第12章材料及成形工藝選用

第十一章機械零件材料的選用材料選用的一般原則選材的基本過程與失效分析典型零件的選材第一頁，共二十九頁。第一節(jié)材料選用的一般原則1.材料使用性能足夠原則:

根據(jù)零件的工作條件、損壞(或失效)形式,選擇滿足力學(xué)性能的材料。2.材料工藝性能良好原則:對零件加工生產(chǎn)有直接的影響,甚至是決定性的。3.材料的經(jīng)濟性合理原則:主要是性價比。4.材料、成形工藝和零件結(jié)構(gòu)相適應(yīng)原則：在保證使用性能的前提下，兼顧其它因素。第二頁，共二十九頁。第二節(jié)

選材的基本過程與失效分析選擇材料的基本過程零件的失效分析第三頁，共二十九頁。一.選擇材料的基本過程第四頁，共二十九頁。二.零件的失效分析1.定義:零件不能正常和安全的工作,即零件失效。2.原因結(jié)構(gòu)或形狀設(shè)計不合理材料的選擇不合理加工工藝不合理安裝與使用不合理第五頁，共二十九頁。3.形式過量變形失效過量彈性變形過量塑性變形斷裂失效韌性斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂蠕變斷裂疲勞斷裂低應(yīng)力斷裂脆性斷裂表面損傷失效磨損接觸疲勞腐蝕第六頁，共二十九頁。第三節(jié)典型零件的選材及工藝分析機床主軸汽車半軸機床齒輪汽車齒輪機架、箱體類零件第七頁，共二十九頁。一、軸類零件1.軸的工作條件--軸主要是起支承傳動零件并傳遞扭矩①承受高變扭轉(zhuǎn)載荷、彎曲載荷或拉-壓載荷；②局部（軸頸、花鍵等處）承受磨擦和磨損；③特殊條件下受溫度或介質(zhì)作用。2.主要失效方式：是疲勞斷裂和轉(zhuǎn)頸處磨損，有時也發(fā)生沖擊過載斷裂，個別情況下發(fā)生塑性變形或腐蝕失效。3.性能要求：①高的疲勞強度，防止疲勞斷裂；②優(yōu)良的綜合機械性能，即較高的屈服強度的抗拉強度，較高的韌性，防止塑性變形及過載或沖擊載荷下的扭轉(zhuǎn)和折斷；③局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨損;④在特殊條件下工作的轉(zhuǎn)的材料應(yīng)具有特殊性能，如蠕變抗力，耐腐蝕性等。第八頁，共二十九頁。第九頁，共二十九頁。第十頁，共二十九頁。例1、C616–416車床主軸第十一頁，共二十九頁。一)工作條件:

1.該軸在滾動軸承中運轉(zhuǎn)。2.承受中等負荷,承受一定的沖擊力。3.轉(zhuǎn)速中等。二)技術(shù)要求:

1.整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為HB200～230,金相組織為回火索氏體。2.內(nèi)錐孔和外圓錐面處硬度為HRC45～50,表面3～5mm內(nèi)金相組織為回火屈氏體和少量回火馬氏體。3.花鍵部分硬度HRC48～50,金相組織同上。第十二頁，共二十九頁。三)選材:

45鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工鉆中心孔精車加工銑鍵槽局部淬火(錐孔及外錐體)粗磨滾銑花鍵花鍵淬火精磨第十三頁，共二十九頁。例2、YJ–130汽車半軸第十四頁，共二十九頁。一)工作條件:

1.該軸在上坡或啟動時,承受較大扭矩。2.承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。3.承受反復(fù)彎曲疲勞應(yīng)力。二)技術(shù)要求:

1.桿部硬度HRC37～44;盤部外圓硬度HRC24～34;金相組織為回火索氏體和回火屈氏體。2.彎曲度:桿中部<1.8mm;盤部跳動<2.0mm。第十五頁，共二十九頁。三)選材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。四)加工工藝路線:下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精車加工盤部鉆孔磨花鍵第十六頁，共二十九頁。二、齒輪類零件（一）齒輪的工作條件：１、傳遞扭矩，輪齒受彎曲應(yīng)力；２、換檔、起動時受沖擊力；３、接觸壓應(yīng)力，摩擦作用。（二）失效形式：１、疲勞斷；２、齒面磨損；３、麻點剝落，實質(zhì)為接觸疲勞破壞；４、過載斷裂，掃齒。（三）性能要求：１、高的бbb，б-1（主要指標）；２、高的接觸疲勞強度和耐磨性；３、高的強韌性。第十七頁，共二十九頁。第十八頁，共二十九頁。第十九頁，共二十九頁。第二十頁，共二十九頁。第二十一頁，共二十九頁。例1、C616機床齒輪一)工作條件:

1.工作負荷不太大。2.中速運轉(zhuǎn)(6～10m/s)。二)技術(shù)要求:

1.齒面硬度HRC45～50,金相組織為回火索氏體。2.齒心部硬度HRC22～25,金相組織為回火馬氏體。第二十二頁，共二十九頁。三)選材:

40、45鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精車加工高頻淬火及低溫回火精磨第二十三頁，共二十九頁。例2、JN–150型載重汽車變速箱齒輪一)工作條件:

1.工作負荷大。2.高速運轉(zhuǎn)(10～15m/s以上)。3.受沖擊頻繁,磨損較嚴重。二)技術(shù)要求:

1.齒面硬度HRC58～62,金相組織為回火馬氏體+合金碳化物+殘余奧氏體。2.齒心部硬度HRC35～45,金相組織為回火馬氏體(低碳)+鐵素體+細珠光體。第二十四頁，共二十九頁。三)選材:

20CrMnTi鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火機械加工滲碳

淬火低溫回火噴丸磨齒第二十五頁，共二十九頁。三、機架、箱體類零件

各種機械的機身、底座、支架、橫梁、工作臺以及齒輪箱、軸承座、閥體、內(nèi)燃機缸體等，都可視為機架、箱體類零件。特點：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并帶有內(nèi)腔，重量從幾千克至數(shù)十噸，工作條件也相差很大。一般的基礎(chǔ)零件，如機身、底座等，主要起支承和連接機床各部件的作用，屬非運動零件，以承受壓應(yīng)力和彎曲力為主，為保證工作的穩(wěn)定性，應(yīng)有較好的剛度和減振性。工作臺和導(dǎo)軌等零件，則要求有較好的耐磨性。第二十六頁，共二十九頁。這類零件一般受力不大，但要求有良好的剛度和密封性，在多數(shù)情況選用灰鑄鐵進行鑄造成形。少數(shù)重型機械，如軋鋼機、大型鍛壓機械的機身，可選用中碳鑄鋼件或合金鑄鋼件，個別特大型的還可采用鑄鋼—焊接聯(lián)合結(jié)構(gòu)。一些受力較大、要求高強度、高韌性，甚至在高溫下工作的零件，如汽輪機機殼，選用鑄鋼。一些受力不大，且主要是承受靜力，不受沖擊，這類箱體可選用灰鑄鐵，如零件在服役時有摩擦、磨損發(fā)生，應(yīng)選用珠光體基體的灰鑄鐵。受力不大，要求自重輕，或要求導(dǎo)熱好，可選用鑄造鋁合金。受力很小，要求自重輕等，可選用工程塑料。受力較大，但形狀簡單，可選用型鋼焊接而成.第二十七頁，共二十九頁。第二十八頁，共二十九頁。內(nèi)容總結(jié)第十一章機械零件材料的選用。作條件、損壞(或失效)形式,選擇滿足。產(chǎn)有直接的影響,甚至是決定性的。第二節(jié)

選材的基本過程與失效分析。1.軸的工作條件--軸主要是起支承傳動零件并傳遞扭矩。①承受高變扭轉(zhuǎn)載荷、彎曲載荷或拉-壓載荷。2.承受中