第十一章-典型零件的选材及工艺课件

第十章典型零件的选材及工艺路线设计第一节零件的失效形式及选材的基本原则第二节典型零件的选材与工艺分析第三节金属材料的质量检验第十章典型零件的选材及工艺路线设计第一节零件的失效形1学习要求1.了解选材的一般原则和程序；2.掌握各类材料的分类性、能和检验方法；3.熟悉典型零件（齿轮、轴、工具、箱体、弹簧等）在选材、热处理及加工工艺等方面的特点；4.学会观察和分析生活中遇到的机械零件，并用所学知识进行分析。学习要求1.了解选材的一般原则和程序；2第一节零件的失效形式及选材的基本原则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1.断裂失效延性断裂脆性断裂疲劳断裂蠕变断裂2.过量变形过量蠕变变形过量弹性变形过量塑性变形3.表面损伤磨损失效接触疲劳失效腐蚀失效

第一节零件的失效形式及选材的基本原则机械零件丧失正常的工3二、零件失效的原因1.零件设计不合理2.选材不合理3.工艺不合理

4.安装及使用不正确a)设计不合理；b)设计合理二、零件失效的原因1.零件设计不合理2.选材不合理3.工4改变零件设计防止裂纹a)锐角转接截面突变b)圆角过渡防止淬火变形、开裂的措施改变零件设计防止裂纹防止淬火变形、开裂的措施5三、选材的基本原则㈠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三、选材的基本原则㈠满足使用性能几种零件（工具）工作条件、失6㈡材料的工艺性能良好1．铸造性2．可锻性3．焊接性4．切削加工性㈢充分考虑经济性材料价格国家资源状况零件的总成本㈣考虑零件外形和尺寸特点㈤考虑生产批量㈡材料的工艺性能良好1．铸造性2．可锻性3．焊接性4．切削加7第二节典型零件的选材与工艺分析一、齿轮选材

齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传递动力和运动，改变速度和方向。1.工作情况

2.主要失效形式3.性能要求4.齿轮类零件的选材宜选用低、中碳钢或低、中碳合金钢。

第二节典型零件的选材与工艺分析一、齿轮选材齿轮是机85.应用举例①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+回火一磨削②汽车、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+淬火+低温回火一喷丸一磨削加工③航空发动机齿轮

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加工一淬火+低温回火一机械精加工一检验5.应用举例①机床齿轮备料一锻造一正火一机械粗加9机床齿轮的用材及热处理机床齿轮的用材及热处理10

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11续表续表12二、轴类零件

轴是机械中非常重要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿轮、凸轮等），起传递运动和动力的作用。1.工作情况

2.主要失效形式3.性能要求4.轴类零件的选材①主要承受弯曲、扭转的轴：不需要选用淬透性很高的材料，如45、40Cr等。②同时承受弯曲、扭转及拉、压应力的轴：应选用淬透性较高的材料，如30CrMnSi钢、40CrNiMo钢等。

③刚性作为主要要求的轴：选用优质碳素结构钢，如20钢、35钢、45钢等。

④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18Cr2NiWA钢、20Cr钢、20CrMnTi钢等。二、轴类零件轴是机械中非常重要的零件之一，主要用于支承135.应用举例①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淬火(轴颈、锥体)+回火一粗磨一花键高频淬火+回火一精磨

C620车床主轴简图5.应用举例①机床主轴备料一锻造一正火一机械粗加14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15②航空发动机涡轮轴

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磁力探伤一检验一发蓝③曲轴

锻造曲轴：备料→模锻→正火+高温回火→机械粗加工→调质→机械精加工→中频感应加热淬火

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600MPa，农用柴油发动机曲轴的球墨铸铁强度则不低于800MPa。②航空发动机涡轮轴备料一模锻一正火+高温回火一机16三、弹簧选材弹簧的基本作用是在载荷作用下产生变形，把机械能或动能转变为形变能；在恢复变形时，把形变能转变为机械能或动能。主要用途

