探究機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)需要依托于機(jī)械進(jìn)行，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)的支撐，而機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是材料的選擇和應(yīng)用，對(duì)機(jī)械的生產(chǎn)和質(zhì)量有著直接的作用，一定程度上關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展。對(duì)此，結(jié)合機(jī)械策略選擇的意義，分析實(shí)際選擇和應(yīng)用要點(diǎn)是重要的研究方向。
1 機(jī)械材料選擇、應(yīng)用的必要性
機(jī)械設(shè)計(jì)是保證機(jī)械制造性能、質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保等經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效果的關(guān)鍵，而材料是機(jī)械制造的基礎(chǔ)，只有保證材料設(shè)計(jì)選擇和應(yīng)用的質(zhì)量，才能夠提高整體機(jī)械制造的水平。從意義的角度看：一是現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，對(duì)材料需求的數(shù)量更多，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)材料數(shù)量出現(xiàn)供不應(yīng)求的問(wèn)題，需要在選擇和使用上做好控制工作。二是機(jī)械生產(chǎn)離不開(kāi)充足的原材料，在新的發(fā)展時(shí)期和階段，制造的技術(shù)和手段都發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的材料選擇和應(yīng)用方式出現(xiàn)了些許不適的問(wèn)題，需要及時(shí)地調(diào)整，以便促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展[1]。
2 選擇和應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)材料的措施
機(jī)械化程度的高低關(guān)系到現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程，這就要求自機(jī)械設(shè)計(jì)階段，必須材料的選擇和應(yīng)用，充分地利用有限的機(jī)械制造資源，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
2.1 針對(duì)性選擇材料
機(jī)械設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)的材料可以分成兩大類，分別是金屬材料和非金屬材料，在實(shí)際的選擇中，又可以根據(jù)使用性能增加使用型、載荷性、綠色材料等，材料種類的不同使得機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇也存在差異。
其一，金屬材料的選擇。金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中，有黑色金屬、有色金屬和其他合金三種。在選擇的過(guò)程中，先要對(duì)材料的性質(zhì)有清楚的了解，如碳素鋼這一材料是工業(yè)生產(chǎn)只能夠常使用的基本材料，性質(zhì)上含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低，但在機(jī)械設(shè)計(jì)中即使經(jīng)濟(jì)性和加工工藝都比較好，但受使用范圍的影響就不能在中等形狀的構(gòu)件中使用。接著，明確材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的效用，合理地選擇使用范圍。黑色金屬在機(jī)械設(shè)計(jì)中的種類有鑄鐵、鑄鋼和碳鋼，具備良好的減震性能、強(qiáng)度高、耐磨性好，在選擇時(shí)就可以根據(jù)這一優(yōu)點(diǎn)在設(shè)計(jì)機(jī)架、齒輪等部件時(shí)使用。有色金屬則是具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕和電磁性都較高，設(shè)計(jì)飛機(jī)、汽車(chē)等行走機(jī)械部件時(shí)可以使用。其二，非金屬材料的選擇。機(jī)械設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)的非金屬材料有橡膠、塑料和陶瓷，彈性、硬度和電熱性好，可用于設(shè)計(jì)密封零件、減震零件和絕緣體。其三，使用型材料的選擇。材料選擇的過(guò)程中，使用性能的高低是關(guān)鍵的因素，是直接關(guān)系到性能和使用質(zhì)量的根源，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，根據(jù)不同的零部件需求選擇合適的材料是重要的環(huán)節(jié)，像機(jī)械設(shè)計(jì)中，有些部件對(duì)耐腐蝕性能要求較高，就必須在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)以此為中心，根據(jù)實(shí)際的需求選擇材料。
其四，載荷性材料選擇。機(jī)械材料不可正常使用時(shí)常出現(xiàn)的問(wèn)題，主要是因載荷性能不足造成的。為了解決這一問(wèn)題，必須在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，對(duì)材料的荷載性能進(jìn)行仔細(xì)的核算，提高材料選擇和使用的質(zhì)量[2]。其五，綠色材料的選擇。目前，環(huán)保節(jié)能是機(jī)械發(fā)展的發(fā)展趨勢(shì)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，選擇綠色材料可以降低能耗和環(huán)境污染負(fù)擔(dān)。選擇的過(guò)程中，要明確選材的原則，從使用性能的角度來(lái)看，產(chǎn)品的功用性、預(yù)期使用時(shí)長(zhǎng)、產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)、安全風(fēng)險(xiǎn)、工作環(huán)境都是重要的考慮因素。環(huán)境性原則則要在生產(chǎn)、使用和回收三個(gè)階段，減少使用材料的種類、避免選用加涂和鍍金屬的原材料和采用可自然降解和回收再生的材料，以減少環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。
2.2 把握材料應(yīng)用要點(diǎn)
保障機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的質(zhì)量后，實(shí)際的應(yīng)用中也要抓住兩個(gè)要點(diǎn)。其一，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性結(jié)合要點(diǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是在實(shí)際的制造中得以應(yīng)用，所以應(yīng)用要從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用兩個(gè)方面綜合考慮，相關(guān)的工作人員必須按照機(jī)械加工技術(shù)和要求，從不同的工作性能角度出發(fā)，讓材料的使用更具備實(shí)用性。而且，在保證材料使用正常基礎(chǔ)上，也要對(duì)購(gòu)置材料的成本和數(shù)量嚴(yán)格控制，以免出現(xiàn)價(jià)格過(guò)高和材料閑置的問(wèn)題，增加機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。其二，環(huán)保節(jié)能性要點(diǎn)。
從上文對(duì)材料選擇的分析，可以發(fā)現(xiàn)選擇綠色材料更符合可持續(xù)發(fā)展要求，應(yīng)用時(shí)也要多從節(jié)能環(huán)保的角度考慮，盡量減少在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用不可再生材料，對(duì)廢料的處理也要依據(jù)不同的性質(zhì)分類，如是可降解的材料可直接進(jìn)行填埋處理，不可自然降解的金屬則可以進(jìn)行重造。
機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇和應(yīng)用是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，有助于解決機(jī)械材料供需失衡等問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以從選擇和應(yīng)用兩個(gè)層面，有針對(duì)性的進(jìn)行材料選擇并以經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和環(huán)保性作為應(yīng)用要點(diǎn)，推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。