加工中の機械部品の変形の理由
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- 2021/7/21
概要
加工中に機械部品が変形すると、部品の故障や設備の動作不良の原因となります。この記事では、加工中に機械部品が変形する理由を具体的に紹介します。
機械の部品や部品に外力が作用して、形や大きさが変化する現象を変形といいます。過度の変形は重要なタイプの機械部品の故障であり、延性破壊を判断するための明らかな兆候です。したがって、加工工程における機械部品の以下の変形の原因を分析し、対応する対策を講じる必要があります。
外力を取り除いた後に変形が回復するかどうかによって、機械部品の変形は、弾性変形と塑性変形の 2 つのカテゴリに分類できます。
1. 弾性変形
加えられた応力が材料の降伏強度よりも小さい場合の金属部品の変形は、弾性変形と呼ばれます。
(1) 外力を取り除くと、部品の変形がなくなり、元の形状に戻ります。
(2) 材料が弾性的に変形するとき、歪みは応力に比例し、その比率は弾性率と呼ばれ、材料の弾性変形に対する抵抗力を表します。他の条件が同じ場合、材料の弾性率が高いほど、この材料で作られた機械部品やコンポーネントの剛性が高くなり、外力を受けたときに元のサイズと形状を維持する能力が強くなります.
(3) 弾性変形量は非常に小さく、通常、材料の元の長さの 0.1% ～ 1.0% を超えません。
金属部品を使用する過程で、過剰な弾性変形が発生した場合 (過剰な弾性変形とは、設計許容範囲を超える弾性変形を指します)、部品の正常な動作に影響を与えます。たとえば、ドライブ シャフトが動作している場合、過剰な弾性変形は、シャフトの歯車のかみ合い状態を悪化させ、歯車とそれを支える転がり軸受の寿命に影響を与えます。工作機械のレールや主軸が過度に弾性変形すると、加工精度が低下したり、加工要件を満たせなくなったりする可能性があります。正確さ。
したがって、機械装置の操作では、過度の弾性変形を防止することが非常に必要です。正しい設計に加えて、正しい使用が非常に重要です。過負荷運転を厳禁し、使用温度仕様に注意し、熱変形を防止してください。
2. 塑性変形
永久変形とも呼ばれる塑性変形は、加えられた荷重が取り除かれた後に機械部品によって残された回復不可能な変形の一部を指します。巨視的な形態特性の観点から、金属部品の塑性変形には主に、反り変形、体積変形、および時効変形の3つの形態が含まれます。
(1) 反り変形
金属部品自体に一定の応力（機械応力、熱応力、構造応力など）がかかると、実際の応力値がこの状態の金属の引張降伏強度や圧縮降伏強度を超え、反りが発生します。 .曲がった、楕円形、またはねじれた塑性変形。したがって、金属部品の反り変形は複雑な応力の結果です。反り変形は、細長いシャフト、薄板状の部品、薄肉のリングおよびスリーブ部品で一般的です。
(2) 体積変形
金属部品の加熱と冷却の過程で、金属組織の変換によって引き起こされる比体積の変化により、金属部品の体積膨張と収縮の現象は体積変形と呼ばれます。例えば、鋼の焼入れ相変態では、オーステナイトがマルテンサイトや下部ベイナイトに変態する際に比体積が増加し、体積が膨張します。焼入れ相変態後、残留オーステナイトの比体積が減少し、体積が収縮します。
マルテンサイト形成中の体積変化の程度は、急冷変態中のマルテンサイト中の炭素含有量に関連しています。鋼中の炭素含有量が多いほど、マルテンサイトが形成されるときの比体積変化が大きくなり、膨張が大きくなります。また、鋼中の炭化物が偏在しているため、変形度が大きくなる傾向があります。
(3) 経年変形
鋼の熱処理後、不安定な構造が生成され、これによって引き起こされる内部応力は不安定な状態になります。鋳造の鋳造プロセス中に形成される鋳造内部応力も不安定な状態にあります。室温で長時間放置または使用すると、不安定な状態の応力が徐々に変化し、安定します。それに伴う変形を経年変形といいます。
塑性変形は、機械部品の各部分のサイズと形状の変化につながり、一連の望ましくない結果を引き起こします。たとえば、工作機械の主軸を塑性曲げすると、加工精度が保証されず、不良率が高くなり、主軸が動かなくなることさえあります。
機械の基本部品の局所的な塑性変形は、部品全体の塑性変形のように明らかな故障の原因にはなりませんが、部品の故障を引き起こす重要な形態でもあります。
設計と製造の過程で、機械部品が変形しないように最善を尽くす必要があります。そうしないと、機械部品の性能に深刻な影響を与えます。上記の内容を読んだ後、機械部品について詳しく知りたい場合は、お問い合わせいただくことで、より包括的なソリューションを得ることができます。
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