Principes généraux de sélection des pièces métalliques :
Dans l'industrie de la fabrication de machines, qu'il s'agisse de développer de nouveaux produits ou de mettre à jour d'anciens produits, dans le processus de conception et de fabrication de pièces mécaniques, en plus des pièces standard que les concepteurs peuvent sélectionner en se référant au manuel, la plupart d'entre eux doivent prendre en compte la question importante de savoir comment sélectionner raisonnablement les matériaux. La pratique a prouvé que de nombreux facteurs influent sur la qualité et le coût de production des produits, parmi lesquels la pertinence du choix des matériaux joue souvent un rôle clé.
À partir de la procédure générale de conception et de fabrication de pièces mécaniques, sélectionnez d'abord le matériau en fonction des exigences des conditions de travail des pièces, puis déterminez la forme structurelle et la taille des pièces en fonction des propriétés mécaniques et des propriétés de traitement des matériaux sélectionnés. Lors du démarrage de la fabrication des pièces, le plan de technologie de traitement doit également être formulé en fonction des matériaux utilisés. Par exemple, si le matériau sélectionné est la fonte, il ne peut être produit que par moulage. Lors de la sélection des pièces mécaniques, les conditions de travail des pièces, les propriétés de traitement des matériaux et le coût des produits sont principalement pris en compte. Certains principes de base de la sélection des matériaux sont décrits comme suit :
(1) Les matériaux sélectionnés doivent répondre aux exigences des conditions de travail des pièces
Les conditions de travail des pièces sont diverses. Par exemple, l'état de contrainte peut être la tension, la compression, la flexion, la torsion, le cisaillement, etc. ; les propriétés de charge peuvent être statiques, à impact, alternées ; la température de travail peut être la température ambiante, la température élevée, la température basse ; les milieux environnementaux peuvent être acides, alcalins, l'eau de mer et les lubrifiants. À partir des conditions de travail ci-dessus, l'état de contrainte et les propriétés de charge reflètent les propriétés mécaniques ; la température de travail et les milieux environnementaux appartiennent à l'environnement d'utilisation. Les propriétés mécaniques des matériaux sont également diverses. Par exemple, la limite d'élasticité, la limite de résistance, la limite de fatigue, etc. sont des indicateurs qui reflètent la résistance du matériau ; l'allongement, le retrait transversal, etc. sont des indicateurs qui reflètent la plasticité du matériau ; la ténacité aux chocs, la ténacité à la rupture, etc. sont des indicateurs qui reflètent la ténacité du matériau.
Étant donné que le point de départ de la sélection des matériaux est de répondre aux exigences de résistance des pièces, divers indicateurs de résistance sont généralement utilisés directement pour le calcul de conception des dimensions de la section transversale des pièces. Cependant, δ, ψ, k, K10, etc. ne sont généralement pas utilisés directement pour les calculs de conception. Parfois, afin de garantir la sécurité des pièces, ils sont utilisés pour une vérification indirecte de la résistance afin de déterminer si la résistance, la plasticité et la ténacité des matériaux sélectionnés sont correctement adaptées. Quant à l'indice de dureté du matériau, bien qu'une certaine estimation des performances de résistance puisse être effectuée, il n'est pas utilisé pour la conception et le calcul des pièces. Cependant, la mesure de la dureté est relativement simple et est largement utilisée en production.
L'environnement d'utilisation doit également être pris en compte lors du choix des matériaux. Par exemple : pour les pièces fonctionnant à haute température, on peut choisir de l'acier résistant à la chaleur ; pour les pièces nécessitant une résistance à la corrosion, on peut utiliser de l'acier inoxydable austénitique ; pour les pièces nécessitant une résistance à l'usure, on peut utiliser du carbure cémenté ; pour les pièces nécessitant une dureté élevée, on peut utiliser de l'acier à outils ; etc.
⑵ Les performances du processus du matériau constituent également l'une des bases importantes pour le choix du matériau
Étant donné que les méthodes de production des pièces sont différentes, leur qualité et leur coût de production seront directement affectés.
Les méthodes de traitement de base des matériaux métalliques comprennent le moulage, le traitement sous pression, le soudage, le traitement de découpe et le traitement thermique.
⑶ Lors de la sélection des matériaux, une grande attention doit être accordée à l'économie du matériau
Les matériaux sélectionnés doivent être à la fois bon marché et de haute qualité, et les matériaux nationaux doivent être sélectionnés autant que possible. D'une manière générale, si la fonte peut répondre aux exigences, l'acier moulé n'est pas nécessaire ; si l'acier au carbone peut répondre aux exigences, l'acier allié n'est pas nécessaire. Par exemple, certains vilebrequins et bielles utilisent de la fonte ductile au lieu de l'acier forgé pour la production, ce qui réduit la quantité de coupe et réduit les coûts.
Français Lors du choix des matériaux, nous devons prêter attention à l'efficacité économique des matériaux. Nous ne devons pas seulement prendre en compte le prix du matériau lui-même et tous les coûts nécessaires à la fabrication des pièces, mais aussi la fonction du matériau. Selon le principe de l'ingénierie de la valeur : valeur=fonction/coût. En comparant les résultats calculés par celui-ci, la valeur n'est pas seulement le prix du matériau lui-même, mais aussi la fonction et la durée de vie du matériau, de sorte qu'elle peut refléter de manière plus complète l'efficacité économique du choix du matériau. Par exemple : pour fabriquer un récipient résistant à la corrosion, il existe trois options de sélection de matériaux.
L'une consiste à utiliser de l'acier au carbone ordinaire, avec un coût de fabrication de 5 300 yuans et pouvant être utilisé pendant 1 an ; la deuxième consiste à utiliser de l'acier inoxydable résistant à l'acide austénitique, avec un coût de fabrication de 40 700 yuans et pouvant être utilisé pendant 10 ans ; la troisième consiste à utiliser de l'acier inoxydable ferritique, avec un coût de fabrication de 15 100 yuans et pouvant être utilisé pendant 6 ans. Selon le principe de l'ingénierie de la valeur, les coefficients de valeur des première, deuxième et troisième options sont de 1:1,25:2, ce qui montre que la troisième option de sélection de matériau est plus économique.