理论教育 选择材料应考虑的三个方面

选择材料应考虑的三个方面

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:选择材料时,需要考虑的3个方面是:材料的使用性能、加工工艺性能以及经济性。所以,选材时要把材料的化学成分与强化手段紧密结合起来综合考虑。在金属材料中,非合金钢和铸铁的价格比较低廉,而且加工方便。因此,在能满足零件力学性能与工艺性能的前提下,选用非合金钢和铸铁可降低成本。此外,在选择材料时应立足于我国的资源条件,考虑我国的生产条件和供应情况,以及节能减排和环境保护的规定与要求。

选择材料应考虑的三个方面

选择材料时,需要考虑的3个方面是:材料的使用性能(即“质优”)、加工工艺性能(即“易加工”)以及经济性(即“实惠”)。只有对这3个方面进行综合性权衡,才能使材料发挥最佳的社会效益。

1.材料的使用性能

材料的使用性能是指材料为保证机械零件或工具正常工作而应具备的性能,它包括力学性能、物理性能和化学性能。对于机器零件和工程构件,最重要的是力学性能。

要能正确地分析零件的工作条件,包括受力状态、应力(或载荷)性质、工作温度、环境条件等。其中受力状态有拉、压、弯、扭等;应力(或载荷)性质有静载荷、冲击载荷、循环应力等;工作温度可分为高温和低温;环境条件有加润滑剂的,有接触酸、碱、盐、海水、粉尘、磨粒的等。此外,有时还需考虑导电性、磁性、膨胀、导热等特殊要求。

根据上述分析,确定该零件的失效方式,再根据零件的形状、尺寸、载荷,确定使用性能指标的具体数值。有时通过改进强化方法,可以将廉价的金属材料制成性能更好的零件。所以,选材时要把材料的化学成分与强化手段紧密结合起来综合考虑。

2.材料的工艺性

制造每一个零件都要经过一系列的加工过程。因此,材料加工成零件的难易程度,将直接影响零件的质量、生产效率和制造成本。

如果零件的加工方法是铸造,则最好选用铸造性能好的铸造合金,以保证获得较好的流动性;如果零件是锻件冲压件,则最好选择塑性较好的金属材料;如果零件是焊接结构件,则最适宜的材料是低碳钢或低合金高强度结构钢,以保证获得良好的焊接性。(www.daowen.com)

工艺性能中最突出的问题是切削加工性和热处理工艺性。因为绝大多数金属材料需要经过切削加工和热处理。为了便于切削,一般希望钢铁材料的硬度控制在170~260HBW。在化学成分确定后,可借助于热处理来改善金属材料的金相组织和力学性能,达到改善其切削加工性的目的。

当材料的工艺性能与力学性能相矛盾时,有时正是工艺性能的优先考虑使得某些力学性能显然合格的材料不得不舍弃,这点对于大批量生产的零件特别重要。因为在大量生产时,工艺周期的长短和加工费用的高低,常常是生产单位考虑的关键因素。

3.材料的经济性

在满足使用性能的前提下,选用材料时应注意降低零件的制造成本。零件的制造成本包括材料本身的价格、加工费及其他费用,有时甚至还包括运费与安装费用。

在金属材料中,非合金钢和铸铁的价格比较低廉,而且加工方便。因此,在能满足零件力学性能与工艺性能的前提下,选用非合金钢和铸铁可降低成本。对于一些只要求表面性能好的零件,可选用廉价钢种进行表面强化处理来达到使用要求。另外,在考虑金属材料的经济性时,切记不宜单纯地以单价来比较金属材料的优劣,而应以综合经济效益来评价金属材料的经济性。

此外,在选择材料时应立足于我国的资源条件,考虑我国的生产条件和供应情况,以及节能减排和环境保护的规定与要求。对企业来说,所选材料的种类和规格,应尽量少而集中,以便于集中采购和管理。

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