郭立方

【摘 要】在全球资源紧张和环境保护的大背景下，未来的社会发展的方向势必是可持续发展方向。因此，在机械设计材料的选择和应用上，也要符合可持续发展的要求，才能跟上时代的发展。本文探讨了机械设计中材料的选用思路和策略。

【关键词】在机械设计；机械；选择；应用

在机械设计中，对材料的选择和应用是至关重要的环节，科学合理的选用材料，是实现机械产品质量耐用、价格合理、使用寿命长的基础和保证，对机械行业的健康发展有重要的现实意义。在全球资源紧张和环境保护的大背景下，未来的社会发展的方向，势必是可持续发展方向。因此，在机械设计材料的选择和应用上，也要符合可持续发展的要求，才能与时俱进，跟上时代的发展。

一、机械设计中材料的选用思路

首先，重视材料的经济性和适用性。经济性和适用性是机械设计中材料的选用首要考虑的问题。对设计方案确定之前，要充分考虑机械加工制造过程中的铸造温度、加工工艺，装配顺序和焊接时间等因素，根据机械用途，合理选择机械材料，当材料具有同样的性能时，尽量选用价格低质量轻的材料，可以在很大程度上发掘材料的利用价值。在机械加工过程中，必须保证材料满足吸气、收缩、抗弯和流动的要求。在锻造加工过程中，需要材料具有较强的抗磨性、锻造性、稳定性和成品冷却性，在对材料焊接时，需要选择的材料具有适用性和可塑性。

其次，重视材料的节能性和环保性。节能和环保一直是社会关注的热点。机械设计中材料的选择和应用，与环境也有紧密的关系，如果没有考虑材料的节能性和环保性，很有可能对造成环境破环，资源浪费。所以在对材料进行选用时，必须重视材料的节能性和环保性，尽可能选择耗能少、污染小的材料，从而提高材料选择的科学性。

再次，重视材料的可持续发展。可持续发展是我国重要的发展战略，在机械设计中材料的选用中，材料的可持续发展是重要的发展趋势。机械设计必须满足可持续性发展的要求，要优先选用能耗低、环保的加工材料，在对材料加工处理的方法上，要采用环保的加工方法。机械的热处理加工会降低机械材料的使用年限，材料性能也会受到很大影响，还对空气环境造成不良影响。因此，要减少热处理加工方式的使用，尽可能采用冷处理的加工方法。

二、机械设计中材料的选择与应用策略

（1）选用实用性好的材料。选择机械材料的首要标准，就是选择实用性好的材料，因为机械工程存在多种加工环节，每个加工环节都有不同的要求标准。必须根据不同种类的工艺要求，有針对性的进行材料的选择和应用，从而在满足实际生产需要的同时，保证加工完成的零件能够达到机械设计的要求。例如：在焊接的环境中需要机械材料要符合焊接的材料标准和对焊接的敏感性，在锻造环境需要机械材料适应锻造环节中的各种苛刻要求。所以，选择机械材料的同时，要满足机械工程的实用性要求，选择材料之前，要根据机械设计的材料要求进行分析，选用实用性好的材料，有利于材料的合理使用，避免浪费。

（2）选用性价比高的材料。考虑经济成本是选用机械设计材料的重要要求。不同的机械设计材料具有不同的性能特点，在机械设计的过程中，设计人员要根据设计过程中的具体步骤进行分析，详细了解材料的使用性能，结合各个过程的设计特点，选择性价比最高的机械材料，最大程度发挥材料的使用价值。此外，还要考虑机械设计的整体预算或者阶段预算，深入分析，在满足机械设计标准的基础上，确保选择的材料都是性价比最高的，尽可能的降低材料成本。特别是那些可以循环利用的机械材料，应被优先选择，从根源降低能源消耗，有效控制机械设计过程的成本，提高整个机械项目的经济效益。

（3）选用低能耗、低污染的材料。在进行材料选取和应用前，要明确材料选取的准则，以低耗和低污染材料为主。其中包含两个方面：首先，尽可能避免工作之后需要热反应来处理材料。应用热反应进行处理的材料，影响零件的使用时长，并且这种工艺形式会污染环境。在材料选取方面，要选择无论在热轧状态还是在冷拔状态下都能自由发挥本身性能的材料；其次，选择热处理程序比较少的材料。当选择的材料必须热处理的时候，就选程度最少的一种。

（4）选用可循环利用的材料。机械设计中的材料类型较为丰富，其中很多都是能够回收利用的。金属材料种类很多，采用也较多，例如钢材的种类就有很多种，低碳钢、中碳钢、高碳钢、各种合金钢等。每一种金属材料的回收难度是不同的，有的容易回收，而有的回收起来则比较困难。在机械设计中，在同等条件下，要尽可能选用回收方便、可循环利用的材料，让资源得以回收利用，不仅能够节约成本，避免浪费，而且能够提高资源的利用率，进而推动机械领域的可持续发展。

（5）选用荷载能力满足要求的材料。材料的荷载能力是材料性能的一个非常重要的方面。如果荷载能力达不到要求，材料在加工过程中就有可能发生断裂、失效等情况。即使在加工过程中没有出现故障，在使用中也很容易出现故障，缩短机械设备的使用寿命。因此，为了最大程度的避免机械材料在机械设计和处理的过程中，有可能发生的材料失效的问题，以及当零件组装在机械中，机械开始运转之后可能发生的抑制失效的现象，要在机械设计中，要认真仔细的选择和应用材料，重视材料的载荷能力，并对材料的载荷能力进行提前的估算，进而结合具体的需要，选择载荷能力较好、性价比较高的材料。在根据荷载能力选材时，材料的荷载能力需留有一定的余量或者安全系数。越是重要的场合，越是对安全要求高的场合，安全系数越大。如果所选材料的荷载能力不清楚，则需要用实验的方法进行测试，这样才能进一步提高机械设计的科学性和合理性，从而降低问题出现的可能性。

（6）选用符合可持续发展原则的材料。保护自然环境、环保节能是现代社会的重要发展理念，是我国可续发展的重要方针。为了避免存在危险的材料对环境造成破化，威胁人们的身体健康，在材料的选择和应用时，要对材料进行严格的检查，避免有害材料的使用。在选择机械材料时，选择节能型和环保型的材料，既要求材料符合机械设计要求，还要符合经济与环境可持续发展的要求。在整个机械设计中，尽量多选择可循环利用的材料，减少加工原资源的消耗，降低整体机械设计成本，实现经济效益的最大化，最大限度的发挥机械材料的最佳性能，真正做到低能耗、低污染，实现经济资源可循环发展。

综上所述，在机械设计的过程中，设计师对于机械材料的选择和应用，要充分的考虑经济性、适用性、环保性、节能性、荷载能力，重点关注材料的可持续发展，以促进我国经济的可持续健康发展。

【参考文献】

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[2]陈奇.机械设计加工需注意的问题分析[J].南方农机，2018年20期

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