论文部分内容阅读
摘要：基于对有色金属材料在机械设计中选择与应用的研究，首先，阐述金属材料分类，其中包括黑色金属材料、有色金属材料、非金属材料。然后，针对有色金属材料在机械设计中的选择与应用，给出加强对使用性能的分析、加强对工艺性能的研究、考虑其经济性问题等措施。最后，需要意识到有色金属材料对于机械设计的重要作用，从而对其进行合理利用。
关键词：有色金属材料;机械设计;零件
一、金属材料分类
（一）黑色金属材料
铁与铁合金被称为黑色金属材料，也就是人们所熟知的钢与铸铁材料。从目前我国的发展过程中可以看出，钢与铸铁使用范围较为广泛，不仅产量较多，在各个行业中都能够得到合理使用。铁与碳两种元素是钢与铸铁的重要组成部分，所以，铁与铸铁属于铁碳合金。
（二）有色金属材料
有色金属材料通俗来讲就是除了钢铁以外的金属材料，此类金属材料都被称为有色金属。有色金属材料被分为不同类型，比如，铜合金、铝合金、铜以及轴承合金等。虽然目前我国有色金属材料在产量以及用量上，相较于钢铁材料而言较少[1]。但是，有色金属材料有着自身的优势与性能，所以，随着社会的不断发展，使得有色金属材料的应用也逐渐增多。
（三）非金属材料
非金属材料材料种类较多，在工程材料中，较为常用的非金属材料有橡胶、陶瓷以及工程塑料等。随着社会的不断发展，许多新型的非金属材料被研发出来，比如，粉末冶金、形状记忆合金、纳米材料等。其中纳米材料以及粉末冶金，在工程建设工作中得到广泛应用。
二、选择材料的基本原则
（一）材料的经济环保性能
经济、绿色环保、可持续发展，良好的生态环境是每个行业健康发展的基本前提。同时，经济效益也是机械制造企业追求的目标，选择性价比较高的材料，可以缩减成本，为企业带来更多的利益。因此，在选择材料时，要充分考量各种因素。例如，包括所选材料的供给状况、所选材料加工的难易程度、材料的转化率、材料价格的高低及获取的难易等，最大限度为企业降低生产成本。
（二）载荷力的大小和荷载力性质
荷载力大小和荷载性质，在机械设计中非常重要，材料的荷载力和可塑性优良，就能保障机械使用过程中性能优良。设计师在机械设计过程中想要保证后期机械的使用效果，避免由于所选材料的荷载水平差而引起的使用受抑制或使用失效的种种不良反应，就必须认真审慎的对材料加以判断、选择。所以，在机械设計中，应对材料进行评估，如有需要还要对其进行调质、渗碳、氮化技术等处理。
（三）零件的尺寸与质量
机械制造几乎是一个要求零容错率的行业，在零部件生产制造过程中，可能会因为不当选材，使一些金属材质部件质量、尺寸不合格，造成资源浪费，给企业经济发展造成重大损失，因此，选择材料一定要格外谨慎，要认真细致地全面考量，仔细甄别。
三、有色金属材料在机械设计中的选择与应用
金属零件在设计制造过程中，需要对金属材料的适用条件、耐久度等各项问题进行充分考虑。这样才能结合实际情况，保证有色金属材料选择与应用的科学性与合理性。将其应用在机械设计中，使得机械性能得到保障。在各项工作的开展过程中，能够将自身的作用与价值充分发挥。因此，为使得机械设计工作能够顺利展开，保证机械性能。在有色金属材料的选择与应用过程中，要注意以下几点问题：
（一）加强对使用性能的分析
在将有色金属材料应用在机械设计过程中，需要加强对金属材料的使用性能的分析与了解。对于金属材料的适用性问题，需要通过材料塑性、材料强度、材料刚度以及材料的耐热性进行衡量。为使得材料的基本需求能够得到满足，一般情况下会加强对金属零件工作条件以及失效形式进行分析与研究。比如，针对其中的机械金属零件工作条件，在对工作条件的明确过程中，需要通过对正常工作情况下的工作温度以及受力情况进行分析，从而明确金属零件的实际工作条件，进而为其创造良好的工作环境。失效形式主要是指，机械金属零件在使用过程中，会出现相应的过量变形问题、断裂问题以及尺寸变化问题，此类都被称为失效形式。对于金属零件的失效形式，需要对材料的力学性能展开相应分析工作，针对失效形式给出相应改进措施与改进方案。
