付金柱
天津光电通信技术有限公司 天津市 300202
摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国机械行业的不断完善和创新，在建筑工程领域，机械设备是必不可少的重要生产要素之一。由于使用环境恶劣、使用时间长以及使用频率高，对机械设备的质量提出了更高的要求。机械设计中材料的选择和应用直接关系到机械设备的质量，材料是制造机械设备的物质基础，不仅占机械设备制造成本的大部分，而且对机械设备的质量影响非常大。这表明在机械设计中正确的材料选择和应用已成为影响机械设计结果的最大因素。
关键词：机械设计过程；机械材料；选择；应用
引言
随着我国经济水平的不断提升，机械行业的发展开始逐渐受到了重视，作为我国经济发展重要行业之一，机械行业对设计有着极高的要求。在机械设计中，材料的选择和应用是机械设计的重要因素之一，选择合理的材料进行机械设计加工，能够有效地提高产品的质量，也能促进我国机械行业的健康发展，推动市场经济的进步，因此，对机械设计中新型材料的选择和应用已成为当下机械领域的重点研究对象。
1机械设计中材料的选择和应用的重要性
在现阶段，我国的制造业已成为世界第一，工业化发展的速度非常快，而在各个产业发展的过程中，对机械设备的利用率越来越高。尤其是作为我国支柱产业之一的建筑工程产业，机械设备是其核心生产要素之一。这样的背景下，我国的机械设计水平进展非常快，而在机械设计中材料的选择和应用直接决定了机械设备的制造质量。科学合理的应用机械材料可以大大提高设备利用率和质量。因此，在当前的机械设计研究过程，应将材料的选择和应用作为工作重点。在选择材料的过程中，不仅必须充分保证材料的实用性和经济性，而且还应尽可能地确保最大程度的保证质量，以及这些材料不会引起其他问题，例如对环境的有害影响和资源浪费等。
2工程机械设计中常用的材料
2.1高分子材料
随着我国科学技术的发展，高分子材料逐渐出现在人们的生产和生活中，由于高分子材料有非常多的独特性质和优势，因此在工程机械设计中应用越来越广泛。最常用的高分子材料是我们生活中随处可见的塑料和合成纤维等。高分子材料的延展性非常好，且来源广泛、生产规模大、生产成本低，因此得以在各行各业中广泛应用。但是高分子材料具有不易分解的问题，在近年造成了严重的环境问题，因此提高其环保性是未来的主要研究趋势之一。
2.2陶瓷类材料
在选用陶瓷类材料的时候，其主要的部分是氧化硅和碳化硅。而这种材料最优异的特点就是耐化学腐蚀性比较高，同时，还具有较高的硬度和比较低的密度。所以，在对机械施工的时候，一些需要密封性较强的元件就可以采取陶瓷类的材料进行制作。
2.3复合材料
复合材料是将两种或者多种材料通过一定方式组合成的新型材料。符合材料一般情况下兼具其组成材料的优点，因此，复合材料的成本较高，但是可以满足工程机械设计中的一些特殊构建的要求。复合材料更具组成的不同主要分为金属材料和非金属材料等，最常见的金属复合材料是合金，而非金属复合材料最常见的有树脂等。
3在工程机械设计材料选择和应用的基本原则
3.1经济与实用相结合的原则
在机械设备制造过程中，需要多个制造环节和工艺，不同的制造工艺对材料的要求不同，比如锻造、焊接、切割等工艺对材料的要求完全不同，这就需要选择经济实用的材料避免浪费和性能不符合相关要求。例如，焊接过程需要机械材料的接头以完全匹配焊接的灵敏度和特性。工艺锻造所需的材料必须完全满足冲压、吸气和锻造后冷却的要求。此外，在机械设备使用期间，每个组件的操作条件都不同，从而导致对材料的要求不同。一些零件需要具有耐磨性和耐腐蚀性的材料。这就要求设计人员充分考虑材料的一般特性，选择实用性较强的材料。