材料选择的应用情况提出的相关解决措施
3.1坚持具体问题具体分析，立足于设计要求
在机械设计活动当中涉及到的零件种类繁多，因此不同的零件对于材料都有不同的要求，一旦材料的选择出现失误，那么将会影响到该机械设备的性能和用途，所以，工作者必须对材料的选择引起高度的重视，了解每一个材料的用途和性能，严格分析每一个材料在不同环境下的形态和性质的变化，以及对其性质的影响和决定因素。针对这种情况设计者可以进行一些有针对性的实验，比如耐热实验、抗压试验、减震实验，在具体的实践活动当中了解材料的性能变化，记录下各种数据，从而和机械设计实现对接。另外，在材料的选择上除了考略材料的性能还要考虑到材料的价格，以及在设计和生产过程当中所产生的一些成本，做到性能和价格的统一。
3.2充分了解材料的相关优势和主要应用领域
机械设备是由很多零件组装而成的，因此材料对于机械设备起着基础性的影响，机械设计者在材料的选用上要做到以下几点：第一，要对材料的物理性能进行分析。机械设备的使用效率和使用寿命将和材料的质量、性能直接挂钩，所以针对每一种材料的性能都要进行严格的核准，而不是依靠旧有的数据或者理论进行研究设计，可以从材料的化学性能、工艺性能、物理性能这三个方面出发。第二，物理性能所囊括的范围比较广，比如：粘度、熔点、热传导性能、磁性能等，所以机械设计工作者就要做到一切从实际出发，做到具体问题具体分析，找到材料在不同环境下的共性和特性，根据其特性形成的条件找到相适应的机械设备，做到最优方案;化学性能主要包括的是可燃性、氧化性、腐蚀性等，如果该机械设备是航天器材，那么在设计时主要考虑的就是材料的抗氧化性能和耐高温性能;工艺性能在机械设计当中主要考虑的是材料的焊接、锻造以及切割等。
3.3材料在进行工艺处理的时候要做到科学化标准化
机械在生产过程当中由于受到多方面的影响，在其性能方面往往达不到预期的效果，所以还需要后期进行工艺化的处理，比如：铸造工艺、锻造工艺、焊接工艺、切削加工工艺、粘结固化工艺以及热处理工艺等。比如以铸铁热处理为例子，铸铁在铸造过程中由于热胀冷缩，所以铸件壁的厚薄度不统一，产生一种应力。但是这种应力不能够留在零件当中，因此必须进行工艺学热处理。在热处理当中对于材料有收缩性、流动性、偏折性、吸气性以及热裂向性等要求，必须实现温度和时间的精准控制，做好石墨化退火、球铁淬火以及回火、表面淬火等工作。设计人员必须保证工业处理工作科学化标准化进行，提高材料的性能。
結语
由此可见，机械制造业在我国经济结构中占据的位置较为显著。为了进一步推动机械制造领域的发展，机械制造企业管理者需要对材料的选择与应用予以关注，并要以机械产品的性能以及使用性为基础，合理、科学地进行材料的选择，同时为了满足环境保护方面的要求，需要加大对环保性材料的选择力度，对促进机械行业的发展有着积极意义。综上所述，机械设计是我国制造业发展的核心，机械设备设计材料的选择则是关键的环节，所以设计人员必须严谨对待，做好这方面的工作，同时国家和企业也要引起对这方面的高度重视，提高我国机械制造水平。
参考文献
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