机械设计中的材料选用分析

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摘 要：在化工机械的设计中，材料选择问题备受关注，特别是在我国经济现今提倡可持续发展和机械行业发展迅速的背景下，都使材料选择成为机械设计备受瞩目的环节，核心问题体现在环境保护与材料使用的相互协调中。本文就化工机械材料选择的原则和参考指标、材料选择以及防腐措施等方面进行了论述，以便提高化工机械的工作效率和使用寿命，增加企业的经济效益。
关键词：材料特性 使用要求 经济因素 选择材料
引言
随着国家对工业产业的不断推进，机械逐渐被人们重视，从而使机械行业在社会中的地位逐渐提高。机械将会在未来的发展中成为社会中的中坚力量。机械设计是机械行业的基础，在机械行业中发挥着至关重要的作用，材料的选择又是基础的基础，因此对该项环节进行深入探讨和研究有着深远的现实意义。
一、机械设计的选材重要性分析
机械设计中的重点是材料的应用选择，对机械来说，材料至关重要，它的好坏可以影响到自身的功能与质量，现下资源稀缺情势下，机械设计必须本着材料正确应用选择的可持续原则，注重材料的经济性能与质量，这也是保证工业正常发展需求的一大策略，随着全球一体化经济建设的发展，城市建设规模持续扩大，机械工程在整个国民经济中的发展地位都越来越关键。当前很多机械设计原材料已经被消耗透支，无法满足正常供应，单以科学发展观来看，实现材料选用的经济、环保性，是以后发展的必然趋势。因此充分对每一份机械材料都利用完善，是机械选材应用过程中各个要点内容的发展焦点。
二、材料选择的原则
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.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。
三、经济合理的选择机械使用的材料
1.功能性材料的选择
在机械材料选择时，根据不同部件的功能要求，其所用的材料的性能需求就不同，根据材料特性，做到材料在不同零部件位置上的合理应用，比如，部分零件应该用到支撑力相对较强的位置，而一些临建则需要用在耐磨性能要求较高的地方。还有一些零件是外观件，对外观有较高要求。所以说，机械设计期间，实施材料选择的时候，必须要清楚各个零部件所具有的功能要求，然后结合个性化要求，合理选择性能水平较高的机械材料。
2.经济实用
在进行材料选择时，要注意结合用到的制作工艺。不同的材料具有不同的特性，因此不同材料所适用的制作工艺也不同。只有合适的材料才能进行零件加工满足实际应用的需要。同时，在注意实用性的基础上要注意降低制造成本。对于一些要求较低的零部件。在材料选择时要注意经济，在满足适用的基础上控制成本。
3.恰当的选择零件的加工工艺
结构设计完的机械零部件进行生产时，需要采用相关工艺进行处理以提高零件综合性能，这就要求设计人员应具体分析不同机械材料考虑选用处理工艺的复杂度，确定最佳的工艺方案，才能使机械零部件顺利进行生产，防止个别零部件由于加工工艺的不协调，影响整台机械的生产进度。例如我们熟知传动轴加工工艺路线，总结口诀的话：下料—车两端面、钻中心孔—粗车各外圆—调质—修研中心孔—半精车各外圆、车槽、倒角—车螺纹—划键槽加工线—铣键槽—修研中心孔—磨削—检验。有时不是所有的轴的加工上面所有的工序都有，那就要求设计的工艺路线进行调整优化，使其总体的加工时间与機械其他零部件的加工时间相一致，使整台机械各部分的零部件合理进行生产，进度一致。
4.低能耗机械选材
可持续发展战略已经充分渗透于各个行业之间，机械设计这个领域的可持续发展更为重要，因此必须保证材料的选择可以满足无污染、低能耗两个应用条件。机械设计时的材料加工可以进行消耗与环保方法的重点考虑，在具备影响力较大的几个加工处理工种上严格筛选材料，比如，热处理这项工艺，它对机器设备有着非常大的寿命及性能影响，且造成严重的环境污染。因此，尽量对这项工艺过程进行规避，是明智之举。可以在设计中选择一些冷、热轧状态下依旧可以发挥良好性能的材料进行选择。如果一定要进行热处理加工，应当在材料的选择上，本着容易处理的材料，方便简化处理流程，减少污染和消耗。
结语
综上所述，随着近年来化工产业的大力发展，化工工艺及相关技术不断更新，对化工机械设备的要求也越来越高。通过对化工机械设计中材料选用的研究，选择合适的加工材料，在满足化工生产的实际应用的同时也可以进一步降低企业成本，提高机械设备的使用寿命，提高企业效益。总之，在机械设计的材料选择上要做到适用性和经济性相统一，环保性与节能性相结合。
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