As peças de máquinas industriais são as peças básicas de todos os tipos de equipamentos pesados, equipamentos de linha de produção e sistemas de transmissão de energia, como engrenagens, rolamentos, eixos, racks, carcaças e assim por diante. Esses componentes geralmente precisam funcionar de forma confiável por um longo período sob alta carga, alta velocidade, operação contínua e condições de trabalho adversas, e seu desempenho determina diretamente a densidade de potência, eficiência, precisão e vida útil de toda a máquina.
Vantagens e principais recursos
Excelente capacidade-de carga e equilíbrio de resistência
As principais peças de transmissão de máquinas industriais, como engrenagens de grandes redutores e fusos-para serviços pesados, precisam suportar enormes tensões de contato e de flexão alternadas. Aços carburizados com liga de alta qualidade (como 20CrMnTi e 17CrNiMo6) e aços temperados e revenidos (como 42CrMo e 34CrNiMo6) podem atingir o gradiente de desempenho de "superfície dura e núcleo forte" por meio de tratamento térmico. A dureza superficial extremamente alta (HRC 58-62) garante resistência ao desgaste e à corrosão, enquanto o núcleo resistente fornece a confiabilidade da resistência ao impacto e à fratura por fadiga.
Excelente resistência ao desgaste e vida útil.
No caso de fricção de deslizamento ou rolamento, como pista de rolamento, trilho guia e haste de pistão de cilindro hidráulico, a resistência ao desgaste do aço é muito importante. Ao selecionar aço para rolamentos com alto-carbono e cromo (como GCr15), aço nitretado (como 38CrMoAl) ou tratamento de endurecimento de superfície (como têmpera por indução e revestimento a laser), uma camada-resistente ao desgaste com alta dureza e baixo coeficiente de atrito pode ser formada no material de base, o que pode prolongar a vida útil das peças várias vezes e manter a precisão de funcionamento estável.
Boa capacidade de resposta ao tratamento térmico e capacidade de design de desempenho.
As propriedades mecânicas do aço podem ser ajustadas de maneira precisa e precisa por processos de tratamento térmico, como têmpera, revenido, cementação e nitretação. Isso permite que os engenheiros "personalizem" com precisão a distribuição de dureza, resistência, tenacidade e tensão residual de acordo com o estado de tensão específico dos componentes (como impacto, desgaste ou fadiga de alto{1}}ciclo), de modo a alcançar a melhor correspondência entre as propriedades do material e os objetivos do projeto, o que é uma vantagem incomparável de muitos outros materiais.
Economia e viabilidade de fabricação em-grande escala
Para grandes peças estruturais, como base de máquinas-ferramenta, carcaça de válvula de bomba e estrutura pesada, o aço (especialmente ferro fundido e aço estrutural soldado) tem vantagem de custo óbvia e tecnologia de fabricação madura, ao mesmo tempo que fornece rigidez e características de amortecimento suficientes. A estrutura de soldagem de grandes peças fundidas de aço ou placas de aço espessas pode realizar economicamente o projeto complexo de cavidades internas e reforços e fornecer uma base de suporte estável e que reduz-a vibração para máquinas pesadas.
Típico Aplicativos
Eixo da turbina eólica e caixa de engrenagens planetárias
Ligas de aço especial super{0}}puras e de alta{1}}resistência (como 42CrMo4V) são usadas para forjamento em grande-escala e cementação e têmpera profundas para suportar a enorme carga de torção e tensão de contato por 20 anos.
Placa traseira e tirante da máquina de moldagem por injeção
Aço de liga de médio carbono (como SCM440) é usado para têmpera e revenido para garantir rigidez e resistência à fadiga sob alta força de fixação.
Mandíbula e martelo do triturador de minas
Aço com alto teor de manganês (ZGMn13) ou ferro fundido com alto-cromo é usado, e suas características de endurecimento superficial sob carga de alto impacto são usadas para obter extrema resistência ao desgaste.
