机械设计离不开金属材料,选择合适的材料,即可以满足使用需要,又可以节约成本。机械设计常用的材料主要是不锈钢,碳钢,合金钢,当然也有极少部分有色金属和非金属。
选择材料要看设计项目,根据使用要求确定。比如设计一台减速器,不同的零部件,选择不同的金属材料。
计算机教程网教你机械设计中最常用的金属材料。
黄铜
是由铜和锌组成的合金,耐磨性能强,有较强的耐磨性能。其中 H65 黄铜是由 65%的铜和 35%的锌组成,因其具有良好的力学、工艺、冷热加工性能,并且外观金黄,非标行业应用较多,用在需耐磨、外观要求高的场合。
紫铜
紫铜为铜单质,其刚度硬度弱于黄铜,但导电导热性能更好。用在导热导电性要求高的场合。比如激光焊接部分的焊接头部分。
青铜
在紫铜中加入锡或铅,青铜铸造性好、耐磨、化学性质稳定,适用于铸造各种器具、机械零件、轴承、齿轮等。青铜也较纯铁坚硬,锡青铜常用来做无油衬套 ,高力黄铜做无油衬套时常镶嵌固体润滑剂,但它的硬度比锡青铜高 ,而且承载力比锡青铜铜套要好 ,但没有锡青铜耐磨。
6061、7075铝合金
7075属于超硬铝,硬度比 6061 高。但 7075 价格比6061 高。均可进行本色、黑色阳极氧化、喷砂氧化、硬质氧化、镀镍等处理。如想让铝件有钢件的外观感觉,可镀镍。一些直接与产品接触的铝件,如对粘性、耐高低温性、绝缘性有要求时可考虑镀铁氟龙。
Q235-A
含碳量<0.2% 的低碳钢,屈服强度约 235MPa ,其塑性较好、有一定强度但不耐冲击。一般用来做焊接结构件,例如焊接机架的方通、焊接块、机架大板、角钢等。表面处理时结构件一般采用喷或烤漆,板类为防锈通常镀铬或黑色氧化处理。(适合发黑处理的钢种只有碳钢和低合金钢,其原理就是在钢种零件表面镀一层致密的氧化铁薄膜。)
45钢
含碳量为 0.42~0.50% 的中碳钢 , 其机械性能、切削性能优良,焊接性能较差。GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%。一般用来做机架大板,结构连接件,强度要求不高的轴等。45 钢调质(淬火 +回火)硬度在 HRC20~HRC30 之间,淬火硬度一般要求 HRC45, 硬度高过后强度稳定性达不到要求。
40Cr
属于合金结构钢,有棒材及板材。其抗拉强度可达980Mpa(需热处理)。经调质处理后具有良好的力学性能,调质后硬度通常在HRC30以上时具有优良的综合性能。但焊接性不好、易出现裂纹。可用于制作齿轮、连杆、轴等。淬火后表面硬度可达 HRC55 。42CrMo可视为40Cr的加强版。
不锈钢304、316
使用最广泛的不锈钢,有棒材、板材、管材、型材等可选。具有良好的耐腐蚀性,机械性能、冲压弯曲热加工性好,标准 304无磁性。但很多产品因冶炼时成分偏析或热处理不当等原因,造成带磁性,如要求无磁性需在工程图中说明。316 比 304 抗腐蚀性能力强、尤其在高温、恶劣环境情况下。另外2Cr13等马氏体不锈钢亦用的非常广泛。
模具钢 CR12
为国标名称,对应 JIS 名称 SKD1, 所因其综合性能优良、价格低廉,是目前应用广泛的冷作模具钢。具有高强度、耐磨性好,但冲击韧 度较差、易脆裂。主要用于承受冲击负荷较小的,高耐磨的冲模、冲头模等。
65Mn
焊接性差、高耐磨,应用于各种弹簧、卡簧、离合器簧片等弹性部件。
铸铁
主要由铁、碳、硅等金属元素组成,是含碳量 <2% 的铁碳合金,工业用铸铁的含碳量一般在 2.5%~4% ,因其流动性好多用于铸造复杂内部结构的零件。球墨铸铁的力学性能最好,灰铸铁较差。但由于灰铸铁价格低廉,且具有铸造性、耐磨性、减震性较好,故其是应用最广泛的一种铸铁,球铸铁次之。灰铸铁( HT150)应用较多,常用于齿轮箱体,机床床身,箱体,液压缸,泵、阀体,轴承盖等,非标中用来做复杂的零件或治具。
计算机教程网教你机械部件中最常用的金属材料。
减速箱箱体、箱盖、端盖、轴套,一般都选择灰口铸铁。
减速箱中的传动轴、齿轮、螺钉螺帽垫圈、定位销等,选择优质碳素结构钢。
螺钉螺帽连接件,采用优质碳素结构25#~35#钢。(当然,对于普通连接的螺钉螺帽垫圈,要求不高,受力不大的,可以使用普通碳素结构钢Q235。比如,油盆,带传动防护罩,油壶等)。传动轴、齿轮这样重要的零件,一般都使用45#钢即可。只有在载荷比较大,强度要求高时,才使用优质合金结构钢,例如:40Cr代替45#,区别在于合金结构钢淬透性好于优质碳素结构钢。