Quelles sont les exigences en matière de sélection des matériaux dans le traitement des pièces de précision ?

I. Exigences relatives aux propriétés physiques

Dureté

Usinabilité :
Pour l'usinage de précision, la dureté du matériau doit être modérée. Les matériaux trop durs, comme certains aciers alliés à haute dureté, accélèrent l'usure des outils et augmentent la difficulté d'usinage, nécessitant souvent des outils et des procédés spécifiques. Par exemple, les aciers à mouler d'une dureté supérieure àHRC 60sont difficiles à usiner avec des outils en carbure standard, ce qui nécessiteoutils en nitrure de bore cubique (CBN) ou en céramiqueÀ l'inverse, les matériaux trop mous comme l'aluminium pur sont sujets à la déformation lors de l'usinage, ce qui affecte la précision des pièces. Les solutions incluent la découpe à grande vitesse avec des forces de coupe contrôlées.

Performance fonctionnelle :
Les pièces de précision doivent résister aux contraintes opérationnelles, ce qui nécessite une dureté optimale pour résister à l'usure et à la déformation. Par exemple, les engrenages de précision des transmissions mécaniques nécessitent une dureté de surface deHRC 45–60pour éviter l'usure excessive et la déformation des dents, garantissant une précision de transmission à long terme.

Force et ténacité

Résistance à la fracture :
Les pièces de précision subissent des efforts d'usinage (coupe, serrage, etc.) et des charges opérationnelles. Les matériaux doivent concilier résistance et ténacité pour éviter les fractures. Par exemple :composants aérospatiauxcomme les pales des moteurs à réaction (souvent fabriquées en alliages de titane) doivent résister aux forces centrifuges et aérodynamiques pour éviter une défaillance catastrophique.

Assurance qualité de l'usinage :
Une dureté excessive peut entraîner des problèmes tels quebord rapporté (BUE), dégradant l'état de surface. Par exemple, les aciers inoxydables à haute ténacité peuvent produire des copeaux filandreux lors du tournage, augmentant ainsi la rugosité de surface. Les solutions incluent :outils brise-copeauxou des paramètres de coupe ajustés.

Coefficient de dilatation thermique

Contrôle de précision d'usinage :
La déformation thermique due à la chaleur de coupe doit être minimisée. Les matériaux à faible coefficient de dilatation thermique (par exemple,quartz pour lentilles optiques) garantissent des changements dimensionnels minimes pendant le broyage, atteignant une précision submicronique.

Stabilité opérationnelle :
Pour les pièces soumises à des températures variables (par exemple, les instruments de précision), une faible dilatation thermique garantit la stabilité dimensionnelle. Exemple :Alliage d'Invarest utilisé dans les appareils de métrologie pour sa dilatation thermique proche de zéro.

II. Exigences relatives aux propriétés chimiques

Résistance à la corrosion

Protection du processus d'usinage :
Les matériaux doivent résister aux milieux corrosifs lors de processus tels que l’usinage électrochimique.Aciers inoxydablesfonctionnent bien dans les liquides de refroidissement salins, réduisant ainsi les risques de rouille.

Adaptabilité de l'environnement de service :
Les pièces dans des environnements corrosifs (par exemple, les vannes chimiques) nécessitent des alliages tels queHastelloy (Ni-Cr-Mo), qui résiste aux acides/alcalis forts, tout en conservant une fonctionnalité de précision.

Résistance à l'oxydation

Maintien de la qualité après usinage :
Une faible résistance à l'oxydation entraîne une dégradation de la surface. Exemple :Pièces en cuivres'oxydent en vert-de-gris, nécessitant des revêtements protecteurs pour préserver la précision.

Applications à haute température :
Les pièces soumises à une chaleur extrême (par exemple, les moteurs à réaction) nécessitent des matériaux résistants à l'oxydation commesuperalliages à base de nickel, qui forment des couches d'oxyde protectrices pour empêcher la dégradation.

III. Exigences de pureté et d'homogénéité des matériaux

Pureté

Impact sur les performances :
Les impuretés affectent considérablement les performances.Silicium de qualité semi-conductrice(99,9999 % pur) évite les contaminants métalliques qui altèrent les propriétés électriques des puces.

Prévention des défauts d'usinage :
Les inclusions (par exemple, les sulfures/oxydes dans l'acier) provoquent des concentrations de contraintes, conduisant à des fissures ou des défauts de surface lors de l'usinage.

Homogénéité

Propriétés physiques cohérentes :
Une composition/structure uniforme assure des performances homogènes. Exemple :Aciers pour moules homogènesoffre une dureté uniforme et une résistance à l'usure, prolongeant ainsi la durée de vie du moule.

Compatibilité des processus d'usinage :
Des matériaux uniformes permettent un traitement stable.EDM (usinage par décharge électrique)La conductivité constante assure des décharges homogènes et une grande précision. Les matériaux non uniformes entraînent des finitions de surface irrégulières.