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工程材料和熱加工工藝選擇探析論文

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一、材料選擇的使用性

工程材料和熱加工工藝選擇探析論文

使用性是保證零部件完成指定功能的必要條件,它是選材的最主要依據。使用性主要是指零件在使用狀態下應具有的力學性、物理性和化學性。對於機械零件,最重要的使用性是力學性。對零部件力學性的要求,一般是在分析零部件的工作條件和失效形式的基礎上提出來的。根據使用性選材的步驟如下。

1.分析零部件的工作條件,確定使用性

零部件的丁作條件是複雜的。工作條件分析包括受力狀態(如拉、壓、彎、扭、剪切等)、載荷性質、載荷大小及分佈、工作溫度(低溫、室溫、高溫、變溫)、環境介質(潤滑劑、酸、鹼)、對零部件的特殊性要求(電、磁)等。在對工作條件進行全面分析的基礎上確定零部件的使用性。

2.分析零部件的失效原因,確定主要使用性

對零部件使用性的要求往往是多項的。例如傳動軸,要求其具有高的疲勞強度、韌性和軸頸的耐磨性,因此,需要透過對零部件失效原因的分析,找出導致失效的主導因素,準確確定出零部件所必需的主要使用性能。

二、材料的熱加工工藝性能

工藝性能對大批量生產的零部件尤爲重要,因爲在大批量生產時,工藝週期的長短和加工費用的高低,常常是生產的關鍵。金屬材料、高分子材料、陶瓷材料的工藝性能介紹概括如下。

1.金屬材料的工藝性能

金屬材料的工藝性能是指金屬適應某種加工工藝的能力。金屬材料的加工工藝複雜,要求的工藝性能較多,主要有機械加工性能、材料成形性能。機械加工性能是指材料接受切削或磨削加工的`能力。一般用切削硬度、被加工表面的粗糙度、排除切屑的難易程度以及對刃具的磨損程度來衡量。硬度太高,刃具磨損嚴重,切削加工性下降;硬度太低,則不易斷屑,切削加工性也差。鋁及鋁合金的機械加工性能較好,鋼中以易切削鋼的杌械加工性能最好,而奧氏體不鏽鋼及高碳高合金的高速鋼的機械加工性能較差。

2.高分子材料的工藝性能

高分子材料的加工工藝比較簡單,主要是成形加工,成形加工方法較多。高分子材料的切削加工性能尚好,但由於高分子材料的導熱性差,在切削過程中易使工件溫度急劇升高,使熱塑性塑料變軟:使熱固性塑料燒焦。3.陶瓷材料的工藝性能陶瓷材料主要工藝也是成形加工。按零部件的形狀、尺寸精度和性能要求的不同.可採用不同的成形加工方法(粉漿、熱壓、擠壓、可塑)。陶瓷材料的切削加工性差,除了採用碳化硅或金剛石砂輪進行磨削加工外,幾乎不能進行任何其他切削加工。

三、材料的熱加工工藝

1.合金的流動性

液態金屬本身流動的能力稱爲流動性。合金的流動性好,充型能力強,易於獲得尺寸準確、外形完整和輪廓清晰的鑄件;不易產生澆不到、冷隔等缺陷;金屬液中的非金屬夾渣和氣泡易於上浮排出,不易產生夾渣和氣孔;流動性好的合金能很好地補充鑄件凝固產生的收縮,不易產生縮孔和縮鬆。

2.鑄造方法

首先根據零件圖樣製成適當的模樣,並用模樣和配製好的型砂製成砂型,然後將熔化的金屬注入型腔,待金屬液凝固冷卻後,從砂型中取出鑄件,最後清除鑄件的附着物,經過檢驗獲得所需鑄件,造型方法有手工造型和機器造型兩類。

(1)手工造型,手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型操作靈活,適應範圍廣,大小鑄件均可生產,可製作複雜的鑄型,工藝裝備簡單,設備投資少,單件、小批量生產時成本低。但勞動強度大,對工人技術水平要求高,生產效率低,鑄件質量不穩定。主要用於單件、小批生產和大型鑄件的生產。

(2)機器造型,機器造型主要是利用機器代替人工完成填砂、緊實和起模等工作。砂箱放在緊砂機工作臺上,工作臺在壓縮空氣作用下上下振動,初步緊實型砂。然後工作臺上升,與壓頭接觸,將型砂壓實。機械裝置將砂箱頂起,使砂型與模樣分離。漏模機構將砂箱及砂型托住,而使模樣漏下與砂型分離。砂箱和模樣一同翻轉180°,然後使砂箱下降,砂型與模樣分離。

四、結束語

任何工程材料的使用都要經過一定的成形過程,不同材料與結構的零件需採用不同的成形加工方法。不同成形加工方法對不同零件的材料與結構有着不同的適應性,對材料的性和零件的質量也會產生不同的影響。因此.成形方法的選擇直接影響着零件的質量、成本和生產率。科學規範的加工工藝,能夠有效提高加工效率,更加節儉加工材料。所以,在今後模具設計與生產中應該對加工工藝進行深層次思考。