Материалы с особыми технологическими свойствами

Требования к технологическим свойствам

Выбор материала детали определяется в первую очередь эксплуатационными требованиями — деталь должна быть работоспособной в конкретных условиях. Деталь одного и того же назначения может быть изготовлена из разных материалов, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям. В этом случае выбор материала определится его технологическими свойствами и стоимостью.

Технологические свойства характеризуют поведение материалов в процессе изготовления из них заготовок и деталей. Низкая технологичность материала, т. е. трудность выполнения определенных технологических операций (например, обработка давлением затруднена, если металлы и сплавы обладают низкой пластичностью) вызывает снижение производительности, может являться причиной брака. В ряде случаев именно технологические свойства определяют целесообразность или даже возможность применения того или иного материала.

Приведем некоторые примеры. Например, по условиям эксплуатации деталь сложной конфигурации можно изготовить из стали или чугуна. Этот выбор определит различные технологии — сварку для стальной или литье для чугунной детали. Решение будет принято в зависимости от серийности производства, технологических возможностей предприятия и т. д. Очевидно, если необходима только одна деталь, ее проще изготовить сваркой, т. е. из стали.

В условиях массового производства при обработке деталей на металлорежущих станках-автоматах важнейшим требованием к материалу является хорошая обрабатываемость резанием. При этом достигается высокая производительность обработки, высокая стойкость режущего инструмента, хороший отвод стружки из зоны резания. Без соблюдения этих условий невозможна автоматизация технологического процесса.

Если деталь целесообразно изготавливать методами пластического деформирования, следует выбирать материал, обладающий высокой пластичностью.

В ряде случаев, исходя из технологических требований, имеет смысл выбрать более дорогой материал. Так, для изготовления деталей малой жесткости (длинномерных, тонкостенных) предпочтительно применять легированные, а не углеродистые стали, даже если последние можно использовать, учитывая размеры (сечения) детали и условия эксплуатации. Это связано с лучшей технологичностью легированных сталей при термической обработке — они менее склонны к деформациям при закалке. Охлаждение легированных сталей выполняется с меньшей скоростью в масле, а не в воде, при этом закалочные напряжения будут значительно меньше.

Окончательный выбор материала для конкретных условий определяется экономическими соображениями. Из всех возможных вариантов, удовлетворяющих эксплуатационным и технологическим требованиям, естественно, выбирается наименее дорогостоящий.

Основные технологические процессы, применяемые при изготовлении заготовок и деталей, — литье, обработка давлением, сварка, обработка резанием, термическая обработка. Рассмотрим технологические требования к материалам при реализации этих технологий.

Материалы с высокими литейными свойствами