关键词：机械设计；金属材料；复合型材料；荷载水平
1机械设计中材料的选择与应用展望
在以科技为第一生产力、计算机信息技术飞速进步的背景下，其他学科逐渐被引入机械设计领域，如价值分析、数理统计学等。随机械设计领域材料选择应用研究的不断深入，现代人已经开发出一批具有规律性的材料选择应用方法。
在现代机械设计的过程中，材料的选取普遍落实在设计方案确定后，也就是零部件结构明确以后。未来机械工程设计的材料选择将不断向设计初期和中期发展，实现材料选择应用与结构设计的有机结合。为实质性提高机械设计材料选择应用水平，应不断创新开发更加合理、科学的新方法和新工具，全面分析不同的材料选择方式，从中选取最符合实际需求的方案［1］。
2机械设计材料选择及应用原则
2.1必须满足机械设计需求
机械材料的选择主要目的是满足机械设计要求，将机械设计理念付诸于实际制造，所以机械设计中必须严格遵循满足机械设计需求的原则。机械设计期间根据机械设计基本内容，选择与之相匹配的材料，重视材料性能、使用途径。不同的机械设计材料，在机械设计中承担着不同的使用功能。机械材料种类繁多，材料与材料之间存在着本质性的功能差别，在具体选择中，必须结合机械设计需求，分功能地选择机械材料。
2.2注重荷载水平高的材料的选择
机械设计中材料的选择，还要遵循荷载水平高的材料选择原则。机械设备一般情况下都是长时间工作，设备的组成构件在长时间运转下会出现磨损或者功能减弱等状况，这种现象的出现主要原因是机械设计中，选择的机械材料荷载承受能力低，无法满足长时间工作需求，使用寿命缩短、功能丧失［2］。面对这种情况，必须从荷载水平角度出发，在机械设计中，重视评估机械材料的荷载承受力，尽量选择荷载水平高的材料。当然荷载水平评定需要根据机械行业限定标准为主，应用频率高的机械材料相对来讲荷载水平高，符合机械设计选择要求。常见的荷载水平高的机械材料评定，包括低碳钢渗碳处理工艺。
2.3环保、无毒无害机械材料原则
机械设计中环保理念的指导，要求选择机械材料期间必须遵循环保、无毒无害机械材料原则。机械材料作为机械制造的关键环节，机械设计期间需要从前期阶段提高对材料选择的重视，在诸多机械材料中制定环保选择标准。机械设计中涉及到一些放射性元素设计，尤其是工业生产加工中，对于这种情况机械设计材料选择必须提前做好环保处理，以无污染处理的方式，通过节能、环保、无毒无害材料的应用，减少机械设计制造对生态环境造成的影响，也可保证机械制造中员工的安全。
2.4可循环再利用优先选择原则
机械材料选择过程中，还要遵循可循环再利用材料优先选择原则。机械设计中材料类型多样化，不同的机械设计功能需要不同的材料。那么在材料选择期间，首要材料选择多为金属材质，但是在实际生产加工中，因为工艺需求差异，部分机械设计会提出特殊材料要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于这种情况就必须以可循环再利用材料作为首选，根据材料功能对其采取综合性处理［3］。机械材料组成的零构件拥有固定的使用生命周期，使用生命周期结束将材料及时回收处理，重新投入机械设计中，以此来提高机械设计与生产制造的资源使用率，同时发挥出材料的最大价值，在节省材料资源基础上，保护机械制造生态环境。
2.5低能耗、轻污染材料选择原则
环保是当前机械设计重要理念，机械材料环保设计中材料选择首要以低能耗、轻污染类型为主，低能耗材料选择是机械设计以及生产制造生命周期规划的关键内容，同时也是核心所在。低能耗、轻污染与回收再利用不同，很多机械材料不能回收利用，所以必须从其适用性、经济性、低能耗方面着手，尽可能将机械材料生产加工难度降低，缩短材料加工时间，减少材料加工成本。以低能耗、轻污染材料选择原则为指引，实现机械设计的科学规划。
2.6荷载性材料选择
荷载性材料选择中，结合机械设计具体内容，分析荷载性材料对于机械产品制造的影响、元件工作作用等，如果荷载性影响到正常工作，则在选择期间需要做好零件失效预防，制定适当的解决方案，选择适合的机械零件，保证材料选择科学性。机械设计中零部件出现失效，主要因为外荷载与零部件之间存在冲突。荷载性材料选择中，必须掌握机械设计中关于荷载性能方面的要求，准确选择适合的材料［4］。具体荷载性材料选择，可以从两方面着手。观察材料元件是否会在荷载变化情况下出现磨损或者扭转等情况。机械设计中材料规划极为缜密，如果机械设备所有应力均集中在机械材料的中心或者表面，那么零部件主要控制源为材料表面。这种情况下，就需要从机械材料的碳钢类型加以选择，以此为主要机械部件，帮助机械产品承担荷载力。机械设计中关于材料选择，必须掌握零部件的加工制作，结合荷载性为基础，选择适当的机械材料，从而保证机械设计与零部件加工质量。
3机械设计中材料的科学应用
3.1金属材料应用
金属材料应用是机械设计与制造的主要材料类型。机械产品中大部分元件均为金属材料类型。实际应用中钢铁材料为主，结合金属材料本身强度、韧性、耐磨性等特点，选择价格低廉、质量达标的材料。当然还可以从合金方面进行功能选择，替代部分钢铁材料，提高其耐腐性。机械使用中必须注意其柔韧度，发挥金属材料最大价值。
3.2复合型材料应用
复合型材料应用，复合型材料主要包括两种（以上）材料组成，复合型材料通过化学制作方式有效组合。机械设计中复合型材料应用，是不同材料的功能与组成元素，通过有效的化学处理将其进行升级，并且应用到机械设计中，保证机械设计的功能性、复合材料的实用性。
结束语
材料选择的合理性在一定程度上决定这机械设计工作质量的优劣，对机械领域的发展具有极为关键的意义。机械设计人员在进行材料选择的过程中，应充分考虑材料的失效抗力、荷载能力、功能性、环保型等因素，在全方位满足机械设计标准的同时，实现材料性价比的最大化，为我国工业生产事业奠定有力基础。机械设计是机械制造的基本前提，材料的选择与应用是落实机械设计、完成机械制造的保障。随着科学技术的发展，机械设计对机械材料的选择与应用越来越严格，须结合机械设计具体要求，遵循材料选择基本原则，从材料的种类、荷载力等方面积极选择适合的机械材料，保证机械设计功能性的同时，提高机械制造质量，实现机械设计的可持续、节能发展，减少机械制造对生态环境的破坏。
参考文献
[1]化工设备设计中材料的选择和有效运用[J].孙恒波，刘长亮.化工设计通讯.2019(06)
[2]机械设计中材料的选择和应用状况分析[J].刘璐.科技经济导刊.2019(11)
[3]机械设计中材料的选择和应用分析[J].王景秋.山东工业技术.2019(10)
[4]化工设备设计中材料的选择和有效运用[J].孙恒波，刘长亮.化工设计通讯.2019(06)
论文作者:丰陈冲
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷18期
论文发表时间:2019/12/19
标签：材料论文; 机械设计论文; 荷载论文; 机械论文; 功能论文; 机械制造论文; 原则论文; 《建筑实践》2019年第38卷18期论文;