Base e lança do robô industrial
Aço estrutural soldado (como Q345B) ou peças fundidas minerais são usados, mas as principais peças de transmissão, como flexspline do redutor harmônico, são feitas de liga de aço especial, que requer resistência à fadiga extremamente alta.
As peças mecânicas de precisão são componentes funcionais essenciais em instrumentos e medidores, equipamentos ópticos, máquinas-ferramentas de precisão, equipamentos de fabricação de semicondutores e dispositivos médicos, como engrenagens em miniatura, eixos de precisão, corpos elásticos de sensores, porta-ferramentas e acessórios. Eles têm requisitos quase rigorosos de precisão dimensional (muitas vezes atingindo o nível micrométrico), precisão de forma, precisão posicional e estabilidade-de longo prazo. Qualquer ligeira deformação ou desgaste pode levar à falha de todo o funcionamento da máquina.
Vantagens e principais recursos
Estabilidade dimensional extremamente alta e uniformidade microestrutural
As peças de precisão são necessárias para manter suas dimensões constantes durante flutuações de temperatura, tensões ou envelhecimento. Ao selecionar aço para ferramentas de liga de baixa deformação (como a versão modificada do Cr12MoV) ou aço inoxidável endurecido por precipitação (como 17-4PH), combinado com tratamento térmico especial (como têmpera a vácuo e tratamento criogênico) e processo de envelhecimento, a tensão estrutural e a austenita residual podem ser minimizadas, martensita estável e uniforme ou estrutura de reforço por precipitação podem ser obtidas, e a precisão geométrica das peças pode ser garantida para permanecer inalterada em serviço.
Excelente qualidade superficial e usinabilidade.
As peças de precisão geralmente precisam alcançar uma superfície espelhada ou uma superfície ultra{0}lisa (Ra < 0,1 μm) para reduzir o atrito e o desgaste ou atender aos requisitos ópticos e de vedação. Aços de alta-qualidade (como aço inoxidável SUS440C e aço para matrizes SKD11) têm distribuição de metal duro uniforme e fina. Após lixamento fino, lixamento e polimento, pode-se obter suavidade de superfície e precisão de contorno extremamente altas, o que muitos materiais não conseguem alcançar.
Excelente rigidez e capacidade de micro{0}}deformação
Para o trilho-guia da máquina de medição por coordenadas, a estrutura de suporte da mesa alinhadora de máscara, etc., é necessária uma rigidez específica extremamente alta (a relação entre rigidez e densidade). Embora as ligas de alumínio e a cerâmica tenham aplicações neste campo, os aços-liga de alto-grau (como o invar, cujo coeficiente de expansão térmica é extremamente baixo) e o aço submetido a tratamento térmico especial podem fornecer rigidez suficiente e realizar deformação térmica quase zero ao mesmo tempo, atendendo aos requisitos de estabilidade ambiental da precisão de posicionamento nanométrica.
Confiabilidade-de longo prazo da resistência ao desgaste e à fadiga
As peças de precisão geralmente funcionam em alta velocidade, com carga leve, mas com tempos de ciclo elevados (por exemplo, as engrenagens do relógio giram centenas de vezes por minuto). Aços para relógios-de alta qualidade (como aço de alto carbono 20AP) e aços para rolamentos, por meio de fundição extremamente pura e tratamento térmico fino, obtêm estrutura de grãos ultra{3}}finos, tendo assim extraordinária resistência ao desgaste e limite de fadiga por flexão rotativa ultra-elevado, garantindo uma operação-livre de problemas por décadas.
