第四毛坯的選擇與質(zhì)量檢測(cè)

《熱加工基礎(chǔ)》

第四章毛坯的選擇與質(zhì)量檢驗(yàn)三院制造系張虎第四章毛坯的選擇與質(zhì)量檢驗(yàn)毛坯選擇重要性：正確地選擇毛坯，不僅直接影響零件的力學(xué)性能、尺寸精度及表面質(zhì)量，而且會(huì)涉及到其工藝過程、生產(chǎn)周期，乃至整部機(jī)器的使用性能、制造成本及市場(chǎng)競(jìng)爭能力。。第一節(jié)毛坯選擇應(yīng)考慮的問題選擇毛坯的三項(xiàng)原則是零件的使用性原則、材料的工藝性原則、經(jīng)濟(jì)性原則一、零件的使用功能及質(zhì)量要求1.零件使用功能的要求選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮零件功能，不同的機(jī)械零件在機(jī)器中所起的作用不同。如軸類零件傳遞扭矩，齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)，螺栓用于聯(lián)接，而機(jī)身、底座等則以承受壓力為主，要求有較好的剛性和減振性，工作臺(tái)及導(dǎo)軌還應(yīng)具有耐磨性能。另外，各種不同結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其接觸介質(zhì)、工作溫度條件，對(duì)毛坯的物理、化學(xué)、力學(xué)等性能的要求差異很大。毛坯的選擇在選材和制造方法上首先必須滿足其使用功能的要求。2.零件質(zhì)量的要求零件質(zhì)量高相應(yīng)要求毛坯的質(zhì)量也高，可選用不同的毛坯制造方法來獲得不同質(zhì)量的毛坯，以滿足零件質(zhì)量的要求。如用精密模鍛、壓力鑄造和冷沖壓方法制造高質(zhì)量的毛坯。二、毛坯制造方法與零件的使用性能和工藝適應(yīng)性機(jī)器零件的毛坯類型有五種；型材、鑄件、鍛壓件、焊接件、鑄焊組合。毛坯的制造方法不同，能夠滿足零件的形狀、尺寸及其對(duì)物理、化學(xué)、力學(xué)性能的要求也不一樣。1.型材選用與零件的形狀和尺寸相近的型材，可直接進(jìn)行切削加工，即節(jié)約材料，又降低工時(shí)。軋制型材組織致密、力學(xué)性能好。2.鍛件鍛造可改變型材的流線組織方向，使零件受力合理。用于受重載、動(dòng)載及復(fù)雜載荷的重要零件。但要求原材料塑性好、變形抗力小，一般采用低、中碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。3.鑄件鑄造能滿足形狀復(fù)雜的大中型零件毛坯的成形要求，但鑄件晶粒粗大，組織疏松，成分不勻，有內(nèi)應(yīng)力，力學(xué)性能差，但鑄件減振性能、耐磨性好，可用于受力不大或以承受壓應(yīng)力為主的零件。4.焊接件焊接借助金屬原子間的擴(kuò)散和結(jié)合可連接各種結(jié)構(gòu)件，尺寸、形狀不受太大限制。另外，鑄—焊，鍛—焊、沖壓—焊結(jié)合可以彌補(bǔ)相應(yīng)毛坯制造方法的不足。5．沖壓件在機(jī)械零件中，沖壓件所占的成分有增大的趨勢(shì)，很多薄壁零件大都是用沖壓方法制造出來的。沖壓毛坯尺寸偏差為0.05mm~0.5mm,表面粗糙度可達(dá)Ra3.21μm，以不再進(jìn)行機(jī)械加工或只進(jìn)行精加工，精度較高，生產(chǎn)率也很高。適于加工形狀復(fù)雜、批量較大的板料零件。6.冷擠壓件冷擠壓零件的精度可達(dá)IT7-IT6公差等級(jí)，表面粗造度可達(dá)Ra3.2μmRa0.4um,許多零件不需再經(jīng)切削加工便可使用，適用于批量大、形狀簡單、尺寸小的零件或半成品7.