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零件設計應該遵循哪些原則?

來源:lybstfsl  發表時間:2019/10/30 14:40:24  點擊次數:【1336】

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零件設計時,材料選擇得合理是決定其使用性能和壽命的基礎,同時對熱處理的工藝性也有重要影響。因此,材料選擇是產品設計質量和熱處理工藝質量的另一關鍵環節。零件材料選擇的要點如下:洛陽機械加工


  (1)根據零件工作條件和通常的失效特點選擇材料


  零件的工作條件包括零件所受載荷類型及大小、環境溫度和介質;零件失效形式包括磨損、變形、韌性斷裂和脆性斷裂等。所選擇的材料必須確保零件工作過程所需要的性能,如各種力學性能、耐磨性、抗咬合粘滯性、耐蝕性、持久強度和低溫脆性,以及其他特殊性能要求,如電性、磁性、密度等。例如:


  1)對于疲勞失效的零件,應根據其疲勞類型(接觸疲勞、沖擊疲勞、腐蝕疲勞等)和預選材料本身的特性以及疲勞強度與抗拉強度的關系、以往的經驗等進行選材。


  2)對于承受沖擊頻率不大但沖擊載荷較大的零件,通常選擇的材料其化學成分(質量分數)碳含量不大于0.4%,磷、硫含量在0.025%以下,錳含量不大于1.4%,鉻含量小于1.0%。其性能以韌性為主(硬度為45HRC左右)。對于承受沖擊頻率較大但沖擊載荷較小的零件,應以強度為主,硬度以48~?
52HRC為宜。


  3)對于要求耐磨的零件,應根據磨損類型(顆粒磨損、粘著磨損、接觸磨損和腐蝕磨損)和工作時承受的壓力等具體情況,先確定選材方向,進而再確定材料的具體牌號及熱處理方法和硬度等性能要求:


  4)對于工作溫度低于-45℃或工作溫度高于350℃要求特殊性能的零件,可參考材料手冊中推薦的含鎳、鉻量較高的鋼種。


  (2)材料選擇應與零件有效截面尺寸相適應


  對于要求整體淬透的零件選材時,必須考慮鋼的淬透性。一般機械零件以心部獲得50%(體積分數)馬氏體視為淬透;重要零件(如航空零件等)以心部獲得90%(體積分數)馬氏體視為淬透。鋼完全淬透的較大直徑稱為淬火臨界直徑(?D0)。??洛陽機械加工


  (3)選擇材料應與熱處理工藝相適應


  各種鋼都有其較好的熱處理工藝。例如,制造模具的高碳鋼和高碳合金鋼,適合整體淬火硬化后進行化學熱處理;低、中碳素鋼和低、中碳合金鋼適合化學熱處理后進行整體淬火硬化;38CrMoAl鋼適合滲氮;高錳鋼僅適合水韌處理;奧氏體鋼適合固溶處理等。


  (4)選擇材料時應考慮熱處理工藝性


  例如,結構復雜的零件要考慮淬火開裂和變形問題。在保證性能要求和不過多增加成本的前提下,采用淬透性好的合金鋼用油淬火比碳素鋼用水淬火的開裂、變形的敏感性小得多;在滿足性能要求的前提下,應盡量采用碳含量較低的鋼,以便淬火時產生較小的內應力,從而降低產生裂紋和變形的敏感性。


  (5)盡量選用可簡化熱處理工序的材料


  例如,在保證性能要求的前提下,采用低碳鋼淬火代替中碳鋼調質,既能滿足零件性能要求,又能降低成本;再如,在不受很大沖擊的條件下,要求表面耐磨的零件采用中碳鋼高頻淬火代替低碳鋼滲碳淬火,不僅可以滿足性能要求,而且因大大簡化工序和節約能耗而降低成本等。


  (6)關注當前新材料和熱處理新工藝 掌握先進技術的發展態勢,對材料的選擇不斷推陳出新;挖掘傳統材料的性能潛力,拓展其應用范圍等。

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