机械零件选用材料的原则

发布时间: 2012-03-27 11:10 作者: 浏览次数: 346 字号:

机械零件材料

机械零件所使用的材料是多种多样的,但是金属材料,尤其是黑色金属材料,应用得最多和最广。此外各种新技术材料,如纳米材料等,在机械中的应用也将逐渐增多。

以下是选择材料的一般原则,作为选择材料的依据。

●载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况

这方面的因素主要是从强度观点来考虑的,应在充分了解材料的机械性能的前提下来进行选择。

脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下工作的零件。在有冲击的情况下,应选择塑性材料。

金属材料的性能一般可以通过热处理加以提高和改善,因此,要充分利用热处理手段来发挥材料的潜力。对于常用的调质钢,由于其回火温度的不同,可得到力学性能不同的毛坯。

●零件的工作情况

零件的工作情况是指零件所处的环境特点、工作温度、摩擦磨损的程度等。

在湿热环境下工作的零件,其材料应有良好的防锈和耐腐蚀的能力,例如选用不锈钢、铜合金等。

工作温度对材料选择的影响,一方面要考虑互相配合的两零件的材料的线膨胀系数不能相差过大,以免在温度变化时产生过大的热应力,或者使配合松动;另一方面要考虑材料的机械性能随温度而变化的情况。

零件在工作中有可能发生磨损之处,要提高其表面硬度,以增加耐磨性。因此,应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢等品种。

●零件的尺寸及质量

零件的尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯制取方法有关。用铸造材料制造毛坯时,一般可以不受尺寸及质量大小的限制;而用锻造材料制造毛坯时,则须注意锻压机械及设备的生产能力。此外,零件尺寸和质量的大小还和材料的强重比有关,应尽可能选用强重比大的材料,以便减小零件的尺寸和质量。

●零件结构的复杂程度及材料的加工可能性

结构复杂的零件宜选用铸造毛坯,或用板材冲压出元件后再经焊接而成。结构简单的零件可用锻造法制取毛坯。

对材料工艺性的了解,在判断加工可能性方面起着重要的作用。铸造材料的工艺性是指材料的液态流动性、收缩率、偏析程度及产生缩孔的倾向性等。锻造材料的工艺性是指材料的延展性、热脆性及冷态和热态下塑性变形的能力等。焊接材料的工艺性是指材料的焊接性及焊缝产生裂纹的倾向性等。材料的热处理工艺性是指材料的可淬性、淬火变形倾向性及热处理介质对它的渗透能力等。冷加工工艺性是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到的表面粗糙度等。

●材料的经济性

材料的经济性主要表现在以下几方面:

◆ 材料本身的相对价格。

◆ 材料的加工费用。

◆ 材料的利用率。

◆ 采用组合结构。

◆ 节约稀有材料。

●材料的供应状况

选材时还应考虑到当时当地材料的供应状况。为了简化供应和贮存的材料品种,对于小批制造的零件,应尽可能地减少同一部机器上使用的材料品种和规格。