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机械设计中材料的选择及运用

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  [摘 要]机械是我国城市建设的一个重要力量,对于机械设计来说,材料选择与应用是其重要的基础工作,直接影响了机械行业相关发展,在未来,材料选择和应用工作甚至会成为对我国社会效益以及经济效益造成影响的重要因素,因此,需要对其进行深入分析和研究。本文首先对材料选择与应用的重要意义进行分析,然后从材料选择与材料应用两个方面进行了详细阐述。
  [关键词]机械设计;材料;选择;运用
  中图分类号:J51-4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)04-0194-01
  机械设计中的材料选择和应用是整个设计工作中的重点,关系到产品的质量和行业的进步,因此,在具体的工作中,我们需要对机械设计中的材料选择和应用进行更加全面的考虑。不仅要保证选择的材料能够满足设计加工的需求,还要注意材料应用过程中的环保性和经济性。做好了这两方面的工作,可以为机械设计行业的稳步发展奠定良好基础。
  1机械设计中的选择材料的意义
  材料选择是否合适,会直接影响零件的质量和企业成本,因此在整個机械零件的设计与制造过程中,材料的选择是十分重要的一个环节。一方面保证选择适合的、实用的材料,另一方面,为了节约资源、保护环境,还要在选材的过程中充分考虑材料的经济性和环保性。通过良好的完成机械设计材料的选择工作,从而推动机械设计行业的稳步发展。 在机械设计中首先应当选择符合设计要求的材料,然后对材料进行科学合理的运用,实现节能、环保、经济的相统一,进而全面促进我国机械设计行业的可持续发展。因此,在新形势下,必须要提高机械设计中的选材水平,更好地做好机械设计中材料的运用,推动机械设计行业的发展。
  2机械设计中材料的选择
  2.1坚持使用性的要求
  材料的使用性是选材时需要坚持的首要要求,这也是保证材料性能和质量的根本因素。不同零件在选材的方面有不同的要求,一些零件对强度有很高的要求,另一些零件更加侧重于零件的耐磨性,甚至一些零件更加外观方面的美观。因此,在选材时,要坚持根据不同零件采取不同的选材策略,准确地判断零件使用性能方面的要求,选择真正适合零件设计的机械材料。
  2.2选择载荷类型的材料
  通过大量的试验和研究,我们发现在机械设计中导致大部分零件实效的原因是由机械材料的外载荷性能所导致的,但是机械零部件具有的应用性能可以对这种问题进行有效的抑制。这种外载荷性能与抑制失效问题能力二者出现矛盾,因此,在进行机械设计的材料选择时,要以零部件材料的荷载性能作为选材的标准。在选材上可以将材料的载荷性能归结为两个方面:一是当零部件在外载荷力的作用下出现扭转时,其中应力大多集中在材料表层,这就表明,材料表面的性能直接决定着零部件间的控制效果。所以在机械设计材料选择上,如果机械材料需要承受载荷力,就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工。通过此种材料的选择和加工方式能够确保产品的质量。二是对一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料,由于外载荷力作用到零件的横截面,使横截面的应力比较均衡,所以这就需要在机械材料的设计中,选择一些性能分布均匀的材料,保障在机械设计的加工、生产等环节中能够对材料进行高效的作业。
  2.3低耗能选材
  我国的工业发展在逐渐扩大,工业发展中需要大量的机械设备。通过机械设备耗费的能源也十分巨大。所以为了促进我国工业的持续发展,在机械设计中尽量选择环保性的原材料,并且要对报废的机械进行分解,实现资源的可循环利用,尽量使用组合较少的合金,这样可以减少提取材料的成本。同时在不影响机械性能的情况下,可以采用高分子材料、复合材料以及陶瓷材料代替,这些材料都是可以从自然界中直接提取,具有可再生性。通过替代金属材料的方式,来减少金属的使用量,实现金属资源的使用的可持续性。