粉末冶金制件粉末冶金是以金屬粉末為原料，用壓制成形和高溫?zé)Y(jié)而成。尺寸精度可達(dá)IT6級(jí)，表面粗糙度為Ra0.4μm-Ra0.2μm,零件成形后無需切削，節(jié)省材料，工藝設(shè)備較簡單，適用于大批大量生產(chǎn)。但對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜及薄壁、銳角等零件成形困難。。新工藝造毛坯1）以精鑄件代替模鍛件；2)以粉末冶金精鍛件代替模鍛件優(yōu)點(diǎn)是可以利用廢料、工序簡單、生產(chǎn)率高，可生產(chǎn)異形零件和多孔耐磨零件。目前軸套、離合器摩擦片、機(jī)油泵齒輪等多采用此種毛坯。但因粉末冶金件強(qiáng)度較低，為提高力學(xué)性能，粉末冶金預(yù)制件再進(jìn)行精鍛，已成功地用于制造行星齒輪和連桿等零件；3)以球墨鑄鐵代替鍛鋼件；4)以工程塑料代替金屬件。工程塑料具有良好的耐磨、耐腐蝕、潤滑、電氣絕緣性能、易加工成形、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。如播種機(jī)排種輪、汽車?yán)锍瘫睚X輪、汽車球頭鋼碗等均已改用工程塑料制品。三、技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)效效益毛坯的制制造成本本是機(jī)器器成本的的組成部部分單件小批批生產(chǎn)時(shí)時(shí)，應(yīng)選選常用廉廉價(jià)材料料、通用用設(shè)備和和工具、、低生產(chǎn)產(chǎn)率的毛毛坯成形形方法。盡管這樣樣消耗的的材料和和工時(shí)多多，但節(jié)節(jié)約了生生產(chǎn)準(zhǔn)備備時(shí)間和和工藝裝裝備的設(shè)設(shè)計(jì)制造造費(fèi)用。?？偟某沙杀据^低低。鑄件應(yīng)選選灰鑄鐵鐵材料和和手工造造型砂型型鑄造的的方法；其它件選選碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼型型材或自自由鍛造造方法、、用焊條條電弧焊焊法制造造毛坯等等。大批量生生產(chǎn)時(shí)，，應(yīng)選專專用工藝藝設(shè)備和和工具以以保證毛毛坯成型型的高精精度和高高生產(chǎn)率率。雖然增加加了設(shè)計(jì)計(jì)制造專專用工裝裝的費(fèi)用用，但進(jìn)進(jìn)一步加加工工作作量大量量降低，，節(jié)約工工時(shí)，使使總成本本較低。。所以，，鑄件應(yīng)應(yīng)選機(jī)器器造型砂砂型鑄造造或金屬屬型壓鑄鑄，相應(yīng)應(yīng)的材料料；鍛件選模模型鍛造造方法；；焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)選易易焊材料料和自動(dòng)動(dòng)焊；薄壁件則則可考慮慮選生產(chǎn)產(chǎn)率高、、精度高高的沖壓壓方法、、壓鑄方方法等制制造毛坯坯。第二節(jié)常常用機(jī)械械零件毛毛坯的成成形方法法常用機(jī)械械零件按按形狀和和用途不不同，可可分為軸軸桿、餅餅塊、機(jī)機(jī)架等類類型毛坯的加加工方法法分為：：鑄造、、鍛壓、、焊接、、型材毛毛坯加工工常用毛坯坯成行的的特點(diǎn)與與應(yīng)用見見表4-1毛坯內(nèi)在在質(zhì)量的的比較成型方法組織特征性能特點(diǎn)改善方法鑄造鑄態(tài)組織，晶粒粗大較差增加過冷度，變質(zhì)處理等鍛造再結(jié)晶組織，有鍛造流線較好焊接熔焊接頭組織復(fù)雜不均勻選擇合適焊條、焊絲及熱處理等壓焊接頭具有再結(jié)晶或加工硬化組織較好或不均勻釬焊接頭具有和金鑄態(tài)組織不均勻增加搭接面積，提高承載能力毛坯內(nèi)在在成型工工藝的比比較成型方法工藝設(shè)計(jì)的基本問題依據(jù)鑄造確定澆鑄位置，選擇分型面保證質(zhì)量鍛造確定鍛造基本工序，確定分模面簡化工藝焊接熔焊確定接頭、坡口形式，選擇焊條、焊絲或焊劑等壓焊確定接頭形式釬焊確定接頭形式，選擇釬劑等一、軸桿桿類常見的軸軸桿類零零件有光光軸、階階梯軸、、空心軸軸、曲軸軸和桿件件等。