西安翔远装饰工程有限公司
摘要：为促进社会经济的进一步发展和推动城市化建设，机械行业需要逐渐加强自身问题的改进，完善每一项工作细节。机械行业中，机械设计材料的选择直接影响机械设计产品质量，做好此项工作有助于机械制造业的稳定发展。因此，机械材料选择通常是机械制造行业关注的主要问题。本文从机械制造中材料选择的意义出发，探讨机械设计材料的选择应用策略，并提出应用过程中的注意事项，为设计人员的材料选择提供参考意见。
关键词：金属材料；机械设计；选择应用
引言
机械设计是机械制造的前提，材料选择在机械制造过程中至关重要。随着科学技术的快速发展，增加了对机械的需求量，对机械设备的质量有较高的要求，导致材料出现短缺的情况，因此，要科学选择金属材料，促进机械制造业不断发展。
1材料选择及应用对机械设计的意义
自改革开放以来，我国的工业规模不断发展，社会和市场对于大型机械和专业机械的需求量与日俱增，机械的大规模量产使得机械制造材料资源紧缺，面对日益扩大的需求市场材料供应问题日渐突出，如何协调有限的资源与总量已不断扩大的社会总需求之间的关系成为了考验材料学工作者的一个重要课题。随着能够用于机械制造的材料储存总量不断减少，材料供需问题成为了影响机械产业发展的一个重要因素，如果在未来不能很好地解决材料供应问题，那么就会造成机械产业发展必须面对压缩材料的局面，过去受限于技术发展水平的限制，我们一直没有找到解决的方案，直到材料学在近几十年的突飞猛进，使我们看到了一个能够扭转材料共性问题的解决方案，那就是通过选择更加适应来替代传统的机械材料，让材料能够帮助机械保持更稳定的工作状态和更长久的使用寿命。随着材料学的不断发展，现在从业人员发现了更多适合的材料来替代过去的传统机械制造材料，使得机械制造的材料来源渠道变得更加多元化。同时，在材料学的不断探索下，越来越多材料的潜力被挖掘出来，研究人员发现了其适应于特殊使用环境和使用需求的特点，并在此基础上进行不断地挖掘。除此之外，节能环保的概念也在不断渗透进入机械设计和生产行业。一些传统材料由于开采和加工的过程不适应环境保护的需求，因此就面临着在未来必须有所替代的局面。新型材料在开发之初就已经考虑了这些问题，尽可能减少开采和生产过程中所造成的各类环境影响问题，所以他们具备更加广泛的应用空间。而且对于材料生产企业而言，如果在现有的过渡阶段没有抓住机会及时调整产业类型，无法对新型材料有足够的认识和生产能力，那么在日后面对完全由节能环保材料为主要组成部分的材料竞争，就更没有市场竞争能力。所以对于企业而言，材料学的发展，帮助企业获取了在市场竞争中取得一席之地的资本。对于社会来讲，一些高能耗、高污染的材料，必然会被历史淘汰。而对于个人来讲，材料学的发展，使得材料在使用过程中，对于环境、使用者和人体的影响程度都会被控制，这样一来能够使得材料的应用更加安全可靠。
2机械设计过程中机械材料的选择和应用
2.1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。
2.2表面硬化技术和选材
机械设计材料在后期都需要进行表面硬化等加工处理，增强零件的耐磨性与抗腐蚀性。一般，在实际工作中经常使用渗碳技术、氮化技术等两种表面硬化处理技术，这两种技术的处理方式与特征都存在较大的差异性，但都依靠渗碳炉完成。将金属材料放进渗碳炉，可以增加金属材料中的碳含量，再进行淬火处理，增加金属材料的硬度，最后使用低温回火技术清除应力，增强稳定性。在设计时要严格根据材料设计在零件尺寸、芯部强度等方面的具体要求，使资源能够得到有效利用。通常来说，有效的截面面积不超过50mm，可以选择20Cr；若截面面积在50～150m2，重量不超过50kg，可以选择20Crmnti。要按照具体需求确定渗碳层度的深度，能够降低成本，若渗碳层越深，则渗碳的时间越长。氮化处理技术适用于任何钢制材料，是目前较常见的一种技术，可以提升设计的质量，增强机械材料的稳定性。在进行氮化处理时，经常使用45型号氮化处理技术，可以降低变形率，但是材料的硬度不会增加。除此之外，使用氮化技术能够提高加工处理的质量，减少处理的时间，减少资源浪费，并且为防止材料受到损害，可以将其部分位置进行保护，加工完成后可以去除保护层，能够增加材料的硬化层，提高耐磨性。
2.3环保
传统的工业生产机械中大部分机械设备材料在开采和生产过程中都伴随着严重的环境污染问题。随着社会总体对于环境保护概念的重视以及对身边自然环境的关注，材料生产和材料投用必须要考虑到是否会对周围的环境造成负担，会不会造成环境污染问题。新型材料在设计之初考虑到了这方面的顾虑，所以新型材料在环保上具有较强的优势，但是新型材料并不能完全替代传统机械加工材料，那么如何控制传统材料的用量和规模，就成为了考验机械设计者专业能力和总体控制水准的地方。
2.4经济性
对于机械生产负责人而言，大批量采购同类型材料就必然要考虑到材料的采购成本，如果对采购成本不加以控制，那么积累庞大的数量之后，其成本控制会成为一个非常大的问题。机械设计者不仅要考虑到机械性能和结构，还要考虑到支撑这些功能实现的材料使用情况，不同的材料采购价格不同，合理的搭配方式，在必要的区域设置和添加足额的相应材料，而在其它区域则选择更加经济合理的方案是控制材料成本的有效手段。
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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