Những yếu tố nào cần được xem xét khi lựa chọn linh kiện?

Nguyên tắc chung để lựa chọn các bộ phận kim loại:
Trong ngành chế tạo máy, dù là phát triển sản phẩm mới hay cải tiến sản phẩm cũ, trong quá trình thiết kế và chế tạo các chi tiết cơ khí, ngoài các chi tiết tiêu chuẩn mà các nhà thiết kế có thể tham khảo hướng dẫn, phần lớn đều phải cân nhắc đến vấn đề quan trọng là làm thế nào để lựa chọn vật liệu hợp lý. Thực tiễn đã chứng minh rằng có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và giá thành sản phẩm, trong đó tính phù hợp của việc lựa chọn vật liệu thường đóng vai trò then chốt.
Từ quy trình chung của thiết kế và sản xuất các bộ phận cơ khí, trước tiên hãy chọn vật liệu theo yêu cầu của điều kiện làm việc của các bộ phận, sau đó xác định hình dạng và kích thước cấu trúc của các bộ phận theo các tính chất cơ học và tính chất quy trình của các vật liệu đã chọn. Khi bắt đầu sản xuất các bộ phận, kế hoạch công nghệ gia công cũng nên được lập theo các vật liệu được sử dụng. Ví dụ, nếu vật liệu được chọn là gang, thì chỉ có thể sản xuất bằng cách đúc. Khi lựa chọn các bộ phận cơ khí, điều kiện làm việc của các bộ phận, tính chất quy trình của vật liệu và giá thành của sản phẩm chủ yếu được xem xét. Một số nguyên tắc cơ bản của việc lựa chọn vật liệu được mô tả như sau:
(1) Vật liệu được lựa chọn phải đáp ứng được yêu cầu về điều kiện làm việc của các bộ phận
Điều kiện làm việc của các bộ phận là khác nhau. Ví dụ, trạng thái ứng suất có thể là căng, nén, uốn, xoắn, cắt, v.v.; các đặc tính tải có thể là tĩnh, va đập, xen kẽ; nhiệt độ làm việc có thể là nhiệt độ phòng, nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp; môi trường có thể là axit, kiềm, nước biển và chất bôi trơn. Từ các điều kiện làm việc trên, trạng thái ứng suất và đặc tính tải phản ánh các đặc tính cơ học; nhiệt độ làm việc và môi trường thuộc về môi trường sử dụng. Các đặc tính cơ học của vật liệu cũng khác nhau. Ví dụ, giới hạn chảy, giới hạn cường độ, giới hạn mỏi, v.v. là các chỉ số phản ánh độ bền của vật liệu; độ giãn dài, độ co ngót mặt cắt ngang, v.v. là các chỉ số phản ánh độ dẻo của vật liệu; độ dai va đập, độ dai gãy, v.v. là các chỉ số phản ánh độ dai của vật liệu. ,
Vì điểm khởi đầu cơ bản của việc lựa chọn vật liệu là đáp ứng các yêu cầu về độ bền của các bộ phận, nên các chỉ số độ bền khác nhau thường được sử dụng trực tiếp để tính toán thiết kế các kích thước mặt cắt ngang của các bộ phận. Tuy nhiên, δ, ψ, k, K10, v.v. thường không được sử dụng trực tiếp để tính toán thiết kế. Đôi khi, để đảm bảo an toàn cho các bộ phận, chúng được sử dụng để xác minh độ bền gián tiếp để xác định xem độ bền, độ dẻo và độ dai của các vật liệu được chọn có phù hợp hay không. Đối với chỉ số độ cứng của vật liệu, mặc dù có thể ước tính một lượng nhất định về hiệu suất độ bền, nhưng nó không được sử dụng để thiết kế và tính toán các bộ phận. Tuy nhiên, việc đo độ cứng tương đối đơn giản và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất.
Đối với môi trường sử dụng, cũng phải xem xét khi lựa chọn vật liệu. Ví dụ: đối với các bộ phận làm việc ở nhiệt độ cao, có thể chọn thép chịu nhiệt; đối với các bộ phận yêu cầu chống ăn mòn, có thể sử dụng thép không gỉ austenit; đối với các bộ phận yêu cầu chống mài mòn, có thể sử dụng cacbua xi măng; đối với các bộ phận yêu cầu độ cứng cao, có thể sử dụng thép dụng cụ; v.v.
⑵ Hiệu suất quá trình của vật liệu cũng là một trong những cơ sở quan trọng để lựa chọn vật liệu
Do phương pháp sản xuất các bộ phận khác nhau nên chất lượng và chi phí sản xuất của chúng sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp.
Các phương pháp gia công cơ bản của vật liệu kim loại bao gồm đúc, gia công áp suất, hàn, gia công cắt gọt và xử lý nhiệt.
⑶ Khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến tính kinh tế của vật liệu
Vật liệu được lựa chọn phải vừa rẻ vừa chất lượng cao, vật liệu trong nước nên được lựa chọn nhiều nhất có thể. Nói chung, nếu gang có thể đáp ứng được yêu cầu thì không cần thép đúc; nếu thép cacbon có thể đáp ứng được yêu cầu thì không cần thép hợp kim. Ví dụ, một số trục khuỷu và thanh truyền sử dụng gang dẻo thay vì thép rèn để sản xuất, giúp giảm lượng cắt và giảm chi phí.
Khi lựa chọn vật liệu, chúng ta phải chú ý đến hiệu quả kinh tế của vật liệu. Chúng ta không chỉ phải xem xét giá của bản thân vật liệu và tất cả các chi phí cần thiết để sản xuất các bộ phận, mà còn phải xem xét chức năng của vật liệu. Theo nguyên tắc của kỹ thuật giá trị: giá trị=chức năng/chi phí. Khi so sánh các kết quả được tính toán bởi nó, giá trị không chỉ là giá của bản thân vật liệu, mà còn là chức năng và tuổi thọ của vật liệu, do đó có thể phản ánh toàn diện hơn hiệu quả kinh tế của việc lựa chọn vật liệu. Ví dụ: Để sản xuất một thùng chứa chống ăn mòn, có ba lựa chọn lựa chọn vật liệu. Một là sử dụng thép cacbon thông thường, với chi phí sản xuất là 5,000 nhân dân tệ và có thể sử dụng trong 1 năm; thứ hai là sử dụng thép không gỉ chống axit austenit, với chi phí sản xuất là 40,000 nhân dân tệ và có thể sử dụng trong 10 năm; thứ ba là sử dụng thép không gỉ ferritic, với chi phí sản xuất là 15,000 nhân dân tệ và có thể sử dụng trong 6 năm. Theo nguyên lý kỹ thuật giá trị, hệ số giá trị của phương án thứ nhất, thứ hai và thứ ba là 1:1,25:2, điều này cho thấy phương án lựa chọn vật liệu thứ ba có tính kinh tế hơn.