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      機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用

      2016-10-14 01:02:43董曉東
      科學(xué)與財富 2016年28期
      關(guān)鍵詞:材料選擇實(shí)用性機(jī)械設(shè)計(jì)

      董曉東

      摘 要:在機(jī)械設(shè)計(jì)中,材料的選擇關(guān)乎行業(yè)的發(fā)展,是機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的重要基礎(chǔ)。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)和相關(guān)行業(yè)中要尤其重視材料的選擇。文章介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用的意義,闡述了當(dāng)前對機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇和應(yīng)用的要求,并提出相關(guān)注意事項(xiàng),為機(jī)械設(shè)計(jì)提供一定的理論參考。

      關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);材料選擇;材料應(yīng)用;實(shí)用性

      引言

      隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快,機(jī)械行業(yè)作為我國城市建設(shè)的中堅(jiān)力量,其發(fā)展水平受到很多人的關(guān)注。機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用是保證機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提,對機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用的討論已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在我國未來的發(fā)展過程中,機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇會對我國的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益產(chǎn)生較大的影響,進(jìn)一步研究機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用問題,對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。

      1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用意義

      隨著機(jī)械設(shè)備需求量的不斷增加以及機(jī)械設(shè)備使用概率的不斷提升,使得人們對機(jī)械設(shè)備質(zhì)量和功能的要求也越來越高,因此做好機(jī)械設(shè)計(jì)工作對于機(jī)械設(shè)備企業(yè)來說具有十分重要的意義。其中材料是構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的最基本元素,材料選擇是否科學(xué)、應(yīng)用是否合理將對機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量造成巨大影響,因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中一定要做好材料的選擇與應(yīng)用工作,一方面確保所用到的材料具備適用性和實(shí)用性,另一方面還要盡量考慮經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等方面,以使機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展[1]。

      進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)選材時,要充分重視材料選擇的合理性,要利用好每一份的機(jī)械設(shè)計(jì)原材料,要對機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行綜合性的評價,同時要結(jié)合現(xiàn)代材料資源的現(xiàn)狀,合理選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程的應(yīng)用性發(fā)展,這也使得機(jī)械設(shè)計(jì)時材料選擇和應(yīng)用過程當(dāng)中所重視的每個要素成為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程可持續(xù)性發(fā)展的一個關(guān)鍵。

      2 機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇和應(yīng)用的要求

      2.1 對材料載荷水平的選擇

      機(jī)械設(shè)計(jì)中對于材料荷載水平的選擇是很重要的,這是因?yàn)樵跈C(jī)械設(shè)計(jì)的過程中一些材料由于荷載水平較低的原因可能會導(dǎo)致出現(xiàn)后期抑制失效的情況,使得機(jī)械零件不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用,因此在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)首先對擬用到的材料進(jìn)行載荷水平方面的評估,優(yōu)選載荷水平較高的材料,并在有需要的情況下對材料進(jìn)行后期處理,以使材料的荷載水平得到進(jìn)一步的提高,例如對低碳鋼進(jìn)行滲碳以及對中碳鋼調(diào)質(zhì)等。

      2.2 盡量選擇低耗能和低污染材料

      這里包括材料本身生產(chǎn)過程中的低耗能和低污染以及材料在加工應(yīng)用的工藝過程中的低能耗和低污染兩個方面,對于前者來說,選擇環(huán)保型材料作為原材料是一個理想的選擇,而對于后者來說,即便材料本身具有低能耗和低污染的特點(diǎn)[2]。但在加工過程中可能會由于工藝的原因產(chǎn)生過多的能耗和污染物,因此一定要做到以下兩個方面的要求,第一是要盡量選擇不經(jīng)熱處理工藝即可達(dá)到使用要求的材料,第二是在無法避免熱處理工藝的情況下,應(yīng)當(dāng)選擇熱處理程序較少的材料。

      2.3 使用性材料的選擇

      在選擇機(jī)械材料時,材料的使用性是一個必須要考慮的因素,同時,它也是保障材料性能和質(zhì)量的根本性因素。在機(jī)械設(shè)計(jì)中,不同的零部件對材料有不同的需求。例如,有些零件需要強(qiáng)度較高的材料,有些零件需要耐磨性能較好的材料,還有一些零件需要外表較為美觀的材料。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)中對材料進(jìn)行選擇時,首先要了解清楚各個零部件對材料的需求,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)其要求,選擇使用性能較高的材料。

      2.4 選擇對人體無害的材料

      在械設(shè)計(jì)中,一些機(jī)械材料本身就帶有對人體有害的物質(zhì),人們?nèi)绻L期使用這些材料,會對身體造成一定損害??赡軙墟?、鉛、六價鉻、砷等元素,這些元素往往都會對人體健康產(chǎn)生不利的影響,即便在加工過程中做好防護(hù)措施,使得加工過程對人體不產(chǎn)生有害影響,也會由于其隨著廢棄物排放到外界環(huán)境中,在污染環(huán)境的同時,在生物體內(nèi)完成積累,從而對人體產(chǎn)生間接影響,因此實(shí)際工作中要謹(jǐn)慎選擇。

