23轴类零件的选材.ppt

失效原因 1.设计不合理 2.选材不合理 3.加工工艺不当 4.安装使用不正确 一、选材的原则 首先要满足使用性要求，然后再考虑工艺性和经济性原则 1. 使用性原则 (1) 分析零件工作条件，提出使用性要求 一般地，零件的使用性能主要是指材料的力学性能 受力性质和大小(如拉、压、弯、扭或其组合，静载、动载和交变载荷等) 运动形式和速度 温度、介质等环境状况 电、热、磁作用等特殊状况 高分子材料，还应考虑温度、光、氧、水、油等周围环境性能的影响 (2) 常用力学性能判据在选材中的意义 1) 强度判据屈服强度σs，抗拉强度σb，规定残余伸长强度σr0.2，疲劳强度（对称循环交变应力，σ-1） 2) 塑性和韧性判据一般不直接用于设计计算 3) 硬度与强度之间存在一定关系，而强度又与其他力学性能存在一定关系，因而可通过硬度来定性判断零件的σb 、δ（断后伸长率）、AK（冲击功） 硬度的方法简便，不损坏零件 (3) 选用材料性能判据数值时应注意的问题 1) 同种材料，采用不同工艺，其性能判据数值不同 2) 由手册查到的性能判据数值都是小尺寸的光滑试样或标准试样，在规定载荷下测定的。实际使用的数据一般随零件尺寸增大而减小 3) 因各种原因，实际零件材料的化学成分与试样的化学成分会有一定偏差，热处理工艺参数也会有差异。这些均可能导致零件性能判据的波动。 4) 因测试条件不同，测定的性能判据数值会产生一定的变化 2.工艺性原则 铸造性能 用流动性、收缩等来综合评定 同种材料, 靠近共晶点的合金铸造性能最好 焊接性能 用碳当量w CE来评定 w CE 0 .4%的材料，不易产生裂纹、气孔等缺陷 切削加工性能 用最高切削速度、切削力大小、加工面Ra值大小、断屑难易程度和刀具磨损来综合评定 一般，硬度值在170~230HBS范围内，切削加工性好 热处理工艺性能 用淬透性、淬硬性、变形开裂倾向、耐回火性和氧化脱碳倾向评定。 一般，碳钢的淬透性差，强度较低，加热时易过热，淬火时易变形开裂，而合金钢的淬透性优于碳钢 一、齿轮类零件的选材 1. 齿轮的工作条件及失效形式 (1) 工作条件 齿面啮合处有滚动，又有滑动 接触处要承受压应力与摩擦和磨损 齿根承受交变弯曲应力 由于换挡、启动或啮合，受到冲击力 (2) 失效形式 轮齿折断(疲劳断裂、冲击过载断裂) 齿面损伤(齿面磨损、齿面疲劳剥落) 过量塑性变形 2.常用齿轮材料及热处理 1) 锻钢 应用最广泛，重要齿轮大多采用锻钢 对于中、小型传动齿轮，常采用Q275、 40、40Cr、45、40MnB 调质或正火后再进行精加工，然后表面淬火、低温回火 对于重载齿轮，常采用20、20Cr、 20CrMnTi、20MnVB、18Cr2Ni4WA钢等渗碳淬火、低温回火后 2) 铸钢 直径较大( 400~600 mm)，形状复杂的齿轮，采用铸钢制作 常用的铸钢有ZG270-500, ZG310-570 机加前，正火，消除铸造应力和硬度不均，改善切削加工性能 机加工后，表面淬火 性能要求不高、转速较低的铸钢齿轮，通常不淬火 3) 铸铁 轻载、低速、不受冲击、要求不高的不重要齿轮，常采用灰铸铁HT200, HT250, HT300 铸造后，去应力退火、正火或机械加工后表面淬火 (1) 机床齿轮 作用：主要用来传递动力和改变速度。 要求：受力不大、运动平稳，工作条件较好，对轮齿的耐磨性及抗冲击性要求不高 选材：中碳钢； 为提高淬透性，也可选用中碳合金钢 热处理：高频淬火，虽耐磨性和抗冲击性比渗碳钢齿轮差，但能满足要求，且高频感应淬火变形小，生产率高 在变速滑移过程中，齿轮有碰撞，冲击力不大，转动过程平稳，故可选用中碳钢 考虑到齿轮较厚，为提高淬透性，选用合金调质钢40Cr 正火可消除锻造应力，均匀组织，使坯料硬度相同，利于切削加工，正火可作为高频感应淬火前的预备热处理。 调质使齿轮具有较高的综合力学性能，改善齿轮心部强度和韧性，使齿轮能承受较大的弯曲应力和冲击力，井可减小淬火变形。 高频感应淬火可提高轮齿表面的硬度和耐磨性，并使轮齿表面具有残留压应力，从而提高抗疲劳的能力 低温回火是为了消除淬火应力，防止产生磨削裂纹和提高抗冲击能力 (2) 汽车、拖拉机齿轮 受力较大，受冲击频繁 对耐磨性、疲劳强度、心部强度和韧性等要求比机床齿轮高 选用低碳钢或低碳的合金钢经渗碳、淬火和低温回火后使用最为适宜 图中是载重汽车(承载8 t)变速箱中齿轮 正火为了均匀和细化组织，消除锻造应力，改善切削