Hoe kies je de juiste materialen voor onderdelen?

Het kiezen van het te gebruiken materiaal uit verschillende materialen is een taak die door verschillende factoren beperkt wordt. Daarom is de materiaalkeuze voor onderdelen een belangrijk onderdeel van het ontwerp van onderdelen.

Het principe bij het selecteren van materialen voor mechanische onderdelen is dat het benodigde materiaal moet voldoen aan de gebruikseisen van de onderdelen en goed verwerkbaar en zuinig moet zijn.

I. Gebruiksvereisten

De vereisten voor het gebruik van mechanische onderdelen komen tot uiting in de volgende punten:

1) De werkomstandigheden en belastingsomstandigheden van de onderdelen en de eisen die worden gesteld om overeenkomstige faalvormen te voorkomen.

De werkomstandigheden hebben betrekking op de omgevingskenmerken van de onderdelen, de werktemperatuur en de mate van wrijving en slijtage. Voor onderdelen die in een vochtige en hete omgeving of in een corrosief medium werken, moet het materiaal goed roest- en corrosiebestendig zijn.

In dit geval kunnen roestvast staal en koperlegeringen als eerste worden overwogen.

De invloed van de werktemperatuur op de materiaalselectie heeft voornamelijk twee aspecten: aan de ene kant mogen de lineaire uitzettingscoëfficiënten van de twee delen die met elkaar samenwerken niet te veel verschillen, om overmatige thermische spanning te voorkomen of de samenwerking los te maken wanneer de temperatuur verandert; aan de andere kant moet ook rekening worden gehouden met de verandering van de mechanische eigenschappen van het materiaal met de temperatuur.

Voor onderdelen die onder glijdende wrijving werken, moet de oppervlaktehardheid worden verbeterd om de slijtvastheid te verbeteren. Materialen geschikt voor oppervlaktebehandeling zoals gehard staal, gecarboneerd staal en genitreerd staal moeten worden gekozen of er moeten materialen met een goede wrijvingsvermindering en slijtvastheid worden gebruikt.

De belastingstoestand verwijst naar de grootte en aard van de belasting en spanning op de onderdelen.

In principe zijn brosse materialen alleen geschikt voor het vervaardigen van onderdelen die onder statische belasting werken; onder impact moeten voornamelijk plastic materialen worden gebruikt; voor onderdelen met een grote contactspanning op het oppervlak moeten materialen worden gekozen die oppervlaktebehandeld kunnen worden, zoals oppervlaktegehard staal; voor onderdelen onder vervormingskracht moeten vermoeiingsbestendige materialen worden gekozen; voor onderdelen onder impactbelasting moeten materialen met een hoge slagvastheid worden gekozen; voor onderdelen waarvan de grootte afhankelijk is van de sterkte en waarvan de grootte en het gewicht beperkt zijn, moeten materialen met een hogere sterkte worden gekozen; voor onderdelen waarvan de grootte afhankelijk is van de stijfheid, moeten materialen met een grotere elasticiteitsmodulus worden gekozen.

De prestaties van metalen materialen kunnen over het algemeen worden verbeterd door warmtebehandeling. Daarom moet het potentieel van materialen volledig worden benut door middel van warmtebehandeling.

Voor het meest gebruikte ontlaatstaal kunnen door verschillende ontlaattemperaturen vormstukken met verschillende mechanische eigenschappen worden verkregen. Hoe hoger de ontlaattemperatuur, hoe lager de hardheid en stijfheid van het materiaal en hoe beter de plasticiteit.

Daarom moeten bij het selecteren van de verschillende materialen tegelijkertijd de specificaties van de warmtebehandeling worden gespecificeerd en op de tekening worden aangegeven.

2) Beperkingen op de grootte en het gewicht van de onderdelen.

De grootte en het gewicht van de onderdelen zijn gerelateerd aan het type materiaal en de productiemethode van de vorm. Bij de productie van gietstukken is er over het algemeen geen beperking aan de grootte en het gewicht; bij de productie van smeedstukken moet aandacht worden besteed aan de productiecapaciteit van smeedmachines en apparatuur.

