第十一章-典型零件的選材及工藝課件

第十章典型零件的選材及工藝路線設計第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析第三節(jié)金屬材料的質(zhì)量檢驗第十章典型零件的選材及工藝路線設計第一節(jié)零件的失效形1學習要求1.了解選材的一般原則和程序；2.掌握各類材料的分類性、能和檢驗方法；3.熟悉典型零件（齒輪、軸、工具、箱體、彈簧等）在選材、熱處理及加工工藝等方面的特點；4.學會觀察和分析生活中遇到的機械零件，并用所學知識進行分析。學習要求1.了解選材的一般原則和程序；2第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則機械零件喪失正常的工作能力稱為失效一、零件的失效形式1.斷裂失效延性斷裂脆性斷裂疲勞斷裂蠕變斷裂2.過量變形過量蠕變變形過量彈性變形過量塑性變形3.表面損傷磨損失效接觸疲勞失效腐蝕失效

第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則機械零件喪失正常的工3二、零件失效的原因1.零件設計不合理2.選材不合理3.工藝不合理

4.安裝及使用不正確a)設計不合理；b)設計合理二、零件失效的原因1.零件設計不合理2.選材不合理3.工4改變零件設計防止裂紋a)銳角轉(zhuǎn)接截面突變b)圓角過渡防止淬火變形、開裂的措施改變零件設計防止裂紋防止淬火變形、開裂的措施5三、選材的基本原則㈠滿足使用性能幾種零件（工具）工作條件、失效形式及要求的力學性能三、選材的基本原則㈠滿足使用性能幾種零件（工具）工作條件、失6㈡材料的工藝性能良好1．鑄造性2．可鍛性3．焊接性4．切削加工性㈢充分考慮經(jīng)濟性材料價格國家資源狀況零件的總成本㈣考慮零件外形和尺寸特點㈤考慮生產(chǎn)批量㈡材料的工藝性能良好1．鑄造性2．可鍛性3．焊接性4．切削加7第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析一、齒輪選材

齒輪是機械工業(yè)中應用最廣泛的重要零件之一，它主要用于傳遞動力和運動，改變速度和方向。1.工作情況

2.主要失效形式3.性能要求4.齒輪類零件的選材宜選用低、中碳鋼或低、中碳合金鋼。

第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析一、齒輪選材齒輪是機85.應用舉例①機床齒輪

備料一鍛造一正火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械半精加工一高頻淬火+回火一磨削②汽車、拖拉機、摩托車齒輪

備料一鍛造一正火一機械粗加工一滲碳+淬火+低溫回火一噴丸一磨削加工③航空發(fā)動機齒輪

備料一模鍛一正火+高溫回火一機械加工一滲碳一高溫回火一機械加工一淬火+低溫回火一機械精加工一檢驗5.應用舉例①機床齒輪備料一鍛造一正火一機械粗加9機床齒輪的用材及熱處理機床齒輪的用材及熱處理10

汽車、拖拉機齒輪的常用鋼種及熱處理方法

汽車、拖拉機齒輪的常用鋼種及熱處理方法11續(xù)表續(xù)表12二、軸類零件

軸是機械中非常重要的零件之一，主要用于支承傳動零件（如齒輪、凸輪等），起傳遞運動和動力的作用。1.工作情況

2.主要失效形式3.性能要求4.軸類零件的選材①主要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的軸：不需要選用淬透性很高的材料，如45、40Cr等。②同時承受彎曲、扭轉(zhuǎn)及拉、壓應力的軸：應選用淬透性較高的材料，如30CrMnSi鋼、40CrNiMo鋼等。

③剛性作為主要要求的軸：選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如20鋼、35鋼、45鋼等。

④承受較大沖擊載荷，又要求較高耐磨性的形狀復雜的軸：可選低碳合金鋼18Cr2NiWA鋼、20Cr鋼、20CrMnTi鋼等。二、軸類零件軸是機械中非常重要的零件之一，主要用于支承135.應用舉例①機床主軸

備料一鍛造一正火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械半精加工一局部淬火(軸頸、錐體)+回火一粗磨一花鍵高頻淬火+回火一精磨

C620車床主軸簡圖5.應用舉例①機床主軸備料一鍛造一正火一機械粗加14常用機床主軸的工作條件、選材及熱出理常用機床主軸的工作條件、選材及熱出理15②航空發(fā)動機渦輪軸

備料一模鍛一正火+高溫回火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械精加工一磁力探傷一檢驗一發(fā)藍③曲軸

鍛造曲軸：備料→模鍛→正火+高溫回火→機械粗加工→調(diào)質(zhì)→機械精加工→中頻感應加熱淬火

鑄造曲軸：主要采用鑄鋼、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等制造，球墨鑄鐵是鑄造曲軸最常用的材料。一般汽車發(fā)動機曲軸所選用的球墨鑄鐵強度應不低于600MPa，農(nóng)用柴油發(fā)動機曲軸的球墨鑄鐵強度則不低于800MPa。②航空發(fā)動機渦輪軸備料一模鍛一正火+高溫回火一機16三、彈簧選材彈簧的基本作用是在載荷作用下產(chǎn)生變形，把機械能或動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡埽辉诨謴妥冃螘r，把形變能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能或動能。主要用途

