Considerazioni sulla scelta dei materiali nella lavorazione di componenti meccanici di precisione
I. Considerazioni basate sulle prestazioni del servizio
Forza e durezza
La selezione dei materiali si basa sull'ambiente di servizio e sui requisiti di carico-dei componenti. Ad esempio, gli alberi a gomiti dei motori, soggetti a carichi alternati significativi, sono spesso realizzati con acciai legati ad alta-resistenza come 40Cr per garantire che non si deformino o si fratturano in condizioni di carico complesse-a lungo termine. Al contrario, gli utensili da taglio utilizzati per la lavorazione di materiali ad alta-durezza sono generalmente realizzati in carburi cementati, che possiedono una durezza e una resistenza all'usura estremamente elevate, consentendo loro di mantenere taglienti affilati.
Resistenza all'usura
Per i componenti che operano in ambienti soggetti ad attrito, come ingranaggi e cuscinetti, sono essenziali materiali con buona resistenza all'usura. Ad esempio, gli ingranaggi delle trasmissioni automobilistiche sono comunemente realizzati con acciai da cementazione come il 20CrMnTi. Dopo la cementazione e la tempra, questi materiali raggiungono un'elevata durezza superficiale e resistenza all'usura, riducendo efficacemente l'usura degli ingranaggi durante la trasmissione e prolungando la durata.
Resistenza alla corrosione
I componenti esposti ad ambienti corrosivi umidi, acidi o alcalini, come valvole e tubi di apparecchiature chimiche, richiedono materiali resistenti alla corrosione-. Ad esempio, l'acciaio inossidabile 316L, con la sua eccellente resistenza alla corrosione e alla corrosione intergranulare, può mantenere prestazioni stabili in ambienti chimici difficili.
Stabilità termica
I componenti che funzionano in ambienti ad alta-temperatura, come le pale delle turbine nei motori aero-, necessitano di materiali con una buona stabilità termica. Le superleghe a base di nichel-, che offrono resistenza alle alte-temperature, resistenza all'ossidazione e resistenza alla corrosione a caldo, sono comunemente utilizzate per le pale delle turbine. Questi materiali mantengono la forma e le prestazioni alle alte temperature, garantendo il normale funzionamento del motore.
II. Considerazioni basate sulla lavorabilità
Lavorabilità
Per migliorare l'efficienza e la qualità della lavorazione, i materiali dovrebbero avere una buona lavorabilità. Ad esempio, gli acciai-automatici (come Y12, Y15) hanno una lavorabilità migliorata grazie all'aggiunta di elementi come zolfo e piombo. Questi materiali determinano una ridotta usura dell'utensile, forze di taglio inferiori e una più facile rottura del truciolo durante la lavorazione, migliorando così l'efficienza della lavorazione e la qualità della superficie.
Forgiabilità
Per i componenti che richiedono la forgiatura, la forgiabilità del materiale è fondamentale. Ad esempio, la lega di alluminio 6061 ha una buona forgiabilità e può essere facilmente deformata a caldo. Può essere forgiato in varie forme complesse e raggiunge buone proprietà meccaniche dopo la forgiatura.
Saldabilità
Quando è necessario assemblare componenti tramite saldatura, è opportuno scegliere materiali con buona saldabilità. Ad esempio, l'acciaio Q235 ha un'eccellente saldabilità ed è meno soggetto a difetti come crepe e porosità durante la saldatura. Ciò garantisce la resistenza e la sigillabilità dei giunti saldati ed è ampiamente utilizzato in vari componenti strutturali saldati.
Prestazioni del trattamento termico
Per ottenere buone proprietà globali, molti componenti meccanici di precisione richiedono un trattamento termico. Ad esempio, l'acciaio 45 può ottenere una buona combinazione di resistenza e tenacità attraverso la tempra e il rinvenimento. Tuttavia, è necessario un controllo rigoroso dei parametri del trattamento termico per prevenire problemi quali deformazioni e fessurazioni.
