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機械設計中的材料選擇和應用探究

發布時間:2019-12-16 | 來源:振華重工集團(南通)傳動機械有限公司 | 作者:張健

  摘要:為推動機械行業持續發展進程,應全面貫徹落實機械設計工作,而加強材料選擇與應用,是全面提升機械設計工作效率的關鍵。文章在闡述機械設計中材料選擇與應用意義的基礎上,對優化機械設計中材料選擇與應用措施做出較詳細分析。

  關鍵詞:機械設計;材料選擇;材料應用;措施探究

  材料是機械設計開展的基礎條件,加強材料選擇與應用具有很大現實意義,影響機械制造效率與質量,在很大程度上與工業生產行業未來發展模式存在相關性。雖然機械設計中已認識到材料選擇與應用對機械設計效果形成的影響,并加強相關措施的應用。但還存在一些不足,基于此本文對相關措施做出研究與分析。
 

  1 材料選擇與應用在機械設計中的意義

  和普通工業設計相比較,機械設計工作體現出明顯特殊性,設計造價成本較高、設計流程繁雜,是工業行業業務運行中的重難點項目。新時期下,機械設計與社會經濟發展之間形成密切關聯性,機械設計效果對工業生產效率形成直接影響,這淋漓盡致的體現出機械設計工作在社會經濟發展過程中的重要性,材料選擇與應用,順其自然的成為機械設計行業發展的重難點內容,是機械行業發展的重要基礎,也是影響機械行業發展前景的重要依托。故而,在機械設計期間,盡量選擇優質合理的材料,對機械加工生產出的機械產品的各方面性能優良的具有很大促進作用,從而為工廠創造更高的效益,最終促進經濟發展。

  最近幾年中,在社會經濟與相關政策體制的“催促”下,資源的開采量連續增長,這將會使材料越來越緊缺,從另一個角度來說,機械設計中材料采購成本也相應提升,在這種競爭激烈、物資緊缺的條件下,這就要求機械設計行業不斷增加科技研究水平,盡能力找到可以代替稀有原材料的替代品,只有這樣,才能從實質意義上減低機械設計制造成本,這個是最有效的,也是最直接的方法,它需要我們設計人員的不懈努力,

  同時以經濟市場需求為基點,合理規劃機械設計過程,促進材料效能的充分發揮,推動機械設計在社會各個行業中的持續發展進程[1]。
 

  2 機械設計中材料選擇與應用的有效措施

  機械化程度水平與現代化建設進度與效果間存在密切相關性,這就要求從機械設計環節起,一定要加強對設計原材料的選擇與應用,全面提升現有機械制造資源的有效利用率,為機械制造行業健穩發展提供基礎性支撐。

  2.1 有針對性選擇材料

  在機械設計領域中,常用的、常見的機械材料可分為金屬材料和非金屬材料兩大類型。在現實選擇工作中,也可以結合材料不同的使用性能,將其細化為使用型、載荷性、綠色材料等應結合機械設計類型選擇相對應的材料。本文對常見材料的選擇方法做出如下分析與研究:

  2.1.1 金屬材料:首先,在機械設計中,金屬材料的種類比較多,大體可以分成黑色金屬、色金屬和其他合金三種類型。在具體選擇工作中,采購人員應對材料屬性有全面認識與深刻了解,例如碳素鋼在工業生產進程中僅能作為常用的基本材料,材料內含碳率高,鋼強度、硬度同步升高,而可塑性、韌性與可焊接性整體偏低,盡管其在機械設計中體現出成本低、加工工藝簡單等特征看,但其應用范疇相對狹窄,無法用于中等形狀構件制造領域中。其次,明確金屬材料在機械設計領域中所體現出的效能,合理設定其適用范疇。在機械設計中,黑色金屬的類型以鑄鐵、鑄鋼與碳鋼為主,以上材料在減震性、強度、耐磨損性等方面占據優勢,故而可結合優勢特征對以上材料進行選擇,并將其合理應用于機架、齒輪等構件設計過程中[2]。最后,針對有色金屬的選擇,因為其在化學穩定性、耐腐蝕和電磁性等方面在金屬材料中占據優勢地位,故而多選擇其參與汽車等行走機械構件設計進程中。

  2.1.2 非金屬材料:橡膠、塑料與陶瓷是機械設計中常見的非金屬類型,其彈性、硬度和與熱性優良,通常被應用于密封性構件、減震零件與絕緣體設計領域中。

  2.1.3 使用型材料:機械設計中材料的選擇,使用性能是影響產品設計效果的關鍵性指標之一。在實踐中,應結合不同零部件需求,有針對性的選用與之相適應的材料。

  2.1.4 載荷性材料:若不能合理應用機械材料,則可能會誘發多種問題,究其原因,是載荷性能不夠導致的。為有效解除以上問題,就要求在機械設計過程中,對材料載荷嚴格審核,借此方式去全面提升材料選擇與應用效果。

  2.2 重點把控機械材料的經濟性與實用性

  這是提升機械產品生產制造效果,協助機械制造企業獲得更大經濟效益與社會效益的有效辦法之一。參與機械設計作業的相關人員,在實踐中應加強對機械設計過程所涉及的機械加工生產、焊接性能、裝配零件及鑄造材料的工藝等特征進行整體分析。并在迎合機械產品技術設計要求的基礎上,積極開展市場調研工作,優先選擇在性價比方面占據優勢的原材料,以保證材料應用價值的最大化,同時也能從根本上完善機械設計過程。例如,機械材料的鑄造過程,我們應該先對材料的性能進行分析,如材料的流動性、收縮性、吸氣性以及偏析性等。機械零件的焊接性能也很重要,對材料的各個性能必須全程關注,如材料的實用性和敏捷性,它們都會對材料的焊接性能有影響。同時在加工生產過程中,淬加工的鑄造件,應該對其材料的冷縮性、抗沖擊強度和可塑性等屬性進行分析,并結合機械設計工作需求有目的性的對其進行改善、增強[3]。

  2.3 加強機械材料節能環保性能的分析

  在資源供應與社會經濟發展之間不對等的時代背景中,可持續發展理念以政策的形式被提出,并在社會各個行業發展中內涵有深化趨勢,這樣機械生產制造等相關領域對材料各個方面性能的選擇將會演變為社會大眾群體對可持續發展經濟關注的焦點。在選擇材料過程中,應秉持降低能源損耗量與生態環境污染負擔的原則,在選擇材料時,應全面分析產品功用性、預計使用壽命、產品內在結構特征、安全風險系數、運行環境等因素,環保性應在生產制造、使用和回收三個階段中有所體現,在全方位保證機械生產的產品在生產加工制造中質量合格的基礎上,盡量減縮材料使用量,材料用的越多,對物資的浪費、成本的提高以及后期環保等問題的處理加大困難,同時盡可能的減少或規避選用加涂與鍍金屬原材料,這些材料對后期材料的污染處理、回收等都是問題,所以在經濟條件允許的條件下,最好選用可自然降解和回收的再生行材料,一方面能提升能源的有效利用率,另一方面也為生態環境“降壓”。
 

  結束語:

  機械運行對我國現代化建設與發展具有明顯的促進與支撐作用,也是我國社會經濟水平提升的直接動力。本文對機械設計中常見材料的選擇與應用措施做出研究,希望與相關人員分享經驗,共同提升機械設計水平。當然,在具體實踐中,機械設計工作人員一定要立足實際,選擇成本低廉、性能優良的材料,樹立創新意識,以為機械行業發展做出更大的貢獻。

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