Consideracions per a la selecció de materials en el mecanitzat de components mecànics de precisió
I. Consideracions basades en el rendiment del servei
Força i duresa
La selecció del material es basa en l'entorn del servei i els requisits-de càrrega dels components. Per exemple, els cigonyals dels motors, que estan sotmesos a càrregues alternes significatives, solen estar fets d'acers d'aliatge d'alta-resistencia com el 40Cr per garantir que no es deformin ni es fracturin en condicions de càrrega complexes-a llarg termini. En canvi, les eines de tall que s'utilitzen per mecanitzar materials d'alta -duresa estan fetes normalment de carburs cimentats, que tenen una duresa i una resistència al desgast extremadament elevades, cosa que els permet mantenir les vores de tall afilades.
Resistència al desgast
Per als components que operen en entorns de fricció, com ara engranatges i coixinets, els materials amb bona resistència al desgast són essencials. Per exemple, els engranatges de les transmissions d'automòbils es fabriquen habitualment amb acers de cementació com el 20CrMnTi. Després de la cementació i l'extinció, aquests materials aconsegueixen una gran duresa superficial i resistència al desgast, reduint eficaçment el desgast dels engranatges durant la transmissió i allargant la vida útil.
Resistència a la corrosió
Els components exposats a entorns corrosius humits, àcids o alcalins, com ara vàlvules i canonades d'equips químics, requereixen materials resistents a la corrosió{0}}. Per exemple, l'acer inoxidable 316L, amb la seva excel·lent resistència a la corrosió i resistència a la corrosió intergranular, pot mantenir un rendiment estable en entorns químics durs.
Estabilitat tèrmica
Els components que funcionen en entorns d'alta-temperatura, com ara les pales de turbines dels motors-aeronàutics, necessiten materials amb bona estabilitat tèrmica. Els superaliatges basats en níquel-, que ofereixen una resistència a la temperatura alta-superior, resistència a l'oxidació i resistència a la corrosió en calent, s'utilitzen habitualment per a les pales de la turbina. Aquests materials mantenen la seva forma i rendiment a altes temperatures, assegurant el funcionament normal del motor.
II. Consideracions basades en la maquinabilitat
Mecanització
Per millorar l'eficiència i la qualitat del mecanitzat, els materials han de tenir una bona mecanització. Per exemple, els acers-de tall lliure (com ara Y12, Y15) han millorat la mecanització gràcies a l'addició d'elements com el sofre i el plom. Aquests materials redueixen el desgast de les eines, les forces de tall més baixes i el trencament d'encenalls més fàcil durant el mecanitzat, millorant així l'eficiència del mecanitzat i la qualitat de la superfície.
Forjabilitat
Per als components que requereixen forja, la forjabilitat del material és crucial. Per exemple, l'aliatge d'alumini 6061 té una bona forjabilitat i es pot deformar fàcilment en estat calent. Es pot forjar en diverses formes complexes i aconsegueix bones propietats mecàniques després de la forja.
Soldabilitat
Quan els components s'han de muntar mitjançant soldadura, s'han de triar materials amb bona soldabilitat. Per exemple, l'acer Q235 té una excel·lent soldabilitat i és menys propens a defectes com ara esquerdes i porositat durant la soldadura. Això garanteix la resistència i la segellabilitat de les juntes soldades i s'utilitza àmpliament en diversos components estructurals soldats.
Rendiment del tractament tèrmic
Per aconseguir bones propietats integrals, molts components mecànics de precisió requereixen tractament tèrmic. Per exemple, l'acer 45 pot aconseguir una bona combinació de resistència i tenacitat mitjançant l'extinció i el tremp. Tanmateix, és necessari un control estricte dels paràmetres del tractament tèrmic per evitar problemes com ara la deformació i l'esquerdament.
