摘要：化工机械是化工生产的基础。化工机械的性能直接决定着化工生产过程中产品的质量。而化工机械的材料决定着化工机械性能的好坏，选择合适的材料成为化工机械设计中的重中之重。合适的材料决定着化工机械的质量，因此，在进行化工机械设计时，对制造材料的选择具有重要意义。
关键词：化工机械；设计；材料
1机械设计选材的重要性
机械行业在我国发展速度逐渐提升，大规模的生产使得原材料的消耗量也在不断加大，原材料的选用对机械生产质量、机械性能、机械使用寿命的影响非常大。原材料作为机械的主体，在机械设计环节中，就需要针对选材方面做好相应的计划与方案。而在如今资源损耗量越来越大的环境中，可使用资源已经呈逐渐减少的状态发展，机械生产又是有着大量资源消耗的特点，原材料供不应求的局面直接制约了机械事业发展。如何才能够保证选材适当，首先要对机械产品生产后的使用性能、用途、范围等进行综合考虑，并结合实际需要进行机械原理设计，其中新型材料的选用就是考虑内容之一。
2材料选择的原则
2.1载荷性材料
在化工实际生产过程中，化工设备通常面临以下两种情况 ：第一，在化工设备正常运作过程中，设备中的某一种或某一类零部件需要承受较多的作用力。较多的受力会使零件出现磨损甚至形变，造成设备使用寿命缩短。因此，对于一些在实际生产过程中受力较多的零件，需要考虑材料的耐磨性以及韧性等，可以考虑用强度较高韧性较强的在低碳钢中渗碳的方式进行这类零件的材料加工。第二，对于一些受力均匀的设备，实际生产过程中产生的力会均匀的施加在这些零件上。不论是挤压或是拉伸，零部件都可以保持受力平衡的状态，不会出现某一部分磨损速度较快的情况。
2.2常见钢材料的选择
在化工机械设计中，钢材是比较常用的机械材料之一。常用的钢材料有两种 ：碳素钢和合金钢。碳素钢加工出来的机械零件性能稳定，普遍适用于大对数种类的零件加工。除此之外，受国际钢铁价格的影响，国内碳素钢价格较低，使用碳素钢作为加工材料可以降低企业成本。但是，碳素钢中由于其碳含量较高，在具有较高强度的同时韧性较低。对于一些体积较大的零件，由于零件的某些部分在实际使用时会受力较大，韧性不佳会导致零件损坏，因此不适合加工大体积零件。合金钢是在碳素钢的基础上与其他金属进行融合而成的一种钢材。合金钢不仅保留了碳素钢强度大的优点，而且新加入的金属会提供很好的韧性。合金钢的出现为机械加工产业提供的新的材料选择。
2.3材料的回收利用
随着国家大力倡导资源节约型社会，对于已经超出使用年限或由于技术进步而淘汰的老旧设备进行材料的重新回收利用也逐渐被人们所关注。化工机械设备在进行设计时主要选择金属作为设备的整体制作材料。但是，众所周知，当前在材料加工领域可供选择的金属材料超过一百种。如果一个化工设备在选材上选择金属种类过于复杂，在进行回收利用时，会给金属材料的分类工作带来难度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，我们要求在进行化工机械设计的时候对材料的选择尽量遵循单一性原则，尽量选择单一种类的合金，便于进行分类整理，进行废旧设备的回收利用。
2.4依据制作工艺选择合适的材料
在进行化工设备设计是要考虑到对零件进行制作时将会用到的制作工艺的不同。在对已经设计好的化工设备进行材料加工时，主要用到的制作工艺有铸造、切削、焊接等。不同的制作工艺都会对所使用的材料有不同的要求。例如在对材料进行切削时要考虑到所选材料是否容易切削 ；在进行铸造时要看材料是否便于铸造 ；在进行焊接时要看材料是否具有较强的抗压性。要依据不同的制作工艺对材料特性的不同要求对材料进行选择。
3化工机械设计中材料的应用
3.1追求适用性与经济性的统一
在化工机械设计中，材料的应用要追求适用性与经济性的统一。一方面，在机械设计中，材料的应用应以化工机械的制造工艺为标准，根据机械设备制造加工工艺的不同，应选择合适的材料。如切削工艺要求材料的应用应当符合切削作业的可操作性特征；铸造工艺要求材料的应用应当向高吸气、高收缩、高流动方向转变等。另一方面还应强调材料应用的经济性，有些材料虽然各方面性能都非常好，但其成本较高，全部采用可能会大幅度增加化工机械设备的成本，此时不妨在一些关键接触部位使用性能较高的材料，而其他部位选择性能较好而成本又较低的材料，以最大限度地对化工机械设备的加工制造成本进行控制。
3.2做好防腐保护
在进行防腐处理时，首先要从材料的选择以及加工工艺上进行设计。如选择耐腐蚀性较强的材料，尽量减少形状非常复杂、易于积尘的零部件结构设计等，从而达到减缓腐蚀发生的目的。具体而言，化工机械设计中的防腐保护需要重点考虑以下几个方面的问题：①设备的结构尽量简单化。避免化工机械设备及其零部件的结构设计过于复杂，要对结构尽量进行简化，同时避免零部件装配时出现缝隙。②涂抹防锈漆。化工机械设备的表面应涂抹质量较好的防锈漆。③确保不存在水汽淤积现象。在对化工机械进行设计时，尽量避免出现凹孔，有的设备考虑到工作特性应设置专门的排水系统，以尽量减少水汽的淤积。④保证工作的连贯性。化工机械设备在加工制造过程中可能需要用到焊接工艺，此时一定确保焊接的连贯性，避免因焊接不连贯而造成的质量缺陷发生。现实中，机械加工制造过程中的不连贯之处往往可能成为缺陷点，而这些缺陷点恰恰是腐蚀容易发生的位置。⑤合理化的防腐处理。由于化工机械设备的缝隙处非常容易发生腐蚀现象，所以除了需要在设计阶段避免装配缝隙的出现外，在零部件间的主要结合位置应该进行一些合理化的防腐处理，以有效防止缝隙处腐蚀问题的出现。
3.3强调节能性和环保性
近年来，我国的工业生产水平取得了突飞猛进的发展，但这同时也造成了对环境资源的大量消耗，当前应用于化工机械设计中的很多材料的储量已经极其稀少，有的甚至可能已经被开采殆尽。这就要求我们在进行化工机械设计时，要将材料应用的环保节能性考虑在内，不能一味地只追求化工机械的使用性能和工作效率，以达到促进化工产业乃至于整个社会实现可持续发展的目的。
结语：
综上所述，在化工机械设计中，材料应用的工作具有着不可替代的重要地位。本文指出，在进行化工机械设计过程中，关注的是合理性的要求，要确保材料选择的科学性，而在应用过程作为材料选择工作的体现和拓展，工作的重心则在于经济性和环保性，要考虑材料应用工作的成本和是否环保。如何在确保零件实用性的前提下，实现材料应用的环保化、经济化，达到两者的协调统一，是当前机械设计行业必须面对和解决的课题，也是行业蓬勃发展的必然要求。
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论文作者:唐超,李文焕,孙志成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/28
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