機械設計中材料選擇的至關重要的作用
在許多因素考慮在機器和設備設計中,很少有比物質更重要性能特性。這篇簡短的文章將探索一些機器方麵的性能,一個設計師必須考慮在選擇合適的組件材料用於最終產品。因此提供了一個圖表,協助材料硬度轉換時常常需要指定組件從不同的供應商,他們使用不同的方法來確定硬度等級。
點擊上圖查看材料選擇圖表 在選擇材料的結構,特別是motion-related組件組裝的機器或一塊設備,這些材料的物理性質是整個生活至關重要的最終產品。主要考慮在選擇材料必須包括以下:
一個可靠的組件供應商將建議設計師在上述地區,一旦應用程序的細節和檢查。這個清單可能需要擴展和修改應用程序環境中,對材料的特殊限製,如潔淨室應用程序,甚至是本地操作標準使用的位置。 從零部件供應商谘詢印刷或在線目錄時,總是尋找每個組件的硬度評級和可用的表麵裝飾。一般來說,這些信息將被包含或可以從製造商。手頭有這些信息之前所使用的材料選擇的組件。例如,工程師正在尋求使用精密線性軸裝配。文獻從潛在供應商表示他們的軸可以在58 hrc 52100軸承鋼淬火或56 hrc 440 c不鏽鋼硬化。這部分也可以鍍硬鉻。工程師會知道52100軸承鋼軸有點比440 c不鏽鋼軸和也會更便宜。然而,52100年的軸承鋼將會更加容易生鏽。在許多應用程序中,這可能不是一個嚴重的問題,如果是滿油和油脂,從而防止嚴重暴露在大氣和減緩腐蝕過程。在其他應用程序中,添加鍍硬鉻足以妨礙鏽蝕過程,同時增加軸的表麵硬度沒有過多的額外成本。 In certain cases, even this combination will not be sufficient to assure quality performance and the best selection is the more expensive, but considerably more rustproof 440C stainless. Whatever the application, the catalog information should be sufficient to assist the engineer in making this determination and thus drive the buying decision. 當一個目錄中列出的材料不熟悉的工程師,這個目錄應該包含材料屬性表。這些也是現成的在線現在,用一個簡單的詞搜索。這些材料屬性表等材料采購時尤其有用熱固性橡膠,聚氨酯,熱塑性塑料,尤其是新興的熱塑性彈性體對最終產品,如洗衣機,保險杠,凝膠床單、減振墊等。如果目錄中包含的信息是不夠的,一個快速調用供應商的客戶服務部門是可能的。有時候,這樣的呼籲將需要應用工程援助和總是明智的把這個額外的步驟,如果有任何問題關於材料是否適合使用在應用程序的設計。隨著越來越多的外來金屬和複合材料來使用,這個服務越來越有必要,但將使設計師在許多方麵受益。與成本問題總是一個因素,進行這樣的調用會導致工程師的方法可能不會考慮在設計階段。 一個好的供應商通常會提供盡可能多的信息所需的工程師達成功能,成本效益和在材料交付解決方案的設計挑戰。偶爾,材料可用性不會影響定價的一個組件,但是它可能會影響發貨,因此應該調查前確定最終的規格。 工程師調用一個供應商與一個預先確定的材料可能要進行快速評估的規範來確定材料在應用程序的可行性。例如,有一個普遍的概念在很多工程部門,不鏽鋼不生鏽。當然,這是不真實的。不鏽鋼確實生鏽,但比碳鋼速度慢得多,這開始侵蝕它,隻需在軋機生產。不鏽鋼生鏽慢多少取決於其材料等級(303、304、440等),這些信息應該是現成的組件供應商。 當評估材料的硬度為應用程序,它可能並不總是看起來明顯,這個因素進入方程。有兩個通用應用程序領域的材料硬度是至關重要的。第一個是減震材料,如聚氨酯緩衝器,洗衣機和墊。第二個是領域的耐磨性。 硬度是衡量任何材料的抗變形壓力之下,也就是說,其影響的阻力。壓力迫使除以麵積。這對於設計師變得重要,特別是當一個更高的力量應用於一個非常小的區域。在這種情況下,壓力變得很大的提高,會導致加速損傷和機械性能的影響,而迅速。為了說明這個例子,考慮軸承。基本上有兩種類型的軸承:旋轉繞軸旋轉軸承,例如在車輪軸承,直線軸承,他們旅行在一個線性的方向,通常結合精密線性軸。這些線性軸承滾珠軸承,直接與線性軸。因為每個球軸承接觸軸在一個很小的時候,有一個巨大的壓力載荷在這一點上創建的。在這種情況下,軸材料的表麵必須非常難以抗拒這樣的壓力,從而允許直線軸承的可靠和準確的操作。