      2.5 優(yōu)先選擇可循環(huán)利用性好的材料

      在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中所選用的材料很多都是金屬的,而不同的零件由于使用要求不同,其使用的金屬材料的種類也會有所不同,有時為了實(shí)現(xiàn)材料的某種性能要求,還會將很多種類的金屬混合在一起形成合金材料,再加以使用,這樣做雖然能實(shí)現(xiàn)機(jī)械材料的使用要求,但一旦機(jī)械報廢,就會增加這些金屬材料的回收難度,也會進(jìn)一步增加回收的成本。所以為了是吸納廢物的資源化,在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中要充分考慮所選材料的可循環(huán)利用性,例如,在金屬材料的選擇方面要選用那些單一的合金材料,而且要優(yōu)先選擇合成金屬種類少的合金材料。

      3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用需要注意的問題

      3.1 注重選材的經(jīng)濟(jì)性與適用性

      在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用時最為關(guān)心的就是材料的經(jīng)濟(jì)性和適用性。機(jī)械設(shè)計(jì)人員要綜合分析機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中所涉及到的生產(chǎn)工藝、焊接工藝、裝配工藝以及鑄造工藝等,同時要結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求來選擇那些高質(zhì)量而低價值的經(jīng)濟(jì)適用性的原材料,進(jìn)而在最大程度上利用材料的使用價值,有效保證機(jī)械設(shè)計(jì)所使用的材料的設(shè)計(jì)要求,使其在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中發(fā)揮最大效用。例如,在機(jī)械鑄造工藝當(dāng)中,要充分保證機(jī)械材料的流動性、收縮性、吸氣性以及偏析性;在焊接工藝當(dāng)中,要充分保證材料的敏感性和適用性;在鍛造工藝當(dāng)中,要充分保證材料的冷鐓性、沖壓性、鍛后冷卻性以及可鍛性[3]。機(jī)械材料的不同性能使得在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝時可以選擇各種不同的材料,只要滿足基本的工藝需求,了解各種工藝所需材料的不同性能,就能實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的材料的合理化選擇。在滿足機(jī)械設(shè)計(jì)材料的適用性之后,要分解實(shí)際工程預(yù)算充分考慮設(shè)計(jì)材料的經(jīng)濟(jì)性,不但要滿足材料的質(zhì)量要求,還要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的材料選擇。對于那些可以循環(huán)利用的原材料,要充分利用其可循環(huán)性,在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中要加以循環(huán)利用,有效減小資源的消耗,降低機(jī)械設(shè)計(jì)成本,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

      3.2 對材料的選擇和應(yīng)用要重視節(jié)能環(huán)保

      在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用過程中,要充分重視材料的節(jié)能和環(huán)保特點(diǎn),這也是時代的要求。在過去的幾十年中,我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了舉世矚目的成就,然而不可忽視的一點(diǎn)是,我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展是以耗費(fèi)大量的一次能源、資源和破壞環(huán)境作為代價的,由此帶來的負(fù)面影響已經(jīng)在近幾年顯現(xiàn)出來,當(dāng)前,我國國境內(nèi)不可再生資源已經(jīng)面臨枯竭的局面,同時環(huán)境的污染以及由此帶來的災(zāi)害性天氣嚴(yán)重危害著人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境,因此在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中要將節(jié)能和環(huán)保的理念貫穿其中,走節(jié)能環(huán)保的發(fā)展道路,不僅為當(dāng)代,也為后代謀利益。

      3.3 選材的可持續(xù)發(fā)展

      在機(jī)械設(shè)計(jì)的選材過程當(dāng)中要始終遵循我國的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略,要充分重視機(jī)械設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)人員要基于設(shè)計(jì)需求,充分發(fā)掘所選材料的潛力并結(jié)合材料的不同特性使其發(fā)揮最大化的作用,并有針對性地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用。

      4 結(jié)語

      總之,機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用要綜合多方面因素加以分析考慮,既要保證機(jī)械設(shè)計(jì)滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定以及使用要求,又要使其順應(yīng)時代發(fā)展的要求,并實(shí)現(xiàn)材料的環(huán)保性、節(jié)能性以及經(jīng)濟(jì)性等要求,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)又快又好的發(fā)展。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 周玉豐,張帆.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用分析[J].河北農(nóng)機(jī),2014(12):49-49.

      [2] 呂玉磊.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用分析[J].江西建材,2015(22):259-260.

      [3] 韋佑銀,謝非.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].文摘版:工程技術(shù),2015(25):260-260.

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