Những cân nhắc khi lựa chọn vật liệu trong gia công linh kiện cơ khí chính xác
I. Những cân nhắc dựa trên hiệu suất dịch vụ
Sức mạnh và độ cứng
Việc lựa chọn vật liệu dựa trên môi trường dịch vụ và các yêu cầu về khả năng chịu tải-của các bộ phận. Ví dụ: trục khuỷu động cơ, chịu tải trọng xen kẽ đáng kể, thường được làm từ thép hợp kim có độ bền-cao như 40Cr để đảm bảo chúng không bị biến dạng hoặc gãy trong điều kiện tải phức tạp-lâu dài. Ngược lại, dụng cụ cắt dùng để gia công các vật liệu có độ cứng-cao thường được làm từ cacbua xi măng, có độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao, cho phép chúng duy trì các cạnh cắt sắc bén.
Chống mài mòn
Đối với các bộ phận hoạt động trong môi trường ma sát như bánh răng, vòng bi thì vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt là rất cần thiết. Ví dụ, các bánh răng trong hộp số ô tô thường được chế tạo từ thép cacbon hóa như 20CrMnTi. Sau khi cacbon hóa và làm nguội, những vật liệu này đạt được độ cứng bề mặt cao và khả năng chống mài mòn, giảm mài mòn bánh răng một cách hiệu quả trong quá trình truyền động và kéo dài tuổi thọ sử dụng.
Chống ăn mòn
Các bộ phận tiếp xúc với môi trường ăn mòn ẩm, axit hoặc kiềm, chẳng hạn như van và đường ống trong thiết bị hóa học, cần có vật liệu-chống ăn mòn. Ví dụ, thép không gỉ 316L, với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn giữa các hạt, có thể duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường hóa học khắc nghiệt.
Ổn định nhiệt
Các bộ phận hoạt động trong môi trường có nhiệt độ-cao, chẳng hạn như cánh tuabin trong động cơ máy bay-, cần vật liệu có độ ổn định nhiệt tốt. Siêu hợp kim làm từ niken-có khả năng chịu nhiệt-cao vượt trội, khả năng chống oxy hóa và khả năng chống ăn mòn nóng thường được sử dụng cho các cánh tuabin. Những vật liệu này duy trì hình dạng và hiệu suất ở nhiệt độ cao, đảm bảo hoạt động bình thường của động cơ.
II. Những cân nhắc dựa trên khả năng gia công
Khả năng gia công
Để nâng cao hiệu quả và chất lượng gia công, vật liệu phải có khả năng gia công tốt. Ví dụ: thép-cắt tự do (chẳng hạn như Y12, Y15) có khả năng gia công được cải thiện nhờ bổ sung các nguyên tố như lưu huỳnh và chì. Những vật liệu này giúp giảm mài mòn dụng cụ, lực cắt thấp hơn và dễ bẻ phoi hơn trong quá trình gia công, nhờ đó nâng cao hiệu quả gia công và chất lượng bề mặt.
Khả năng tha thứ
Đối với các bộ phận cần rèn, khả năng rèn của vật liệu là rất quan trọng. Ví dụ, hợp kim nhôm 6061 có khả năng rèn tốt và dễ bị biến dạng ở trạng thái nóng. Nó có thể được rèn thành nhiều hình dạng phức tạp khác nhau và đạt được các tính chất cơ học tốt sau khi rèn.
Tính hàn
Khi các bộ phận cần được lắp ráp thông qua hàn, nên chọn vật liệu có khả năng hàn tốt. Ví dụ, thép Q235 có khả năng hàn tuyệt vời và ít bị khuyết tật như vết nứt và độ xốp trong quá trình hàn. Điều này đảm bảo độ bền và khả năng bịt kín của các mối hàn và được sử dụng rộng rãi trong các thành phần kết cấu hàn khác nhau.
Hiệu suất xử lý nhiệt
Để đạt được các đặc tính toàn diện tốt, nhiều bộ phận cơ khí chính xác cần được xử lý nhiệt. Ví dụ, thép 45 có thể đạt được sự kết hợp tốt giữa sức mạnh và độ dẻo dai thông qua quá trình làm nguội và tôi luyện. Tuy nhiên, việc kiểm soát chặt chẽ các thông số xử lý nhiệt là cần thiết để ngăn ngừa các vấn đề như biến dạng và nứt.
