摘要：在机械制造行业中，用于机械零件制造的材料及有效且合理的选择，对机械产品使用性能与工作时间等方面有很大的影响。所以，对机械零件制造材料和选择原则进行研究是很有必要的。本文对机械零件制造材料以及选择原则进行了探讨，以供相关人员参考。
关键词：机械零件；制造；材料；选择原则
中国经济在持续发展，机械制造技术水平也在持续提升。在机械制造行业中，金属材料使用范围较广，并且用在生产机械零件的金属材料在类型和性能等各个方面均具备了各自的特点，同时和机械零件使用性能、工作期限等有着密切的联系。因此，要想保证制造出来的机械零件符合设计要求，就需要对机械零件制造材料以及选择原则展开分析与论述。
一、机械零件制造的材料分析
多数从事机械制造行业的人员均知道，制造机械零件的材料一共有3种，也就是人们常见的复合材料、金属及非金属材料。在这些材料里面，使用比较频繁的应当是金属材料了，这种材料通常可以划分成黑色金属及有色金属两种。其中，黑色金属实际上是铁碳合金，如铸铁、钢，钢又可进行分类，一般被划分成合金钢以及碳钢；而这里的铸铁就是指灰口铸铁、白口以及麻口铸铁这三种。非金属材料往往被分成两类，即有机高分子与无机非金属，在这里面，有机高分子由纤维、塑料等多种材料组成；无机材料则是由玻璃、陶瓷等材料组成的。复合材料是由纤维增强复合及层状复合等材料组成的。此次以金属材料中的黑色金属材料为例，对其进行了简单的讨论。
（一）材料韧性
材料韧性简言之就是材料在塑性变形过程中吸收能量的能力。通过冲击试验能够得到冲击吸收功Ak，如此就可以将其当作衡量材料韧性好坏的指标，主要原因在于，材料在弹性变形的时候所吸收到的能量很小。试样断口所表现出来的脆性损坏特征的材料统统具备了非常小的冲击值，简言之就是完全没有出现塑性变形；而试样断口表现为塑性损坏特征的材料，这一冲击值很高。一样的材料，在温度高低不一样的条件下开展冲击试验以后，可以发现，冲击吸收功AK和温度变化关系可将材料韧性综合反映出来。在高温情况下表现出塑性断裂的材料，而温度很低的情况下表现出的是脆性断裂材料。如若零件材料温度改变在零件温度范畴以内，那么可以发现零件韧性较差，应当选择温度低的材料。
（二）材料硬度
倘若零件需要承受表面磨损，或者由于接触变应力而出现表面疲劳损坏的时候，零件材料硬度，尤其是材料表面硬度有着非常重要的作用。按照检测硬度方式的差异性，对黑色金属而言，一般使用的是HB与HRC硬度来表示。多种差异性硬度值的换算关系已经有相关表格，可在机械材料手册中进行查询。
（三）材料强度和塑性
首先，材料强度。黑色金属材料强度指标涵盖了强度极限Rm以及屈服极限Rel等各种指标。众所周知，材料变形时，是否有屈服现象，是材料划分成塑性以及脆性的标准。相关工作人员在实际开展材料机械性能试验的时候，如果发现未曾出现屈服及塑性变形的，就可以确定其为脆性材料，相反地，就可以确定其为塑性材料。材料断裂的时候，塑性及脆性材料断口所表现出来的特征也是不一样的。塑性材料从头到尾都表现出了非常明显的屈服现象，断口凹凸不平，与此同时表现出来的形状是纤维状，发暗，断裂的时候,力和轴线基本成45°。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆脆性材料就不同了，其刚好相反，这种材料的断口相当平整、发亮。
其次，材料强度及其塑性的影响因素。1.温度。手册里面编写出来的材料强度和塑性指标值，均为常温下测量出来的。此对于很多设备零件设计而言，是完全够用的。可是，对温度很高的环境下工作的零件是不适用的。比方说，铝合金大于570K、钢材大于45K均是不适用。2.变形速度。手册里面的性能数据信息，实际上是相关研究人员经过实践获取到的，这一试验应变速度统统都很小，基本为0.001s-1的数量级。可是，在现实的零件之中，遭受冲击的时候，应变速度大得多。应变速度变大，延伸率无丝毫变化，那么就可以得到材料塑性也是无变化的，但Rm与Rel在持续增大，尤其是Rel上升的速度很快，如此则表明在试件达到破坏前，材料弹性范围会变大。3.冷作硬化。只要是在冷状态下，通过塑性变形加工钢材的时候，都可以降低材料塑性、增高强度。所以，使用冷塑性加工材料制造而成的零件，通常存在着很高的静强度。
二、机械零件制造的材料选择的基本原则
（一）经济性
材料选择的经济性原则就是在充分满足使用性能要求的基础之上，使用价格低廉的材料，让零件成本，如材料价格、材料加工成本、试验投入成本、维修成本等达到最低，从而获得更大的经济效益与社会效益。据此，材料选择使用需要借助资源优势，尽量使用通用化的材料，从而减少材料费用、运输费用以及实验投入费用。选择使用普通碳钢与铸铁可以满足要求的，均无需选择使用合金钢。比如，采用球墨铸铁替代锻钢制造低速采油机曲轴与铣床主轴，这样做可以大大提高经济效益。
（二）使用性能
使用性能是确保零件达到要求的功能、耐用与安全的必备条件。在很多情况下是材料选择必须要思考的问题。在制造零件选择材料的时候，需要按照零件的实际工作条件与损坏性找到选择材料的机械性能指标，找到适合该性能要求的材料。比如，一部分轴类零件，工作条件为交变弯曲应力，磨损。损坏形式为磨损过度，规定的机械性能指标为屈服强度。所以，这部分机械性能指标通常是选择材料的重要依据。再者，也应当思考到短时过载以及材料内部缺憾等各方面因素的影响。1.进行零件工作条件确定使用性能分析，零件工作条件通常是很复杂的。2.把对零件的使用性能要求变成对材料性能指标的要求。
（三）工艺性能
不相同的形式结构，使用不一样的方式来制造，不相同的制造方式，需要选择使用不一样的材料。采用铸造材料进行毛坯制造的过程中，通常不会遭受到零件尺寸和质量的限制。可是，采用锻造材料进行毛坯制造的过程中，必须要关注到设备的生产能力与零件的质量。结构比较复杂的零件应当使用铸造毛坯。除此以外，还需要思考到材料加工的可能性，挑选合适的铸造材料、锻造和焊接材料等。
结束语：
以上所言，伴随机械制造领域的不断发展，要想提高机械行业在市场中的竞争能力，就需要对机械零件制造的材料和材料选择原则加以分析与研究。保证在合理的加工工艺中，提高机械零件的使用年限与使用性能，如此对于机械制造业可持续发展有着非常重要的作用和意义。
参考文献：
[1]郭小燕.浅析机械数控加工技术水平的提升与对策[J].山东工业技术,2018(20):37.
[2]叶金龙.机械零件制造结构设计的研究[J].居舍,2017(23):85.
[3]曾艳玲,郭恒宇.解析机械零件制造的结构设计[J].河北农机,2015(02):45.
论文作者:邢士从
论文发表刊物:《科技新时代》2018年12期
论文发表时间:2019/2/18
标签：材料论文; 塑性论文; 零件论文; 机械零件论文; 性能论文; 脆性论文; 强度论文; 《科技新时代》2018年12期论文;