Daarnaast zijn de grootte en het gewicht van de onderdelen ook gerelateerd aan de sterkte-gewichtsverhouding van het materiaal. Materialen met een hoge sterkte-gewichtsverhouding moeten zoveel mogelijk worden gekozen om de afmetingen en het gewicht van de onderdelen te beperken.

3) Het belang van onderdelen in de hele machine en componenten.

4) Andere speciale vereisten (zoals of isolatie, antimagnetisch, enz. vereist zijn).

II. Procesvereisten

Om de onderdelen gemakkelijk te maken, moet bij de materiaalkeuze rekening worden gehouden met de complexiteit van de structuur van het onderdeel, de grootte en het type van de blenk.

Voor onderdelen met complexe vormen en grote maten, als gietblanks worden overwogen, moeten materialen met goede gietprestaties worden geselecteerd; als lasblanks worden overwogen, moet laag koolstofstaal met goede lasprestaties worden geselecteerd.

Voor onderdelen met eenvoudige vormen, kleine afmetingen en grote hoeveelheden zijn ze geschikt om te stempelen en matrijssmeedwerkEr moet gekozen worden voor materialen met een goede plasticiteit. Voor onderdelen die een warmtebehandeling nodig hebben, moet het materiaal goed presteren op het gebied van warmtebehandeling.

Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met het gemak waarmee het materiaal zelf kan worden bewerkt en het gemak waarmee het materiaal na de warmtebehandeling kan worden bewerkt.

III. Economische eisen

1) De relatieve prijs van het materiaal zelf

Als we willen voldoen aan de gebruikseisen, moeten we zoveel mogelijk kiezen voor materialen met een lagere prijs. Dit is vooral belangrijk voor onderdelen die in grote hoeveelheden worden gemaakt.

2) De verwerkingskosten van het materiaal

Als de kwaliteit van de onderdelen niet groot is, maar het verwerkingsvolume wel, dan zullen de verwerkingskosten een groot deel van de totale kosten van de onderdelen in beslag nemen.

Hoewel gietijzer goedkoper is dan plaatstaal, zijn de kosten voor het gebruik van gietijzer bij de productie van enkele of kleine series doosvormige onderdelen hoger dan die van staal. plaatlassenomdat dit de kosten van het maken van mallen kan besparen.

3) Materiaal opslaan

Om materialen te besparen, kan een warmtebehandeling of oppervlakteversterking (shot peening) kunnen worden gebruikt om de potentiële mechanische eigenschappen van de materialen volledig te benutten en te exploiteren; oppervlaktebekledingsmethoden (verchromen, verkoperen, zwarten, blauwen, enz.) kunnen ook worden gebruikt om corrosie en slijtage te verminderen en zo de levensduur van de onderdelen te verlengen.

4) Materiaalgebruik

Om het gebruik van materialen te verbeteren, kunnen niet- of minder snijdende bewerkingen worden gebruikt, zoals matrijssmeden, precisiegieten, stempelen, enz. Dit kan niet alleen het gebruik van materialen verbeteren, maar ook de werktijd van snijbewerking verminderen.

5) Kostbare materialen besparen

Door een combinatiestructuur te gebruiken, kunnen duurdere materialen worden bespaard. Voor de wormwielring van de combinatiestructuur wordt bijvoorbeeld tinbrons gebruikt, dat een betere wrijvingsvermindering heeft maar duurder is, terwijl voor de wielkern goedkoper gietijzer wordt gebruikt.

6) Zeldzame materialen opslaan

In dit opzicht zijn mangaan-boron series gelegeerd staal, die overvloedig in middelen in ons land, kan worden gebruikt om chroom-nikkel-serie gelegeerd staal, die minder in middelen, en aluminium brons kan worden gebruikt om tin brons, enz. te vervangen.

7) De levering van materialen

Vanuit het oogpunt van vereenvoudiging van de levering en opslag van materiaalvariëteiten moeten voor onderdelen die in kleine batches worden geproduceerd, de variëteit en specificaties van materialen die op dezelfde machine worden gebruikt, zo veel mogelijk worden geminimaliseerd om de levering en het beheer te vereenvoudigen, en het is gemakkelijker om de meest redelijke bewerkingsmethode te begrijpen in het proces van verwerking en warmtebehandeling, waardoor de productiekwaliteit wordt verbeterd, afvalproducten worden verminderd en de arbeidsproductiviteit wordt verbeterd.