金屬零件選材的一般原則

tags:    時間:2014-03-07 10:31:20
金屬零件選材的一般原則簡介
在機器製造工業中,無論是開發新產品或是更新老產品,在設計和製造機械零件的過程中,除了標準零件可由設計者查閱手冊選用外,大都要考慮如何合理地選用材料這個重要問題。實踐證明,影晌產品的質量和生……
金屬零件選材的一般原則正文

在機器製造工業中,無論是開發新產品或是更新老產品,在設計和製造機械零件的過程中,除了標準零件可由設計者查閱手冊選用外,大都要考慮如何合理地選用材料這個重要問題。實踐證明,影晌產品的質量和生產成本的因素很多,其中材料的選用是否恰當,往往起到關鍵的作用。              
從機械零件設計和製造的一般程序來看,先是按照零件工作條件的要求來選擇材料,然後根據所選材料的機械性能和工藝性能來確定零件的結構形狀和尺寸。在著手製造零件時,也要按所用的材料來制訂加工工藝方案。比如選用的材料是鑄鐵,就只能用鑄造方法去生產了。
機械零件選材時,主要是考慮零件的工作條件、材料的工藝性能和產品的成本。現將有關選材的一些基本原則分述如下:
(1)選用的材料要滿足零件工作條件的要求
零件的工作條件是各種各樣的,例如受力狀態就有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、剪切等;載荷性質也有靜載、衝擊、交變的不同;工作溫度則有室溫、高溫、低溫之分;環境介質亦有酸的、鹼的、海水以及使用潤滑劑等的不同。從上列的工作條件來看,受力狀態和載荷性質是反映機械性能的;工作溫度和環境介質則屬使用環境的材料的機械性能指標也是各種各樣的。如屈服極限、強度極限、疲勞極限等是反映材料強度的指標;延伸率、斷面收縮率等是反映材料塑性的指標;衝擊韌性、斷裂韌性等則是反映材料韌性的指標。   、
由於選材的基本出發點是要滿足零件的強度要求,所以各種強度指標通常都直接用於零件斷面尺寸的設計計算。而δ、ψ、αk、Κ10等則一般不直接用於設計計算。有時為了保證零件的安全,才用它們作間接的強度校核,以確定所選材料的強度、塑性和韌性等是否配合適當。至於材料的硬度指標,雖可對強度性能作出一定量的估計,也不用於零件的設計計算。但測量硬度比較簡便,在生產中是應用很多的。
至於使用環境的情況,在選材時也是必須考慮的。例如:在高溫下工作的零件,可選用耐熱鋼;要求耐腐蝕的,可用奧氏體不鏽鋼;要求耐磨的,可用硬質合金;要求高硬度的,可用工具
鋼;等等。
(2)材料的工藝性能也是選材的重要依據之一因為零件的生產方法不同,將直接影響其質量和生產成本。
金屬材料的基本加工方法有鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理等。
(3)選材時必須十分重視材料的經濟性所選材料既要價廉質優,又要盡量選用國產材料。一般而言,鑄鐵能滿是要求就不用鑄鋼了;碳素鋼能滿足要求就不用合金鋼了。例如有些曲軸和連桿,選用球墨鑄鐵代替鍛鋼去生產,就減少了切削加工量,降低了成本。
在選材時必須重視材料的經濟性,不僅要考慮材料本身的價格和製造零件所需的一切費用,還要考慮材料的功能。根據價值工程的原理:價值=功能/成本。用它計算出的結果進行比較,價值就不單是材料本身的價格了,還有材料的功能和使用壽命等含義,所以能夠比較全面地反映選材的經濟性。例如:要製造一個耐腐蝕的容器,有三個選材方案,一是用普通碳素鋼,製造成本為5000元,可使用1年;二是用奧氏體耐酸不鏽鋼,製造成本為40000元,可用10年;三是用鐵素體不鏽鋼,製造成本為15000元,可用6年。根據價值工程原理算出一、二、三方案的價值係數是1:1.25:2,可見第三選材方案的經濟性更好些。
 

 

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