工程材料与成型工艺

1、 第四章第四章 成型材料与毛坯选择成型材料与毛坯选择 箱体底座齿轮传动轴为满足减速器的设计要求，为满足减速器的设计要求，各组成零件应选择什么样的各组成零件应选择什么样的材料和成型方法？材料和成型方法？怎样合理的选择材料？怎样合理的选择材料？课前案例分析课前案例分析5.1 5.1 毛坯及成型方法的选择毛坯及成型方法的选择成型方法：成型方法：铸造、锻压、焊接或非金属材料成形。铸造、锻压、焊接或非金属材料成形。ZL202、HT200、QT600-245钢、LD7Q235、08钢等板、带材塑料、陶瓷零件铸造锻压冲压或焊接成形非金属材料成型毛坯种类：毛坯种类：铸件、锻件、焊接件、铸件、锻件、焊接件、型材

2、及板料型材及板料等。等。 一、毛坯选择的原则一、毛坯选择的原则总原则总原则：应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低 生产成本，在市场上具有竞争能力。生产成本，在市场上具有竞争能力。 u经济性原则经济性原则 考虑材料的价格考虑材料的价格 、国家资源、零件总成本等因素、国家资源、零件总成本等因素 u使用性能原则使用性能原则 根据零件的工作条件、失效形式，确定使用性能要求根据零件的工作条件、失效形式，确定使用性能要求u工艺性能原则工艺性能原则 应满足生产工艺应满足生产工艺（铸、锻、焊、热处理等）（铸、锻、焊、热处理等）的要求的要求5.1 5.1 毛坯及成型方法的

3、选择毛坯及成型方法的选择1 1）铸件）铸件l对对形状较复杂形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造砂型铸造；对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造特种铸造。二、毛坯成型方法选择二、毛坯成型方法选择2 2）锻件）锻件l因其力学性能较好，常用于因其力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件受力复杂的重要钢质零件。自由锻件自由锻件精度和生产率低，用于小批生产和大型锻件；模型锻造模型锻造件尺寸精度和生产率高，用于中小型锻件。5.1 5.1 毛坯及成型方法的选择毛坯及成型方法的选择5.1 5.1 毛坯及成型方法的选择毛坯及成型方法的选择3）焊接

4、件）焊接件l焊接件主要用于单件小批生产和大型零件等焊接件主要用于单件小批生产和大型零件等。优点优点：制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。缺点缺点：抗振性较差，变形大，需时效处理后才能机加工。4）其它毛坯）其它毛坯l粉末冶金件粉末冶金件适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较 复杂的中、小型零件复杂的中、小型零件 l冲压件是冲压件是制造质量轻、刚度好零件和形状复杂的壳体首选制造质量轻、刚度好零件和形状复杂的壳体首选5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材1.零件选材的步骤零件选材的步骤选用最佳材料选用最佳材料分析零件工作条件和工作环境分析零件工作条件和工

5、作环境。确定零件失效主要形式确定零件失效主要形式确定材料应具备的性能确定材料应具备的性能2.典型工件的选材典型工件的选材轴杆类零件轴杆类零件特点：特点：轴向尺寸远大于径向尺寸轴向尺寸远大于径向尺寸。如。如实心轴、曲轴、杆件等实心轴、曲轴、杆件等 比较重要或承载较大的轴比较重要或承载较大的轴：常用常用40、45、50等等承载较大而无很大冲击的重要轴承载较大而无很大冲击的重要轴： 可用可用40Cr或或35SiMn等合金钢进行调质处理；等合金钢进行调质处理；强度和韧性均要求较高、表面要求耐磨的轴强度和韧性均要求较高、表面要求耐磨的轴： 用用20Cr、20CrMnTi进行渗碳、淬火、回火处理；进行渗碳

6、、淬火、回火处理；5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材工作条件与性能要求：工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载受交变弯曲和扭转复合应力，载 荷和转速不高，冲击载荷不大；荷和转速不高，冲击载荷不大； 接触面要较高硬度和耐磨性。接触面要较高硬度和耐磨性。选材：选材：45工艺：工艺：锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工轴颈轴颈 表面淬火低温回火表面淬火低温回火磨削磨削机床主轴：机床主轴：5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材u 连杆连杆性能要求：性能要求：承受多种力的作用，要求综合性能好选材选材：45、40Cr、球墨铸铁、球墨铸铁

7、工艺：工艺：锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工u 手手工工刃具刃具性能要求：性能要求：高硬度高硬度、高耐磨性、高耐磨性，红硬性和韧性要求不高红硬性和韧性要求不高选材选材：T8、T10、T12等工艺：工艺：锻造锻造球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火+低温回火低温回火盘套类零件盘套类零件 特点：特点：轴向尺寸和径向尺寸相差不大轴向尺寸和径向尺寸相差不大 （1）齿轮）齿轮 低速、低载齿轮：低速、低载齿轮：选用选用Q255、Q275、40等。等。 低速、中载、轻微冲击的齿轮：低速、中载、轻微冲击的齿轮： 选用中碳调质钢，如选用中碳调质钢，如45、40Cr、50Mn等，等， 中速、中载、

8、承受一定冲击的齿轮：中速、中载、承受一定冲击的齿轮： 选用中碳合金调质钢，可采用选用中碳合金调质钢，可采用40Cr、35CrMo等等。 高速、中载或重载、承受较大冲击的齿轮高速、中载或重载、承受较大冲击的齿轮： 选用低碳合金渗碳钢，如选用低碳合金渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等。等。5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材工作条件：工作条件：转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击性能指标：性能指标：心部220250HBS，齿面硬度52HRC选材选材：4545、40Cr工艺路线工艺路线 ：锻造正火正火粗加工调质调质精加工轮齿高轮齿高 频淬火及低温回

9、火频淬火及低温回火精磨机床齿轮机床齿轮5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材u 汽车板簧汽车板簧工作条件和性能要求：工作条件和性能要求：承受很大交变应力和冲击载荷，承受很大交变应力和冲击载荷，需要需要 高屈服强度和疲劳强度高屈服强度和疲劳强度。选材：选材：轻型汽车轻型汽车65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn；中型或重型汽车；中型或重型汽车50CrMn50CrMn工艺：工艺： 下料下料 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板弹簧拉伸螺旋弹簧拉伸螺旋弹簧典型弹簧选材典型弹簧选材5.2 5.2 典型零件选材典型零件选材选择普通车床选择普通车床C6140型的变速箱齿轮所用材料型的变速箱齿轮所用材料u工作条件：工作条件： 承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强烈冲击。烈冲击。u性能要求：性能要求： 齿面：齿面：5053HRC；心部；心部220245HBS；请问：请问：（1）选何种材料）选何种材料(选选45还是还是40Cr)；（2）写出加工工艺路线；）写出加工工艺路线；（3）说明各热处理工艺的作用。）说明各热