材料与成形工艺的选择.ppt

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1、第13章材料与成形工艺的选择毛坯成形方法选择的合理与否直接影响到零件的质量、使用性能、成本和生产率；零件的材料选定以后，其毛坯成形方法也大致确定了。本章内容13.1材料与成形工艺选择原则13.2常用毛坯的选择13.3常用零件的材料和成形方法13.1材料与成形工艺选择原则前提：材料既满足零件的使用要求，又使零件在制造过程中具有良好的工艺性和经济性，以利于降低成本和提高生产率。材料与成形工艺的选择是一个全面分析，认真比较，各方面知识综合应用的过程。四项基本原则使用性能满足原则工艺性能良好原则经济性合理原则环保性原则全面满足零件

2、的使用要求和相关的特殊要求，以零件材料的力学性能为主。使零件的结构、材料与所选择的毛坯成形方法相适应，也即具有良好的工艺性。尽量降低材料成本及零件的制造成本，以提高经济效益和产品的市场竞争力。无毒无害材料替代有毒有害材料；尽可能循环、重复利用材料；减少材料成形过程中及废物对环境的污染。兼顾现有生产条件原则：保证方便、快捷地制出高质量产品13.2常用毛坯的选择原则：结合考虑零件的结构，利于简化工艺和满足毛坯的质量要求。一、常用毛坯材料的比较二、常用毛坯成形方法的比较一、常用毛坯材料的比较1．铸造合金1）灰铸铁：铸造性能好，但

3、焊接性差，力学性能较差；常用于制造受力较小的零件，尤其是承压件，如机座、箱体和机床床身等。2）球墨铸铁：力学性能较好，铸造性能略低，焊接性差；适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的零件，如内燃机曲轴、连杆、齿轮和轧钢机轧辊等。(1)铸铁：应用最多。有良好的耐磨性、减振性且价格较低。3）可锻铸铁：力学性能较好，铸造性能及焊接性差，生产周期长；适于制造受力较大或较复杂以及承受冲击的薄壁小件，如壳体、齿轮、摇臂和小轴等(2)铸钢：综合力学性能远优于铸铁，低碳铸钢还具有良好的焊接性；适于制造承受重载荷、复杂载荷或冲击的零件，如齿轮

4、、机架等(3)铸造非铁合金：常用的有铸造铝合金和铸造铜合金强度一般不太高，除铝硅合金外，其余的铸造性能均较差，焊接性较差，价格较高。一般均具有较好的耐磨性和耐蚀性，还有一定的耐热性，故常用于要求耐热、耐蚀或导热性良好的零件，如内燃机活塞、蜗轮和滑动轴承等。2．塑性成形用金属材料(1)低、中碳钢和低合金结构钢：低碳钢和强度级别较低的低合金结构钢塑性成形性较好，且有良好的焊接性，但强度较低。中碳钢和强度级别较高的地合金结构钢综合力学性能好，热成形时塑性成形性好，但焊接性较差。低碳钢适于制造型材、板材及一般机械零件。中碳钢适于

5、制造重要一些的机械零件如曲轴、齿轮和转轴等。(2)高碳钢和合金钢：强度高，塑性差，热成形时变形抗力也较大，锻造温度范围窄，焊接性也差。高碳钢和合金钢常用于制造模具、量具、刃具、弹簧、重要的机器零件和耐磨、耐蚀件等二、常用毛坯成形方法的比较铸造：材料利用率较高。适于制造各种尺寸且形状较复杂尤其是具有复杂内腔的零件。锻造：产品力学性能好。适于制造受力较大或较复杂的零件。冲压：材料的利用率较高，生产率高，适于制造质轻、壁薄而刚性好的零件及形状较复杂的壳体。焊接：材料利用率较高，可达到很高的生产率，适于形状复杂件或大型构件的

6、连接成形，也可用于异种材料的连接和零件的修补。13.3常用零件的材料和成形方法零件毛坯的种类（外形、功能）：一、轴杆类零件二、盘套类零件三、箱体、支架类零件轴杆类零件盘套类零件箱体、支架类零件一、轴杆类零件轻载时：用中碳钢（如35、40、45等）重载时：用中碳合金钢（如40Cr等）并经调质处理。受较大冲击且受摩擦时：用渗氮钢（38CrMoA1等）制造并经渗氮处理。或用渗碳钢（如20CrMnTi、20Cr等）制造并经渗碳、淬火处理。曲轴铸造时：可采用铸钢（如ZG270－500等）或球墨铸铁（如QT450－10等）材料成形

7、方法光轴和直径差较小的阶梯轴：直接以圆钢作为毛坯；重要件须锻造制坯。直径差较大的阶梯轴：一般采用锻造制坯异形截面轴和曲轴：采用锻造或铸造制坯二、盘套类零件齿轮：轮齿须有较高的强度和韧性，齿面须有较高的硬度和耐磨性。低速、轻载齿轮用45、50Mn2、40Cr钢，可用圆钢下料，亦可采用自由锻、模锻等方法成形；要求不高时也可采用灰铸铁、球墨铸铁等材料铸造成形。高速、重载齿轮常用20CrMnTi、20CrMo钢制造且齿部经渗碳、淬火处理，也可采用38CrMoAl等渗氮钢制造且齿部经渗氮处理；直径500mm以上的大型齿轮，常采用自

8、由锻、铸造和焊接等成形方法。带轮、飞轮等：一般可采用灰铸铁、球墨铸铁等材料铸造成形，或采用Q215、Q235等低碳钢型材焊接成形。三、箱体、支架类零件结构较为复杂，通常有不规则的外形和内腔，壁厚也不均匀。一般基础件：主要起支承作用，抗拉强度和塑性、韧性要求不高，但应有较好的刚度和减振性，有时还需要有较