因此，有必要选择符合相关标准的机械材料。在机械设计过程中，为了保证机械质量，对材料的要求很高。在选择材料时，过分注意材料的质量，而忽略了它们的成本效益，这会给设备的销售带来很大的困难。因此，设计人员在选择材料时必须充分考虑用户的实际情况。在性能相同的材料中，选择成本较低的材料，注意材料的经济性，满足不同经济水平的用户的需求。在机械制造过程中，加强对制造过程所有部分的监督，以确保材料的有效利用，确保机器的质量优化机器制造过程并最小化成本，从而控制机器的价格，并为社会提供优质廉价的机械设备。实现科学节省成本，保证机械设计的长期发展。
3.2优先使用新材料原则
材料科学的进步使近年来不断有新型材料出现，与传统材料相比，新材料在性能、价格和可用性方面都具有较大优势。使用新材料开发的机械产品成本效益。比较高。因此，机械设计之中要优先选择新材料，有效地提高机械产品的利润率，并最大程度地提高机械设备制造的质量。
4机械设计过程中机械材料的选择和应用
4.1机械设计中金属材料的环保性选择与应用
首先是选择污染小与耗能低的材料。企业在机械制造与生产中要认真贯彻落实现代可持续发展的理念，金属材料的选择应尽可能避免在加工过程中产生大量的废气和废料，有效减少机械生产对环境的污染和资源的浪费。有些金属材料在经过热工艺处理后，其性能会得到提升，使用寿命也会得到延长，但是热工艺处理过程中存在污染环境的现象也会消耗大量的能源，因此制造企业应尽可能避免使用需要大量热处理的材料。如果一些金属材料无法避免要进行热处理，企业也要尽可能选择处理工序较少的材料，以有效降低能耗和环境污染的程度。其次是优先选择新型的安全性材料。传统的物质材料在加工时可能会产生有害物质，对自然环境造成非常严重的危害，设计师要尽可能减少使用这类物质材料，在条件允许的情况下，可以大胆尝试用新型材料替代传统的基础材料。比如，现代市场中常见的金属泡沫材料由于不能被燃烧，可以提高循环使用的效率，而且金属泡沫对环境的污染程度非常低，属于无毒无害材料的范畴。除此之外，金属材料市场中还有许多新型的材料未得到重视，企业的设计师在进行机械设计时，应充分调查相关市场情况，对市场中的新型材料进行实验检测，得出相关的性能数据以后，再考虑其性价比是否适合企业的生产加工应用。因此，优先选择新型的安全性材料，也是企业需要在机械设计中需要特别注意的。
4.2碳钢、合金钢材料的选择和应用
在机械设计中应用最广泛的材料是碳素钢及合金钢，碳素钢具有成本低、生产便捷、适用范围广等特点，在机械设计中，碳素钢通常应用于强度需求较低的零件中，由于碳素钢的韧性和强度相较其他材料较低，因此，在机械设计中是存在一定局限性的。而合金钢材料的应用则弥补了这种遗憾，合金钢是在碳素钢的基础上，通过加入一定比例的合金制成，其强度和韧性都强于碳素钢，将其应用于机械设计中，不仅能够强化机械设计零部件的质量和性能，还能在很大程度上提升产品的耐磨性，是应用价值较高、应用较广泛的一种材料。因此，在机械设计的过程中，设计人员应根据机械产品的具体需求选择碳素钢与合金钢，确保产品设计的最佳性能。
结语
综上所述，在机械设计中，新型材料的选择和应用需要涉及多方面的因素，要贯彻落实绿色环保的理念和可持续发展的原则，保证设计材料的合理性和安全性，促进机械行业的长远发展。
参考文献
[1]侯火峰,金友涛,李国良.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].建筑工程技术与设计,2020,(28):3233.
[2]张群伟.机械设计中的材料的选择和应用分析[J].建筑工程技术与设计,2020,(24):807.