（二）加强对工艺性能的研究
有着良好的工艺性能主要是指，所选择使用的材料，可以通过最为简单的方式，制作出相应零件。所以，在许多情况下，工艺性能良好会成为材料选择的重点。比如，铸铁不可以锻打、塑性较小的材料不能被冲压、外形较为复杂的零件，通常情况下只能采取铸造的方式。高分子复合金属材料在实际的制作过程中，制作工艺较为简单，不仅切削加工较为简单，同时能够具备良好性能。但是该工艺也存在一定的缺点，那就是在实际工作过程中，导热性能相对较差。在切削加工期间，热量不易被散发出去，致使工件温度的不断增加，从而出现严重的变软问题或者变焦问题。尤其是陶瓷材料，陶瓷材料在成形之后，几乎无法进行再次加工，但是可以使用碳化硅工艺技术或者金刚石砂轮磨削技术。
（三）机械设计中材料应用的环保性与节能性
第一，选择加工过程中污染小、能耗低的材料。坚持可持续发展理念，尽量选择在加工过程中产生废料、废气较少的材料，以降低资源浪费和环境污染。尽量在加工过程中选用热轧、冷轧状态下就可以达到提高性能和使用寿命的材料，避免污染大，耗能多的弊端;选择热处理工序少的材料，由于各种材料的性质不同，所以在加工中所能承受的处理环节也是不同的，如若建工环节较少，则可以减少能源的过度损耗，从而使经济效益与节能环保同步发展。第二，选择可再生、可回收材料。尽可能的优先选取可再生、可回收的材料，这样做的好处是可以进行二次利用，不仅仅在经济上缩小开支，同时也促进了环境的保护，另外在产品用材上，要尽量控制其使用的种类，过多的种类，对于分类回收极其不利，极易造成资源的浪费。第三，选用危害性小或无危害性新型材料。很多传统的金属材料在加工制造过程中会产生有毒物质，对人体及环境造成了严重的危害，因此在选材上要尽量避免这种材料的使用，尽量选择如金属泡沫这类的新型材料替代传统材料，不仅不能燃烧，而且能够被再次回收利用，是不可多得的无毒害材料。
（四）考虑其经济性问题
在机械设计工作中，对于有色金属材料的选择，还需要对其经济性问题进行充分考虑。一般情况下，经济性较好的材料主要是指，所选用的材料能够花费更少的成本，制造出相应的机器，同时使得机器的质量得到保障。如果从化学成分角度对经济性问题进行分析，那么因为镀铁成本相较于合金成本要低，所以，应该优先选择金属元素含量相对较少的钢材料。如果从加工工艺角度对经济性问题进行分析，那么可以用铸造代替锻造、用铁代替钢，不仅可以使得生产工艺得到简化，同时可以在很大程度上降低生产成本。对于安全使用要求较高，并且需要考虑经常维修的零部件，可以选择使用质量较高的材料，通过该种方式，不断降低维修成本。与此同时，在这一过程中，还要不断创新新型材料，使得整个设计成本能够得到降低。
结束语
综上所述，有色金属材料对于机械设计工作的展开具有重要作用。因此，在机械设计过程中，要加强对有色金属材料的合理利用，制定不同的材料选用方案。这样才能在最大程度上保证设计工作的顺利展开，同时保证机械性能。
参考文献：
[1]杨理京，张平祥，王少鹏，李争显.氧化敏感有色金属材料的冷喷涂研究进展[J].热喷涂技术，2018，10（04）：23-32.
[2]徐龙刚.深入探讨有色金属材料的加工与发展[J].中国金属通报，2018（04）：28-29.
[3]左铁镛，戴铁军.有色金属材料可持续发展与循环经济[J].中国有色金属学报，2008（05）：755-763.
