探究机械设计中材料的选择和应用

我国现代化建设需要依托于机械进行，是经济发展和建设的支撑，而机械设计的基础是材料的选择和应用，对机械的生产和质量有着直接的作用，一定程度上关系到工业生产行业的未来发展。对此，结合机械策略选择的意义，分析实际选择和应用要点是重要的研究方向。
1 机械材料选择、应用的必要性
机械设计是保证机械制造性能、质量并实现节能环保等经济和生态效果的关键，而材料是机械制造的基础，只有保证材料设计选择和应用的质量，才能够提高整体机械制造的水平。从意义的角度看：一是现代化进程的加快，对材料需求的数量更多，导致机械设计材料数量出现供不应求的问题，需要在选择和使用上做好控制工作。二是机械生产离不开充足的原材料，在新的发展时期和阶段，制造的技术和手段都发生了变化，传统的材料选择和应用方式出现了些许不适的问题，需要及时地调整，以便促进行业的发展[1]。
2 选择和应用机械设计材料的措施
机械化程度的高低关系到现代化建设的进程，这就要求自机械设计阶段，必须材料的选择和应用，充分地利用有限的机械制造资源，为机械制造业的发展做出贡献。
2.1 针对性选择材料
机械设计中，常见的材料可以分成两大类，分别是金属材料和非金属材料，在实际的选择中，又可以根据使用性能增加使用型、载荷性、绿色材料等，材料种类的不同使得机械设计中材料选择也存在差异。
其一，金属材料的选择。金属材料在机械设计中，有黑色金属、有色金属和其他合金三种。在选择的过程中，先要对材料的性质有清楚的了解，如碳素钢这一材料是工业生产只能够常使用的基本材料，性质上含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低，但在机械设计中即使经济性和加工工艺都比较好，但受使用范围的影响就不能在中等形状的构件中使用。接着，明确材料在机械设计中的效用，合理地选择使用范围。黑色金属在机械设计中的种类有铸铁、铸钢和碳钢，具备良好的减震性能、强度高、耐磨性好，在选择时就可以根据这一优点在设计机架、齿轮等部件时使用。有色金属则是具有更好的化学稳定性、耐腐蚀和电磁性都较高，设计飞机、汽车等行走机械部件时可以使用。其二，非金属材料的选择。机械设计中，常见的非金属材料有橡胶、塑料和陶瓷，弹性、硬度和电热性好，可用于设计密封零件、减震零件和绝缘体。其三，使用型材料的选择。材料选择的过程中，使用性能的高低是关键的因素，是直接关系到性能和使用质量的根源，在设计的过程中，根据不同的零部件需求选择合适的材料是重要的环节，像机械设计中，有些部件对耐腐蚀性能要求较高，就必须在设计的环节以此为中心，根据实际的需求选择材料。
其四，载荷性材料选择。机械材料不可正常使用时常出现的问题，主要是因载荷性能不足造成的。为了解决这一问题，必须在机械设计阶段，对材料的荷载性能进行仔细的核算，提高材料选择和使用的质量[2]。其五，绿色材料的选择。目前，环保节能是机械发展的发展趋势，在机械设计中，选择绿色材料可以降低能耗和环境污染负担。选择的过程中，要明确选材的原则，从使用性能的角度来看，产品的功用性、预期使用时长、产品内在结构、安全风险、工作环境都是重要的考虑因素。环境性原则则要在生产、使用和回收三个阶段，减少使用材料的种类、避免选用加涂和镀金属的原材料和采用可自然降解和回收再生的材料，以减少环境污染和能源浪费。
2.2 把握材料应用要点
保障机械设计中材料选择的质量后，实际的应用中也要抓住两个要点。其一，经济性和实用性结合要点。机械设计中，材料设计的关键就是在实际的制造中得以应用，所以应用要从经济和实用两个方面综合考虑，相关的工作人员必须按照机械加工技术和要求，从不同的工作性能角度出发，让材料的使用更具备实用性。而且，在保证材料使用正常基础上，也要对购置材料的成本和数量严格控制，以免出现价格过高和材料闲置的问题，增加机械设计的经济负担。其二，环保节能性要点。
从上文对材料选择的分析，可以发现选择绿色材料更符合可持续发展要求，应用时也要多从节能环保的角度考虑，尽量减少在生产环节中使用材料，对废料的处理也要依据不同的性质分类，如是可降解的材料可直接进行填埋处理，不可自然降解的金属则可以进行重造。
机械设计中的材料选择和应用是至关重要的环节，有助于解决机械材料供需失衡等问题，在设计的过程中，可以从选择和应用两个层面，有针对性的进行材料选择并以经济实用性和环保性作为应用要点，推进机械设计的发展。