缓冲或减振定位复原储存和释放能量

测力

三、弹簧选材弹簧的基本作用是在载荷作用下产生变171.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.弹簧的选材5.应用举例①火车螺旋弹簧热轧钢棒下料→两头制扁→热卷成形→淬火→中温回火→喷丸强化→端面磨平②气门弹簧

冷卷成形→淬火→中温回火→喷丸强化→两端磨平③自行车手闸弹簧

将冷拔钢丝直接冷卷、弯钩成形即可

④汽车板簧

热轧钢带（板）冲裁下料→压力成型→淬火→中温回火→喷丸强化1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.弹簧的选材5.应18弹簧钢的特点及用途弹簧钢的特点及用途19四、刃具选材1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.刀具的选材5.应用举例①板锉

热轧钢板（带）下料→锻（扎）柄部→正火→球化退火→机加工→淬火、低温回火

锉刀四、刃具选材1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.刀具20②齿轮滚刀热轧棒材下料→锻造→球化退火→粗加工→淬火、回火→精加工→表面处理齿轮滚刀

②齿轮滚刀热轧棒材下料→锻造→球化退火→粗加工→淬21五、机架、箱体类零件选材机架、箱体类零件五、机架、箱体类零件选材机22第三节金属材料的质量检验一、成分分析1.火花鉴别①碳素钢的火花20钢火花17钢火花45钢火花T10钢火花第三节金属材料的质量检验一、成分分析1.火花鉴别①碳素23②合金钢火花40Cr钢火花40Si2Mn钢火花CrWMn钢火花W18Cr4V钢火花②合金钢火花40Cr钢火花40Si2Mn钢火花CrWMn钢火242.化学分析滴定法比色法现场化学试验3.光谱分析二、组织分析1.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的组织状态。2.显微分析

显微分析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。①光学显微镜②电子显微分析光学显微镜2.化学分析滴定法比色法现场化学试验3.光谱分析二、组织分析25三、无损探伤1.磁力探伤磁力探伤机1一磁场2一铁粉

磁力探伤的原理三、无损探伤1.磁力探伤磁力探伤机磁力探伤的原理262.射线探伤X射线探伤示意图γ射线透射示意图2.射线探伤X射线探伤示意图γ射线透射示意图273.超声波探伤l一探头；2一缺陷；3一发射脉冲；4一缺陷反射波；5一底面反射波3.超声波探伤l一探头；2一缺陷；3一发射脉冲；284.渗透探伤

l一紫外线光源；2一滤光片；3一紫外线；4一被检验零件；5一缺陷荧光探伤法示意图5.液晶探伤4.渗透探伤l一紫外线光源；2一滤光片；荧光探伤法29第十章典型零件的选材及工艺路线设计第一节零件的失效形式及选材的基本原则第二节典型零件的选材与工艺分析第三节金属材料的质量检验第十章典型零件的选材及工艺路线设计第一节零件的失效形30学习要求1.了解选材的一般原则和程序；2.掌握各类材料的分类性、能和检验方法；3.熟悉典型零件（齿轮、轴、工具、箱体、弹簧等）在选材、热处理及加工工艺等方面的特点；4.学会观察和分析生活中遇到的机械零件，并用所学知识进行分析。学习要求1.了解选材的一般原则和程序；31第一节零件的失效形式及选材的基本原则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1.断裂失效延性断裂脆性断裂疲劳断裂蠕变断裂2.过量变形过量蠕变变形过量弹性变形过量塑性变形3.表面损伤磨损失效接触疲劳失效腐蚀失效