緩沖或減振定位復原儲存和釋放能量

測力

三、彈簧選材彈簧的基本作用是在載荷作用下產(chǎn)生變171.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.彈簧的選材5.應用舉例①火車螺旋彈簧熱軋鋼棒下料→兩頭制扁→熱卷成形→淬火→中溫回火→噴丸強化→端面磨平②氣門彈簧

冷卷成形→淬火→中溫回火→噴丸強化→兩端磨平③自行車手閘彈簧

將冷拔鋼絲直接冷卷、彎鉤成形即可

④汽車板簧

熱軋鋼帶（板）沖裁下料→壓力成型→淬火→中溫回火→噴丸強化1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.彈簧的選材5.應18彈簧鋼的特點及用途彈簧鋼的特點及用途19四、刃具選材1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.刀具的選材5.應用舉例①板銼

熱軋鋼板（帶）下料→鍛（扎）柄部→正火→球化退火→機加工→淬火、低溫回火

銼刀四、刃具選材1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.刀具20②齒輪滾刀熱軋棒材下料→鍛造→球化退火→粗加工→淬火、回火→精加工→表面處理齒輪滾刀

②齒輪滾刀熱軋棒材下料→鍛造→球化退火→粗加工→淬21五、機架、箱體類零件選材機架、箱體類零件五、機架、箱體類零件選材機22第三節(jié)金屬材料的質(zhì)量檢驗一、成分分析1.火花鑒別①碳素鋼的火花20鋼火花17鋼火花45鋼火花T10鋼火花第三節(jié)金屬材料的質(zhì)量檢驗一、成分分析1.火花鑒別①碳素23②合金鋼火花40Cr鋼火花40Si2Mn鋼火花CrWMn鋼火花W18Cr4V鋼火花②合金鋼火花40Cr鋼火花40Si2Mn鋼火花CrWMn鋼火242.化學分析滴定法比色法現(xiàn)場化學試驗3.光譜分析二、組織分析1.低倍分析

低倍分析是指用肉眼或低倍放大鏡來觀察分析金屬及其合金的組織狀態(tài)。2.顯微分析

顯微分析是用較大放大倍率的光學金相顯微鏡或電子顯微鏡來觀察和研究金屬及其合金的組織結(jié)構(gòu)。①光學顯微鏡②電子顯微分析光學顯微鏡2.化學分析滴定法比色法現(xiàn)場化學試驗3.光譜分析二、組織分析25三、無損探傷1.磁力探傷磁力探傷機1一磁場2一鐵粉

磁力探傷的原理三、無損探傷1.磁力探傷磁力探傷機磁力探傷的原理262.射線探傷X射線探傷示意圖γ射線透射示意圖2.射線探傷X射線探傷示意圖γ射線透射示意圖273.超聲波探傷l一探頭；2一缺陷；3一發(fā)射脈沖；4一缺陷反射波；5一底面反射波3.超聲波探傷l一探頭；2一缺陷；3一發(fā)射脈沖；284.滲透探傷

l一紫外線光源；2一濾光片；3一紫外線；4一被檢驗零件；5一缺陷熒光探傷法示意圖5.液晶探傷4.滲透探傷l一紫外線光源；2一濾光片；熒光探傷法29第十章典型零件的選材及工藝路線設計第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析第三節(jié)金屬材料的質(zhì)量檢驗第十章典型零件的選材及工藝路線設計第一節(jié)零件的失效形30學習要求1.了解選材的一般原則和程序；2.掌握各類材料的分類性、能和檢驗方法；3.熟悉典型零件（齒輪、軸、工具、箱體、彈簧等）在選材、熱處理及加工工藝等方面的特點；4.學會觀察和分析生活中遇到的機械零件，并用所學知識進行分析。學習要求1.了解選材的一般原則和程序；31第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則機械零件喪失正常的工作能力稱為失效一、零件的失效形式1.斷裂失效延性斷裂脆性斷裂疲勞斷裂蠕變斷裂2.過量變形過量蠕變變形過量彈性變形過量塑性變形3.表面損傷磨損失效接觸疲勞失效腐蝕失效

第一節(jié)零件的失效形式及選材的基本原則機械零件喪失正常的工32二、零件失效的原因1.零件設計不合理2.選材不合理3.工藝不合理

4.安裝及使用不正確a)設計不合理；b)設計合理二、零件失效的原因1.零件設計不合理2.選材不合理3.工33改變零件設計防止裂紋a)銳角轉(zhuǎn)接截面突變b)圓角過渡防止淬火變形、開裂的措施改變零件設計防止裂紋防止淬火變形、開裂的措施34三、選材的基本原則㈠滿足使用性能幾種零件（工具）工作條件、失效形式及要求的力學性能三、選材的基本原則㈠滿足使用性能幾種零件（工具）工作條件、失35㈡材料的工藝性能良好1．鑄造性2．可鍛性3．焊接性4．切削加工性㈢充分考慮經(jīng)濟性材料價格國家資源狀況零件的總成本㈣考慮零件外形和尺寸特點㈤考慮生產(chǎn)批量㈡材料的工藝性能良好1．鑄造性2．可鍛性3．焊接性4．切削加36第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析一、齒輪選材

