機械零件選用材料的原則

機械零件所使用的材料是多種多樣的，但是金屬材料，尤其是黑色金屬材料，應(yīng)用得最多和最廣。此外各種新技術(shù)材料，如納米材料等，在機械中的應(yīng)用也將逐漸增多。

以下是選擇材料的一般原則，作為選擇材料的依據(jù)。

●載荷的大小和性質(zhì)，應(yīng)力的大小、性質(zhì)及其分布狀況

這方面的因素主要是從強度觀點來考慮的，應(yīng)在充分了解材料的機械性能的前提下來進行選擇。

脆性材料原則上只適用于制造在靜載荷下工作的零件。在有沖擊的情況下，應(yīng)選擇塑性材料。

金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到力學性能不同的毛坯。

●零件的工作情況

零件的工作情況是指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損的程度等。

在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)有良好的防銹和耐腐蝕的能力，例如選用不銹鋼、銅合金等。

工作溫度對材料選擇的影響，一方面要考慮互相配合的兩零件的材料的線膨脹系數(shù)不能相差過大，以免在溫度變化時產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，或者使配合松動；另一方面要考慮材料的機械性能隨溫度而變化的情況。

零件在工作中有可能發(fā)生磨損之處，要提高其表面硬度，以增加耐磨性。因此，應(yīng)選擇適于進行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼等品種。

●零件的尺寸及質(zhì)量

零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關(guān)。用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量大小的限制；而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè)備的生產(chǎn)能力。此外，零件尺寸和質(zhì)量的大小還和材料的強重比有關(guān)，應(yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺寸和質(zhì)量。

●零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及材料的加工可能性

結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件宜選用鑄造毛坯，或用板材沖壓出元件后再經(jīng)焊接而成。結(jié)構(gòu)簡單的零件可用鍛造法制取毛坯。

對材料工藝性的了解，在判斷加工可能性方面起著重要的作用。鑄造材料的工藝性是指材料的液態(tài)流動性、收縮率、偏析程度及產(chǎn)生縮孔的傾向性等。鍛造材料的工藝性是指材料的延展性、熱脆性及冷態(tài)和熱態(tài)下塑性變形的能力等。焊接材料的工藝性是指材料的焊接性及焊縫產(chǎn)生裂紋的傾向性等。材料的熱處理工藝性是指材料的可淬性、淬火變形傾向性及熱處理介質(zhì)對它的滲透能力等。冷加工工藝性是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能達到的表面粗糙度等。

●材料的經(jīng)濟性

材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：

◆ 材料本身的相對價格。

◆ 材料的加工費用。

◆ 材料的利用率。

◆ 采用組合結(jié)構(gòu)。

◆ 節(jié)約稀有材料。

●材料的供應(yīng)狀況

選材時還應(yīng)考慮到當時當?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了簡化供應(yīng)和貯存的材料品種，對于小批制造的零件，應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。