Analyse du choix des matériaux et du processus d'usinage des pièces mécaniques couramment utilisées

Dans le domaine de la conception et de la fabrication mécaniques, la sélection de matériaux appropriés et le processus d'usinage approprié sont essentiels pour garantir les performances, la qualité et la rentabilité des pièces mécaniques. Cet article sera une analyse approfondie des trois aspects des pièces mécaniques couramment utilisées à partir du principe de sélection des matériaux, du type de matériau et du processus d'usinage, visant à fournir une référence précieuse aux ingénieurs mécaniciens et aux praticiens concernés.

Tout d’abord, le principe de sélection des matériaux

Le choix des pièces mécaniques doit tenir compte d'un certain nombre de facteurs, notamment les performances d'utilisation, les performances du processus et l'économie. Plus précisément, le principe de sélection des matériaux comprend principalement les aspects suivants :

Performances : Tout d'abord, les pièces doivent répondre aux exigences d'utilisation de conditions de travail spécifiques, telles que la résistance, la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue, etc. Cela nécessite que le concepteur des conditions de travail des pièces ait une compréhension approfondie de la force, y compris l'environnement de travail (comme la température, l'humidité, les milieux, etc.) et les exigences particulières (telles que la conductivité thermique, la conductivité électrique, la conductivité magnétique, etc.).

Performances du processus : les performances du processus du matériau affectent directement la facilité de traitement des pièces, la productivité et le coût. De bonnes performances du processus, notamment la malléabilité, la soudabilité, l'usinabilité, etc., contribuent à réduire la difficulté et le coût du traitement et à améliorer la productivité.

Économie : Afin de respecter les performances d'utilisation et de traitement du local, il convient de choisir le matériau le moins cher afin de réduire le coût global du produit. Cela nécessite que le concepteur prenne en compte de manière exhaustive le prix du matériau, les coûts de traitement et les coûts ultérieurs de maintenance et d'utilisation.

Deuxièmement, les types de matériaux couramment utilisés

Les matériaux couramment utilisés dans les pièces mécaniques comprennent principalement les catégories suivantes :

Acier : l'acier est l'un des matériaux les plus couramment utilisés dans les pièces mécaniques, avec une résistance élevée, une bonne plasticité et une bonne ténacité et d'excellentes performances de traitement. Selon les différentes utilisations et exigences de performance, l'acier peut être divisé en acier de construction au carbone ordinaire, acier de construction au carbone de haute qualité, acier de construction allié et acier moulé.

Fonte : la fonte présente une bonne aptitude au moulage, un bon amortissement des vibrations et une bonne résistance à l'usure, mais sa résistance et sa ténacité sont faibles. Par conséquent, la fonte est couramment utilisée dans la fabrication de pièces soumises à des charges statiques, à des frottements et à l'usure, telles que les bancs de machines-outils, les caisses, etc.

Métaux non ferreux : les métaux non ferreux tels que le cuivre et les alliages de cuivre, l'aluminium et les alliages d'aluminium ont une faible densité et une bonne conductivité électrique et thermique, et sont largement utilisés dans les domaines électrique, électronique et aérospatial. Dans les pièces mécaniques, les métaux non ferreux sont couramment utilisés dans la fabrication de pièces structurelles légères, de paliers lisses, etc.

Plastiques techniques : Avec le développement de la science des matériaux, les plastiques techniques sont de plus en plus utilisés dans les pièces mécaniques. Les plastiques techniques présentent les avantages d'un poids léger, d'une résistance à la corrosion, d'une bonne isolation, etc., adaptés à la fabrication de pièces non porteuses, résistantes à la corrosion ou isolantes.

Troisièmement, l’analyse du processus d’usinage

Il existe différents procédés d'usinage pour les pièces mécaniques, les plus courants étant le tournage, le fraisage, le perçage, le meulage, le forgeage et le moulage par injection. Différents procédés d'usinage sont adaptés à différents matériaux et formes de pièces, qui seront présentés ci-dessous.

Tournage : Le tournage est une méthode d'usinage dans laquelle la pièce est fixée sur un dispositif de serrage de pièce rotatif et le matériau de la pièce est progressivement découpé à l'aide d'un outil pour obtenir la forme et la taille souhaitées. Le tournage convient à la fabrication de pièces cylindriques telles que des arbres et des manchons. La précision et la rugosité de surface du tournage dépendent du choix de l'outil et du réglage des paramètres de coupe.

Fraisage : Le fraisage est une méthode d'usinage permettant de fabriquer des pièces aux formes complexes telles que des surfaces planes, des surfaces concaves et convexes, des engrenages, etc. en coupant du matériau à la surface de la pièce à usiner avec un outil rotatif. Le fraisage est classé en types tels que le fraisage plan, le fraisage vertical, le fraisage en bout, le fraisage d'engrenages et le fraisage de contours, chacun étant adapté à différents besoins d'usinage.

Perçage : Le perçage est une méthode d'usinage dans laquelle un foret rotatif coupe le matériau à travers une pièce pour créer un trou du diamètre et de la profondeur souhaités. Le perçage est couramment utilisé pour créer des pièces perforées telles que des trous de boulons et des trous de roulement. La précision et l'efficacité du perçage dépendent du choix du foret, du réglage des paramètres de coupe et de la mise en œuvre des mesures de refroidissement et de lubrification.

Rectification : La rectification est une méthode d'usinage dans laquelle le matériau à la surface d'une pièce est progressivement découpé ou meulé à l'aide d'abrasifs pour obtenir la forme, la taille et la qualité de surface souhaitées. La rectification convient à l'usinage de pièces de haute précision et aux exigences élevées en matière de qualité de surface, telles que les moules, les pièces de machines de précision et les outils. La précision et la qualité de surface de la rectification dépendent du choix des outils de rectification, du réglage des paramètres de rectification et de la méthode de serrage de la pièce.

Forgeage : Le forgeage est une méthode de travail des métaux dans laquelle le matériau métallique après travail à chaud est transformé par pressage dans la forme requise. Le forgeage convient à la fabrication de pièces aux formes complexes et aux exigences élevées en matière de propriétés mécaniques, telles que les engrenages et les arbres. Le forgeage peut améliorer la structure organisationnelle interne du matériau, améliorer la résistance et la ténacité des pièces.

Moulage par injection : Le moulage par injection est un procédé dans lequel du plastique fondu est injecté dans un moule et durci pour produire la pièce souhaitée. Le moulage par injection convient à la fabrication de grandes quantités de pièces en plastique aux formes complexes, telles que des coques de téléphone portable et des pièces automobiles. La précision et la qualité de surface du processus de moulage par injection dépendent de la conception du moule, des performances de la presse à injecter et du choix du matériau plastique.