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;