Θεωρήσεις για την επιλογή υλικού στην κατεργασία μηχανικών εξαρτημάτων ακριβείας
I. Θεωρήσεις με βάση την απόδοση της υπηρεσίας
Δύναμη και Σκληρότητα
Η επιλογή υλικού βασίζεται στο περιβάλλον σέρβις και στις απαιτήσεις φόρτισης-των εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, οι στροφαλοφόροι άξονες του κινητήρα, οι οποίοι υπόκεινται σε σημαντικά εναλλασσόμενα φορτία, κατασκευάζονται συχνά από κράμα χάλυβες υψηλής αντοχής, όπως 40Cr, ώστε να διασφαλίζεται ότι δεν παραμορφώνονται ή θραύονται κάτω από-μακροπρόθεσμες σύνθετες συνθήκες φόρτισης. Αντίθετα, τα εργαλεία κοπής που χρησιμοποιούνται για την κατεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας είναι συνήθως κατασκευασμένα από καρβίδια με τσιμέντο, τα οποία διαθέτουν εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, επιτρέποντάς τους να διατηρούν αιχμηρές ακμές κοπής.
Αντίσταση στη φθορά
Για εξαρτήματα που λειτουργούν σε περιβάλλοντα τριβής, όπως γρανάζια και ρουλεμάν, είναι απαραίτητα υλικά με καλή αντοχή στη φθορά. Για παράδειγμα, τα γρανάζια στα κιβώτια ταχυτήτων αυτοκινήτων κατασκευάζονται συνήθως από χάλυβες ενανθράκωσης όπως το 20CrMnTi. Μετά την ενανθράκωση και το σβήσιμο, αυτά τα υλικά επιτυγχάνουν υψηλή σκληρότητα επιφάνειας και αντοχή στη φθορά, μειώνοντας αποτελεσματικά τη φθορά του κιβωτίου ταχυτήτων κατά τη μετάδοση και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής.
Αντοχή στη διάβρωση
Τα εξαρτήματα που εκτίθενται σε υγρά, όξινα ή αλκαλικά διαβρωτικά περιβάλλοντα, όπως βαλβίδες και σωλήνες σε χημικό εξοπλισμό, απαιτούν υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση-. Για παράδειγμα, ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L, με την εξαιρετική του αντοχή στη διάβρωση και την αντοχή στη διακοκκώδη διάβρωση, μπορεί να διατηρήσει σταθερή απόδοση σε σκληρά χημικά περιβάλλοντα.
Θερμική σταθερότητα
Τα εξαρτήματα που λειτουργούν σε περιβάλλοντα υψηλών-θερμοκρασιών, όπως πτερύγια τουρμπίνας σε αερο-κινητήρες, χρειάζονται υλικά με καλή θερμική σταθερότητα. Τα υπερκράματα με βάση το νικέλιο-, τα οποία προσφέρουν ανώτερη αντοχή σε υψηλή{{4} θερμοκρασία, αντοχή στην οξείδωση και αντοχή στη θερμή διάβρωση, χρησιμοποιούνται συνήθως για τα πτερύγια των στροβίλων. Τα υλικά αυτά διατηρούν το σχήμα και την απόδοσή τους σε υψηλές θερμοκρασίες, διασφαλίζοντας την κανονική λειτουργία του κινητήρα.
II. Θεωρήσεις με βάση τη μηχανική ικανότητα
μηχανική ικανότητα
Για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα και η ποιότητα της κατεργασίας, τα υλικά πρέπει να έχουν καλή μηχανική ικανότητα. Για παράδειγμα, οι χάλυβες ελεύθερης{1} κοπής (όπως Y12, Y15) έχουν βελτιωμένη μηχανική ικανότητα λόγω της προσθήκης στοιχείων όπως το θείο και ο μόλυβδος. Αυτά τα υλικά έχουν ως αποτέλεσμα μειωμένη φθορά του εργαλείου, χαμηλότερες δυνάμεις κοπής και ευκολότερο σπάσιμο των τσιπς κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της μηχανικής κατεργασίας και την ποιότητα της επιφάνειας.
Σφυρηλατότητα
Για εξαρτήματα που απαιτούν σφυρηλάτηση, η σφυρηλάτηση του υλικού είναι ζωτικής σημασίας. Για παράδειγμα, το κράμα αλουμινίου 6061 έχει καλή σφυρηλάτηση και μπορεί εύκολα να παραμορφωθεί στη θερμή κατάσταση. Μπορεί να σφυρηλατηθεί σε διάφορα πολύπλοκα σχήματα και επιτυγχάνει καλές μηχανικές ιδιότητες μετά τη σφυρηλάτηση.
Συγκολλησιμότητα
Όταν τα εξαρτήματα πρέπει να συναρμολογηθούν μέσω συγκόλλησης, θα πρέπει να επιλέγονται υλικά με καλή συγκολλησιμότητα. Για παράδειγμα, ο χάλυβας Q235 έχει εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης και είναι λιγότερο επιρρεπής σε ελαττώματα όπως ρωγμές και πορώδες κατά τη συγκόλληση. Αυτό εξασφαλίζει την αντοχή και τη στεγανότητα των συγκολλημένων αρμών και χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα συγκολλημένα δομικά εξαρτήματα.
Απόδοση θερμικής επεξεργασίας
Για να επιτευχθούν καλές ολοκληρωμένες ιδιότητες, πολλά μηχανικά εξαρτήματα ακριβείας απαιτούν θερμική επεξεργασία. Για παράδειγμα, ο χάλυβας 45 μπορεί να επιτύχει έναν καλό συνδυασμό αντοχής και σκληρότητας μέσω σβέσης και σκλήρυνσης. Ωστόσο, είναι απαραίτητος ο αυστηρός έλεγχος των παραμέτρων θερμικής επεξεργασίας για την αποφυγή ζητημάτων όπως παραμόρφωση και ρωγμές.
