材料的类型
在机械领域中,每个零件材料的选用至关重要,要想获得良好的零件品质,作为设计人员,我们必须了解材料的各类特性,再根据结构用途进行选择材料。在机械设计中,有这些常用材料,具体类型划分如下:
常用材料可分为结构性材料和功能性材料。结构性材料分为普通碳钢,中碳钢,合金钢,铝合金,铸铁,不锈钢等,功能性材料分为塞钢(白色/黑色POM),电木,尼龙(聚酰胺),优力胶(聚氨酯),PVC,有机玻璃(亚力克),铜等。
材料的用途
结构性材料
普通碳钢
普通碳钢(含碳量在0.25%以内)中最常用的是Q235A,Q235B等,这套代号来源于GB/T700-2006碳素结构钢这个标准。按照标准的规定,完整的碳素结构钢的牌号由代表屈服强度的字母Q+屈服强度数值+质量等级符号(A、B、C、D中的一种)+脱氧方法符号(F、Z、TZ中的一种)四部分组成,其中脱氧符号Z和TZ可以省略。
备注:F、Z和TZ分别对应沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢,区别在于脱氧程度不同,沸腾钢脱氧程度最差、镇静钢脱氧程度中等,特殊镇静钢脱氧程度最好。脱氧程度越好的钢一般组织更加致密均匀,但是制造成本也越高。
普通碳钢塑性好,焊接性能优良。常用于制作框架、加强筋、焊接件、支撑件等。
中碳钢
中碳钢(含碳量0.25%~0.6%之间)常用材料有45,35等。中碳钢含碳量是万分之一,例如45号钢含碳量含碳量为 0.45% , 其机械性能、切削性能优良,焊接性能较差。常用于制作架体、普通结构件、运动件、支撑件,低载轴等。中碳钢常常需要做热处理,提高其硬度。
合金钢
合金钢常用材料有40Cr,42CrMo等。45Cr经调质处理后具有良好的力学性能,但焊接性不好、易出现裂纹。冲用于制作(中载)轴类零件。需要进行调制处理等工艺要求。
铝合金,铸铁,不锈钢
上方依次为铝合金(AL6061,AL5052),铸铁(HT200,HT150),不锈钢(304,316,420)。
铝合金AL6061一般加工件用本色阳极氧化,可保证精加工尺寸,经T6处理后具有很强的耐腐蚀性,具有美观性。常用于制作普通结构件、支持件、轻质化结构件、防锈件等。
铸铁HT200铸造性能较好,需要进行人工时效处理,减震性能好。常用于制做复杂的零件或治具。
不锈钢304(奥氏体不锈钢)具有良好的耐腐蚀性,机械性能、冲压弯曲热加工性好。常用于制作普通结构件、支持件、防锈件、外观件等。奥氏体不锈钢不具有磁性,马氏体不锈钢,包括430、420、410。这么多不锈钢中,奥氏体型都是没有磁性或者磁性比较小,而马氏体、铁素体等就具有磁性。
功能性材料
塞钢(POM)
塞钢(POM)具有高硬度、高刚性、高熔点, 耐磨、耐冲击、耐有机溶剂,但不耐酸和强碱,绝缘性高,自润性,摩擦系数低、生理惰性,热塑性塑料中是最坚硬的。常用于制做紧固件、齿轮、弹簧片、管道、运输带配件、电水煲、泵壳、轴承等。塞钢加工长度不宜过大。
电木
电木化学名称酚醛树脂,具有较高的机械强度、质脆易碎、绝缘性较好,耐热、耐腐蚀,赛钢和电木差不多硬,但是赛钢韧性好。常用来制做电气安装板、治具,工装板、治具垫块、治具板、测试设备等。加工时应考虑加工变形及易产生粉尘等问题。
尼龙(聚酰胺)
尼龙属于工程塑料,力学性能、耐热性及价格都要高于聚氯乙烯很多。通常用于耐热、耐磨材料。
优力胶(聚氨酯)
优力胶的耐磨性是天然橡胶的3~5倍,具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性;具有塑料的刚性,又有橡胶的弹性。因其具有优异的弹性,非标设备上常用来做缓冲用,常用于制做缓冲件、防刮件,防划件、夹具垫块、轻质化垫层。
PVC,有机玻璃,铜
PVC属于低端通用塑料,力学性能、耐热性及价格都较适中,适用性强。可代替铜、铝、铅、不锈钢等金属材料作耐腐蚀设备与零件、可制作灯头、插座、开关等。
有机玻璃也称做亚克力板,有较好的化学性,化学稳定性。常用于制做机器外罩或显示屏。
铜是一种柔软易延展的金属,具有很高的导热性,导电性和抗腐蚀性。纯铜表面呈红橙色。常用于制做电线,焊丝等。