第十一章 典型零件的选材及工艺.ppt

1、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,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。,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

2、效,接触疲劳失效,腐蚀失效,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,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,三、选材的基本原则,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,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,充分考虑经济性,材料价格,国家资源状况,零件的总成本,考虑零件外形和尺寸特点,考虑生产批量,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

3、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。,5.应用举例,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,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,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,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,续表,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

4、.工作情况,2.主要失效形式,3.性能要求,4.轴类零件的选材,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。,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 。,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。,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。,5.应用举例,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

5、轴简图,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,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,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。,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

6、,1.工作情况,2.主要失效形式,3.性能要求,4.弹簧的选材,5.应用举例,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,气门弹簧,冷卷成形淬火中温回火喷丸强化两端磨平,自行车手闸弹簧,将冷拔钢丝直接冷卷、弯钩成形即可,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,弹簧钢的特点及用途,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,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,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,五、机架、箱体类零件选材,机

7、 架 、 箱 体 类 零 件,第三节 金属材料的质量检验,一、成分分析,1.火花鉴别,碳素钢的火花,20 钢 火 花,17 钢 火 花,45 钢 火 花,T 10 钢 火 花,合金钢火花,40Cr钢火花,40Si2Mn钢火花,CrWMn钢火花,W18Cr4V钢火花,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,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。,光学显微镜,电子显微分析,光学显微镜,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,2.射线探伤,X射线探伤