机械设计过程中机械材料的选择和应用

机械设计过程中机械材料的选择和应用

杜永志

广东联合富士电梯有限公司

摘要：随着社会经济的不断发展，我国在机械制造领域也取得了很大的成就，同时也促进了我国工业化的发展。最近几年，人们的生活水平得到了很大的提高，对于生活的质量也有了更高的要求，而在日常生活之中，机械制造类是应用最普遍的，所以随着人们对机械制造要求的提高，其制造水平也在随之提升。然而，对于目前的机械制造而言，其所需材料的质量及数量还无法很好地满足机械制造的实际要求，基于此，围绕机械设计过程中机械材料的选择进行了分析，对其应用也进行了探讨，同时也提出了相关对策。

关键词：机械设计；机械材料；选择；应用

引言：随着我国经济的迅速成长，特别是机械制造业的迅速成长，有力地促进了我国工业化的成长，对机械制造业各个部分的需求也在持续提高，机械材料的筛选以及运用是最关键的一环。机械设计材料的选择决定了机械设计产品的品质，能够达到机械制造的可持续成长。机械材料的选择和运用始终是机械制造业的重点，筛选材料时要思考材料的运用规模和实用性，考虑材料的环境保护和经济利益，以节省生产与环保成本，达到我国机械工业的可持续经济和环境成长，改善人们的生活品质及生态环境的品质，给我国绿色经济的成长做出贡献。

一、材料选择在机械设计中的重要性分析

改革开放以来，机械制造一直是我国发展中必不可少的一部分，尤其是机械设计。而在机械设计过程中，材料的选择与应用尤为重要。随着现代化社会发展的步伐不断加快，人们对机械制造产品的要求越来越高，特别是对机械材料的质量要求越来越严格。只有正确选择机械材料，才能制造出符合现代化社会的产品，可见机械材料的重要性。因此，对机械设计的材料选择，一定要全方面考虑，保证材料在机械设计中能够适用和实用，还不能对生产环境造成二次污染，破坏当地的生产环境和生产资源。所以，在选择材料的过程中，一定要考虑材料的环保性和经济适用性。通过不断提高机械材料质量，对我国机械制造业起到积极作用，提高我国广大人民的生活质量，大力提升我国综合实力，促进我国可持续健康发展。

二、机械设计过程中应用到的主要材料

机械设计使用的材料含多种类型，其中包括金属材料和非金属材料两大类。金属材料主要包含铸铁、钢、铜合金，而非金属材料包括陶瓷和其他复合材料。在进行机械设计中，设计师要综合考虑不同材料的配比，在完成产品设计和应用的同时，使材料比例适合，以达到最优质的效果。不同的材料所展现的性能也存在差异，因此设计人员要综合考虑材料的适用性能和范围，让机械设计产品的质量达标。

2.1金属材料

在大多数的机械加工中，金属种类的材料都占据着举足轻重的地位。而且很多机械设计部分也在使用金属材料，甚至有的时候其实用率达高达 100%。在使用金属种类材料时，其最大的优势就是本身的硬度较高，而且可以降低成本，对机械的各个设计环节都能起到不同程度地满足效果，因此它得到了最广泛的运用。而且当两种金属混合成一种新型的合金时，它具备着两种金属的更为优异的性质，因此，在机械设计中使用的也比较多。

2.2非金属材料

非金属材料主要包含橡胶类、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等，塑料作为机械设计中应用较多的材料品种，由于其本身重量较轻，同时加工难度较低，具有较高的抗腐蚀性和绝缘性，因此在多种场合中都会应用。利用橡胶可以完成减震设计。具有较高弹性的橡胶，能够快速吸收多余的冲击能量，所以制作减震器时，也可以利用弹性较好的橡胶材料代替。陶瓷材料稳定性较高，具有一定的耐高温、耐腐蚀性等优点，所以在机械设备制造期间，可以将其作为模具、刀具等工艺的材料。复合材料包含高分子材料以及陶瓷材料的综合体系，在机械制造过程中会更多地应用于武器和航空领域中。科技的迅猛发展，让材料的复杂性提高，也使材料的适用范围更广，最终研发的材料一定更适合人们使用，并且不会对生活造成影响。

三、机械设计材料的选择应用策略

3.1 材料性能分析

材料选择离不开材料本身性能的分析，主要包含物理性能与化学性能两大类。在实际生产中，大多数的机械设备的运行环境较为稳定，包含有人工维护的过程。因此物理性能的分析能够使维护人员更加清楚地认识设备的优缺点，提高解决问题的效率。物理性能包括对于材料的导电性、熔点、密度、导热性等项目的分析。在进行物理性能的分析过程中，设计人员不仅要严格按照检测方法进行测验，同时也要结合未来的使用环境进行实验模拟。对比不同机械材料的物理性能，分析其在实际制造中的可行性，确定最佳材料结果。关于其中检测涉及的情景设定，具体需要设计人员具有灵活的思维，能够快速找到解决该种情景下材料存在的问题，若不能解决说明其不适合大规模生产，可选择其他适合的材料作为备选项。例如，当机械零件的规格要求包含有限重这一规定时，可考虑使用较为轻型的金属材料，选择常用的铝、镁等轻型金属材料。机械材料的化学性能分析与物理性能的分析同等重要，化学性能包括对于材料抗氧化性、耐腐蚀性，以及化学稳定性等项目的分析，化学性能的检测与物理性能同样需要通过结合实际情景进一步检验材料的合理性。例如机械设备需要长时间接触酸性液体，可选用耐酸的金属材料，或者在钢中加入镍、钛从而形成保护膜，以此提高机械设备的耐腐蚀性 。除此之外，化学性能与物理性能的检测，必要时还应当进行工艺性能检测，从而保证材料的焊接性能、切削性能等。综合多种检测，最终确定何种材料是最佳的方案。

3.2 合理选用处理工艺

机械零件设计过程中经常进行零件工艺处理，以此提升零件的综合性能。为保证机械设备制造过程的顺利，设计人员在分析处理工艺复杂度的同时，也需进一步选择合适的处理工艺。为具体说明选用工艺处理材料的过程，下面以钢材料的热处理作为例子进行展示。钢材料的热处理包含有表面热处理以及普通热处理。进一步进行细分，普通热处理分为淬火、正火等，而表面热处理可细分为高频淬火、渗碳、渗氮等。当机械材料的硬度过于大而影响切割时，往往需要退火以降低硬度 。若材料的硬度需要提升，可选择正火对材料硬度进行增强。若正火与退火均无法满足生产的需要，可考虑使用淬火、回火工艺寻找优秀的性能。当需要材料的表面拥有其本身不具有的原有属性时，可使用表面热处理的工艺进行加工。例如为提高材料的耐腐蚀性，常常进行氮化处理。总之，不同种类的工艺处理方法，在具体的操作与实施中存在着各自的特点，而设计人员应当熟悉各项工艺，从而做好充分考虑以寻找到最佳的处理办法。

结语

综上所述，机械设计材料的选择不但能够提高机械设备的生产质量，而且为大规模的生产提供更加科学合理的方案，使得产品的功能性与质量性得到保证。对于后期的材料回收，以及材料再造等流程，材料选择为后续此类工作的进行提供较多便利，使得整个机械制造行业的发展更加符合我国社会制造经济的发展趋势。

参考文献

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