Típico Aplicativos
Fuso e fuso de esferas de máquinas-ferramentas CNC: feitos de aço de nitretação (como 38CrMoAlA), a superfície é nitretada por íons para formar uma camada superficial com alta dureza, alta resistência ao desgaste e anti-engripante, e o centro permanece forte, garantindo vida útil e precisão em alta velocidade e precisão.
 |
 |
Mandril do transdutor do fixador de fio semicondutor: É usada uma liga elástica constante especial (como 3J53), e seu módulo de elasticidade é quase constante em uma ampla faixa de temperatura, garantindo a estabilidade da frequência de soldagem ultrassônica.
 |
 |
A principal tala e trem de engrenagens de relógios mecânicos-de última geração: adota fio de ferro temperado com banho de chumbo (comumente conhecido como "fio de aço suíço") ou aço inoxidável martensítico de alto-desempenho e, após chanframento e polimento manual, possui beleza, antimagnético e durabilidade extraordinária.
 |
 |
Parafuso de ajuste de dentes finos na estrutura de ajuste óptico: aço inoxidável 304 ou 416 é usado e a rosca é enrolada com precisão para garantir toque suave, sem folga e resistência à corrosão.
Os equipamentos de automação e produção são o esqueleto da indústria manufatureira moderna, incluindo robôs industriais, linhas de produção automatizadas, aviões de montagem, sistemas de transporte, equipamentos de teste e assim por diante. Este tipo de equipamento enfatiza alta velocidade, alta precisão, alta repetibilidade e confiabilidade de operação contínua 7x24. Suas peças estruturais e funcionais precisam manter deformação e desgaste extremamente baixos sob carga dinâmica e, ao mesmo tempo, levar em consideração a leveza e a resposta rápida.
Vantagens e principais recursos
Alta rigidez dinâmica e resposta rápida
O braço do robô industrial, a base do módulo de acionamento do motor linear, etc., precisam manter uma posição precisa em alta-partida-parada e comutação em alta velocidade. Ao adotar o projeto de aço estrutural de alta{4}}rigidez e a otimização da topologia com análise de elementos finitos, a leveza pode ser alcançada com a premissa de garantir a rigidez na direção principal. O alto módulo de elasticidade do aço (cerca de 3 vezes o da liga de alumínio) significa menos deformação sob a mesma carga, o que é benéfico para melhorar a frequência natural do sistema e reduzir a vibração, alcançando assim maior precisão de movimento e menor tempo de ajuste.
Excelente resistência à fadiga e estabilidade de operação-de longo prazo
O trilho-guia linear, o assento de suporte do parafuso esférico, a junta da biela e outras peças em equipamentos de automação podem passar por muitos ciclos alternativos a cada segundo. Esses componentes feitos de liga de aço de alta-resistência e submetidos a tratamento térmico adequado (como têmpera e revenido, endurecimento de superfície) têm excelente resistência à fadiga de alto-ciclo, podem suportar centenas de milhões de ciclos de tensão ou até mais sem falhas e atendem aos requisitos de operação-livre ou de baixa{4}}manutenção do equipamento por dez anos.
Liberdade de design de integração de funções complexas
O aço pode atingir uma estrutura funcional integrada altamente complexa por meio de forjamento, fundição de precisão e soldagem. Por exemplo, uma concha de pulso de robô pode ser usada como assento de instalação do redutor, suporte do sensor e passagem do cabo ao mesmo tempo. Esta liberdade de design torna a estrutura do equipamento mais compacta e firme, reduz os elos de montagem e melhora a rigidez e confiabilidade de toda a máquina.
Compatibilidade com tecnologia de superfície avançada
Para reduzir o coeficiente de atrito, melhorar a resistência ao desgaste ou evitar rastejamento, as peças deslizantes e rolantes dos equipamentos de automação geralmente precisam de tratamento de superfície especial. A superfície do aço é muito adequada para cromagem dura, revestimento de níquel -fósforo sem eletrólito, revestimento PVD (deposição física de vapor) (como TiN, DLC) e outros tratamentos. Esses revestimentos finos e duros podem melhorar significativamente o desempenho dos trilhos-guia, deslizadores e engrenagens de aço, enquanto o aço da matriz fornece suporte forte.
Típico Aplicativos
As peças principais, como a roda ciclóide e a caixa da engrenagem do pino, são feitas de liga de aço de alta-resistência, como aço para rolamentos com alto-carbono e cromo (como GCr15SiMn), que é carburizado, temperado e retificado com precisão para obter precisão de transmissão e rigidez de torque extremamente altas.
