Die Auswahl der richtigen Materialien für mechanische Teile ist entscheidend für die Gewährleistung von Leistung und Haltbarkeit. Bei diesem Prozess müssen die Arbeitsbedingungen, die Belastungsanforderungen und die Umweltfaktoren, denen die Teile ausgesetzt sind, berücksichtigt werden. Darüber hinaus sind die Verarbeitbarkeit und die Kosteneffizienz wichtige Aspekte, die die Materialauswahl beeinflussen. In diesem Artikel gehen wir auf die wesentlichen Faktoren und Richtlinien ein, um fundierte Entscheidungen über die Materialauswahl für verschiedene mechanische Anwendungen zu treffen. Erfahren Sie, wie Sie die Materialeigenschaften auf die spezifischen Anforderungen abstimmen und Ihre Konstruktionen für Langlebigkeit und Effizienz optimieren können.
Die Auswahl des zu verwendenden Materials aus einer Vielzahl von Materialien ist eine Aufgabe, die durch verschiedene Faktoren eingeschränkt wird. Daher ist die Auswahl des Materials für Teile ein wichtiger Teil der Teilekonstruktion.
Bei der Auswahl von Werkstoffen für mechanische Teile gilt der Grundsatz, dass der benötigte Werkstoff den Nutzungsanforderungen der Teile entsprechen und eine gute Verarbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit aufweisen sollte.
Die Anforderungen an die Verwendung mechanischer Teile sind in den folgenden Punkten aufgeführt:
1) Die Arbeits- und Belastungsbedingungen der Teile und die Anforderungen zur Vermeidung entsprechender Fehlerformen.
Die Arbeitsbedingungen beziehen sich auf die Umwelteigenschaften der Teile, die Arbeitstemperatur sowie den Grad der Reibung und des Verschleißes. Für Teile, die in einer feuchten und heißen Umgebung oder in korrosiven Medien arbeiten, sollte das Material eine gute Rost- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
In diesem Fall kommen in erster Linie rostfreier Stahl und Kupferlegierungen in Frage.
Der Einfluss der Arbeitstemperatur auf die Materialauswahl hat vor allem zwei Aspekte: Zum einen sollten die linearen Ausdehnungskoeffizienten der beiden zusammenwirkenden Teile nicht zu stark voneinander abweichen, um übermäßige thermische Spannungen zu vermeiden oder die Zusammenarbeit bei Temperaturänderungen zu lockern; zum anderen sollte auch die Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Materials mit der Temperatur berücksichtigt werden.
Bei Teilen, die unter Gleitreibung arbeiten, sollte die Oberflächenhärte verbessert werden, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Materialien geeignet für Oberflächenbehandlung wie z.B. gehärteter Stahl, aufgekohlter Stahl und nitrierter Stahl, oder Materialien mit guter Reibungsreduzierung und Verschleißfestigkeit sollten verwendet werden.
Der Belastungszustand bezieht sich auf die Größe und Art der Belastung und Beanspruchung der Teile.
Grundsätzlich eignen sich spröde Werkstoffe nur für die Herstellung von Teilen, die unter statischer Belastung arbeiten; bei Stoßbeanspruchung sollten vor allem plastische Werkstoffe verwendet werden; für Teile mit großer Kontaktbelastung an der Oberfläche sollten Werkstoffe gewählt werden, die oberflächenbehandelt werden können, wie z. B. oberflächengehärteter Stahl; für Teile, die unter Verformungskraft stehen, sollten ermüdungsbeständige Werkstoffe gewählt werden; für Teile, die unter Schlagbeanspruchung stehen, sollten Werkstoffe mit hoher Schlagzähigkeit gewählt werden; für Teile, deren Größe von der Festigkeit abhängt und deren Größe und Gewicht begrenzt sind, sollten Werkstoffe mit höherer Festigkeit gewählt werden; für Teile, deren Größe von der Steifigkeit abhängt, sollten Werkstoffe mit größerem Elastizitätsmodul gewählt werden.
Die Leistungsfähigkeit von metallischen Werkstoffen lässt sich im Allgemeinen durch Wärmebehandlung verbessern und steigern. Daher sollte das Potenzial von Werkstoffen durch Wärmebehandlung voll ausgeschöpft werden.
Bei den am häufigsten verwendeten Vergütungsstählen lassen sich durch unterschiedliche Anlasstemperaturen Rohlinge mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften erzielen. Je höher die Anlasstemperatur ist, desto geringer ist die Härte und Steifigkeit des Materials und desto besser ist die Plastizität.
Daher sollten bei der Auswahl der verschiedenen Werkstoffe gleichzeitig die Spezifikationen für die Wärmebehandlung festgelegt und in der Zeichnung angegeben werden.
2) Beschränkungen hinsichtlich der Größe und des Gewichts der Teile.
Die Größe und das Gewicht der Teile hängen von der Art des Materials und dem Herstellungsverfahren des Rohlings ab. Bei der Herstellung von Gussrohlingen gibt es im Allgemeinen keine Beschränkungen hinsichtlich Größe und Gewicht; bei der Herstellung von Schmiederohlingen ist die Produktionskapazität der Schmiedemaschinen und Ausrüstung.
