Considérations relatives à la sélection des matériaux dans l'usinage de composants mécaniques de précision
I. Considérations basées sur la performance du service
Force et dureté
La sélection des matériaux est basée sur l'environnement de service et les-exigences de charge des composants. Par exemple, les vilebrequins des moteurs, qui sont soumis à des charges alternées importantes, sont souvent fabriqués à partir d'aciers alliés à haute résistance tels que le 40Cr pour garantir qu'ils ne se déforment pas ou ne se fracturent pas dans des conditions de charge complexes à long terme. En revanche, les outils de coupe utilisés pour usiner des matériaux à haute dureté-sont généralement fabriqués à partir de carbures cémentés, qui possèdent une dureté et une résistance à l'usure extrêmement élevées, leur permettant de conserver des arêtes de coupe tranchantes.
Résistance à l'usure
Pour les composants fonctionnant dans des environnements de friction, tels que les engrenages et les roulements, des matériaux offrant une bonne résistance à l'usure sont essentiels. Par exemple, les engrenages des transmissions automobiles sont généralement fabriqués à partir d’aciers de carburation comme le 20CrMnTi. Après cémentation et trempe, ces matériaux atteignent une dureté de surface et une résistance à l'usure élevées, réduisant efficacement l'usure des engrenages pendant la transmission et prolongeant la durée de vie.
Résistance à la corrosion
Les composants exposés à des environnements corrosifs humides, acides ou alcalins, tels que les vannes et les tuyaux des équipements chimiques, nécessitent des matériaux résistants à la corrosion. Par exemple, l'acier inoxydable 316L, avec son excellente résistance à la corrosion et à la corrosion intergranulaire, peut maintenir des performances stables dans des environnements chimiques difficiles.
Stabilité thermique
Les composants qui fonctionnent dans des environnements-à haute température, tels que les aubes de turbine des moteurs d'avion-, nécessitent des matériaux offrant une bonne stabilité thermique. Les superalliages à base de nickel-, qui offrent une résistance supérieure-aux températures élevées, une résistance à l'oxydation et une résistance à la corrosion à chaud, sont couramment utilisés pour les aubes de turbine. Ces matériaux conservent leur forme et leurs performances à haute température, assurant ainsi le fonctionnement normal du moteur.
II. Considérations basées sur l'usinabilité
Usinabilité
Pour améliorer l'efficacité et la qualité de l'usinage, les matériaux doivent avoir une bonne usinabilité. Par exemple, les aciers de décolletage-(tels que Y12, Y15) ont une usinabilité améliorée grâce à l'ajout d'éléments comme le soufre et le plomb. Ces matériaux entraînent une usure réduite des outils, des forces de coupe inférieures et une rupture plus facile des copeaux pendant l'usinage, améliorant ainsi l'efficacité de l'usinage et la qualité de la surface.
Forgeabilité
Pour les composants nécessitant un forgeage, la forgeabilité du matériau est cruciale. Par exemple, l’alliage d’aluminium 6061 a une bonne forgeabilité et peut être facilement déformé à chaud. Il peut être forgé sous diverses formes complexes et atteint de bonnes propriétés mécaniques après forgeage.
Soudabilité
Lorsque des composants doivent être assemblés par soudage, des matériaux présentant une bonne soudabilité doivent être choisis. Par exemple, l'acier Q235 a une excellente soudabilité et est moins sujet aux défauts tels que les fissures et la porosité lors du soudage. Cela garantit la résistance et l’étanchéité des joints soudés et est largement utilisé dans divers composants structurels soudés.
Performances du traitement thermique
Pour obtenir de bonnes propriétés globales, de nombreux composants mécaniques de précision nécessitent un traitement thermique. Par exemple, l'acier 45 peut obtenir une bonne combinaison de résistance et de ténacité grâce à la trempe et au revenu. Cependant, un contrôle strict des paramètres de traitement thermique est nécessaire pour éviter des problèmes tels que la déformation et la fissuration.