如果表麵硬化不當在其製造、球軸承將迅速削弱材料的表麵,有效地創建操作沿著其表麵凹槽和延展性。 Among the many shaft manufacturers’ catalogs, an engineer should be able to easily locate soft (unhardened) shaft in 1045 carbon or 304 stainless with a hard chrome plating surface treatment. Such shaft will not function properly with ball bearings. Although there is a hard chrome layer with a surface hardness exceeding that of hardened steels, the chrome layer is not sufficiently thick to function with heat-treated ball bearings. Essentially, the chrome plating layer can handle the pressure, but the material underneath will remain too soft to support it. These shafts will, however, function quite well with the composite bushings made from a much softer material than the hardened steel ball bearings. Such bushings are usually supplied with a solid lubricant, as well. Since they do not utilize ball bearings, the composite bushings exert far less pressure on the surface of the shaft. 表麵處理今天許多。都有他們的功能和價格點考慮,在設計。兩個主要因素來評估在選擇適當的表麵處理是耐腐蝕和化妝品的改進。例如,選擇黑色氧化減緩腐蝕過程的部分是存儲。它不是特別耐用,通常會穿用。它也是利用給最後一個一致的外觀結構通過提供一個統一的顏色。鍍鎳協助耐腐蝕和氧化比黑色更耐用。然而,隨著時間的推移也會穿在使用。非常有效地改善化妝品出現在部分。鍍硬鉻將增加部分的表麵硬度,改善其耐蝕性。 Clear, black and the newer color anodizing are often used for aluminum parts as a primarily cosmetic improvement, while zinc galvanizing is used quite effectively for corrosion resistance. 最全麵的組件目錄通常會包括材料硬度換算表以及材料品種/應用程序和表麵處理選項/性能圖表。這裏的硬度圖細節和比較了各種尺度在工業中應用,即羅克韋爾C,維氏、布氏硬度,海岸)。
點擊上圖查看材料選擇圖表 克裏斯Blaszczyk先生和麥克甜瓜的三角促成了這篇文章。為進一步的信息他們可能聯係1-800-681-7475。 |
一些非常有用的文獻,將解決大部分問題材料類型和屬性包括以下: 金屬手冊ASM國際 這是一個非常全麵的書,會給工程師關於金屬的結構和性能的信息,解釋他們是如何處理,解釋鐵的測試方法,鋼、高性能合金、有色合金、特殊用途的材料。 材料手冊麥格勞-希爾出版的 更一般的書解釋了超過15000的特性和使用材料從金屬到木材和其他有機材料。它還提供了一些信息的結構。 一些供應商將使用在其它地方生產的產品和使用的材料是獨一無二的特定市場,所以他們沒有符合美國鋼鐵協會的等價物。工程師們可能意識到產品的優勢,但是不能做出決定購買這些產品,因為不足的信息由供應商提供。例如:許多歐洲和日本供應商使用不同的材料標準BS、德標DIN、日標JIS或EN。你可以找到一些文獻,將給你準確信息屬性的這些材料。 應用金屬黑書:歐洲亞鐵數據應用發布的酒吧 書係列包含超過400000件金屬數據從歐洲標準(EN)金屬規格。國際規範交叉引用包括:DIN(德國)、ASTM /符合美國鋼鐵協會(美國)、BS(英國),使用(法國),JIS(日本),學生(瑞典)和GOST(俄羅斯)。 |
