机械设计中新型材料的选择及应用

机械设计中新型材料的选择及应用

王江勇

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摘要：众所周知，先进的机械设备能够在施工过程中发挥良好功效。因此，在进行机械设备的设计过程中，需要保证设备材料的质量，确保机械的结构与实际的需求相吻合。在进行设计制造的过程中，也要考虑机械设备的整体性、安全性以及环保性。合理设计机械产品，对于机械产业的发展具有重要意义。

关键词：机械设计；新型材料；选择

引言

在市场经济的发展过程中，社会各行业的发展，都需要使用机械设备。而机械设备的有效应用，是建立在科学设计的基础之上的，只有进行有效的设计，使用符合标准的材料，才能保证机械制造的高品质、高标准。因此，在机械设计工作的开展中，要从新型材料的应用入手，保障机械设计工作的质量，进而确保机械设备的安全使用，促进市场经济的繁荣发展。

1机械设计中选择材料的意义及重要性

我国是一个科技大国，在此条件下，我国科技方面的机械设计也在不断地完善，这对那些制造的产业来说，既是机遇又是挑战。随着市场需求量的增高，我国的机械制造行业能够在各个地方发挥出它的用处，有了好的金属材料，建筑才有质量保障，这不仅是对自己负责，也是对广大人民的保障。科技就像一把双刃剑，有利也有弊，我们要正视弊端并解决问题，比如，由于市场的需要机械制造的企业也紧跟着需要加大生产目标，这样就会产生原材料短缺的现象，对于这一问题的出现，我们应及时找出解决方案，提高机械设计材料的质量，发挥它的性能，延长机械产品的寿命。

2机械设计中新型材料的选择及应用

2.1机械齿轮的选材

1)镍铬和镍铬钼两种钢系切削性、锻造性比较不同材料的切削性主要和碳钢的硬度有关，镍铬钼碳钢在经过正火后，其硬度会小幅度降低，切削性能则会进一步提高，镍铬钢系则为铁素体、贝氏体、马氏体和奥氏体的混合组织，硬度要高于镍铬钼碳钢，但切削性能却相对较差，且随着碳钢合金元素不断增加的同时碳钢的锻造性能也在不断提高，这也是镍铬钼性能要高于镍铬碳钢性能的主要原因。2)镍铬和镍铬钼两种钢系抗过载能力、耐磨性比较由于渗碳钢的抗过载能力取决于钢心部的强度和韧性，后经大量试验发现，冲击断裂应力和临界过载载荷与材料的断裂韧性有关且钼、镍等元素可以提高渗碳钢的抗过载能力适当减少材料中锰、铬的含量可以减轻内氧化作用，进而减少表面淬火冷奥氏体分解产物的形成，提高齿轮表面的疲劳抗力，改善材料的表面淬透性，将硬度梯度分布合理化。因此，镍-铬-钼钢系的抗过载能力要优于镍-铬钢系。由于两种钢系的渗碳组织均为混合马氏体，组织中的残余奥氏体会产生塑性变形，改善齿轮的接触状况，保证齿轮的精度，但会降低齿轮的耐磨性和疲劳强度。一般情况下，残余奥氏体含量10-20%为宜，镍-铬-钼钢系的渗碳层残余奥氏体含量较镍-铬钢系理想，因此镍-铬钢系较镍-铬-钼钢系渗碳性能差，硬度低，进而耐磨性低。

2.2低耗能材料

材料自身的耗能决定了机械整体的耗能。机械设计者需要从环保的角度展开机械材料的选择。为推动机械领域的可持续发展，当前在机械加工、制造和生产等各个环节都要进行控制。目前，金属材料作为最常见的机械材料，在市场上具有很大的采购量。而金属材料在生产的过程中一定会经过热处理，这样就为环境造成很大的负面影响。因此，设计人员可以使用一些冷处理材料，选择可回收处理的材料，将机械设备的各个零部件按照材料分类放置在一起，防止不同回收指标的材料混合在一起，因此，优化了材料回收流程，提升了机械材料质量。

2.3调制工艺以及有关设计应用分析

科技的发展带动了社会的不断进步，传统的机械材料的加工处理的方式都比较单一，他们不能保证在加工后能够改变零件的重量和截面，这样会出现各种不良的现象，有的机械设备会出现体积较大，也有的机械设备验的重量比较大。要想处理这一现象，热处理的方法就是其中一个非常方便的方法，它能够提高材料的拉伸强度，在使用时就可以方便地运用到需要它的地方，这也增强了材料的可塑性，大大提高了零件的整体性能，也提高了整个工程运行的整体效率。但是，这个方法有一个弊端，那就是在进行热处理后，经过高温，机械产品的重量就会减少，进而在设计的时候零件的截面也会有所改变。这个方法虽然简单，使用的过程中也要注意一些内容：一要标明调制硬度的范围，在机械设计生产期间，对所有的零部件的要求都是非常严格的，因此在调制的时候，要在明显的地方标出材料的硬度范围，因为将它做了标注后能够方便之后的生产，不超出范围，可以正常地工作，一旦超出了范围，也可以及时发现，在生产的时候超出了标准范围，能及时发现它与生产条件的不符合，可以及时对此进行筛选，避免了不合格的现象。二要标明调制，在进行对机械材料的处理时，如果只是简单的热处理，那么，这个方法将是不二之选。比如，在进行调制技术的时候，以正回火的方式可使材料的硬度得到提高，这个方法会削弱材料的冲击力度，从而使材料的断裂率大大增加。三是材料要求要适应，在一项工作的进程中，无论是在材料的选择方面还是技能的使用方面，都要求适应，在机械设计过程中进行调制时，要按照标准的规范进行工作、进行选材，只有符合规定的要求，这项工作才能有条不紊地进行下去。

2.4可回收材料的应用

在进行机械设计的过程中，金属材料，是一种不可再生的资源，在设计和制造的过程中，一旦使用，将不能被有效的回收和重复利用，存在着能源损耗大的现象。因此，在进行机械设计的过程中，要选择使用能够可回收的材料，与生态的可持续发展理念相一致，不断的提高材料的循环使用效率，不仅减少了对材料的浪费现象，还能更好的控制材料的使用成本，提供企业的经济效益，保证机械行业的健康发展。

2.5实用型材料

现如今，我国市场经济在迅猛发展，社会在不断进步，机械设计的重点在于生产出满足机械行业需要的机械产品，因此，在设计机械时需要注重材料的使用性能。当前，很多材料的规格出现差异，部分零件侧重材料硬度，部分注重美观。而设计者在选择材料之前，必须对机械设计制造的要求进行详细掌握。因为不同规格、不同特色的材料本身在机械中能够发挥的作用是完全不同的，因此，在选择材料时需要综合考虑材料的特性、机械的特性、零件的特性等。

结语

总之，在机械设计的过程中，新型材料的应用，要符合环保节能、经济实用、可持续性的原则，并且要按照具体的设计要求选择材料，对新材料的应用优势进行发挥，从加强工艺处理的方法提升等手段中，确保新型材料的有效应用，机械设计的科学合理，提高机械设备的高水平生产制造，提升机械行业的快速发展，促进社会经济事业的更高水平进步。

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