機械工程師:工作5年了,這些材料應用你必須知道!

2021-01-07 機械修鍊師

筆者一直從事機械設備設計工作。從2014年開始工作實習到現在,一轉眼5年多時間過去;前段時間在家搞清潔隨便整理文件櫃時候,發現以前工作時候留下了不少筆記,翻閱看了幾眼,發現這麼多年走過來,知識點大部分都是零散的,沒有系統性的歸類。

5年裡的工作筆記

剛好今年假期時間比較長,對以前做的筆記做一個系統性的歸類整理。一方面是方便以後自己的工作,另外一方面是給剛入行的從事機械設計的朋友提供一份參考資料,希望能幫得上忙。

由於筆記的內容比較廣,不能一下子,全部概括完,所以會以一個個的系列來發布上來。

今天先分享的是機械設計常用的材料。我們設計的每一項零件三維圖以及工程圖出圖,都需要定義用什麼樣的材料來設計的材料。

任何一個零件都要定義它的材質

合理選擇材料來設計零件,是一名機械設計必備的基礎。

下面來普及一下,過去5年裡筆者接觸到的機械材料有哪些,以及應用場合,以及注意事項。

1.6061. 筆者第一份實習工作接觸到是一臺自動打端子設備。裡面很多零件像大板,底座等零件設計都是採用6061。很多剛出來的畢業生可能不知道6061是什麼,它就是一種非標自動化常用到的鋁合金材料。

圖中貼警告標識的板採用就是6061

它的特點:1.美觀不容易髒;2.輕,這是6061比Q235A在非標行業運用廣泛的原因之一;3. 有良好的抗腐蝕性、韌性高,加工後不變形。4.價格比Q235A貴

它的常用表面處理技術:本色陽極氧化處理。

2.SUS304 同樣也是同一臺設備上,裡面有很多安裝電氣元器件。它們的安裝在一些折彎鈑金零件上,這些折彎鈑金件採用SUS304。SUS304是什麼呢?它是一種叫304的不鏽鋼。這種材料經常在自動化行業裡運用很廣泛,像振動盤,折彎鈑金件,定位銷、軸等等。

它特點:1.美觀不容易髒;2.有良好的耐蝕性、耐熱性;3. 衝壓、彎曲等熱加工性好4.不適合機加工,容易粘刀,一般用雷射切割開料開孔,然後折彎

它的常用表面處理技術:表面拉絲處理。

3.亞克力,亞克力是一種有機玻璃板,最常用在設備的外罩門上面或者一些遮擋板。

圖中偏黑色就是亞克力,一般作為門板

它的特點:1易染色,可以染成各種顏色,需要提供色卡號給廠家2外觀優美,質量輕

4. 40Cr 作為設備關鍵傳動部分的軸,要耐磨耐衝擊又要美觀。軸類零件選擇40Cr基本可以滿足這些特點。40Cr(40鉻)是一種合金鋼。常用在機械設備中的軸,齒輪等關鍵零件。

40Cr表面美觀光銀色

它特點1.耐磨耐衝擊2.美觀3.不管強度以及韌性都要比45#鋼要好4.貴重要零件才用

它表面處理技術:要調質處理。

5.Q235A(A3鋼)這是基本整個機械行業都會碰見的一種碳素結構鋼。對於一些要求不高的零件還有焊接件都會採用這種材料。常用在普通零件,鈑金件還有焊接件等等。

焊接件常用Q235A

特點:有良好的機械性能涵蓋強度,硬度,塑性,焊接性。

表面處理技術:噴漆,烤漆,發黑,噴塑,鍍鉻,鍍鎳等等

6.45# 在筆者設計零件中涉及到運動強度比較大的零件,例如關鍵組件的軸,齒輪,齒條或者其他承受載荷較大的零件就會考慮到45#。45#是一種優質碳素結構鋼。45#比Q235A有良好的綜合力學性能。

齒輪用45#作為材質

表面處理技術:噴漆,烤漆,發黑,噴塑,鍍鉻,鍍鎳等等,但要記得要寫調質處理。

7.HT200 筆者從事設計這麼久,用到HT200時候,是因為公司要節約成本。將鋼件改成鑄件。因為大批量的焊接件成本比較高,生產時間長,而鑄件成本會比鋼件低,生產周期會短些。HT200是以一種灰鑄鐵,適合作為設備的床身,箱體,以及一些形狀複雜的結構件。

大型設備床身數量較多會考慮使用鑄件

它的特點:1質量比Q235A的工件輕2適合大批量同一批零件3吸震性好,作為設備床身,不容易產生共振4硬度高但脆性較大

8.65Mn 一般設計很少用到,因為筆者當時設計一套工裝治具需要用到彈簧,所以出圖時候要註明材料,後來查看下彈簧常用材料是65Mn。65Mn是一種彈簧鋼。它應用很廣,軸類零件的配件像卡簧還有各種彈簧也是用65Mn。

很多彈簧材質都是65Mn

9.POM(賽鋼)筆者近年陸續接觸到工裝治具的設計,針對一些仿形的工裝治具

會常考慮用到這種材料,POM又叫聚甲醛,是一種非金屬材料

圖中白色就是POM材料

它特點:1有良好機械強度和剛性2具自已潤滑性、耐磨性良好3不耐腐蝕,溫度差異大時會發生變形。

10PU(聚氨酯)筆者在設計過程中涉及到有衝擊要緩衝的時候需用PU(聚氨酯)設計緩衝零件。PU(聚氨酯)又叫優力膠,大力膠。常用在緩衝膠墊,還有密封圈等。

圖中黃色膠部分是PU

它特點:1容易著色,容易加工2減震,耐磨,耐腐蝕3.硬度可選在邵氏25到邵氏98之間

11PA66(尼龍),在產線上會經常應用在耐磨的場合;筆者一般設計耐磨條,耐磨零件但對尺寸要求不高的零件會考慮用PA66。像耐磨條,耐磨輪子等等。

尼龍PA66

特點:1容易著色2耐磨耐衝擊3.容易變形

12酚醛樹脂(電木)酚醛樹脂也是一種工裝治具載板經常用到的材料,筆者設計工裝治具的殼體會常用這種材料。

紅色板就是電木

特點:1耐熱,耐腐蝕,2外觀光潔;3但比較脆;容易掛傷

13 FR-4(環氧玻璃布層壓板)FR-4也是筆者在設計工裝治具板時候用到一種材料。當時工裝板要放一種仿形產品,要接水做測試,考慮工裝板要防潮功能時用到它。

圖中綠色板是FR-4

特點:1耐潮耐高溫耐衝擊;2耐磨強度硬度較高3選擇顏色有限,適合板類零件,不易加工。

今天的總結先到這裡,上述有講述不夠全面或者錯誤的地方歡迎私信筆者指出。後續筆者會繼續分享個人的筆記總結。

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