按承載類類型不同同，軸又又可分分為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸—工工作時(shí)既既承受彎彎矩且又又傳遞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的軸軸，如車車床主軸軸，帶輪輪的軸等等；傳動(dòng)動(dòng)軸—主主要要傳動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而不不承受或或承受很很小彎矩矩的軸；；心軸——僅承受受彎矩而而不傳遞遞轉(zhuǎn)矩的的軸，如如自行車車、汽車車的前軸軸等。軸桿類零零件一般般均為重重要的受受力和傳傳動(dòng)用零零件。中等載荷荷的軸主主要選用用調(diào)質(zhì)鋼鋼，承受重載載及沖擊擊載荷、、要求耐耐磨的軸軸主要選選用合金金調(diào)質(zhì)鋼鋼軸類零件件毛坯成形形均為鍛鍛造；某些異形形斷面或或彎曲軸軸，如凸凸輪軸、、曲軸等等，亦可可采用球球墨鑄鐵鐵鑄造成成形。毛坯選用用鍛—焊焊、鑄——焊結(jié)合合的方法。。如汽車車排氣閥閥零件，，可將合合金耐熱熱鋼的閥閥帽與普普通碳素素鋼的閥閥桿焊成成一體，，以節(jié)約約耐熱鋼鋼材。又如我國國設(shè)計(jì)制制造的萬萬噸水壓壓機(jī)立柱柱長18m,直直徑1m,壁厚厚300mrn,重重80t,采用用ZG270-500分六段段鑄造，，再焊接接成整體體毛坯。。二、餅塊塊類（盤盤套類））常見該類類零件有有齒輪、、飛輪、、手輪、、法蘭、、套環(huán)、、墊圈等等盤套類類零件。。這類零件件在機(jī)械械中的功功能要求求、力學(xué)學(xué)性能要要求具有有很大差差異。其其材料的的選擇及及成形方方法也各各不相同同。齒輪中小小齒輪一一般選用用鍛件齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過程中中主要受受力部分分是輪齒齒，齒根根承受彎彎曲應(yīng)力力，齒面面承受接接觸應(yīng)力力和摩擦擦力，有有時(shí)還有有沖擊力力，因此此，要求求齒輪表表面具有有足夠的的強(qiáng)度和和硬度，，齒輪本本體要有有一定的的強(qiáng)度和和韌性。。所以，，中小齒齒輪一般般選用鍛鍛件以使使其流線線組織適適應(yīng)受力力要求，，材料一般般為中碳碳結(jié)構(gòu)鋼鋼，重要齒齒輪應(yīng)選選合金滲滲碳鋼。。結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜的大大型齒輪輪可用鑄鑄鋼或球球墨鑄鐵鐵為毛坯坯。單件生產(chǎn)產(chǎn)也可用用焊接方方法制造造大型齒齒輪。速速度低受受力小的的齒輪，，也可用用灰鑄鐵鐵為毛坯坯。要求求傳動(dòng)精確、、結(jié)構(gòu)小小巧的儀儀表齒輪輪，用板板材沖壓壓成形。。高速輕輕載的小小齒輪，，為減小小噪聲亦亦可用尼尼龍等非非金屬材材料制造造。有些些齒輪也也可用壓壓力鑄造造、粉末末冶金等等方法制制成。帶輪、手手輪、飛飛輪、墊墊鐵和刀刀架等受力不大大或承壓壓為主的的餅塊零零件毛坯坯，一般般采用鑄鑄鐵件，單件生生產(chǎn)時(shí)，，亦可采采用低碳碳鋼焊接接件。法蘭、氣氣缸套、、導(dǎo)向套套、軸承承等零件件毛坯一一般為鋼鋼、鑄鐵鐵、銅合合金等材材料制成成。成形形方法可可用砂型型鑄造、、離心鑄鑄造或鍛鍛造；亦亦可采用用無縫管管材。