[4]黄伯云.我国有色金属材料现状及发展战略[J].中国有色金属学报，2004（S1）：122-127.
[5]苏向东，王天民，何力，汪大成.有色金属材料的环境负荷定量评价模型[J].环境科学学报，2002（01）：98-102.
关键词：有色金属材料;机械设计;零件
一、金属材料分类
（一）黑色金属材料
铁与铁合金被称为黑色金属材料，也就是人们所熟知的钢与铸铁材料。从目前我国的发展过程中可以看出，钢与铸铁使用范围较为广泛，不仅产量较多，在各个行业中都能够得到合理使用。铁与碳两种元素是钢与铸铁的重要组成部分，所以，铁与铸铁属于铁碳合金。
（二）有色金属材料
有色金属材料通俗来讲就是除了钢铁以外的金属材料，此类金属材料都被称为有色金属。有色金属材料被分为不同类型，比如，铜合金、铝合金、铜以及轴承合金等。虽然目前我国有色金属材料在产量以及用量上，相较于钢铁材料而言较少[1]。但是，有色金属材料有着自身的优势与性能，所以，随着社会的不断发展，使得有色金属材料的应用也逐渐增多。
（三）非金属材料
非金属材料材料种类较多，在工程材料中，较为常用的非金属材料有橡胶、陶瓷以及工程塑料等。随着社会的不断发展，许多新型的非金属材料被研发出来，比如，粉末冶金、形状记忆合金、纳米材料等。其中纳米材料以及粉末冶金，在工程建设工作中得到广泛应用。
二、选择材料的基本原则
（一）材料的经济环保性能
经济、绿色环保、可持续发展，良好的生态环境是每个行业健康发展的基本前提。同时，经济效益也是机械制造企业追求的目标，选择性价比较高的材料，可以缩减成本，为企业带来更多的利益。因此，在选择材料时，要充分考量各种因素。例如，包括所选材料的供给状况、所选材料加工的难易程度、材料的转化率、材料价格的高低及获取的难易等，最大限度为企业降低生产成本。
（二）载荷力的大小和荷载力性质
荷载力大小和荷载性质，在机械设计中非常重要，材料的荷载力和可塑性优良，就能保障机械使用过程中性能优良。设计师在机械设计过程中想要保证后期机械的使用效果，避免由于所选材料的荷载水平差而引起的使用受抑制或使用失效的种种不良反应，就必须认真审慎的对材料加以判断、选择。所以，在机械设計中，应对材料进行评估，如有需要还要对其进行调质、渗碳、氮化技术等处理。
（三）零件的尺寸与质量
机械制造几乎是一个要求零容错率的行业，在零部件生产制造过程中，可能会因为不当选材，使一些金属材质部件质量、尺寸不合格，造成资源浪费，给企业经济发展造成重大损失，因此，选择材料一定要格外谨慎，要认真细致地全面考量，仔细甄别。
三、有色金属材料在机械设计中的选择与应用
金属零件在设计制造过程中，需要对金属材料的适用条件、耐久度等各项问题进行充分考虑。这样才能结合实际情况，保证有色金属材料选择与应用的科学性与合理性。将其应用在机械设计中，使得机械性能得到保障。在各项工作的开展过程中，能够将自身的作用与价值充分发挥。因此，为使得机械设计工作能够顺利展开，保证机械性能。在有色金属材料的选择与应用过程中，要注意以下几点问题：
（一）加强对使用性能的分析
在将有色金属材料应用在机械设计过程中，需要加强对金属材料的使用性能的分析与了解。对于金属材料的适用性问题，需要通过材料塑性、材料强度、材料刚度以及材料的耐热性进行衡量。为使得材料的基本需求能够得到满足，一般情况下会加强对金属零件工作条件以及失效形式进行分析与研究。比如，针对其中的机械金属零件工作条件，在对工作条件的明确过程中，需要通过对正常工作情况下的工作温度以及受力情况进行分析，从而明确金属零件的实际工作条件，进而为其创造良好的工作环境。失效形式主要是指，机械金属零件在使用过程中，会出现相应的过量变形问题、断裂问题以及尺寸变化问题，此类都被称为失效形式。对于金属零件的失效形式，需要对材料的力学性能展开相应分析工作，针对失效形式给出相应改进措施与改进方案。
