機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇及應(yīng)用

王志亮

（甘肅省山丹培黎學(xué)校，甘肅 張掖 734100）

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)各個(gè)行業(yè)中對(duì)機(jī)械的要求也越來越高，作為機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)工作，機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)的發(fā)展中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，對(duì)于整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。在機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)中，材料的選擇和應(yīng)用是保證機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，隨著時(shí)代不斷進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的材料也要不斷地更新完善，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，要重視機(jī)械設(shè)計(jì)的新型材料及應(yīng)用，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，才能保證材料的安全性與合理性。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用的重要性

隨著機(jī)械設(shè)備需求量的提升，人們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和性能的要求也越來越高，在市場大環(huán)境的推動(dòng)下，做好機(jī)械設(shè)計(jì)工作，對(duì)于推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有著相當(dāng)重要的作用。機(jī)械材料是構(gòu)成機(jī)械設(shè)計(jì)的主要設(shè)備和元素，在選擇材料時(shí)，不僅要符合機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，更要緊跟社會(huì)的發(fā)展，滿足各個(gè)相關(guān)行業(yè)的需求。

在應(yīng)用材料前，設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)操作，確定材料是否會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量產(chǎn)生影響，其次，要保證所選的材料具備實(shí)用性，符合經(jīng)濟(jì)環(huán)保的原則，從而促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的多元化發(fā)展。

尤其是在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展原則下，機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇更是需要綜合多方面的信息，重視材料選擇和機(jī)械應(yīng)用的重要性，對(duì)目前的新型材料進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，保證機(jī)械設(shè)計(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，切實(shí)保障機(jī)械產(chǎn)品的性能，促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用

2.1 無毒無害型材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中，大多材料都有一定的傷害性，例如，常見的Ni、As等化學(xué)機(jī)械材料會(huì)對(duì)人體造成一定傷害，不僅如此，這些材料對(duì)自然環(huán)境的傷害也是相當(dāng)大的。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)著重選擇無毒無害型材料，保證在安全無害的環(huán)境中進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)操作。

同時(shí)，要在機(jī)械設(shè)計(jì)中落實(shí)綠色環(huán)保的理念，基于此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和應(yīng)用中，重點(diǎn)選擇綠色環(huán)保材料也是關(guān)鍵所在，也是機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注的重點(diǎn)，通過綠色環(huán)保材料的選擇，減少機(jī)械設(shè)計(jì)中放射性元素的危害。

2.2 碳鋼、合金鋼材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的材料是碳素鋼及合金鋼，碳素鋼具有成本低、生產(chǎn)便捷、適用范圍廣等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，碳素鋼通常應(yīng)用于強(qiáng)度需求較低的零件中，由于碳素鋼的韌性和強(qiáng)度相較其他材料較低，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中是存在一定局限性的。

而合金鋼材料的應(yīng)用則彌補(bǔ)了這種遺憾，合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過加入一定比例的合金制成，其強(qiáng)度和韌性都強(qiáng)于碳素鋼，將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅能夠強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)零部件的質(zhì)量和性能，還能在很大程度上提升產(chǎn)品的耐磨性，是應(yīng)用價(jià)值較高、應(yīng)用較廣泛的一種材料。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的具體需求選擇碳素鋼與合金鋼，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最佳性能。

2.3 荷載材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，荷載材料的選擇也是相當(dāng)重要的一項(xiàng)工作，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，選擇的材料會(huì)因?yàn)楹奢d水平低的原因，在后期應(yīng)用中出現(xiàn)抑制失效的問題，導(dǎo)致大部分機(jī)械零部件無法發(fā)揮正常的作用，造成這個(gè)問題的主要原因是機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇荷載過低。

因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)前期，材料選擇時(shí)，要進(jìn)行荷載水平的評(píng)估，選擇荷載水平高的材料，并且根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)工程對(duì)材料進(jìn)行后期加工處理，提升材料的荷載水平，保證工程的質(zhì)量和性能。