第一节零件的失效形式及选材的基本原则机械零件丧失正常的工32二、零件失效的原因1.零件设计不合理2.选材不合理3.工艺不合理

4.安装及使用不正确a)设计不合理；b)设计合理二、零件失效的原因1.零件设计不合理2.选材不合理3.工33改变零件设计防止裂纹a)锐角转接截面突变b)圆角过渡防止淬火变形、开裂的措施改变零件设计防止裂纹防止淬火变形、开裂的措施34三、选材的基本原则㈠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三、选材的基本原则㈠满足使用性能几种零件（工具）工作条件、失35㈡材料的工艺性能良好1．铸造性2．可锻性3．焊接性4．切削加工性㈢充分考虑经济性材料价格国家资源状况零件的总成本㈣考虑零件外形和尺寸特点㈤考虑生产批量㈡材料的工艺性能良好1．铸造性2．可锻性3．焊接性4．切削加36第二节典型零件的选材与工艺分析一、齿轮选材

齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传递动力和运动，改变速度和方向。1.工作情况

2.主要失效形式3.性能要求4.齿轮类零件的选材宜选用低、中碳钢或低、中碳合金钢。

第二节典型零件的选材与工艺分析一、齿轮选材齿轮是机375.应用举例①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+回火一磨削②汽车、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+淬火+低温回火一喷丸一磨削加工③航空发动机齿轮

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加工一淬火+低温回火一机械精加工一检验5.应用举例①机床齿轮备料一锻造一正火一机械粗加38机床齿轮的用材及热处理机床齿轮的用材及热处理39

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40续表续表41二、轴类零件

轴是机械中非常重要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿轮、凸轮等），起传递运动和动力的作用。1.工作情况

2.主要失效形式3.性能要求4.轴类零件的选材①主要承受弯曲、扭转的轴：不需要选用淬透性很高的材料，如45、40Cr等。②同时承受弯曲、扭转及拉、压应力的轴：应选用淬透性较高的材料，如30CrMnSi钢、40CrNiMo钢等。

③刚性作为主要要求的轴：选用优质碳素结构钢，如20钢、35钢、45钢等。

④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18Cr2NiWA钢、20Cr钢、20CrMnTi钢等。二、轴类零件轴是机械中非常重要的零件之一，主要用于支承425.应用举例①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淬火(轴颈、锥体)+回火一粗磨一花键高频淬火+回火一精磨

C620车床主轴简图5.应用举例①机床主轴备料一锻造一正火一机械粗加43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44②航空发动机涡轮轴

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磁力探伤一检验一发蓝③曲轴

锻造曲轴：备料→模锻→正火+高温回火→机械粗加工→调质→机械精加工→中频感应加热淬火

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600MPa，农用柴油发动机曲轴的球墨铸铁强度则不低于800MPa。②航空发动机涡轮轴备料一模锻一正火+高温回火一机45三、弹簧选材弹簧的基本作用是在载荷作用下产生变形，把机械能或动能转变为形变能；在恢复变形时，把形变能转变为机械能或动能。主要用途

缓冲或减振定位复原储存和释放能量

测力

三、弹簧选材弹簧的基本作用是在载荷作用下产生变461.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.弹簧的选材5.应用举例①火车螺旋弹簧热轧钢棒下料→两头制扁→热卷成形→淬火→中温回火→喷丸强化→端面磨平②气门弹簧

冷卷成形→淬火→中温回火→喷丸强化→两端磨平③自行车手闸弹簧

将冷拔钢丝直接冷卷、弯钩成形即可

④汽车板簧

热轧钢带（板）冲裁下料→压力成型→淬火→中温回火→喷丸强化1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.弹簧的选材5.应47弹簧钢的特点及用途弹簧钢的特点及用途48四、刃具选材1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.刀具的选材5.应用举例①板锉

热轧钢板（带）下料→锻（扎）柄部→正火→球化退火→机加工→淬火、低温回火

锉刀四、刃具选材1.工作情况2.主要失效形式3.性能要求4.刀具49②齿轮滚刀热轧棒材下料→锻造→球化退火→粗加工→淬火、回火→精加工→表面处理齿轮滚刀

②齿轮滚刀热轧棒材下料→锻造→球化退火→粗加工→淬50五、机架、箱体类零件选材机架、箱体类零件五、机架、箱体类零件选材机51第三节金属材料的质量检验一、成分分析1.火花鉴