零件設(shè)計應(yīng)該遵循哪些原則？
點擊量：4518時間：2019/10/30 14:40:24
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零件設(shè)計時，材料選擇得合理是決定其使用性能和壽命的基礎(chǔ)，同時對熱處理的工藝性也有重要影響。因此，材料選擇是產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和熱處理工藝質(zhì)量的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。零件材料選擇的要點如下：??
(1)根據(jù)零件工作條件和通常的失效特點選擇材料??
零件的工作條件包括零件所受載荷類型及大小、環(huán)境溫度和介質(zhì);零件失效形式包括磨損、變形、韌性斷裂和脆性斷裂等。所選擇的材料確保零件工作過程所需要的性能，如各種力學(xué)性能、耐磨性、抗咬合粘滯性、耐蝕性、持久強(qiáng)度和低溫脆性，以及其他特殊性能要求，如電性、磁性、密度等。例如：??
1)對于疲勞失效的零件，應(yīng)根據(jù)其疲勞類型(接觸疲勞、沖擊疲勞、腐蝕疲勞等)和預(yù)選材料本身的特性以及疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系、以往的經(jīng)驗等進(jìn)行選材。??
2)對于承受沖擊頻率不大但沖擊載荷較大的零件，通常選擇的材料其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))碳含量不大于0.4%，磷、硫含量在0.025%以下，錳含量不大于1.4%，鉻含量小于1.0%。其性能以韌性為主(硬度為45HRC左右)。對于承受沖擊頻率較大但沖擊載荷較小的零件，應(yīng)以強(qiáng)度為主，硬度以48~??
52HRC為宜。??
3)對于要求耐磨的零件，應(yīng)根據(jù)磨損類型(顆粒磨損、粘著磨損、接觸磨損和腐蝕磨損)和工作時承受的壓力等具體情況，先確定選材方向，進(jìn)而再確定材料的具體牌號及熱處理方法和硬度等性能要求：??
4)對于工作溫度低于-45℃或工作溫度高于350℃要求特殊性能的零件，可參考材料手冊中推薦的含鎳、鉻量較高的鋼種。??
(2)材料選擇應(yīng)與零件有效截面尺寸相適應(yīng)??
對于要求整體淬透的零件選材時，考慮鋼的淬透性。一般機(jī)械零件以心部獲得50%(體積分?jǐn)?shù))馬氏體視為淬透;重要零件(如航空零件等)以心部獲得90%(體積分?jǐn)?shù))馬氏體視為淬透。鋼完全淬透的較大直徑稱為淬火臨界直徑(D0)。??
(3)選擇材料應(yīng)與熱處理工藝相適應(yīng)??
各種鋼都有其較好的熱處理工藝。例如，制造模具的高碳鋼和高碳合金鋼，適合整體淬火硬化后進(jìn)行化學(xué)熱處理;低、中碳素鋼和低、中碳合金鋼適合化學(xué)熱處理后進(jìn)行整體淬火硬化;38CrMoAl鋼適合滲氮;高錳鋼僅適合水韌處理;奧氏體鋼適合固溶處理等。??
(4)選擇材料時應(yīng)考慮熱處理工藝性??
例如，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件要考慮淬火開裂和變形問題。在保證性能要求和不過多增加成本的前提下，采用淬透性好的合金鋼用油淬火比碳素鋼用水淬火的開裂、變形的敏感性小得多;在滿足性能要求的前提下，應(yīng)盡量采用碳含量較低的鋼，以便淬火時產(chǎn)生較小的內(nèi)應(yīng)力，從而降低產(chǎn)生裂紋和變形的敏感性。??
(5)盡量選用可簡化熱處理工序的材料??
例如，在保證性能要求的前提下，采用低碳鋼淬火代替中碳鋼調(diào)質(zhì)，既能滿足零件性能要求，又能降低成本;再如，在不受很大沖擊的條件下，要求表面耐磨的零件采用中碳鋼高頻淬火代替低碳鋼滲碳淬火，不僅可以滿足性能要求，而且因大大簡化工序和節(jié)約能耗而降低成本等。??
(6)關(guān)注當(dāng)前新材料和熱處理新工藝掌握技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢，對材料的選擇不斷推陳出新;挖掘傳統(tǒng)材料的性能潛力，拓展其應(yīng)用范圍等。
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