第十一章-典型零件的选材及工艺课件.ppt

1、机械零件丧失正常的工作能力称为失效机械零件丧失正常的工作能力称为失效一、零件的失效形式一、零件的失效形式1.1.断裂失效断裂失效延性断裂延性断裂 脆性断裂脆性断裂 疲劳断裂疲劳断裂 蠕变断裂蠕变断裂 2.2.过量变形过量变形过量蠕变变形过量蠕变变形 过量弹性变形过量弹性变形 过量塑性变形过量塑性变形 3.3.表面损伤表面损伤磨损失效磨损失效 接触疲劳失效接触疲劳失效 腐蚀失效腐蚀失效 二、零件失效的原因二、零件失效的原因1.1.零件设计不合理零件设计不合理 2.2.选材不合理选材不合理 3.3.工艺不合理工艺不合理 4.4.安装及使用不正确安装及使用不正确a)a)设计不合理；设计不合理；b)b

2、)设计合理设计合理 改变零件设计防止裂纹改变零件设计防止裂纹a)a)锐角转接截面突变锐角转接截面突变 b)b)圆角过渡圆角过渡防止淬火变形、开裂的措施防止淬火变形、开裂的措施三、选材的基本原则三、选材的基本原则满足使用性能满足使用性能几种零件（工具）工作条件、失效形式及要求的力学性能几种零件（工具）工作条件、失效形式及要求的力学性能材料的工艺性能良好材料的工艺性能良好1 1铸造性铸造性2 2可锻性可锻性3 3焊接性焊接性4 4切削加工性切削加工性充分考虑经济性充分考虑经济性材料价格材料价格国家资源状况国家资源状况零件的总成本零件的总成本考虑零件外形和尺寸特点考虑零件外形和尺寸特点考虑生产批量考

3、虑生产批量一、齿轮选材一、齿轮选材 齿轮齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传递动是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传递动力和运动，改变速度和方向。力和运动，改变速度和方向。1.1.工作情况工作情况 2.2.主要失效形式主要失效形式3.3.性能要求性能要求4.4.齿轮类零件的选材齿轮类零件的选材宜选用低、中碳钢或低、中碳合金钢。宜选用低、中碳钢或低、中碳合金钢。5.5.应用举例应用举例机床齿轮机床齿轮 备料一锻造一正火一机械粗加工一调质一机械半精加工一高频淬火备料一锻造一正火一机械粗加工一调质一机械半精加工一高频淬火+回火一磨削回火一磨削汽车、拖拉机、摩托车齿轮汽

4、车、拖拉机、摩托车齿轮 备料一锻造一正火一机械粗加工一渗碳备料一锻造一正火一机械粗加工一渗碳+淬火淬火+低温回火一喷丸一低温回火一喷丸一磨削加工磨削加工航空发动机齿轮航空发动机齿轮 备料一模锻一正火备料一模锻一正火+高温回火一机械加工一渗碳一高温回火一机械高温回火一机械加工一渗碳一高温回火一机械加工一淬火加工一淬火+低温回火一机械精加工一检验低温回火一机械精加工一检验机床齿轮的用材及热处理机床齿轮的用材及热处理 汽车、拖拉机齿轮的常用钢种及热处理方法汽车、拖拉机齿轮的常用钢种及热处理方法 续表续表二、轴类零件二、轴类零件 轴轴是机械中非常重要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿是机械中非常重

5、要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿轮、凸轮等），起传递运动和动力的作用。轮、凸轮等），起传递运动和动力的作用。1.1.工作情况工作情况 2.2.主要失效形式主要失效形式3.3.性能要求性能要求4.4.轴类零件的选材轴类零件的选材主要主要承受承受弯曲弯曲、扭转扭转的轴：不需要选用淬透性很高的材料，的轴：不需要选用淬透性很高的材料，如如45 45、40Cr 40Cr 等。等。同时同时承受承受弯曲弯曲、扭转扭转及及拉拉、压应力压应力的轴：应选用淬透性较高的材料，如的轴：应选用淬透性较高的材料，如30CrMnSi30CrMnSi钢、钢、40CrNiMo 40CrNiMo 钢等钢等 。刚性刚性作为

6、主要要求的轴：选用优质碳素结构钢，如作为主要要求的轴：选用优质碳素结构钢，如2020钢、钢、3535钢、钢、4545钢等。钢等。承受较大冲击载荷，又要求较高耐磨性的形状复杂的轴：可选低承受较大冲击载荷，又要求较高耐磨性的形状复杂的轴：可选低碳合金钢碳合金钢18Cr2NiWA18Cr2NiWA钢、钢、20Cr20Cr钢、钢、20CrMnTi20CrMnTi钢等。钢等。5.5.应用举例应用举例机床主轴机床主轴 备料一锻造一正火一机械粗加工一调质一机械半精加工一局部备料一锻造一正火一机械粗加工一调质一机械半精加工一局部淬火淬火(轴颈、锥体轴颈、锥体)+)+回火一粗磨一花键高频淬火回火一粗磨一花键高频