大大批量時(shí)時(shí)亦采用用冷擠壓壓及粉末末冶金等等方法，，小孔徑徑時(shí)也用用軋制或或鍛造的的實(shí)心棒棒材作毛毛坯。墊圈類零零件一般般采用低低碳鋼板板沖壓件件。三、機(jī)架架、箱體體類常見的此此類零件件包括各各種機(jī)械械的機(jī)身身、機(jī)座座、工作作臺(tái)、軸軸承座及及齒輪箱箱、閥體體、泵體體等。這類零件件結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，具有有不規(guī)則則的外形形和內(nèi)腔腔。受力條條件不太太復(fù)雜，，以承受受壓力為為主，要要求有較較好的剛剛度和減減振性，，有的則則要求耐耐磨性或或密封性性等。常采用鑄鑄鐵毛坯坯鑄造成成形。受力復(fù)復(fù)雜的零零件毛坯坯可采用鑄鑄鋼。有時(shí)可采采用焊接接件制造造毛坯，，但焊接接結(jié)構(gòu)減減振性不不如鑄鐵鐵。第三節(jié)毛毛坯選擇擇舉例以臺(tái)虎鉗鉗為例，，見圖4-1,其其主要零零件的毛毛坯選用用見表4-2第四節(jié)毛毛坯坯質(zhì)量檢檢驗(yàn)毛坯的質(zhì)質(zhì)量均要要根據(jù)國國家規(guī)定定的檢驗(yàn)驗(yàn)項(xiàng)目和和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)進(jìn)行質(zhì)量量檢查一、毛坯坯檢驗(yàn)分分類1.破壞壞檢驗(yàn)從焊件或或試件上上切取試試樣，或或以產(chǎn)品品（或模模擬件））的整體體做破壞壞試驗(yàn)，，以檢查查其各種種力學(xué)性性能的試試驗(yàn)法。。如拉伸伸、彎曲曲、沖擊擊、硬度度、斷裂裂韌度等等力學(xué)性性能試驗(yàn)驗(yàn)，金相相檢驗(yàn)及及化學(xué)檢檢驗(yàn)，如如化學(xué)成成分分析析、耐腐腐蝕試驗(yàn)驗(yàn)等，均均須從被被檢毛坯坯上切取取試樣或或破壞被被檢驗(yàn)件件。它多用于于新材料料、新工工藝、新新產(chǎn)品試試制階段段的檢驗(yàn)驗(yàn)。2.無損檢驗(yàn)驗(yàn)不損壞被檢查查材料或成品品的性能和完完整性而檢測(cè)測(cè)其缺陷的方方法。二、常用毛坯坯的檢驗(yàn)方法法1.外觀檢查查用肉眼或借助助樣板，或用用低倍放大鏡鏡觀察焊件，，以發(fā)現(xiàn)未熔熔合氣孔、咬咬邊、焊瘤以以及焊接裂紋紋等表面缺陷陷的方法。鑄件毛坯外觀觀缺陷，如鑄鑄件的冷隔、、澆不到、氣氣孔、砂眼、、粘砂、裂紋紋、錯(cuò)箱等；；鍛件的外觀缺缺陷，如外形形、尺寸、重重皮、裂紋、、錯(cuò)模；焊縫的外觀缺缺陷，如咬邊邊、氣孔、夾夾渣、裂紋、、未焊透、焊焊瘤等。(1)氣密性性檢驗(yàn)將壓縮空氣（（或氨、氟利利昂、氦、鹵鹵素氣體等））壓人焊接容容器，利用容容器內(nèi)外氣體體的壓力差檢檢查有無泄漏漏的試驗(yàn)法。。(2)耐壓檢檢驗(yàn)將水、油、氣氣等充入容器器內(nèi)徐徐加壓壓，以檢查其其泄漏、耐壓壓、破壞等的的試驗(yàn)。主要用于檢驗(yàn)驗(yàn)壓力容器、、管道、貯罐罐等結(jié)構(gòu)的穿穿透性缺陷。。還可做為結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度試試驗(yàn)（3）探傷檢檢驗(yàn)1)磁粉探傷傷利用在強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)中，鐵磁性性材料表層缺缺陷產(chǎn)生的漏漏磁場(chǎng)吸附磁磁粉的現(xiàn)象而而進(jìn)行的無損損檢驗(yàn)法。在被檢處加一一磁場(chǎng)，無缺缺陷處磁力線線均勻通過，，如內(nèi)部存在在缺陷，磁力