A gépészeti tervezés és gyártás területén a megfelelő anyagok és a megfelelő megmunkálási eljárás kiválasztása döntő fontosságú a mechanikai alkatrészek teljesítményének, minőségének és költséghatékonyságának biztosítása érdekében. Ez a dokumentum általánosan használt mechanikai alkatrészek elve alapján az anyagválasztás, az anyag típusa és a megmunkálási folyamat három szempontból a mélyreható elemzés célja, hogy értékes referencia a gépészmérnökök és a kapcsolódó szakemberek számára.
Először is, az anyagválasztás elve
A mechanikus alkatrészek kiválasztásánál számos tényezőt figyelembe kell venni, beleértve a teljesítményt, a folyamat teljesítményét és a gazdaságosságot. Konkrétan, az anyagválasztás elve főként a következő szempontokat tartalmazza:
Teljesítmény: Mindenekelőtt az alkatrészeknek meg kell felelniük az adott munkakörülmények használatának követelményeinek, mint például szilárdság, keménység, kopásállóság, korrózióállóság, fáradtságállóság stb. Ehhez az szükséges, hogy az alkatrészek munkakörülményeinek tervezője rendelkezzen az erő alapos ismerete, beleértve a munkakörnyezetet (például hőmérséklet, páratartalom, közeg stb.) és a speciális követelményeket (például hővezető képesség, elektromos vezetőképesség, mágneses vezetőképesség stb.).
Folyamatteljesítmény: az anyag folyamatteljesítménye közvetlenül befolyásolja az alkatrészek feldolgozásának egyszerűségét, a termelékenységet és a költségeket. Jó folyamatteljesítmény, beleértve a alakíthatóságot, a hegeszthetőséget, a megmunkálhatóságot stb., a feldolgozási nehézségek és költségek csökkentése, valamint a termelékenység javítása érdekében.
Gazdaság: Annak érdekében, hogy megfeleljen a teljesítmény és a folyamat teljesítményének a feltevést, meg kell próbálnia az alacsonyabb anyagköltséget választani, hogy csökkentse a termék összköltségét. Ez megköveteli, hogy a tervező átfogóan mérlegelje az anyagárat, a feldolgozási költségeket és az ezt követő karbantartási és használati költségeket.
Másodszor, az általánosan használt anyagok típusai
A mechanikai alkatrészekben általánosan használt anyagok főként a következő kategóriákat foglalják magukban:
Acél: az acél az egyik leggyakrabban használt anyag a mechanikai alkatrészekben, nagy szilárdsággal, jó plaszticitással és szívóssággal, valamint kiváló feldolgozási teljesítménnyel. A különböző felhasználási területek és teljesítménykövetelmények szerint az acél normál szénszerkezeti acélra, kiváló minőségű szénszerkezeti acélra, ötvözött szerkezeti acélra és öntött acélra osztható.
Öntöttvas: az öntöttvas jó önthető, rezgéscsillapító és kopásálló, de szilárdsága és szívóssága alacsony. Ezért az öntöttvasat gyakran használják statikus terhelésnek, súrlódásnak és kopásnak kitett alkatrészek, például szerszámgépágyak, dobozok és így tovább gyártásához.
Színesfémek: a színesfémek, mint például a réz és rézötvözetek, az alumínium és az alumíniumötvözetek alacsony sűrűségűek, jó elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek, és széles körben használatosak az elektromos, elektronikai és repülőgépiparban. A mechanikai alkatrészekben a színesfémeket általában könnyű szerkezeti részek, siklócsapágyak és így tovább gyártásához használják.
Műszaki műanyagok: Az anyagtudomány fejlődésével a műszaki műanyagokat egyre gyakrabban használják mechanikai alkatrészekben. A műszaki műanyagok előnye a könnyű súly, a korrózióállóság, a jó szigetelés stb., alkalmasak nem teherhordó, korrózióálló vagy szigetelő alkatrészek gyártására.
Harmadszor, a megmunkálási folyamat elemzése
A mechanikai alkatrészekhez különféle megmunkálási eljárások léteznek, és a gyakoriak az esztergálás, marás, fúrás, köszörülés, kovácsolás és fröccsöntés. Különböző anyagokhoz és alkatrészformákhoz különböző megmunkálási eljárások alkalmasak, amelyeket az alábbiakban mutatunk be.
Esztergálás: Az esztergálás olyan megmunkálási eljárás, amelyben a munkadarabot egy forgó munkadarab-befogó eszközre rögzítik, és a munkadarabon lévő anyagot egy szerszám segítségével fokozatosan levágják a kívánt forma és méret eléréséhez. Az esztergálás alkalmas hengeres alkatrészek, például tengelyek és hüvelyek gyártására. Az esztergálás pontossága és felületi érdessége a szerszámválasztástól és a forgácsolási paraméterek beállításától függ.
Marás: A marás egy olyan megmunkálási eljárás, amellyel összetett formájú alkatrészeket, például sík felületeket, homorú és domború felületeket, fogaskerekeket stb. gyártanak úgy, hogy a munkadarab felületén forgó szerszámmal anyagot vágnak. A marást olyan típusokba sorolják, mint a síkmarás, függőleges marás, végmarás, fogaskerekes marás és kontúrmarás, amelyek mindegyike különböző megmunkálási igényekre alkalmas.
Fúrás: A fúrás olyan megmunkálási eljárás, amelyben egy forgó fúrószár átvágja az anyagot a munkadarabon, hogy a kívánt átmérőjű és mélységű furatot hozzon létre. A fúrást általában furatrészek, például csavarfuratok és csapágylyukak készítésére használják. A fúrás pontossága és hatékonysága a fúrószár megválasztásától, a vágási paraméterek beállításától, valamint a hűtési és kenési intézkedések végrehajtásától függ.
Köszörülés: A köszörülés egy olyan megmunkálási eljárás, amelyben a munkadarab felületén lévő anyagot csiszolóanyagokkal fokozatosan levágják vagy lecsiszolják a kívánt forma, méret és felületminőség elérése érdekében. A köszörülés alkalmas nagy pontosságú és magas felületi minőségi követelményeket támasztó alkatrészek megmunkálására, mint például öntőformák, precíziós gépalkatrészek és szerszámok. A köszörülés pontossága és felületi minősége a csiszolószerszámok kiválasztásától, a köszörülési paraméterek beállításától és a munkadarab befogási módjától függ.
Kovácsolás: A kovácsolás olyan fémmegmunkálási eljárás, amelyben a fémanyagot a melegmegmunkálás után préseléssel a kívánt formára dolgozzák fel. A kovácsolás alkalmas összetett formájú és magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkező alkatrészek, például fogaskerekek és tengelyek gyártására. A kovácsolás javíthatja az anyag belső szervezeti felépítését, javíthatja az alkatrészek szilárdságát és szívósságát.
Fröccsöntés: A fröccsöntés egy olyan eljárás, amelynek során megolvadt műanyagot fröccsöntenek egy formába, és kikeményítik a szükséges alkatrész előállításához. A fröccsöntés alkalmas nagy mennyiségű, összetett formájú műanyag alkatrészek gyártására, mint például mobiltelefonok és autóalkatrészek. A fröccsöntési folyamat pontossága és felületi minősége az öntőforma kialakításától, a fröccsöntő gép teljesítményétől és a műanyag megválasztásától függ.