  2.4碳素钢与合金钢的选择
  机械设计所用到的金属材料中,使用最为广泛的便是碳素钢了。碳素钢的加工工艺简单,成本较低,但是使用范围有一定的局限性。碳素钢韧性较差,强度较低,不能用来加工尺寸较大的零件。合金钢的出现恰巧解决了此类问题,科研人员在碳素钢生产过程中加入合金元素,形成一种合金钢,提高了碳素钢的韧性和强度,相当于增加淬透性的作用,同时,还有提高了材料的耐磨性。在特殊工况下将材料换为性能优异的合金钢既能提高产品的可靠度,又能避免资源的过度浪费。
  2.5选择可回收和能够循环利用的材料
  机械设计的材料选择过程中,为了便于循环利用,可以选择一些单一的合金系制作零部件,因为合金系的构成元件比较少,对环境的压力也较小,所以能有效提高对合金的回收和循环利用效率。
  3机械设计中材料的运用
  机械设计中材料的运用是选材工作的拓展,对整个设计工作产生重要的影响。机械设计中材料的选择通常比较重要,但是材料应用的经济性和环保性对于机械设计工作也十分重要。所以在保证选材质量的基础上,材料运用应当能够实现环保性、实用性以及经济性的统一。
  3.1要坚持可持续发展的原则
  在对机械材料进行应用的时候,相关企业需要坚持可持续发展的原则,确保机械设计的良好效果,实现资源节约以及整合设计等目的,挖掘材料潜力,确保机械设计发展的全面性以及稳定性。另外,这与我国的发展战略也是一致的,和我国经济发展观以及现代化建设的相关观念是相符的。
  3.2实现环保性和节能性之间的结合
  目前,我国大力倡导可持续发展,最终目的在于使广大企业都可以做到工作的节能化以及环保化,并确保其贯穿于整个经营过程。在此发展形势之下,相关企业都应该严格遵循科学化的行业要求,坚持国家所规定的环保原则,真正做到方针政策的严格落实。在机械的生产及制造过程中,会有很多不可再生资源的使用,如果这些资源被过度消耗,就会为机械产品的使用埋下很大隐患,为了防止此类事件发生,在机械设计人员进行材料选择时要做好方案,坚持一定的节能环保理念,尽量选择能耗水平相对较低,且污染强度较小的材料,将其作为最主要的设计原料使用。
  3.3适用性以及经济性之间的和谐统一
  机械的种类多种多样,材料的可选择性也是如此,在机械材料设计中材料的选择不一定要最好的,但是一定要选择最实用的。例如在汽车制造种,变速箱可以说是磨损度最大的部位,因此变速箱中的零件大多采用锻钢、铸铁等坚固、耐磨性材料;汽车的散热器(水箱)作为引擎的冷却系统,可以让引擎始终在正常温度下运转。冷却系统的零件大多采用铝制品,应为铝制品具有耐腐蚀的特点,在潮湿的环境下不会生锈,此外和其他材料相比铝的质量很轻,可以减少汽车重量。另外,在对机械材料进行应用的过程中,还要对经济性这一方面进行考虑。材料具备实用性的同时,还要具备价格比较低以及各项成本比较低和比较容易获得的特点,要对材料自己的成本以及加工成本在还有再生利用率与使用中的经济性等方面进行考虑。必须要保证材料应用具有实用性与经济性,这样才能够保证机械设计的良好质量,促进机械行业不断健康发展。
  4结语
  机械设计中材料的优选与科学应用尤为重要,是整个机械设计行业的基础。我们只有针对实践工作中存在的问题,明确材料优选重要性,满足机械设计生产标准要求,制定科学的应用策略,才能提升实践生产水平,实现经济性、优质性、适用性、可行性目标,提升生产效益,促进行业的良好发展与优质提升。
  参考文献:
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  [2]周旭妮,周阳.机械设计中的材料选择和应用探讨[J].硅谷,2015(02):146-147.
  [3]池占山.机械设计中的材料选择及应用探讨[J].中国高新技术企业,2015(21):17-18.
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