部品や材料の選び方を知っていますか？

さまざまな材料の中から使用する材料を選択することは、多くの要因によって制限される作業です。したがって、部品の材料をどのように選択するかは、部品設計の重要な部分です。機械部品の材料を選択する原則は、次のとおりです。要求される材料は次のとおりです。部品の使用要件と優れた技術と経済性を持っています。

使用要件

機械部品の使用要件は次のとおりです。
1) 部品の使用条件と負荷条件、および対応する故障形態を回避するための要件。
使用条件とは、環境特性、使用温度、部品の摩擦や摩耗の程度を指します。高温多湿の環境や腐食性媒体で使用される部品は、その材質が優れた防錆性と耐食性を備えている必要があります。この場合、まず使用を検討できます。材料の選択に対する加工温度の影響には、主に 2 つの側面があります。1 つは、相互に連携する 2 つの部品の材料の線膨張係数が大きく異なってはいけないことを考慮する必要があることです。温度が変化したときに過度の熱応力やゆるみが発生しないように、多くの熱応力を発生させます。一方、温度による材料の機械的性質の変化も考慮する必要があります。滑り摩擦の下で動作する部品では、表面硬度を向上させるために、耐摩耗性を高めるには、焼入れ鋼、浸炭鋼、窒化鋼などの表面処理に適したものを選択するか、摩擦低減や耐摩耗性に優れた材質を選択する必要があります。
荷重条件とは​​、部品にかかる荷重と応力の大きさと性質を指します。脆性材料は原則として、静荷重下で動作する部品の製造にのみ適しています。衝撃の場合は、主材料としてプラスチック材料を使用する必要があります。接触応力が大きい部品の表面には、表面硬化鋼などの材料の表面処理を選択する必要があります。応力を受ける部品には、耐疲労材料を選択する必要があります。衝撃荷重がかかる部品には、衝撃靱性の高い材料を選択する必要があります。 ;サイズは強度に依存し、部品のサイズと品質には制限があるため、高強度の材料を選択する必要があります。;寸法が剛性に依存する部品の場合は、弾性率の大きな材料を選択する必要があります。
一般に金属材料は熱処理を行うことにより特性が向上・改善されます。そのため、熱処理という手段を駆使して材料のポテンシャルを引き出す必要があります。最も一般的に使用される変調鋼では、焼き戻し温度の違いにより、異なる機械的性質のブランクが得られます。温度が高いほど、材料の硬度と剛性は低くなり、塑性が良くなります。したがって、材料の種類を選択する際には、同時に熱処理仕様を規定し、図面に示す必要があります。

2) 部品のサイズと品質の制限。
部品のサイズと品質、サイズ、材料の種類、ブランクの製造方法。鋳造ブランクの生産は一般にサイズと質量サイズによって制限されません。鍛造ブランクの生産では、鍛造の生産能力に注意を払う必要がありますさらに、部品のサイズと品質のサイズと材料の重量比は、部品のサイズと品質を減らすために、可能な限り大きな材料の強力な重量比を選択する必要があります。

3) 機械全体およびコンポーネントにおける部品の重要性。
4) その他の特別な要件 (絶縁、反磁性など)。

 

技術的要件

部品の製造を容易にするために、部品の構造の複雑さ、サイズ、ブランクの種類を考慮して材料を選択する必要があります。複雑な形状やサイズの部品の場合、鋳造ブランクを考慮する場合は、良好な鋳造性能を選択する必要があります。溶接ブランクを考慮し、溶接性の良い低炭素鋼を選択する必要があります。単純な形状、小型、大量の部品の場合、スタンピングや型鍛造に適した、良好なプラスチック材料を選択する必要があります。熱処理が必要な部品には、また、材料自体の加工性や熱処理後の加工性も考慮する必要があります。

経済的要件

1) 材料自体の相対価格

使用要件を満たすことを前提として、可能な限り低コストの材料を選択する必要があります。これは特に量産部品の場合に重要です。
2) 材料の加工費
部品の品質が高くなく、加工量が多い場合、部品の総コストに占める加工費の割合が高くなります。鋳鉄は鋼板よりも安価ですが、鋳物の溶接は高価です特定の単一または少量のボックス部品では、鋼板よりも鉄の方が金型の製造コストが節約できるためです。
3) 素材を保存する
材料節約のため、熱処理や表面強化（ショットピーニング、圧延など）を行うことで、材料の潜在的な機械的性質を最大限に発揮させ、表面コーティング（クロムメッキ、銅メッキ、黒染め、青色、など）腐食や摩耗の程度を軽減し、部品の寿命を延ばすためにも使用できます。
4) 資材の利用率
材料の利用率を向上させるために、型鍛造、インベストメント鋳造、スタンピングなどの無切削または低切削を使用できます。これにより、材料の利用率が向上するだけでなく、作業時間も削減できます。切断。
5) 貴重な資料を保存する
複合構造の使用により、摩擦低減に優れるが高価な錫青銅を使用した複合構造ウォームギヤリングや、安価な鋳鉄のホイールコアなど、より高価な材料の価格を節約できます。
6) レア素材を保存する
この点、中国では資源が豊富なマンガン・ホウ素合金鋼が資源量の少ないクロム・ニッケル合金鋼の代替として、アルミニウム青銅が錫青銅の代替として利用可能である。
7) 材料の供給
材料の選択では、調達、輸送、保管のコストを削減するために、地元で入手可能で供給が容易な材料を選択する必要があります。部品の小ロット生産の場合、供給と保管の観点から単純化された材料品種を選択する必要があります。供給と管理を簡素化するために、同じ機械で使用する材料の種類と仕様を可能な限り削減し、機械加工と熱処理のプロセスで最も合理的な操作方法を習得するのがはるかに簡単になり、製造品質が向上し、コストが削減されます。スクラップ、労働生産性の向上。