探究機械設計中材料的選擇和應用

我國現代化建設需要依托于機械進行，是經濟發展和建設的支撐，而機械設計的基礎是材料的選擇和應用，對機械的生產和質量有著直接的作用，一定程度上關系到工業生產行業的未來發展。對此，結合機械策略選擇的意義，分析實際選擇和應用要點是重要的研究方向。
1 機械材料選擇、應用的必要性
機械設計是保證機械制造性能、質量并實現節能環保等經濟和生態效果的關鍵，而材料是機械制造的基礎，只有保證材料設計選擇和應用的質量，才能夠提高整體機械制造的水平。從意義的角度看：一是現代化進程的加快，對材料需求的數量更多，導致機械設計材料數量出現供不應求的問題，需要在選擇和使用上做好控制工作。二是機械生產離不開充足的原材料，在新的發展時期和階段，制造的技術和手段都發生了變化，傳統的材料選擇和應用方式出現了些許不適的問題，需要及時地調整，以便促進行業的發展[1]。
2 選擇和應用機械設計材料的措施
機械化程度的高低關系到現代化建設的進程，這就要求自機械設計階段，必須材料的選擇和應用，充分地利用有限的機械制造資源，為機械制造業的發展做出貢獻。
2.1 針對性選擇材料
機械設計中，常見的材料可以分成兩大類，分別是金屬材料和非金屬材料，在實際的選擇中，又可以根據使用性能增加使用型、載荷性、綠色材料等，材料種類的不同使得機械設計中材料選擇也存在差異。
其一，金屬材料的選擇。金屬材料在機械設計中，有黑色金屬、有色金屬和其他合金三種。在選擇的過程中，先要對材料的性質有清楚的了解，如碳素鋼這一材料是工業生產只能夠常使用的基本材料，性質上含碳量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低，但在機械設計中即使經濟性和加工工藝都比較好，但受使用范圍的影響就不能在中等形狀的構件中使用。接著，明確材料在機械設計中的效用，合理地選擇使用范圍。黑色金屬在機械設計中的種類有鑄鐵、鑄鋼和碳鋼，具備良好的減震性能、強度高、耐磨性好，在選擇時就可以根據這一優點在設計機架、齒輪等部件時使用。有色金屬則是具有更好的化學穩定性、耐腐蝕和電磁性都較高，設計飛機、汽車等行走機械部件時可以使用。其二，非金屬材料的選擇。機械設計中，常見的非金屬材料有橡膠、塑料和陶瓷，彈性、硬度和電熱性好，可用于設計密封零件、減震零件和絕緣體。其三，使用型材料的選擇。材料選擇的過程中，使用性能的高低是關鍵的因素，是直接關系到性能和使用質量的根源，在設計的過程中，根據不同的零部件需求選擇合適的材料是重要的環節，像機械設計中，有些部件對耐腐蝕性能要求較高，就必須在設計的環節以此為中心，根據實際的需求選擇材料。
其四，載荷性材料選擇。機械材料不可正常使用時常出現的問題，主要是因載荷性能不足造成的。為了解決這一問題，必須在機械設計階段，對材料的荷載性能進行仔細的核算，提高材料選擇和使用的質量[2]。其五，綠色材料的選擇。目前，環保節能是機械發展的發展趨勢，在機械設計中，選擇綠色材料可以降低能耗和環境污染負擔。選擇的過程中，要明確選材的原則，從使用性能的角度來看，產品的功用性、預期使用時長、產品內在結構、安全風險、工作環境都是重要的考慮因素。環境性原則則要在生產、使用和回收三個階段，減少使用材料的種類、避免選用加涂和鍍金屬的原材料和采用可自然降解和回收再生的材料，以減少環境污染和能源浪費。
2.2 把握材料應用要點
保障機械設計中材料選擇的質量后，實際的應用中也要抓住兩個要點。其一，經濟性和實用性結合要點。機械設計中，材料設計的關鍵就是在實際的制造中得以應用，所以應用要從經濟和實用兩個方面綜合考慮，相關的工作人員必須按照機械加工技術和要求，從不同的工作性能角度出發，讓材料的使用更具備實用性。而且，在保證材料使用正常基礎上，也要對購置材料的成本和數量嚴格控制，以免出現價格過高和材料閑置的問題，增加機械設計的經濟負擔。其二，環保節能性要點。
從上文對材料選擇的分析，可以發現選擇綠色材料更符合可持續發展要求，應用時也要多從節能環保的角度考慮，盡量減少在生產環節中使用材料，對廢料的處理也要依據不同的性質分類，如是可降解的材料可直接進行填埋處理，不可自然降解的金屬則可以進行重造。
機械設計中的材料選擇和應用是至關重要的環節，有助于解決機械材料供需失衡等問題，在設計的過程中，可以從選擇和應用兩個層面，有針對性的進行材料選擇并以經濟實用性和環保性作為應用要點，推進機械設計的發展。