齒輪是機械工業(yè)中應用最廣泛的重要零件之一，它主要用于傳遞動力和運動，改變速度和方向。1.工作情況

2.主要失效形式3.性能要求4.齒輪類零件的選材宜選用低、中碳鋼或低、中碳合金鋼。

第二節(jié)典型零件的選材與工藝分析一、齒輪選材齒輪是機375.應用舉例①機床齒輪

備料一鍛造一正火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械半精加工一高頻淬火+回火一磨削②汽車、拖拉機、摩托車齒輪

備料一鍛造一正火一機械粗加工一滲碳+淬火+低溫回火一噴丸一磨削加工③航空發(fā)動機齒輪

備料一模鍛一正火+高溫回火一機械加工一滲碳一高溫回火一機械加工一淬火+低溫回火一機械精加工一檢驗5.應用舉例①機床齒輪備料一鍛造一正火一機械粗加38機床齒輪的用材及熱處理機床齒輪的用材及熱處理39

汽車、拖拉機齒輪的常用鋼種及熱處理方法

汽車、拖拉機齒輪的常用鋼種及熱處理方法40續(xù)表續(xù)表41二、軸類零件

軸是機械中非常重要的零件之一，主要用于支承傳動零件（如齒輪、凸輪等），起傳遞運動和動力的作用。1.工作情況

2.主要失效形式3.性能要求4.軸類零件的選材①主要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的軸：不需要選用淬透性很高的材料，如45、40Cr等。②同時承受彎曲、扭轉(zhuǎn)及拉、壓應力的軸：應選用淬透性較高的材料，如30CrMnSi鋼、40CrNiMo鋼等。

③剛性作為主要要求的軸：選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如20鋼、35鋼、45鋼等。

④承受較大沖擊載荷，又要求較高耐磨性的形狀復雜的軸：可選低碳合金鋼18Cr2NiWA鋼、20Cr鋼、20CrMnTi鋼等。二、軸類零件軸是機械中非常重要的零件之一，主要用于支承425.應用舉例①機床主軸

備料一鍛造一正火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械半精加工一局部淬火(軸頸、錐體)+回火一粗磨一花鍵高頻淬火+回火一精磨

C620車床主軸簡圖5.應用舉例①機床主軸備料一鍛造一正火一機械粗加43常用機床主軸的工作條件、選材及熱出理常用機床主軸的工作條件、選材及熱出理44②航空發(fā)動機渦輪軸

備料一模鍛一正火+高溫回火一機械粗加工一調(diào)質(zhì)一機械精加工一磁力探傷一檢驗一發(fā)藍③曲軸

鍛造曲軸：備料→模鍛→正火+高溫回火→機械粗加工→調(diào)質(zhì)→機械精加工→中頻感應加熱淬火

鑄造曲軸：主要采用鑄鋼、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等制造，球墨鑄鐵是鑄造曲軸最常用的材料。一般汽車發(fā)動機曲軸所選用的球墨鑄鐵強度應不低于600MPa，農(nóng)用柴油發(fā)動機曲軸的球墨鑄鐵強度則不低于800MPa。②航空發(fā)動機渦輪軸備料一模鍛一正火+高溫回火一機45三、彈簧選材彈簧的基本作用是在載荷作用下產(chǎn)生變形，把機械能或動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡?；在恢復變形時，把形變能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能或動能。主要用途

緩沖或減振定位復原儲存和釋放能量

測力

三、彈簧選材彈簧的基本作用是在載荷作用下產(chǎn)生變461.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.彈簧的選材5.應用舉例①火車螺旋彈簧熱軋鋼棒下料→兩頭制扁→熱卷成形→淬火→中溫回火→噴丸強化→端面磨平②氣門彈簧

冷卷成形→淬火→中溫回火→噴丸強化→兩端磨平③自行車手閘彈簧

將冷拔鋼絲直接冷卷、彎鉤成形即可

④汽車板簧

熱軋鋼帶（板）沖裁下料→壓力成型→淬火→中溫回火→噴丸強化1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.彈簧的選材5.應47彈簧鋼的特點及用途彈簧鋼的特點及用途48四、刃具選材1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.刀具的選材5.應用舉例①板銼

熱軋鋼板（帶）下料→鍛（扎）柄部→正火→球化退火→機加工→淬火、低溫回火

銼刀四、刃具選材1.工作情況2.主要失效形式3.性能要求4.刀具49②齒輪滾刀熱軋棒材下料→鍛造→球化退火→粗加工→淬火、回火→精加工→表面處理齒輪滾刀

②齒輪滾刀熱軋棒材下料→鍛造→球化退火→粗加工→淬50五、機架、箱體類零件選材機架、箱體類零件五、機架、箱體類零件選材機51第三節(jié)金屬材料的質(zhì)量檢驗一、成分分析1.火花鑒