Come scegliere i materiali giusti per le parti?

La scelta del materiale da utilizzare tra una varietà di materiali è un compito vincolato da vari fattori. Pertanto, la scelta del materiale per i pezzi è una parte importante della progettazione dei pezzi.

Il principio della selezione dei materiali per i componenti meccanici è che il materiale richiesto deve soddisfare i requisiti di utilizzo dei componenti e avere una buona lavorabilità ed economicità.

I. Requisiti d'uso

I requisiti d'uso delle parti meccaniche si riflettono nei punti seguenti:

1) Le condizioni di lavoro e di carico dei componenti e i requisiti proposti per evitare le forme di guasto corrispondenti.

Le condizioni di lavoro si riferiscono alle caratteristiche ambientali dei componenti, alla temperatura di lavoro e al grado di attrito e usura. Per le parti che lavorano in un ambiente umido e caldo o in un ambiente corrosivo, il materiale deve avere una buona resistenza alla ruggine e alla corrosione.

In questo caso, le leghe di acciaio inossidabile e di rame possono essere considerate per prime.

L'impatto della temperatura di lavoro sulla selezione del materiale Il problema è principalmente di due tipi: da un lato, i coefficienti di espansione lineare delle due parti che collaborano tra loro non devono differire troppo, in modo da evitare eccessive sollecitazioni termiche o l'allentamento della collaborazione al variare della temperatura; dall'altro, si deve considerare anche la variazione delle proprietà meccaniche del materiale al variare della temperatura.

Per le parti che lavorano per attrito radente, la durezza superficiale deve essere migliorata per aumentare la resistenza all'usura. Materiali adatti per trattamento della superficie come l'acciaio bonificato, l'acciaio carburato e l'acciaio nitrurato, oppure utilizzare materiali con una buona riduzione dell'attrito e resistenza all'usura.

La condizione di carico si riferisce all'entità e alla natura del carico e delle sollecitazioni sui componenti.

In linea di principio, i materiali fragili sono adatti solo per la produzione di pezzi che lavorano sotto carico statico; in caso di impatto, dovrebbero essere utilizzati principalmente materiali plastici; per i pezzi con grandi sollecitazioni di contatto sulla superficie, dovrebbero essere scelti materiali che possono essere trattati superficialmente, come l'acciaio temprato in superficie; per i pezzi sottoposti a forza di deformazione, dovrebbero essere scelti materiali resistenti alla fatica; per i pezzi sottoposti a carico d'urto, dovrebbero essere scelti materiali con un'elevata tenacità all'impatto; per i pezzi le cui dimensioni dipendono dalla resistenza e le cui dimensioni e peso sono limitati, dovrebbero essere scelti materiali con una maggiore resistenza; per i pezzi le cui dimensioni dipendono dalla rigidità, dovrebbero essere scelti materiali con un modulo elastico maggiore.

Le prestazioni dei materiali metallici possono essere generalmente migliorate e potenziate attraverso il trattamento termico. Pertanto, il potenziale dei materiali dovrebbe essere sfruttato appieno attraverso il trattamento termico.

Per gli acciai da bonifica più comunemente utilizzati, è possibile ottenere grezzi con proprietà meccaniche diverse a seconda delle temperature di tempra. Più alta è la temperatura di rinvenimento, minore è la durezza e la rigidità del materiale e migliore è la plasticità.

Pertanto, quando si seleziona la varietà di materiali, le specifiche del trattamento termico devono essere specificate allo stesso tempo e indicate sul disegno.

2) Restrizioni sulle dimensioni e sul peso dei componenti.

Le dimensioni e il peso dei pezzi sono legati al tipo di materiale e al metodo di produzione dello spezzone. Per la produzione di pezzi grezzi per colata, in genere non ci sono restrizioni sulle dimensioni e sul peso; per la produzione di pezzi grezzi per forgiatura, occorre prestare attenzione alla capacità produttiva di macchinari per la forgiatura e attrezzature.

Inoltre, le dimensioni e il peso dei pezzi sono legati anche al rapporto resistenza/peso del materiale. I materiali con un elevato rapporto resistenza/peso devono essere scelti il più possibile per ridurre le dimensioni e il peso dei pezzi.

