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《機(jī)械零件毛坯的選擇與材料的選用.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第十二講零件毛坯的選擇與材料的選用第十二章零件毛坯的選擇與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零件毛坯的選擇第一節(jié)材料選用的一般原則1.材料的使用性能原則: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。受力情況/工作環(huán)境/其它要求2.材料的工藝性原則:對零件加工生產(chǎn)有直接的影響,甚至是決定性的。技術(shù)難度小、工藝簡單、能量消耗低、材料利用率高，保證甚至提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3.材料的經(jīng)濟(jì)性原則:主要是性價(jià)比。Q235A-不銹鋼F-不銹鋼價(jià)格/使用年限5000元/年40000元/10年15000元/6年年成本
2、/材料損耗5000400025003000元/停產(chǎn)損失80004300300030000元/停產(chǎn)損失3500070007500價(jià)值工程原理：價(jià)值=功能/成本第二節(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材料的相對價(jià)格材料相對價(jià)格材料相對價(jià)格碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼易切削鋼合金結(jié)構(gòu)鋼鉻鎳合金結(jié)構(gòu)鋼滾動軸承鋼彈簧鋼11.2~1.71.4~1.521.7~1.932.1~2.91.6~1.9碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼高速鋼鉻不銹鋼鉻鎳不銹鋼普通黃銅球墨鑄鐵1.4~1.52.4~3.75.4~7.213.5~15820
3、132.4~2.9一.選擇材料的基本過程二.零件的失效分析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(jì)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。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物理性能降級第三節(jié)典型零件的選材及工藝分析機(jī)床主軸汽車半軸機(jī)床齒輪汽車齒輪一.C616–416車床主軸一)工作條件:1.該軸在滾動軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)。2.承受中等負(fù)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H
4、B200～230,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。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二.YJ–130汽車半軸一)工作條件:1.該軸在上坡或啟動時(shí),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
5、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。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三.齒輪其主要作用有傳遞扭矩（力或能），改變運(yùn)動速度或方向。不同的齒輪，其工作條件、失效形式和性能要求各有不同。1．工作條件①傳遞扭矩，齒根部承受較大的交變彎曲應(yīng)力；②齒面嚙合并發(fā)生相對滑動與滾動，承受較大的交變接觸應(yīng)力及強(qiáng)烈的摩擦；③啟動、換檔或嚙合不良，齒輪承受一定的沖擊力；④有時(shí)有其它特殊條件要求，如耐高、低溫要求，耐蝕要求，抗磁性要求等。2．
6、主要失效形式①斷裂——包括交變彎曲應(yīng)力引起的輪齒疲勞斷裂和沖擊過載導(dǎo)致的崩齒與開裂；②齒面損傷——包括交變接觸應(yīng)力引起的表面接觸疲勞（麻點(diǎn)剝落）和強(qiáng)烈摩擦導(dǎo)致的齒面過度磨損；③其它特殊失效，如腐蝕介質(zhì)引起的齒面腐蝕現(xiàn)象。3．主要性能要求①高的彎曲疲勞強(qiáng)度，防止輪齒的疲勞斷裂。②足夠高的齒面接觸疲勞極限和高的硬度、耐磨性，以防齒面損傷。③足夠的齒心部強(qiáng)韌性，以防沖擊過載斷裂。1.機(jī)床齒輪運(yùn)行平穩(wěn)無強(qiáng)烈沖擊、載荷不大、轉(zhuǎn)速中等，對表面耐磨性和心部韌性要求不太高。大多采用碳鋼(40、45鋼)制造，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后再進(jìn)行表面淬火＋低溫回火，其齒面硬度可
7、達(dá)50HRC，齒心硬度為220～250HBS，可滿足性能要求；對部分性能要求較高的齒輪，也可選用中碳合金鋼(40Cr、40MnB、40MnVB等)制造，其齒面硬度可提高到58HRC左右、心部強(qiáng)韌性也有所改善；極少數(shù)高速、高精度、重載齒輪，還可選用中碳氮化鋼(如35CrMo、38CrMoAlA等)進(jìn)行表面滲氮處理制造。機(jī)床齒輪的簡明加工工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工 →表面淬火＋低溫回火→精磨正火可使鍛造組織均勻化、便于切削加工、可作為表面淬火前的預(yù)備組織、并保證齒心的強(qiáng)韌性。調(diào)質(zhì)處理可使齒輪具有較高的綜合力學(xué)性能，改善齒心的強(qiáng)韌
8、性進(jìn)而使齒輪能承受較大的彎曲載荷和沖擊載荷。表面淬火可提高齒輪表面的硬度，耐磨性和疲勞性能。低溫回火的作用主要是消除淬火應(yīng)力。2.汽車、