7、淬火+回火一精磨回火一精磨 C620C620车床主轴简图车床主轴简图 常用机床主轴的工作条件、选材及热出理常用机床主轴的工作条件、选材及热出理 航空发动机涡轮轴航空发动机涡轮轴 备料一模锻一正火备料一模锻一正火+高温回火一机械粗加工一调质一机械精加工一高温回火一机械粗加工一调质一机械精加工一磁力探伤一检验一发蓝磁力探伤一检验一发蓝曲轴曲轴 锻造曲轴：锻造曲轴：备料备料模锻模锻正火正火+高温回火高温回火机械粗加工机械粗加工调质调质机械机械精加工精加工中频感应加热淬火中频感应加热淬火 铸造曲轴：铸造曲轴：主要采用铸钢、球墨铸铁、合金铸铁等制造，球墨铸铁主要采用铸钢、球墨铸铁、合金铸铁等制造，球墨铸

8、铁是铸造曲轴最常用的材料。一般汽车发动机曲轴所选用的球墨铸铁强度是铸造曲轴最常用的材料。一般汽车发动机曲轴所选用的球墨铸铁强度应不低于应不低于600MPa600MPa，农用柴油发动机曲轴的球墨铸铁强度则不低于，农用柴油发动机曲轴的球墨铸铁强度则不低于800MPa800MPa。三、弹簧选材三、弹簧选材 弹簧弹簧的基本作用是在载荷的基本作用是在载荷作用下产生变形，把机械能或作用下产生变形，把机械能或动能转变为形变能；在恢复变动能转变为形变能；在恢复变形时，把形变能转变为机械能形时，把形变能转变为机械能或动能。或动能。主要用途主要用途 缓冲或减振缓冲或减振 定位定位 复原复原 储存和释放能量储存和释

9、放能量 测力测力 1.1.工作情况工作情况2.2.主要失效形式主要失效形式3.3.性能要求性能要求4.4.弹簧的选材弹簧的选材5.5.应用举例应用举例火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧 热轧钢棒下料热轧钢棒下料两头制扁两头制扁热卷成形热卷成形淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化端端面磨平面磨平气门弹簧气门弹簧 冷卷成形冷卷成形淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化两端磨平两端磨平自行车手闸弹簧自行车手闸弹簧 将冷拔钢丝直接冷卷、弯钩成形即可将冷拔钢丝直接冷卷、弯钩成形即可 汽车板簧汽车板簧 热轧钢带（板）冲裁下料热轧钢带（板）冲裁下料压力成型压力成型淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化弹簧钢的

10、特点及用途弹簧钢的特点及用途 四、刃具选材四、刃具选材1.1.工作情况工作情况2.2.主要失效形式主要失效形式3.3.性能要求性能要求4.4.刀具的选材刀具的选材5.5.应用举例应用举例板锉板锉 热轧钢板（带）下料热轧钢板（带）下料锻（扎）柄部锻（扎）柄部正火正火球化退火球化退火机加工机加工淬火、低温回火淬火、低温回火 锉刀锉刀齿轮滚刀齿轮滚刀 热轧棒材下料热轧棒材下料锻造锻造球化退火球化退火粗加工粗加工淬火、回火淬火、回火精加精加工工表面处理表面处理齿轮滚刀齿轮滚刀 五、机架、箱体类零件选材五、机架、箱体类零件选材机机架架、箱箱体体类类零零 件件 一、成分分析一、成分分析1.1.火花鉴别火花

11、鉴别碳素钢的火花碳素钢的火花2020钢钢火火花花1717钢钢火火花花4545钢钢火火花花T T1010钢钢火火花花合金钢火花合金钢火花40Cr40Cr钢火花钢火花40Si2Mn40Si2Mn钢火花钢火花CrWMnCrWMn钢火花钢火花W18Cr4VW18Cr4V钢火花钢火花2.2.化学分析化学分析滴定法滴定法比色法比色法现场化学试验现场化学试验3.3.光谱分析光谱分析二、组织分析二、组织分析1.1.低倍分析低倍分析 低倍分析低倍分析是指用肉眼或低倍放大镜来观察分析金属及其合金是指用肉眼或低倍放大镜来观察分析金属及其合金的组织状态。的组织状态。2.2.显微分析显微分析 显微分析显微分析是用较大放

12、大倍率的光学金相显微镜或电子显微镜来是用较大放大倍率的光学金相显微镜或电子显微镜来观察和研究金属及其合金的组织结构。观察和研究金属及其合金的组织结构。光学显微镜光学显微镜电子显微分析电子显微分析光学显微镜光学显微镜三、无损探伤三、无损探伤1.1.磁力探伤磁力探伤磁力探伤机磁力探伤机1 1一磁场一磁场2 2一铁粉一铁粉 磁力探伤的原磁力探伤的原理理2.2.射线探伤射线探伤X X射线探伤示意图射线探伤示意图射线透射示意图射线透射示意图3.3.超声波探伤超声波探伤l l一探头；一探头；2 2一缺陷；一缺陷；3 3一发射脉冲；一发射脉冲；4 4一缺陷反射波；一缺陷反射波；5 5一底面反射波一底面反射波4.4.渗透探伤渗透探伤 l l一紫外线光源；一紫外线光源；2 2一滤光片；一滤光片；3 3一紫外线；一紫外线；4 4一被检验零件；一被检验零件；5 5一缺陷一缺陷荧光探伤法示意图荧光探伤法示意图5.5.液晶探伤液晶探伤