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機械零件選用材料的原則

發布時間: 2011-07-10 11:23 字號:

機械零件材料

機械零件所使用的材料是多種多樣的,但是金屬材料,尤其是黑色金屬材料,應用得最多和最廣。此外各種新技術材料,如納米材料等,在機械中的應用也將逐漸增多。

以下是選擇材料的一般原則,作為選擇材料的依據。

●載荷的大小和性質,應力的大小、性質及其分布狀況

這方面的因素主要是從強度觀點來考慮的,應在充分了解材料的機械性能的前提下來進行選擇。

脆性材料原則上只適用于制造在靜載荷下工作的零件。在有沖擊的情況下,應選擇塑性材料。

金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改善,因此,要充分利用熱處理手段來發揮材料的潛力。對于常用的調質鋼,由于其回火溫度的不同,可得到力學性能不同的毛坯。

●零件的工作情況

零件的工作情況是指零件所處的環境特點、工作溫度、摩擦磨損的程度等。

在濕熱環境下工作的零件,其材料應有良好的防銹和耐腐蝕的能力,例如選用不銹鋼、銅合金等。

工作溫度對材料選擇的影響,一方面要考慮互相配合的兩零件的材料的線膨脹系數不能相差過大,以免在溫度變化時產生過大的熱應力,或者使配合松動;另一方面要考慮材料的機械性能隨溫度而變化的情況。

零件在工作中有可能發生磨損之處,要提高其表面硬度,以增加耐磨性。因此,應選擇適于進行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼等品種。

●零件的尺寸及質量

零件的尺寸及質量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關。用鑄造材料制造毛坯時,一般可以不受尺寸及質量大小的限制;而用鍛造材料制造毛坯時,則須注意鍛壓機械及設備的生產能力。此外,零件尺寸和質量的大小還和材料的強重比有關,應盡可能選用強重比大的材料,以便減小零件的尺寸和質量。

●零件結構的復雜程度及材料的加工可能性

結構復雜的零件宜選用鑄造毛坯,或用板材沖壓出元件后再經焊接而成。結構簡單的零件可用鍛造法制取毛坯。

對材料工藝性的了解,在判斷加工可能性方面起著重要的作用。鑄造材料的工藝性是指材料的液態流動性、收縮率、偏析程度及產生縮孔的傾向性等。鍛造材料的工藝性是指材料的延展性、熱脆性及冷態和熱態下塑性變形的能力等。焊接材料的工藝性是指材料的焊接性及焊縫產生裂紋的傾向性等。材料的熱處理工藝性是指材料的可淬性、淬火變形傾向性及熱處理介質對它的滲透能力等。冷加工工藝性是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能達到的表面粗糙度等。

●材料的經濟性

材料的經濟性主要表現在以下幾方面:

◆ 材料本身的相對價格。

◆ 材料的加工費用。

◆ 材料的利用率。

◆ 采用組合結構。

◆ 節約稀有材料。

●材料的供應狀況

選材時還應考慮到當時當地材料的供應狀況。為了簡化供應和貯存的材料品種,對于小批制造的零件,應盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規格。

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