5. Выбор материала

Правильный выбор материала для конкретного элемента конструкции является исключительно важной задачей. Он производится с учётом целого ряда критериев. При этом технические критерии выбора материала определяются условиями эксплуатации конструкции. Они определяют комплекс механических свойств (прочность, упругость, твёрдость пластичность, вязкость), а в ряде случаев и требования к специальным свойствам (коррозионная стойкость, жаростойкость, износостойкость, радиационная стойкость и др.). Способ изготовления детали определяет требования к технологическим свойствам материала (ковкость, литейные свойства, обрабатываемость резанием, свариваемость и др.). Если деталь должна подвергаться термической обработке, следует учитывать прокаливаемость и закаливаемость.

Приведенные требования накладывают определённые ограничения на выбор материала. Если они оказываются достаточно жёсткими, то возможный выбор ограничивается весьма узкой группой материалов. При меньшей жёсткости требований выбор становится более широким. В любом случае, когда возможны различные варианты решения задачи выбора материала, окончательный ответ должен дать экономический анализ вопроса. Исходными данными для этого служат цены материалов. Однако выбор наиболее дешёвого материала не всегда будет оптимальным. Экономия также может быть получена за счёт следующих факторов.

1. Использование более прочного материала. Это даёт возможность уменьшить размеры детали, т.е. снизить расход материала на единицу готовой продукции. Уменьшение размеров также способствует снижению затрат на транспортировку изделий. Кроме того, появляется возможность повысить мощность и производительность оборудования, изготовленного из более прочного материала.

2. Применение более технологичного материала, позволяющего применять более экономичные методы изготовления и обработки изделий. Это позволяет получить экономию как непосредственно за счёт снижения себестоимости изготовления, так и за счёт снижения расхода материала благодаря уменьшению отходов и брака.

3. Применение материала с более длительным сроком службы, что приводит к повышению долговечности готового изделия.

4. Использование материалов, способных работать в более тяжёлых условиях (при более высоких нагрузках, более высоких температурах, в более агрессивной среде). Применение таких материалов при изготовлении машин и оборудования позволяет изменить рабочие параметры машин (например, повысить давление или температуру), что приводит к повышению производительности и соответственно снижению себестоимости единицы работы или продукции.

Перечисленные факторы связаны, прежде всего, с повышением качества используемого материала. Более качественный материал является, как правило, и более дорогостоящим, так как улучшение качества сопровождается увеличением затрат на его производство.

Правильный выбор материала должен учитывать как экономический эффект от повышения качества, так и увеличение стоимости материала. Для этого производится сравнительный расчёт экономической эффективности применения различных материалов, по результатам которого и делается окончательный выбор. Только если увеличение цены перекрывается полученным экономическим эффектом, применение более дорогостоящего материала целесообразно.