绿色设计的机械产品材料选择相关问题探讨

夏乾 邓皓澎 罗智元 冯秋乔 蔡雨宏 兰李新锐 刘禹竹

摘要：本文主要探究了传统机械设计和绿色设计工作，在设计内涵方面的不同之处，并且以此为基础，深入探究了传统机械设计工作在材料选取方面 具有的问题以及不足之处，得出结论，基于绿色设计材料选取工作要严格依据四点原则。上述原则，能够有效推动机械产品材料选取实现绿色发展，同时 也能够充分展现出我国社会可持续发展的主体战略目标。

关键词：绿色设计材料选择原则

一、研究背景

产品的设计工作以及生产工作共同组成，人们生活的物质保障。对于 自然资源消耗较多的机械设施而言，科学高效的绿色设计工作，能够使得 产品更加优质高效且低能耗低污染，同时也是确保我国社会实现可持续发 展的重要途径。在產品绿色设计过程之中，材料的选取占据重要地位，下 文主要针对此探究了绿色设计基础之上机械产品材料选取工作。

二、绿色设计的内涵和与传统设计的区别

机械产品绿色设计工作涵盖产品整体的生命周期，同时，将产品的环 境资源作为核心内容的现代理念设计模式，在设计阶段，不但要考虑到产 品的性能，寿命以及成本投入等诸多方面因素，同时，还要考虑到其生产 应用以及废弃回收工作对于环境以及自然资源所造成的影响。以往传统的 机械产品设计工作过度重视产品的性能，质量以及成本投入，而后续仅仅 考虑到产品的报废，金属零件报废回收主要借助回炉冶炼来实现。相比于 此，绿色设计工作的主要不同之处如下：绿色设计要充分考虑到产品的生 命周期整体，由最初的产品构思入手，贯穿产品的设计，取材，制造以及 后续的应用以及回收等，同时，还要加强对于环境以及资源的影响状况，以此来确保产品实现最小代价的再循环。

三、传统材料选择问题

在以往的机械设计过程之中，零件材料的选取工作是将产品的功能以 及何在状况作为基础来进行的，其所涉及到的材料性能主要就是耐腐蚀以 及耐磨等适应工作环境的性能，此外，还要充分考虑到其工艺性能，通常 情况下，对于产品报废过后的回收以及再利用和环境和谐方面没有做到过 多的参考。并且在材料选取过程中，多数情况下，会经由涉及人员的主观 经验来进行，从而科学性以及准确性不足，最终就支持在产品的制造以及 应用阶段必不可免的，会出现诸多环境问题。例如含铅等重金属以及石棉 等非金属材料，不但会在一定程度上破坏环境，同时，还会妨碍到工作人 员的身体健康。近几年，社会对于环境重视力度的增强，使得产品环境性 能标准持续性提升，同时，以往产品设计工作的不足之处变得愈发突出，具体主要体现在以下几点：第一，所需材料种类繁琐复杂，且后续的材料 管理工作较为困难。第二，材料加工会对环境造成一定程度的影响，但是 没有得到应有的重视。第三，产品报废过后，零件材料的再利用情况没有 得到应有的重视。

四、机械产品绿色设计的材料选择原则

4.1 选材的使用性原则

材料选取工作最为重要的一点就是要确保满足零件的应用标准。第一，产品功能要求，材料务必要确保符合产品以及零件的性能标准，同时，这 也是借助科学选材来确保产品功能得到充分体现的基本保障。第二，产品 结构标准。产品以及零件的结构，形状和相关工艺间联系密切，而材料性 能会从根本上影响到工艺技术的最终效果。因此，在零部件的结构设计过 程中，务必要充分考虑到所需的成型工艺方式以及所需原料种类。第三，工作环境标准。产品或是零件的工作环境多数是特定且固定的，并且产品 与零件的工作环境也有不同之处，在设计过程中，要充分考虑到其工作环 境来科学选材。

4.2 选材的工艺性原则

现在绿色设计的角度来看，不但要考虑到材料，机械加工难度以及加 工过程的经济效益，此外，还要充分考虑材料选取阶段的整体工艺水平。

4.3 选材的经济性原则

机电产品绿色设计所需材料在使用性以及公益性得到保障的基础之 上，还要加强对于产品成本投入的重视程度，以此来确保经济效益实现最 大化，并且这也是市场竞争的必然需求。

4.4 选材的环境性原则

材料的环境性标准也是绿色设计工作的重要内容，它与传统设计以及 选材工作的不同之处较为突出。选材工作的环境性特征，其本质上就是在 材料选取阶段，要充分考虑其环境属性，这种属性主要体现在以下几个角 度：

第一，材料的总体储备量以及制造成本投入。在设计阶段，要尽可能 的减少对于稀有材料以及毒害材料的应用，积极寻找并开发能够代替稀有 原料或是毒害原料的材料。当前的材料市场之中，市场定价受到供求关系 的影响，正在长远的科学发展角度上，要依据材料的储备总量以及潜在用 途和生活过程的必要性，做出综合性的考虑分析，最终制定出最为科学合 理的材料价格。

第二，减少产品所应用的材料种类，从而降低后续报废回收的工作难 度。产品所含材料种类较为复杂，那么在产品报废过后，材料的分类回收 以及重复利用会变得愈发困难，从而就会致使浪费情况的出现。因此，在 确保材料性能得到保障的同时，要尽可能地减少材料种类的应用数量。

第三，优先考虑可再生以及可回收材料。毒害材料以及辐射材料会对 环境产生严重污染，现阶段市场上，塑料材料以及非金属材料的应用较为 普遍，因此，在产品设计阶段，要充分考虑产品回收，降级处理以及回收 利用的可能性。

第四，减少零件表面存在涂镀处理的材料应用。土豆材料在外观上使 得产品整体更为美观，耐用且耐腐蚀，但是废气过后的回收过程之中，会 显着增强工作难度，甚至还会对回收过程中涉及到的工作人员产生一定的 毒害影响，此外，在生产制造以及涂镀工作也会影响到人类的身体健康以 及周边环境。

五、结束语

由此可见，不但要充分考虑到上文所述重要内容，同时相关部门也要 积极完善有关规范标准，以此来共同维护人类与自然环境间的协调共存。

参考文献：

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