Darüber hinaus hängen Größe und Gewicht der Teile auch mit dem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht des Materials zusammen. Materialien mit einem hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis sollten so weit wie möglich ausgewählt werden, um die Größe und das Gewicht der Teile zu reduzieren.
3) Die Bedeutung der Teile in der gesamten Maschine und der Komponenten.
4) Andere besondere Anforderungen (z. B. ob Isolierung, Antimagnetismus usw. erforderlich sind).
Um die Herstellung der Teile zu erleichtern, sollten bei der Auswahl der Werkstoffe die Komplexität der Teilestruktur, die Größe und die Art des Rohlings berücksichtigt werden.
Für Teile mit komplizierte Formen Bei Gussrohlingen und großen Formaten sollten Werkstoffe mit guten Gusseigenschaften gewählt werden; bei Schweißrohlingen sollten kohlenstoffarme Stähle mit guten Schweißeigenschaften gewählt werden.
Für Teile mit einfachen Formen, kleinen Größen und großen Mengen eignen sie sich zum Stanzen und Gesenkschmiedenund Materialien mit guter Plastizität sollten ausgewählt werden. Für Teile, die wärmebehandelt werden müssen, sollte das Material eine gute Wärmebehandlungsleistung aufweisen.
Darüber hinaus sollte auch die leichte Bearbeitbarkeit des Materials selbst und die leichte Bearbeitbarkeit nach der Wärmebehandlung berücksichtigt werden.
1) Der relative Preis des Materials selbst
Unter der Prämisse, die Nutzungsanforderungen zu erfüllen, sollten so weit wie möglich Materialien mit einem niedrigeren Preis ausgewählt werden. Dies ist besonders wichtig für Teile, die in großen Mengen hergestellt werden.
2) Die Verarbeitungskosten des Materials
Wenn die Qualität der Teile nicht hoch ist, aber das Verarbeitungsvolumen groß ist, machen die Verarbeitungskosten einen großen Teil der Gesamtkosten der Teile aus.
Obwohl Gusseisen billiger ist als Stahlblech, sind die Kosten für die Verwendung von Gusseisen bei der Einzel- oder Kleinserienfertigung von kastenförmigen Teilen höher als die Kosten für die Verwendung von Stahl. Blechschweißenweil dadurch die Kosten für die Herstellung von Formen eingespart werden können.
3) Material sparen
Um Material zu sparen, werden Wärmebehandlung oder Oberflächenverfestigung (Shot Hämmern(Verchromen, Verkupfern, Schwärzen, Brünieren usw.) können eingesetzt werden, um die potenziellen mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe voll auszunutzen; Oberflächenbeschichtungsverfahren (Verchromen, Verkupfern, Schwärzen, Brünieren usw.) können auch eingesetzt werden, um Korrosion und Verschleiß zu verringern und so die Lebensdauer der Teile zu verlängern.
4) Materialverwendung
Um die Materialausnutzung zu verbessern, können spanlose oder weniger spanabhebende Verfahren eingesetzt werden, wie z. B. Gesenkschmieden, Präzisionsguss, Stanzen usw. Dadurch kann nicht nur die Materialausnutzung verbessert, sondern auch die Arbeitszeit für die spanende Bearbeitung reduziert werden.
5) Sparen Sie wertvolle Materialien
Durch die Verwendung einer Kombinationsstruktur können teurere Materialien eingespart werden. So wird für den Schneckenradring der Kombinationsstruktur Zinnbronze verwendet, die eine bessere Reibungsreduzierung aufweist, aber teurer ist, während für den Radkern billigeres Gusseisen verwendet wird.
6) Sparen Sie seltene Materialien
In dieser Hinsicht ist die Mangan-Bor-Reihe legierter Stahlder in unserem Land reichlich vorhanden ist, kann als Ersatz für den rohstoffärmeren Chrom-Nickel-Stahl verwendet werden, und Aluminiumbronze kann als Ersatz für Zinnbronze usw. verwendet werden.
7) Die Lieferung von Materialien
Bei der Auswahl der Werkstoffe sollten lokal verfügbare und leicht zu beschaffende Materialien gewählt werden, um die Beschaffungs-, Transport- und Lagerkosten zu senken. Unter dem Gesichtspunkt der Vereinfachung der Beschaffung und Lagerung von Werkstoffsorten sollten bei der Produktion von Kleinserien die Vielfalt und die Spezifikationen der auf ein und derselben Maschine verwendeten Werkstoffe so weit wie möglich minimiert werden, um die Beschaffung und die Verwaltung zu vereinfachen, und es ist einfacher, die vernünftigste Arbeitsmethode bei der Verarbeitung und Wärmebehandlung zu finden, wodurch die Fertigungsqualität verbessert, Abfallprodukte reduziert und die Arbeitsproduktivität erhöht wird.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
DE 
EN 
AR 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO