第12章机械零件材料及成.ppt

第12章 机械零件材料及成形工艺的选用 12.1.2工艺性能良好的原则 可锻性： 2.高分子材料的工艺性能 12.1.3经济性合理的原则 12.1.4 结构、材料、成形工艺相适应的原则 12.2 具体成形方法及改性工艺的选用 12.3 典型零件的材料及成形工艺选择 2.选材 3．成形工艺选择 4．轴类零件举例 12.3.2 齿轮类零件 12.3.3 机架、箱体类零件 * 12.1 工程材料及成形工艺选用的基本原则 在进行工程材料及成形工艺的选择时一般可遵循下列四条基本原则:1)使用性能足够的原则；2)工艺性能良好的原则：3)经济性合理的原则；4)结构、材料、成形工艺相适应的原则。 12.1.1使用性能足够的原则： 使用性能主要指零件在使用状态下材料应具有的力学性能、物理性能和化学性能。对于机器零件和工程构件，最重要的是力学性能。 零件的工作条件，零件受力分析与选材，失效分析与选材 在选用材料和确定工艺时，应该考虑将原材料加工成优质零件或加工成毛坯的难易程度，也就是材料对加工工艺的适应能力。所选材料的工艺性能及具体成形工艺良好与否，将对零件的质量、生产效率及生产成本有重要的影响。 1.金属材料的工艺性能： 各种金属材料，按可锻性能比较，在碳钢中，低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差。低合金钢的可锻性近于中碳钢．高合金钢的可锻性较差。形变铝合金虽可锻造成各种形状的锻件，但它的塑性较差，因锻造温度范围窄，可锻性并不好。铜合金的可锻性一般较好。 焊接性： 在机械工业中，焊接的主要对象是钢材。低碳钢和碳含量低于0.35％的合金钢的焊接性能较好。碳含量和合素元素含量越高．焊接性能越差。 铜合金和铝合金的焊接性能都较差，灰铸铁基本上不能焊接。 高分子材料的加工工艺路线比较简单，成形后经切削加工或焊接后便可成为零件。 1．材料的价格； 2．加工费用； 3．材料代用； 4．在淬透性满足要求的情况下，应优先选用碳素钢； 5．成组选材，减少品种便于管理。 热处理改性 以铁代钢 上述材料与成形工艺选择的三个原则是互相渗透，有机相连的。实际上对于不同零件，材料与工艺的选用是否合理是使用性、工艺性和经济性综合平衡的结果。 在保证使用性能的前提下，兼顾其他因素。 小的螺校可以冷镦的方法，大螺栓以热锻法，使螺拴头成形。 生产批量对于材料及其成形工艺的选择极为重要，特别是对于后者。一般的规律是，在单件、小批量生产情况下．铸件选用手工砂型铸造成形，锻件采用自由锻或胎模锻成形方法，焊接件则以手工或半自动的焊接方法为主，薄板零件则采用板金、钳工成形的方法。在大批量生产的条件下，则分别采用机器造型、模锻、埋弧自动焊及板料冲压等成形方法。 生产批量 合理确定材料预备热处理及最终热处理工艺方法及其在工艺流程中的位置 12.3.1 轴类零件 1.轴类零件工作条件及对性能的一般要求 轴的失效的主要形式有疲劳断裂、脆性断裂、磨损及变形失效。 根据工作条件和失效形式，可以对轴用材料提出如下性能要求：①应具有优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防变形和断裂。②应具有高的疲劳强度，防止疲劳断裂。③应具有良好的耐磨性。 轴类零件一般采用球墨铸铁、中碳钢或中碳合金钢制造，常用材料有：QT900—2、45、40Cr、40MnB、30CrMnSi、35CrMo和40CrNiMo等。具体钢种的选用应根据载荷的类型和淬透性的大小来决定。 选择材料时，必须同时考虑热处理工艺．轴类零件通常需经调质处理，获得回火索氏体组织具有高强度的同时，还有较高的韧性。为了提高轴颈处的耐磨性。调质后还需进行高频表面淬火或渗氮处理，以便提高表面硬度。 对于主要考虑刚度的轴以及主要承受静载荷的轴，如曲轴、凸轮轴等，可采用铸造成形的球墨铸铁来制造。 以球墨铸铁铸造成形的轴的热处理主要采用正火处理。为提高轴的力学性能也可采用调质或正火后的进行表面淬火、贝氏体等温淬火等工艺。 对于以强度要求为主的独特别是在运转中伴随有一定的冲击载荷的轴，大多采用锻造成形。锻造成形的轴常用材料为中碳钢或中碳合金调质钢。这类材料的锻造性能较好。 以C620车床主轴为例，分析材料与工艺的选用 中碳钢或中碳合金钢，经过调质处理有良好的综合力学性能 材料选用：45钢 成形选择：本例中的轴径变化较大，可采用锻造成形，通过减径拔长，锻成阶梯状毛坯。 原材料 锻造 正火 粗加工 淬火 高温回火 精加工 大端局部高频感应淬火 低温回火 精密加工。 加工工艺路线：