第十四章 机械零件材料及毛坯选择.ppt

《第十四章 机械零件材料及毛坯选择.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第14章机械零件材料及毛坯选择14.1选材原则选材的动机——开发新产品、产品的改进和更新换代。选材原则使用、工艺性能经济性环境与资源原则一、材料的使用性能——首要原则１.零件的工作条件和失效形式零件失效类型变形——弹、塑性变形。断裂——脆、塑性，疲劳断裂。表面损伤——磨损、腐蚀等。零件工作条件常见失效形式性能要求应力种类载荷性质受载状态螺栓拉、剪静载--过量变形，断裂强度，塑性传动轴弯、扭循环冲击轴颈摩擦疲劳断裂，过量变形，轴颈磨损综合力学性能传动齿轮压、弯循环冲击摩擦振动断齿，磨损，疲劳断裂

2、，接触疲劳表面高硬度及疲劳极限，心部强度及韧性弹簧扭、弯交变冲击振动弹性失稳，疲劳破坏弹性极限，屈强比，疲劳极限零件失效的原因——设计、材料、加工、安装和使用。２.　工作环境——温度，介质（如腐蚀，摩擦）。３.　特殊功能要求——导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。４.　性能要求的指标化——如强硬度、塑韧性等的具体数值。手册数据、经验公式的局限性——力学性能与零件尺寸有关40钢不同尺寸毛坯的力学性能热处理条件毛坯尺寸/mmσb/MPaδ/%AKU/J850淬火580016120307501580500回火

3、5070015561006001340二、工艺性能——铸、锻、焊、机加工、热处理零件的加工工艺路线一般零件——毛坯→正火或退火→切削加工轴、齿轮等毛坯→预先热处理（正火、退火）→粗加工→最终热处理（淬火＋回火，时效，渗C等）→精加工精密丝杠毛坯→预先热处理→粗加工→最终热处理→半精加工→时效（或N化）→精加工→时效三、经济性——根本原则１.产品成本分析基本材料的成本（价格、利用率）——占总成本的30~70%制造（加工）成本——约占零件成本的30%加工成本=工具与设备费用+每件产品成本×生产批量材料美元/t材料美元

4、/t铂26,000,000工业金刚石900,000,000金19,100,000硼―环氧树脂复合材料330,000钨26,000碳纤维复材料200,000钛合金10,190～12,720玻璃纤维复合材料2400～3300黄铜（型材）1650～2336尼龙663289铝合金（型材）2000～2440环氧树脂1650低碳钢（型材）440～480天然橡胶1430铸铁260氧化铝1100-1760硬质合金66,000玻璃1500四、环境与资源原则——贯穿材料生产、使用、废弃的全过程１.　减少材料使用量、延长零件寿命、材料

5、再利用。重要金属的世界储量２.　环境污染小废气排放少材料回收及降解储量（106t）可用年数再生率(%)Fe1×10610931.7Al11703516.9Cu3082440.9Zn1231821.2Mo5.436Ag0.21441.0Cr775112Ti1475114.2典型零件的选材与工艺一、齿轮选材性能要求——齿面硬度（决定弯曲、接触疲劳强度，耐磨性）强度，韧性。选材调质钢——调质+表面淬火+低温回火渗C钢——硬度、韧性高。实例——载重汽车变速箱齿轮性能指标——σb>1000MPa，aKU2≥50J，齿面硬度

6、≥HRC55。选材——20CrMnTi，σb>1080MPa，aKU2≥55J，齿面HRC≥58~63。最终热处理工艺——930℃渗C+预冷830℃油淬+200℃回火最终组织——心部：回火M+F齿面：回火M+碳化物+A'工艺路线——锻造→正火→机加工→渗C、淬火＋低温回火→喷丸→磨削二、机床主轴选材性能要求——强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。普通车床（轻载）主轴——45钢调质或正火，轴颈高频表面淬火。铣床（中载）主轴——40Cr等调质，轴颈高频表面淬火。组合机床（重载）主轴——20CrMnTi，经渗C、淬火、

7、回火处理。精密镗床（高精度）主轴——38CrMoAl，调质+N化+时效。实例１——C620车床主轴，综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性高。性能指标——硬度220～250HB，轴颈52HRC。选材——45钢热处理工艺——830℃水淬+500℃回火+轴颈高频淬火+200℃回火最终组织——心部：回火S轴颈表面：回火M工艺路线——锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火＋低温回火→磨削三、内燃机曲轴选材性能要求——强度，韧性，弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈耐磨性。选材——调质钢（韧性高）、球墨铸铁。实例——175A

8、型农用柴油机曲轴性能指标——σb>750MPa，整体硬度240～260HBS，轴颈表面硬度≥625HV(HRC55),δ≥2%,aKU≥150kJ/m2。选材——QT700-2热处理工艺——880~920℃正火+500～600℃回火+轴颈N化最终组织——P+G+少量F工艺路线——铸造→高温正火→高温回火→机加工→轴颈N化小结重点要求在一定的服役条件下，典型零件的选材及制定