3) L'importanza delle parti nell'insieme della macchina e dei componenti.

4) Altri requisiti speciali (ad esempio, se sono richiesti isolamento, antimagnetismo, ecc.)

II. Requisiti del processo

Per rendere i pezzi facili da produrre, nella scelta dei materiali si deve tenere conto della complessità della struttura del pezzo, delle dimensioni e del tipo di grezzo.

Per le parti con forme complesse e grandi dimensioni, se si considerano gli sbozzi di colata, si devono scegliere materiali con buone prestazioni di colata; se si considerano gli sbozzi di saldatura, si devono scegliere acciai a basso tenore di carbonio con buone prestazioni di saldatura.

Per i pezzi di forma semplice, di piccole dimensioni e in grandi quantità, sono adatti per lo stampaggio e la forgiatura a stampoe devono essere scelti materiali con una buona plasticità. Per le parti che necessitano di trattamento termico, il materiale deve avere buone prestazioni di trattamento termico.

Inoltre, occorre considerare anche la facilità di lavorazione del materiale stesso e la facilità di lavorazione dopo il trattamento termico.

III. Requisiti economici

1) Il prezzo relativo del materiale stesso

Con la premessa di soddisfare i requisiti d'uso, è necessario scegliere il più possibile materiali con un prezzo più basso. Ciò è particolarmente importante per i pezzi prodotti in grandi quantità.

2) Il costo di lavorazione del materiale

Quando la qualità dei pezzi non è elevata, ma il volume di lavorazione è grande, il costo di lavorazione occuperà una parte importante del costo totale dei pezzi.

Sebbene la ghisa sia più economica della lamiera d'acciaio, per alcune produzioni singole o in piccoli lotti di parti scatolate, il costo dell'utilizzo della ghisa è superiore a quello dell'acciaio. saldatura a piastraperché quest'ultima può far risparmiare i costi di produzione degli stampi.

3) Risparmiare materiale

Per risparmiare sui materiali, il trattamento termico o il rafforzamento della superficie (pallinatura pallinatura) possono essere utilizzati per utilizzare e sfruttare appieno le potenziali proprietà meccaniche dei materiali; i metodi di rivestimento superficiale (cromatura, ramatura, annerimento, azzurramento, ecc.) possono essere utilizzati anche per ridurre la corrosione e l'usura, prolungando così la vita utile dei pezzi.

4) Utilizzo dei materiali

Per migliorare l'utilizzo dei materiali, si può ricorrere a lavorazioni non taglienti o meno taglienti, come la forgiatura a stampo, la fusione di precisione, lo stampaggio, ecc. In questo modo è possibile non solo migliorare l'utilizzo dei materiali, ma anche ridurre le ore di lavoro della lavorazione di taglio.

5) Risparmiare materiali preziosi

Utilizzando una struttura combinata, è possibile risparmiare materiali più costosi. Ad esempio, l'anello della vite senza fine della struttura combinata utilizza il bronzo allo stagno, che ha una migliore riduzione dell'attrito ma è più costoso, mentre il nucleo della ruota utilizza la più economica ghisa.

6) Risparmiare materiali rari

A questo proposito, la serie manganese-boro acciaio legatoche nel nostro Paese è ricco di risorse, può essere utilizzato per sostituire l'acciaio legato della serie cromo-nichel, che è meno ricco di risorse, e il bronzo all'alluminio può essere utilizzato per sostituire il bronzo allo stagno, ecc.

7) La fornitura di materiali

Nella scelta dei materiali, si dovrebbero selezionare materiali disponibili localmente e facili da reperire per ridurre i costi di approvvigionamento, trasporto e stoccaggio; dal punto di vista della semplificazione della fornitura e dello stoccaggio delle varietà di materiali, per la produzione di piccoli lotti di pezzi, la varietà e le specifiche dei materiali utilizzati sulla stessa macchina dovrebbero essere ridotte al minimo per semplificare la fornitura e la gestione, ed è più facile cogliere il metodo operativo più ragionevole nel processo di lavorazione e trattamento termico, migliorando così la qualità della produzione, riducendo i prodotti di scarto e migliorando la produttività del lavoro.