金属零件的选材合理与否直接影响产品的质量、寿命和生产成本,选材的依据是零件的使用性能和失效分析结果。选材的一般原则是,首先保证使用性能,同时兼顾工艺性和经济性。
所谓使用性能是指零件在工作时应具备的力学性能、物理性能和化学性能。不同零件所要求的使用性能也不同,因此,选材的首要任务是准确判断零件所要求的使用性能,然后再确定所选材料应具备的主要性能指标及具体数值并进行选材。具体方法如下:
(1)分析零件的工作条件,确定使用性能 工作条件主要指:①零件的受力情况,包括受力形式,如载荷形式(拉、压、弯曲或扭转等),载荷性质(如静载、动载、交变载荷)及承受摩擦的状况;②环境状况,如工作温度、介质等;③特殊要求如导热性、导电性、导磁性等。在工作条件分析的基础上确定使用性能。如重要传动齿轮,受交变弯曲应力、交变接触应力、冲击载荷及摩擦等,应把疲劳强度、抗弯强度、接触疲劳抗力、硬度作为主要使用性能。(www.xing528.com)
(2)进行失效分析,确定使用性能 失效分析就是要找出产生失效的主导因素,为较准确地确定零件的主要使用性能提供经过实践的可靠依据。如长期以来,人们认为发动机曲轴的主要使用性能是高的冲击抗力和耐磨性,应选45钢制造,通过失效分析发现,曲轴的失效形式主要为疲劳断裂,其主要使用性能为疲劳抗力。因此,以疲劳强度为主要使用性能指标设计、制造的曲轴,不仅质量和寿命显著提高,而且可以选用价格低的球墨铸铁制造。
(3)从零件的使用性能要求提出对材料的性能要求 明确了零件的使用性能后,并不能马上按此进行选材,还要把使用性能的要求,通过分析、计算量化成具体数值,再按这些数值,从手册中给出的材料性能数据大致应用范围选材。常规的力学性能指标有HRC或HBW、Ae、Rm、δψ、αH等。对于非常规的力学性能指标,可通过模拟实验或查找有关资料相应的数据进行选材。除了依据力学性能外,对高温和腐蚀介质中工作的零件,还要求有良好的抗氧化性和耐蚀性;有些特殊性能要求,如电性能、磁性能、热性能等。则要依据材料的物理性能和化学性能选材。
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