Как выбрать правильные материалы для деталей?

Выбор материала из множества материалов - задача, ограниченная различными факторами. Поэтому выбор материала для деталей является важной частью проектирования деталей.

Принцип выбора материалов для механических деталей заключается в том, что необходимый материал должен отвечать требованиям использования деталей, обладать хорошей технологичностью и экономичностью.

I. Требования к использованию

Требования к использованию механических деталей отражены в следующих пунктах:

1) Условия работы и нагрузки на детали, а также требования, выдвигаемые для предотвращения соответствующих форм отказа.

Под условиями работы подразумеваются экологические характеристики деталей, рабочая температура, степень трения и износа. Для деталей, работающих во влажной и горячей среде или в агрессивной среде, материал должен обладать хорошей устойчивостью к ржавчине и коррозии.

В этом случае в первую очередь можно рассматривать нержавеющую сталь и медные сплавы.

Влияние рабочей температуры на выбор материала В основном, это два аспекта: с одной стороны, коэффициенты линейного расширения двух взаимодействующих частей не должны сильно отличаться друг от друга, чтобы избежать чрезмерного теплового напряжения или ослабления взаимодействия при изменении температуры; с другой стороны, необходимо учитывать изменение механических свойств материала в зависимости от температуры.

Для деталей, работающих в условиях трения скольжения, необходимо повысить твердость поверхности для увеличения износостойкости. Материалы, подходящие для обработка поверхности Например, следует выбирать закаленную, науглероженную и азотированную сталь или использовать материалы с хорошими показателями снижения трения и износостойкости.

Состояние нагрузки относится к величине и характеру нагрузки и напряжения на детали.

В принципе, хрупкие материалы подходят только для изготовления деталей, работающих при статической нагрузке; при ударах в основном используются пластичные материалы; для деталей с большим контактным напряжением на поверхности следует выбирать материалы, поддающиеся поверхностной обработке, например, сталь с поверхностной закалкой; для деталей, подвергающихся деформации, следует выбирать усталостностойкие материалы; для деталей, подвергающихся ударной нагрузке, следует выбирать материалы с высокой ударной вязкостью; для деталей, размер которых зависит от прочности и размер и вес которых ограничены, следует выбирать материалы с более высокой прочностью; для деталей, размер которых зависит от жесткости, следует выбирать материалы с большим модулем упругости.

Характеристики металлических материалов, как правило, могут быть улучшены и усовершенствованы с помощью термической обработки. Поэтому потенциал материалов должен быть полностью использован с помощью термообработки.

Для наиболее часто используемой закаленной стали можно получить заготовки с различными механическими свойствами благодаря разным температурам отпуска. Чем выше температура отпуска, тем ниже твердость и жесткость материала, и тем лучше пластичность.

Поэтому при выборе различных материалов следует одновременно уточнять и указывать на чертеже спецификации термообработки.

2) Ограничения на размер и вес деталей.

Размер и вес деталей зависят от типа материала и способа изготовления заготовки. При производстве заготовок для литья, как правило, нет ограничений по размеру и весу; при производстве заготовок для ковки следует обращать внимание на производственную мощность кузнечное оборудование и оборудование.

Кроме того, размер и вес деталей зависят от соотношения прочности и веса материала. Для уменьшения размеров и веса деталей следует выбирать материалы с большим отношением прочности к весу.

3) Важность деталей для всей машины и компонентов.

4) Другие специальные требования (например, требуется ли изоляция, антимагнитные свойства и т.д.).

II. Требования к процессу

Чтобы детали были просты в изготовлении, при выборе материалов следует учитывать сложность конструкции детали, размер и тип заготовки.

Для деталей с сложные формы и больших размеров, если рассматриваются заготовки для литья, следует выбирать материалы с хорошими литейными характеристиками; если рассматриваются заготовки для сварки, следует выбирать низкоуглеродистую сталь с хорошими сварочными характеристиками.

Для деталей простой формы, небольших размеров и большого количества они подходят для штамповки и штамповкаСледует выбирать материалы с хорошей пластичностью. Для деталей, требующих термообработки, материал должен обладать хорошими характеристиками термообработки.

Кроме того, следует учитывать легкость обработки самого материала и легкость обработки после термообработки.

III. Экономические требования

1) Относительная цена самого материала

При условии соблюдения требований к использованию следует выбирать материалы с более низкой ценой, насколько это возможно. Это особенно важно для деталей, производимых в больших количествах.

2) Стоимость обработки материала

Если качество деталей не очень высокое, но объем обработки большой, стоимость обработки будет занимать большую долю в общей стоимости деталей.

Несмотря на то, что чугун дешевле стальной плиты, при единичном или мелкосерийном производстве деталей коробчатого типа стоимость использования чугуна выше, чем стоимость использования стали сварка пластинПоскольку в последнем случае можно сэкономить на изготовлении пресс-формы.

3) Экономия материала

В целях экономии материалов термическая обработка или поверхностное упрочнение (дробь упрочнение, прокатка и т.д.) могут быть использованы для полного использования и применения потенциальных механических свойств материалов; методы покрытия поверхности (хромирование, меднение, чернение, воронение и т.д.) также могут быть использованы для уменьшения коррозии и износа, тем самым увеличивая срок службы деталей.

4) Использование материалов

Чтобы улучшить использование материалов, можно использовать неразрезную или менее резную обработку, например штамповку, точное литье, штамповку и т. д. Это позволяет не только улучшить использование материалов, но и сократить рабочее время на обработку резанием.

5) Экономия драгоценных материалов

Использование комбинированной конструкции позволяет экономить более дорогие материалы. Например, для кольца червячной передачи комбинированной конструкции используется оловянная бронза, которая лучше снижает трение, но стоит дороже, а для сердечника колеса - более дешевый чугун.

6) Сохраните редкие материалы

В этой связи марганец-борная серия легированная стальАлюминиевая бронза может быть использована для замены оловянной бронзы и т.д., а также для замены хромоникелевой легированной стали, которая имеет меньшие ресурсы в нашей стране.

7) Поставка материалов

При выборе материалов следует выбирать материалы, которые доступны на местах и легко поставляются, чтобы сократить расходы на закупку, транспортировку и хранение; с точки зрения упрощения поставок и хранения различных материалов, для деталей, производимых небольшими партиями, следует максимально сократить разнообразие и спецификации материалов, используемых на одном станке, чтобы упростить поставки и управление, и легче понять наиболее разумный метод работы в процессе обработки и термообработки, тем самым улучшая качество изготовления, уменьшая количество отходов и повышая производительность труда.