Overwegingen bij materiaalkeuze bij het machinaal bewerken van precisiecomponenten
I. Overwegingen op basis van serviceprestaties
Sterkte en hardheid
De materiaalkeuze is gebaseerd op de gebruiksomgeving en de draagkracht-van de componenten. Krukassen van motoren, die worden blootgesteld aan aanzienlijke wisselende belastingen, worden bijvoorbeeld vaak gemaakt van gelegeerd staal met een hoge-sterkte, zoals 40Cr, om ervoor te zorgen dat ze niet vervormen of breken onder langdurige- complexe belastingsomstandigheden. Snijgereedschappen die worden gebruikt voor het bewerken van materialen met een hoge{6}}hardheid zijn daarentegen doorgaans gemaakt van gecementeerde carbiden, die een extreem hoge hardheid en slijtvastheid bezitten, waardoor ze scherpe snijkanten behouden.
Slijtvastheid
Voor componenten die in wrijvingsomgevingen werken, zoals tandwielen en lagers, zijn materialen met een goede slijtvastheid essentieel. Tandwielen in transmissies van auto's worden bijvoorbeeld gewoonlijk gemaakt van carboneerstaal zoals 20CrMnTi. Na het carbureren en afschrikken bereiken deze materialen een hoge oppervlaktehardheid en slijtvastheid, waardoor de slijtage van de tandwielen tijdens de transmissie effectief wordt verminderd en de levensduur wordt verlengd.
Corrosiebestendigheid
Componenten die worden blootgesteld aan vochtige, zure of alkalische corrosieve omgevingen, zoals kleppen en leidingen in chemische apparatuur, vereisen corrosie-bestendige materialen. 316L roestvrij staal, met zijn uitstekende corrosieweerstand en weerstand tegen intergranulaire corrosie, kan bijvoorbeeld stabiele prestaties behouden in agressieve chemische omgevingen.
Thermische stabiliteit
Componenten die werken in omgevingen met hoge- temperaturen, zoals turbinebladen in vliegtuig-motoren, hebben materialen nodig met een goede thermische stabiliteit. Op nikkel-gebaseerde superlegeringen, die een superieure sterkte bij hoge- temperaturen, weerstand tegen oxidatie en weerstand tegen hete corrosie bieden, worden vaak gebruikt voor turbinebladen. Deze materialen behouden hun vorm en prestaties bij hoge temperaturen, waardoor de normale werking van de motor wordt gegarandeerd.
II. Overwegingen op basis van bewerkbaarheid
Bewerkbaarheid
Om de efficiëntie en kwaliteit van de bewerking te verbeteren, moeten materialen goed bewerkbaar zijn. Vrij-snijstaal (zoals Y12, Y15) heeft bijvoorbeeld een verbeterde bewerkbaarheid dankzij de toevoeging van elementen zoals zwavel en lood. Deze materialen resulteren in verminderde gereedschapsslijtage, lagere snijkrachten en gemakkelijker spaanbreken tijdens het bewerken, waardoor de bewerkingsefficiëntie en oppervlaktekwaliteit worden verbeterd.
Smedbaarheid
Voor onderdelen die gesmeed moeten worden, is de smeedbaarheid van het materiaal cruciaal. De aluminiumlegering 6061 heeft bijvoorbeeld een goede smeedbaarheid en kan gemakkelijk worden vervormd in warme toestand. Het kan in verschillende complexe vormen worden gesmeed en bereikt na het smeden goede mechanische eigenschappen.
Lasbaarheid
Wanneer componenten door middel van lassen moeten worden geassembleerd, moeten materialen met een goede lasbaarheid worden gekozen. Q235-staal heeft bijvoorbeeld een uitstekende lasbaarheid en is minder gevoelig voor defecten zoals scheuren en porositeit tijdens het lassen. Dit garandeert de sterkte en afdichtbaarheid van de lasverbindingen en wordt veel gebruikt in verschillende gelaste structurele componenten.
Warmtebehandelingsprestaties
Om goede alomvattende eigenschappen te bereiken, vereisen veel mechanische precisiecomponenten een warmtebehandeling. 45-staal kan bijvoorbeeld een goede combinatie van sterkte en taaiheid bereiken door middel van afschrikken en ontlaten. Een strikte controle van de warmtebehandelingsparameters is echter noodzakelijk om problemen zoals vervorming en scheuren te voorkomen.
