工程材料和热加工工艺选择探析
在现代机械工程制造中,材料热加工是机械制造业重要的加工工序,是基于材料和制造有机融合运用基础上的综合技术.下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。
一、材料选择的使用性
使用性是保证零部件完成指定功能的必要条件,它是选材的最主要依据。使用性主要是指零件在使用状态下应具有的力学性、物理性和化学性。对于机械零件,最重要的使用性是力学性。对零部件力学性的要求,一般是在分析零部件的工作条件和失效形式的基础上提出来的。根据使用性选材的步骤如下。
1.分析零部件的工作条件,确定使用性
零部件的丁作条件是复杂的。工作条件分析包括受力状态(如拉、压、弯、扭、剪切等)、载荷性质、载荷大小及分布、工作温度(低温、室温、高温、变温)、环境介质(润滑剂、酸、碱)、对零部件的.特殊性要求(电、磁)等。在对工作条件进行全面分析的基础上确定零部件的使用性。
2.分析零部件的失效原因,确定主要使用性
对零部件使用性的要求往往是多项的。例如传动轴,要求其具有高的疲劳强度、韧性和轴颈的耐磨性,因此,需要通过对零部件失效原因的分析,找出导致失效的主导因素,准确确定出零部件所必需的主要使用性能。
二、材料的热加工工艺性能
工艺性能对大批量生产的零部件尤为重要,因为在大批量生产时,工艺周期的长短和加工费用的高低,常常是生产的关键。金属材料、高分子材料、陶瓷材料的工艺性能介绍概括如下。
1.金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能是指金属适应某种加工工艺的能力。金属材料的加工工艺复杂,要求的工艺性能较多,主要有机械加工性能、材料成形性能。机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、排除切屑的难易程度以及对刃具的磨损程度来衡量。硬度太高,刃具磨损严重,切削加工性下降;硬度太低,则不易断屑,切削加工性也差。铝及铝合金的机械加工性能较好,钢中以易切削钢的杌械加工性能最好,而奥氏体不锈钢及高碳高合金的高速钢的机械加工性能较差。
2.高分子材料的工艺性能
高分子材料的加工工艺比较简单,主要是成形加工,成形加工方法较多。高分子材料的切削加工性能尚好,但由于高分子材料的导热性差,在切削过程中易使工件温度急剧升高,使热塑性塑料变软:使热固性塑料烧焦。3.陶瓷材料的工艺性能陶瓷材料主要工艺也是成形加工。按零部件的形状、尺寸精度和性能要求的不同.可采用不同的成形加工方法(粉浆、热压、挤压、可塑)。陶瓷材料的切削加工性差,除了采用碳化硅或金刚石砂轮进行磨削加工外,几乎不能进行任何其他切削加工。
三、材料的热加工工艺
1.合金的流动性
液态金属本身流动的能力称为流动性。合金的流动性好,充型能力强,易于获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件;不易产生浇不到、冷隔等缺陷;金属液中的非金属夹渣和气泡易于上浮排出,不易产生夹渣和气孔;流动性好的合金能很好地补充铸件凝固产生的收缩,不易产生缩孔和缩松。
2.铸造方法
首先根据零件图样制成适当的模样,并用模样和配制好的型砂制成砂型,然后将熔化的金属注入型腔,待金属液凝固冷却后,从砂型中取出铸件,最后清除铸件的附着物,经过检验获得所需铸件,造型方法有手工造型和机器造型两类。
(1)手工造型,手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活,适应范围广,大小铸件均可生产,可制作复杂的铸型,工艺装备简单,设备投资少,单件、小批量生产时成本低。但劳动强度大,对工人技术水平要求高,生产效率低,铸件质量不稳定。主要用于单件、小批生产和大型铸件的生产。
(2)机器造型,机器造型主要是利用机器代替人工完成填砂、紧实和起模等工作。砂箱放在紧砂机工作台上,工作台在压缩空气作用下上下振动,初步紧实型砂。然后工作台上升,与压头接触,将型砂压实。机械装置将砂箱顶起,使砂型与模样分离。漏模机构将砂箱及砂型托住,而使模样漏下与砂型分离。砂箱和模样一同翻转180°,然后使砂箱下降,砂型与模样分离。
四、结束语
任何工程材料的使用都要经过一定的成形过程,不同材料与结构的零件需采用不同的成形加工方法。不同成形加工方法对不同零件的材料与结构有着不同的适应性,对材料的性和零件的质量也会产生不同的影响。因此.成形方法的选择直接影响着零件的质量、成本和生产率。科学规范的加工工艺,能够有效提高加工效率,更加节俭加工材料。所以,在今后模具设计与生产中应该对加工工艺进行深层次思考。
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