Liga de alumínio de aviação ou material compósito de fibra de carbono é usado para obter leveza, mas seu trilho de guia linear central e par de parafuso esférico são feitos de liga de aço avançada (como SUJ2) para garantir precisão de posicionamento em nível de mícron.
Coluna empilhadora e plataforma de carregamento de armazém tridimensional-automático: soldada por aço-formado a frio-de parede fina ou tubo de aço retangular, que pode reduzir o peso tanto quanto possível, garantindo rigidez, de modo a melhorar a aceleração e a eficiência energética.
Geralmente é adotada fundição mineral ou estrutura de placa de aço soldada. A estrutura de placa de aço soldada pode obter excelente rigidez estática e dinâmica através de um layout razoável de nervuras, e o custo é mais vantajoso.
Os eletrodomésticos e equipamentos de iluminação incluem geladeiras, máquinas de lavar, aparelhos de ar condicionado, fornos de micro-ondas, ferramentas elétricas, pequenos eletrodomésticos de cozinha e outras necessidades diárias. Os requisitos materiais deste tipo de produtos são funcionais, seguros, bonitos, sensíveis ao custo e viáveis para produção em massa. O aço desempenha múltiplas funções, desde o esqueleto interno até a decoração externa.
Vantagens e principais recursos
Excelente conformabilidade e belo tratamento de superfície
Placas de aço galvanizado (SECC, SGCC) ou placas de aço pré{0}}revestidas (PCM) são amplamente utilizadas na carcaça de eletrodomésticos, como o painel frontal de máquinas de lavar e a porta de geladeiras. Através do processo de estampagem maduro, essas placas de aço podem fabricar peças de aparência com formas complexas e bordas distintas de maneira eficiente e barata. Sua superfície pode ser ricamente tratada: a placa PCM é revestida diretamente com várias cores e texturas; A chapa galvanizada pode ser fosfatizada e pulverizada para obter uma superfície lisa e bonita, que pode atender às diversas necessidades estéticas da casa.
Boa resistência estrutural e segurança
A estrutura de suporte, a placa de montagem do motor, o tambor externo (também conhecido como "recipiente de água") e outras peças estruturais dentro dos eletrodomésticos precisam de resistência e rigidez suficientes para suportar cargas dinâmicas (como carga excêntrica de desidratação em alta-velocidade). A placa de aço-laminada a frio (SPCC) ou a placa de decapagem{3}}laminada a quente (série SAPH) podem fornecer suporte confiável com peso leve por meio de um projeto estrutural razoável e garantir que não quebrará sob condições anormais (como "colisão do balde" da máquina de lavar) para garantir a segurança dos usuários.
Excelente condutividade térmica e desempenho eletromagnético
Para peças que necessitam de dissipação de calor ou indução eletromagnética, o aço é a escolha ideal:
Condução de calor
A tarja magnética sob o painel de vidro-cerâmico da panela de indução e a panela interna da panela de arroz (principalmente alumínio nos primeiros dias, mas agora muitos-produtos sofisticados usam aço-composto de alumínio ou aço inoxidável com tecnologia de película espessa), e o aço pode conduzir efetivamente magnético e calor.
Blindagem eletromagnética e permeabilidade
A cavidade do forno de micro-ondas e o núcleo de ferro do transformador são feitos de chapa de aço elétrico (chapa de aço silício), e sua alta permeabilidade e baixa perda de ferro são a chave para realizar a conversão eficiente de energia elétrica e proteger a radiação de micro-ondas.
Excelente higiene e durabilidade
Em ambientes de cozinha e vadeos, o aço inoxidável (especialmente o aço inoxidável 304 de qualidade alimentar) é a primeira escolha devido à sua excelente resistência à corrosão, fácil limpeza e não{1}}toxicidade. O aço inoxidável oferece uma solução bonita, higiênica, durável e de longa-vida útil, o que melhora muito a qualidade do produto e a experiência do usuário.
Típico Aplicativos
