工藝技術(shù)_材料及成形工藝選用培訓(xùn)課程

第十一章機(jī)械零件材料的選用 材料選用的一般原則選材的基本過(guò)程與失效分析典型零件的選材 第一節(jié)材料選用的一般原則 1 材料使用性能足夠原則 根據(jù)零件的工作條件 損壞 或失效 形式 選擇滿(mǎn)足力學(xué)性能的材料 2 材料工藝性能良好原則 對(duì)零件加工生產(chǎn)有直接的影響 甚至是決定性的 3 材料的經(jīng)濟(jì)性合理原則 主要是性?xún)r(jià)比 4 材料 成形工藝和零件結(jié)構(gòu)相適應(yīng)原則 在保證使用性能的前提下 兼顧其它因素 第二節(jié)選材的基本過(guò)程與失效分析 選擇材料的基本過(guò)程零件的失效分析 一 選擇材料的基本過(guò)程 二 零件的失效分析 1 定義 零件不能正常和安全的工作 即零件失效 2 原因 結(jié)構(gòu)或形狀設(shè)計(jì)不合理 材料的選擇不合理 加工工藝不合理 安裝與使用不合理 3 形式 過(guò)量變形失效 過(guò)量彈性變形 過(guò)量塑性變形 斷裂失效 韌性斷裂 應(yīng)力腐蝕斷裂 蠕變斷裂 疲勞斷裂 低應(yīng)力斷裂 脆性斷裂 表面損傷失效 磨損 接觸疲勞 腐蝕 第三節(jié)典型零件的選材及工藝分析 機(jī)床主軸汽車(chē)半軸機(jī)床齒輪汽車(chē)齒輪機(jī)架 箱體類(lèi)零件 一 軸類(lèi)零件1 軸的工作條件 軸主要是起支承傳動(dòng)零件并傳遞扭矩 承受高變扭轉(zhuǎn)載荷 彎曲載荷或拉 壓載荷 局部 軸頸 花鍵等處 承受磨擦和磨損 特殊條件下受溫度或介質(zhì)作用 2 主要失效方式 是疲勞斷裂和轉(zhuǎn)頸處磨損 有時(shí)也發(fā)生沖擊過(guò)載斷裂 個(gè)別情況下發(fā)生塑性變形或腐蝕失效 3 性能要求 高的疲勞強(qiáng)度 防止疲勞斷裂 優(yōu)良的綜合機(jī)械性能 即較高的屈服強(qiáng)度的抗拉強(qiáng)度 較高的韌性 防止塑性變形及過(guò)載或沖擊載荷下的扭轉(zhuǎn)和折斷 局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性 防止磨損 在特殊條件下工作的轉(zhuǎn)的材料應(yīng)具有特殊性能 如蠕變抗力 耐腐蝕性等 例1 C616 416車(chē)床主軸 一 工作條件 1 該軸在滾動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn) 2 承受中等負(fù)荷 承受一定的沖擊力 3 轉(zhuǎn)速中等 二 技術(shù)要求 1 整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為HB200 230 金相組織為回火索氏體 2 內(nèi)錐孔和外圓錐面處硬度為HRC45 50 表面3 5mm內(nèi)金相組織為回火屈氏體和少量回火馬氏體 3 花鍵部分硬度HRC48 50 金相組織同上 三 選材 45鋼 四 加工工藝路線(xiàn) 例2 YJ 130汽車(chē)半軸 一 工作條件 1 該軸在上坡或啟動(dòng)時(shí) 承受較大扭矩 2 承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力 3 承受反復(fù)彎曲疲勞應(yīng)力 二 技術(shù)要求 1 桿部硬度HRC37 44 盤(pán)部外圓硬度HRC24 34 金相組織為回火索氏體和回火屈氏體 2 彎曲度 桿中部 1 8mm 盤(pán)部跳動(dòng) 2 0mm 三 選材 40Cr 42CrMo 40CrMnMo 四 加工工藝路線(xiàn) 二 齒輪類(lèi)零件 一 齒輪的工作條件 傳遞扭矩 輪齒受彎曲應(yīng)力 換檔 起動(dòng)時(shí)受沖擊力 接觸壓應(yīng)力 摩擦作用 二 失效形式 疲勞斷 齒面磨損 麻點(diǎn)剝落 實(shí)質(zhì)為接觸疲勞破壞 過(guò)載斷裂 掃齒 三 性能要求 高的 bb 1 主要指標(biāo) 高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性 高的強(qiáng)韌性 例1 C616機(jī)床齒輪 一 工作條件 1 工作負(fù)荷不太大 2 中速運(yùn)轉(zhuǎn) 6 10m s 二 技術(shù)要求 1 齒面硬度HRC45 50 金相組織為回火索氏體 2 齒心部硬度HRC22 25 金相組織為回火馬氏體 三 選材 40 45鋼 四 加工工藝路線(xiàn) 例2 JN 150型載重汽車(chē)變速箱齒輪 一 工作條件 1 工作負(fù)荷大 2 高速運(yùn)轉(zhuǎn) 10 15m s以上 3 受沖擊頻繁 磨損較嚴(yán)重 二 技術(shù)要求 1 齒面硬度HRC58 62 金相組織為回火馬氏體 合金碳化物 殘余奧氏體 2 齒心部硬度HRC35 45 金相組織為回火馬氏體 低碳 鐵素體 細(xì)珠光體 三 選材 20CrMnTi鋼 四 加工工藝路線(xiàn) 三 機(jī)架 箱體類(lèi)零件各種機(jī)械的機(jī)身 底座 支架 橫梁 工作臺(tái)以及齒輪箱 軸承座 閥體 內(nèi)燃機(jī)缸體等 都可視為機(jī)架 箱體類(lèi)零件 特點(diǎn) 形狀不規(guī)則 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并帶有內(nèi)腔 重量從幾千克至數(shù)十噸 工作條件也相差很大 一般的基礎(chǔ)零件 如機(jī)身 底座等 主要起支承和連接機(jī)床各部件的作用 屬非運(yùn)動(dòng)零件 以承受壓應(yīng)力和彎曲力為主 為保證工作的穩(wěn)定性 應(yīng)有較好的剛度和減振性 工作臺(tái)和導(dǎo)軌等零件 則要求有較好的耐磨性 這類(lèi)零件一般受力不大 但要求有良好的剛度和密封性 在多數(shù)情況選用灰鑄鐵進(jìn)行鑄造成形 少數(shù)重型機(jī)械 如軋鋼機(jī) 大型鍛壓機(jī)械的機(jī)身 可選用中碳鑄鋼件或合金鑄鋼件 個(gè)別特大型的還可采用鑄鋼 焊接聯(lián)合結(jié)構(gòu) 一些受力較大 要求高強(qiáng)度 高韌性 甚至在高溫下工作的零件 如汽輪機(jī)機(jī)殼 選用鑄鋼 一些受力不大 且主要是承受靜力 不受沖擊 這類(lèi)箱體可選用灰鑄