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機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和實(shí)踐論文
1機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和實(shí)踐的重要意義
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化的工業(yè)體系得到了不斷的完善，這為機(jī)械設(shè)計(jì)與加工行業(yè)提供了發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也到來(lái)了無(wú)法避免的挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料需求越來(lái)越大，使實(shí)際擁有的原材料越來(lái)越稀缺，兩者之間的矛盾越來(lái)越凸顯。材料是機(jī)械設(shè)計(jì)與加工行業(yè)最基礎(chǔ)的元素，擁有足夠的材料供應(yīng)是機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)得以發(fā)展的前提。然而，由于社會(huì)發(fā)展的各種需求，導(dǎo)致機(jī)械材料被一再爭(zhēng)搶，材料德行選擇和實(shí)踐空間被一再的壓縮�；谶@種局面，很有必要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇工作力度，應(yīng)該堅(jiān)持適用性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保，使有限的資源得到充分的利用，做好機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和實(shí)踐工作，為機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
2機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇
材料是機(jī)械設(shè)計(jì)的最基本的元素，材料選擇得是否合理會(huì)對(duì)零件的質(zhì)量和企業(yè)的成為造成直接的影響，因此對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇是在整個(gè)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要被投入足夠的重視。在當(dāng)前階段，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行選擇時(shí)，通常都是依靠以往的經(jīng)驗(yàn)，參照相同或相似零件進(jìn)行選擇。這樣的選材方式存在嚴(yán)重的弊端，如果沒(méi)有可以參照的先例的話，就會(huì)選擇一種相對(duì)萬(wàn)能的材料作為參照，這樣一來(lái)很容易出現(xiàn)問(wèn)題。所以，需要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行詳細(xì)的分析，選出最適合的選擇方式。
2.1堅(jiān)持使用性的要求
材料的使用性是進(jìn)行材料選擇時(shí)需要首要考慮的因素，也是使材料的性能和質(zhì)量得到保障的根本因素。不同的零件對(duì)材料的要求不同，有些零件要求材料具有較高的強(qiáng)度，有些要求材料具有較好的耐磨性，而有些零件會(huì)更加側(cè)重于材料的外觀。所以在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇時(shí)，需要事先搞清楚各個(gè)零件的具體要求，在此基礎(chǔ)上采取不同的材料選擇策略，嚴(yán)格按照零件使用性能的要求，選擇真正適合的使用性高的機(jī)械材料。
2.2材料載荷類型的選擇
通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：機(jī)械材料的外載荷性能是導(dǎo)致大部分零件失效的主要原因，但是機(jī)械零件的應(yīng)用性能可以有效抑制這種問(wèn)題的發(fā)生。針對(duì)外載荷性能與抑制失效問(wèn)題能力之間的矛盾，我們可以在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行選擇時(shí)將材料的荷載性能作為選擇的標(biāo)準(zhǔn)。材料的載荷性能可以歸納為以下幾個(gè)方面：第一，當(dāng)機(jī)械材料零部件受到外載荷力的影響時(shí)會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)或者彎曲的現(xiàn)象，此時(shí)，在材料的表層會(huì)有大部分應(yīng)力聚集，因此可以看出，材料表層的性能對(duì)材料零部件的實(shí)效性的限制效果起著直接的決定性作用。所以在對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，如果所選的材料要承受這種載荷力的話，那么可以選擇低碳鋼滲碳或者中碳鋼調(diào)質(zhì)的方式加工材料，再在材料表層采取淬火和低溫回火或者高頻淬的加工方式，經(jīng)過(guò)加工后的材料就可以具備將強(qiáng)的綜合機(jī)械性能，具有符合要求的硬度。第二，對(duì)于那些只受壓縮能力或者拉伸能力的材料零件，因?yàn)橥廨d荷作用力會(huì)在整個(gè)零部件的橫截面分布，因此在進(jìn)行材料選擇時(shí)就可以選擇那些性能分布更加均勻的材料。因?yàn)楦咛间摬牧陷^脆，在受到?jīng)_擊載荷作用力容易發(fā)生斷裂，因此，不能選擇這種材料作為承受拉伸和壓縮力的材料。
2.3碳素鋼與合金鋼的選擇
碳素鋼是目前被使用最多的機(jī)械材料，雖然這種材料的加工工藝好，價(jià)錢(qián)也便宜，但是卻在一定程度上制約了使用范圍，它的韌性和強(qiáng)度較差，不能整體的淬透中等形狀以上的零件。為了改善碳素鋼的這一缺點(diǎn)，可以在其中加入適量的合金元素，形成合金鋼，這種新材料可以起到提高韌性和強(qiáng)度，增加淬透性的作用，另外，還能夠增加材料的耐磨性。合金鋼一般在外載的應(yīng)力較大、情況較復(fù)雜或者為了防止產(chǎn)生淬火裂紋、避免變形時(shí)才會(huì)被選擇使用，這樣做一方面是為了減少資源的浪費(fèi)，另一方面也是為了使零部件的質(zhì)量在特殊情況下也能得到保障。
2.4選擇加工過(guò)程中污染和能源消耗程度較低的材料
第一，要盡量減少或者不用熱處理的材料。熱處理的工藝會(huì)對(duì)機(jī)械零件的性能和使用壽命起到?jīng)Q定性的作用，但是卻會(huì)造成環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)。所以，在對(duì)材料進(jìn)行選擇，要盡量去選擇那些在冷拔、熱軋狀態(tài)下就可以達(dá)到性能要求的材料。第二，要選擇那些熱處理工序少的材料。當(dāng)沒(méi)有其他材料可供選擇時(shí)，就要選擇那些相對(duì)來(lái)說(shuō)熱處理工序少的材料，例如低碳馬氏鋼、低淬透性鋼，這些材料的使用性能完全可以達(dá)到要求，而且還能有效降低成本，減少環(huán)境污染和能源消耗。
2.5選擇對(duì)人體無(wú)害的材料
有些機(jī)械材料本身是帶有一些對(duì)人體有害的元素的，人們與這些材料的長(zhǎng)時(shí)間接觸很有可能會(huì)受到侵害。以離子狀態(tài)存在的Cr+6是對(duì)人體危害最大的元素，除此之外還有As、Ni等，這些元素不僅會(huì)對(duì)人體造成傷害，還會(huì)污染水源、土壤甚至整個(gè)生態(tài)造成破壞。因此對(duì)于這些材料在進(jìn)行選擇時(shí)要格外慎重，避免選材不當(dāng)造成的人體傷害。
3結(jié)語(yǔ)
機(jī)械行業(yè)對(duì)于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)講起著十分重要的作用，隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械行業(yè)的要求也越來(lái)越高，而材料的選擇和實(shí)踐是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的關(guān)鍵，需要加以全面的考慮，不僅要注重材料的適用性、經(jīng)濟(jì)性，還要注重環(huán)保性，以促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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