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机械零件材料选择的原则

已有 100 次阅读  2017-11-24 16:51

  通常,金属机械零件要经过结构设计、选择材料、毛坯生产、机械加工和热处理等多道工序,而每道工序都直接影响到产品的质量,正确合理选材是零件设计的一项重要任务。选材的基本原则是所选材料的性能应能满足零部件使用要求,经久耐用,易于加工制造,成本低,即从材料的使用性能、工艺性和经济性3个方面进行考虑。

  1.满足使用要求

  设计机械零件的基本原则之一是工作可靠。零件的材料直接影响着其强度、刚度、耐磨性、耐蚀性、耐热性、疲劳寿命、重量、美观等,应根据零件的工况选择适当的材料。如零件承受较大载荷或要求尺寸小重量轻,应选择高强度合金钢;零件承受较大冲击载荷,需要选择韧性好的合金钢;构成摩擦副的零件要求耐磨性好,应按摩擦学设计来选择减摩耐磨性好的材料配对,如磨损主要是磨粒磨损时,一般应选淬火钢;工作时要接触腐蚀性气体或液体的零件,要针对造成腐蚀的具体情况,选择合适的耐腐蚀的材料。当某个零件对设备的正常使用非常重要时,应选择质量可靠的材料。

  2.满足工艺要求

  便于加工是设计机械零件时也必须遵守的一个原则,零件是否便于加工直接关系到零件的成本和制造时间。金属材料的工艺性能是指金属适应某种加工工艺的能力,主要是切削加工性能、材料的成型性能(铸造、锻造、焊接)和热处理性能(淬透性、变形、氧化和脱碳倾向等)。这些性能包括以下方面。

  > 铸造性能:主要指流动性、收缩性、热裂倾向性、偏析和吸气性等。接近共晶成分合金的铸造性能最好。常用的铸造合金中,灰口铸铁的铸造性能最好,铸钢最差,铸铜合金和铸铝合金较好。

  > 锻造性:能:主要指冷、热压力加工时的塑性变形能力以及可热压力加工的温度范围,抗氧化性和对加热、冷却的要求等。低碳钢的锻造性最好,中碳钢次之,高碳钢则较差。低合金钢的锻造性接近中碳钢,高碳合金钢由于导热性差、变形抗力大、锻造温度范围小,其锻造性能较差,不能进行冷压力加工。

  > 切削性能:是指材料接受切削加工的能力。一般用切削硬度、被加工表面的粗糙度、排除切削的难易程度以及对dao具的磨损程度来衡量。铝、镁合金切削加工性最好,而奥氏体不锈钢、高速钢等含高碳、高合金,所以不易切削加工。

  > 焊接性能:是指金属接受焊接的能力。一般以焊接接头形成冷裂或热裂以及气孔等缺陷的倾向性大小来衡量。低碳钢与低强度合金钢有较好的焊接性,高碳钢与高合金钢的焊接性能较差。

  > 热处理工艺性:包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性及氧化脱碳倾向性等。热处理工艺是作为改善切削加工性和使零件获得使用性能而安排在有关工序中,热处理性能对钢非常重要。

  3.满足经济性要求

  降低零件成本,是提高产品价格竞争力的一个重要途径。价格低廉,是设计零件时要遵守的原则之一。在满足使用性能的前提下,选用零件材料时要注意降低零件的总成本。零件的总成本主要包含材料的价格和加工等费用。

  不同材料的价格可能相差几倍,甚至几十倍。在金属材料中,碳钢和铸铁的价格相对较低,其加工工艺性能较好。所以,在满足机械性能要求的前提下,宜优先选择碳钢或铸铁。在选材时还应考虑材料的供应情况,品种尽量少,以便于采购和管理。深圳瑞丰信业精密机械公司是集机械零件加工一体的机械零件加工厂,提供精密机械零件加工、非标自动化机器零件加工、大型机械零件加工服务优秀的机械零件加工公司!

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