（二）加强对工艺性能的研究
有着良好的工艺性能主要是指，所选择使用的材料，可以通过最为简单的方式，制作出相应零件。所以，在许多情况下，工艺性能良好会成为材料选择的重点。比如，铸铁不可以锻打、塑性较小的材料不能被冲压、外形较为复杂的零件，通常情况下只能采取铸造的方式。高分子复合金属材料在实际的制作过程中，制作工艺较为简单，不仅切削加工较为简单，同时能够具备良好性能。但是该工艺也存在一定的缺点，那就是在实际工作过程中，导热性能相对较差。在切削加工期间，热量不易被散发出去，致使工件温度的不断增加，从而出现严重的变软问题或者变焦问题。尤其是陶瓷材料，陶瓷材料在成形之后，几乎无法进行再次加工，但是可以使用碳化硅工艺技术或者金刚石砂轮磨削技术。
（三）机械设计中材料应用的环保性与节能性
第一，选择加工过程中污染小、能耗低的材料。坚持可持续发展理念，尽量选择在加工过程中产生废料、废气较少的材料，以降低资源浪费和环境污染。尽量在加工过程中选用热轧、冷轧状态下就可以达到提高性能和使用寿命的材料，避免污染大，耗能多的弊端;选择热处理工序少的材料，由于各种材料的性质不同，所以在加工中所能承受的处理环节也是不同的，如若建工环节较少，则可以减少能源的过度损耗，从而使经济效益与节能环保同步发展。第二，选择可再生、可回收材料。尽可能的优先选取可再生、可回收的材料，这样做的好处是可以进行二次利用，不仅仅在经济上缩小开支，同时也促进了环境的保护，另外在产品用材上，要尽量控制其使用的种类，过多的种类，对于分类回收极其不利，极易造成资源的浪费。第三，选用危害性小或无危害性新型材料。很多传统的金属材料在加工制造过程中会产生有毒物质，对人体及环境造成了严重的危害，因此在选材上要尽量避免这种材料的使用，尽量选择如金属泡沫这类的新型材料替代传统材料，不仅不能燃烧，而且能够被再次回收利用，是不可多得的无毒害材料。
（四）考虑其经济性问题
在机械设计工作中，对于有色金属材料的选择，还需要对其经济性问题进行充分考虑。一般情况下，经济性较好的材料主要是指，所选用的材料能够花费更少的成本，制造出相应的机器，同时使得机器的质量得到保障。如果从化学成分角度对经济性问题进行分析，那么因为镀铁成本相较于合金成本要低，所以，应该优先选择金属元素含量相对较少的钢材料。如果从加工工艺角度对经济性问题进行分析，那么可以用铸造代替锻造、用铁代替钢，不仅可以使得生产工艺得到简化，同时可以在很大程度上降低生产成本。对于安全使用要求较高，并且需要考虑经常维修的零部件，可以选择使用质量较高的材料，通过该种方式，不断降低维修成本。与此同时，在这一过程中，还要不断创新新型材料，使得整个设计成本能够得到降低。
结束语
综上所述，有色金属材料对于机械设计工作的展开具有重要作用。因此，在机械设计过程中，要加强对有色金属材料的合理利用，制定不同的材料选用方案。这样才能在最大程度上保证设计工作的顺利展开，同时保证机械性能。
参考文献：
[1]杨理京，张平祥，王少鹏，李争显.氧化敏感有色金属材料的冷喷涂研究进展[J].热喷涂技术，2018，10（04）：23-32.
[2]徐龙刚.深入探讨有色金属材料的加工与发展[J].中国金属通报，2018（04）：28-29.
[3]左铁镛，戴铁军.有色金属材料可持续发展与循环经济[J].中国有色金属学报，2008（05）：755-763.
[4]黄伯云.我国有色金属材料现状及发展战略[J].中国有色金属学报，2004（S1）：122-127.
[5]苏向东，王天民，何力，汪大成.有色金属材料的环境负荷定量评价模型[J].环境科学学报，2002（01）：98-102.