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快速手板成型材料的种类和选用原则

2014-1-6 14:04:16

材料的种类

工程上应用的材料种类很多,大致可分为金属材料、非金属材料和复合材料.图1-1所示为材料分类框图。

金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料.黑色金属材料指钢和铸铁;黑色金属材料以外的金属都称为有色金属材料,工业上常用的有色金属材料有铜合金、铝合金、铁合金及镁合金等。

非金属材料分为有机高分子材料(简称高分子材料)和无机非金属材料。高分子材料主要指塑料、树脂、橡胶、合成纤维、涂料等高聚物(聚合物)材料.无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、胶凝材料(水泥、石灰和石膏等)、混凝土、耐火材料等硅酸盐材料。

复合材料是由基体材料与增强材料组成的.根据不同的基体材料可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料三种。

快速手板成型材料的种类和选用原则

材料的选用原则

在所有机器或产品的设计和制造过程中,都要先经过合理的选材,既要保证零件在工作中的使用性能和寿命,还要求材料有较好的工艺性和经济性,在保证质t的前提下达到提高生产率、降低成本的生产效果。

材料的性能和应用特点

金属材料、高分子材料和陶瓷材料是工程材料中应用最多的材料。由于这三类材料各具不同的性能和特点,因此在工程上有不同的用途。

高分子材料中塑料的强度、弹性模量、疲劳抗力以及韧性都比较低,但减振性较好,可用于制造不承受高载荷的减振零件;又由于其密度很小,适于制造要求重量轻和受力小的物件;与其他材料组成摩擦副,其摩擦系数小,耐磨性较好;塑料还具有较好的化学稳定性,可广泛用于制作耐腐蚀零件。橡胶材料可以产生相当大的弹性变形,是很好的密封材料.高分子材料在机械工程中常用于制造轻载传动的齿轮、轴承和密封垫圈等。

陶瓷材料刚度好、硬度高、脆性较大;熔点高(2000℃以上),具有极高的化学稳定性、尺寸稳定性;具有良好的电绝缘性,少数陶瓷还具有半导体的特性;高沮下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的耐腐蚀能力。此外,陶瓷还具有特殊的光学性能。工业上的陶瓷主要用于制作耐高温、耐磨、绝缘等零件和也可以制作切削刀具以及各种功能制品.

金属材料具有优良的综合力学性能,强度高、韧性好、疲劳抗力高、工艺性好,多用来制造重要的机器零件和工程结构件。目前,金属材料特别是钢材仍然是在机械工程上应用最广泛的结构材料。

新型高强度复合材料,由于比强度(材料抗拉强度与密度之比)、比模量(材料的弹性模量与密度之比)比其他材料高得多,所以对于航空航天器、交通运输工具等,在保证安全的前提下,可以满足其减轻自重的要求。一些复合材料可以满足减摩、耐磨、耐高温、耐腐蚀等使用性能的要求。随着制造技术的改进,成本的降低,复合材料在许多工业部门已逐渐得到广泛的应用。

快速手板成型材料的种类和选用原则

材料的选用原则

为了满足工业产品或零件的技术要求,在合理选择产品或零件的材料时,必须遵守以下

三个基本原则。

(1)根据材料的使用性能选择材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能。在设计零件选材时,应考虑零件的力学性能要求和工作条件,以确保零件的使用寿命。

零件的工作条件往往是很复杂的.工作中的零件所受外载荷的类型包括静载荷、冲击载荷和交变载荷等。根据外载荷的不同形式又分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷及扭转载荷等.零件的工作温度包括低温、室温、高温、交变温度等。环境介质条件包括是否加润滑剂,是否接触酸、碱、盐、海水、粉尘、磨粒等.此外,有时还有特殊性能的要求,如导电性、磁性、导热性、热膨胀性、辐射、密度等。不同的零件受力形式和大小及环境条件不同或有特殊性能要求时,选材时对材料性能的考虑也不同.

(2)根据材料的工艺性能选择材料的工艺性能是指材料在加工中所表现出来的性能,金属材料主要有铸造性能(包括流动性、收缩、偏析和吸气性等)、锻造性能(包括塑性和变形抗力)、焊接性能(包括焊接接头产生工艺缺陷的敏感性及焊接接头的使用性能)、热处理性能(包括淬透性、淬火变形、开裂倾向、过热敏感性、耐回火性等)和切削加工性能。在选材中,应考虑零件的结构形状和加工特征,来保证零件的加工工艺性。

高分子材料的加工性能主要指良好的可塑性、可挤压性、可纺性和可延性.这些加工性能为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性,也是高分子材料能得到广泛应用的重要原因.陶瓷材料的主要工艺性能包括可浇注性、可压制性、可挤压性、可塑性等。

金属材料的加工比较复杂,在液态成型方式下应主要考虑选择铸造性能好的合金;在塑性成型工艺中应考虑选择塑性好、变形抗力小的合金;如果采用焊接结构件,则应选用低碳钢或低碳合金钢.而铜合金、铝合金的焊接性能都不够好。

快速手板成型材料的种类和选用原则

高分子材料的成型工艺不适合切削加工,因为其导热性差,在切削过程中不易散热.使工件温度急剧升高,导致热固性树脂变焦,热塑性塑料变软.

陶瓷材料成型后,除了可以用碳化硅、金刚石砂轮磨削外,几乎不能进行其他切削加工。

零件的热处理可以使材料获得良好的切削加工性和保证零件最终的使用性能。例如,钢的硬度在170-230HBS范围内具有较好的切削加工性,中碳钢采用正火或调质等热处理工艺可以控制在这个硬度值范围内,高碳钢可以采用球化退火.当零件要求具有高硬度和耐磨性时,采用高碳钢经淬火加低沮回火的热处理工艺可以达到目的。由于碳钢的淬透性差,悴火时容易变形与开裂,因此制造高强度、大截面及形状复杂的零件时,可以选用淬透性好的合金钢。

(3)根据材料的经济性选择在满足零件使用要求的前提下,选择成本低的材料,以保证零件生产的经济性。零件的总成本包括材料本身的价格、加工费及其他一切费用.有时甚至还包括运费与安装费用。

在金属材料中,碳钢和铸铁的价格比较低廉,而且加工方便.因此在能满足零件力学性能的前提下,选用碳钢和铸铁可降低成本。低合金钢由于强度比碳钢高,工艺性能接近碳钢,因此选用低合金钢代替碳钢会获得更经济的效果。

选材时还应考虑国内的资源条件、生产情况、国家标准,从实际情况出发,全面考虑力学性能、工艺性能和生产成本等方面的问题。


 

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