2.4 功能性材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)材料的制造進(jìn)行多道工藝的處理，其中包括熱處理工藝、鍛造工藝、切割等，在完成材料工藝的處理后，為了確保所應(yīng)用材料的性能，滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，需要選擇功能性和實(shí)用性更強(qiáng)的材料，以保證材料在處理后能夠滿足機(jī)械產(chǎn)品的性能需求。不僅如此，在實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，實(shí)用性功能性材料的選擇和應(yīng)用要根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品不同的部件來決定，結(jié)合材料的屬性，實(shí)現(xiàn)材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的有效利用。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體規(guī)劃中，如果是磨損較嚴(yán)重的零部件，需要選擇硬度較高、韌性較強(qiáng)的材料，確保零部件的性能。同時(shí)，在選擇材料性能時(shí)，也要注重設(shè)計(jì)的美觀性，從多方面考慮材料的選擇和應(yīng)用。

2.5 循環(huán)性材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際加工中，大部分是選擇金屬材料，而各個(gè)部件所使用的金屬材料有所不同，會(huì)在很大程度上造成資源的浪費(fèi)，因此，設(shè)計(jì)人員要在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中選擇循環(huán)性材料，在選擇合金材料時(shí)，盡量少選擇元素的種類，這樣既能保證合金質(zhì)量，也能減少成本，促進(jìn)材料的可再生利用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的注意事項(xiàng)

3.1 注重經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要注重經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從設(shè)計(jì)實(shí)用性的角度考慮，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，涉及不同的工藝，不同工藝對(duì)材料的要求有所不同，滿足眾多工藝對(duì)性能的要求，是材料選擇的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)人員通常會(huì)對(duì)一種材料進(jìn)行多重工藝的加工選擇和處理，但如果選擇不達(dá)標(biāo)，則會(huì)影響機(jī)械的最終質(zhì)量。同時(shí)，在機(jī)械材料的選擇上，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性的角度入手，秉持節(jié)約材料和成本的原則，選擇性能好且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料。

3.2 注重科學(xué)發(fā)展需求

機(jī)械行業(yè)在對(duì)設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，要注重科學(xué)發(fā)展的需求，在保證機(jī)械設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，使其滿足節(jié)約成本和環(huán)境保護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效協(xié)調(diào)。機(jī)械設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)始終堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，注重材料的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 注重低能耗選擇

除了以上提到的兩點(diǎn)，在材料選擇中，還要注意生產(chǎn)過程中的低能耗低污染，在材料的選擇上以環(huán)保為主。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)提升的同時(shí)對(duì)我國的環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染和破壞，大量資源形成浪費(fèi)，在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)貫徹環(huán)境保護(hù)、節(jié)能節(jié)源的理念，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

一般來說，目前很多材料都是低能耗低污染，但要注意在加工過程中造成的污染情況，大部分材料在進(jìn)行加工時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料消耗，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行材料加工時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，要盡量選擇為經(jīng)過熱處理也能滿足需求的材料，其次，選擇熱處理程序較少的材料，防止材料在設(shè)計(jì)過程中再次出現(xiàn)能源消耗、污染等問題。

4 結(jié)語

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，新型材料的選擇和應(yīng)用需要涉及多方面的因素，要貫徹落實(shí)綠色環(huán)保的理念和可持續(xù)發(fā)展的原則，保證設(shè)計(jì)材料的合理性和安全性，促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

在具體教學(xué)設(shè)計(jì)中，首先，應(yīng)當(dāng)讓設(shè)計(jì)人員和學(xué)生明確機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料選擇和應(yīng)用的重要性，要結(jié)合我國當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)狀和市場的需求，對(duì)材料選擇和應(yīng)用進(jìn)行分析，明確機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇及應(yīng)用對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響；其次，是要掌握機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇的標(biāo)準(zhǔn)，主要從環(huán)保型材料、碳素鋼及合金鋼材料、荷載型材料、實(shí)用功能型材料等進(jìn)行選擇，圍繞材料環(huán)保節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)展開；最后，在實(shí)際應(yīng)用操作中，要科學(xué)合理地展開設(shè)計(jì)工作，充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢和性能，滿足機(jī)械產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)需求的同時(shí)，推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，從而進(jìn)一步帶動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。