第十二章 材料及成形工艺的选择.ppt

* 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 12.1 工程材料及成形工艺选用的基本工艺原则★ 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 12.3.1 轴类零件★ 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 12.1.1 使用性能足够的原则 零件工作条件包括三方面：受力状况、环境状况、特殊要求 12.1.2 工艺性能良好的原则 金属材料的工艺性能★、陶瓷材料的工艺性能★、 高分子材料的工艺性能★ 12.1.3 经济合理的原则 应考虑的内容：材料的价格★、加工费用、以铁代钢、优先 选用碳素钢、成组选材 12.1.4 材料、成形工艺、零件结构相适应的原则 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 铝合金、工程塑料 重量轻 仪表壳 耐热钢、陶瓷涂层 高温介质 涡轮叶片 不锈钢、非不锈钢+表面处理 腐蚀介质 化工机械 铜合金 抗腐蚀、低温脆性小 海上仪表零件 σ-1高的材料、表面压应力 疲劳 曲轴 工具钢、轴承钢 高硬、耐磨 模具 调质钢、调质+渗氮 强韧性、高耐磨 重型机器轴 调质钢、调质+表面淬火 强韧性、中等耐磨 机床轴 调质钢、调质 强韧性 连杆、一般传动轴 调质钢、高频表面淬火 抗弯、一般冲击耐磨 机床齿轮 渗碳钢、渗碳 抗弯、高冲击耐磨 汽车传动齿轮、 球墨铸铁 负荷轻、耐磨 拖拉机减速齿轮、内燃机曲轴 材料与工艺 受力及环境 零件举例 受力状况、环境状况及材料选用 失效形式与选材 增加表面硬化层厚度 麻点、剥落 兼有疲劳与磨损的特点 表面疲劳 有色金属、不锈钢、塑料、电化学保护 表面腐蚀、 化学腐蚀、电化学腐蚀 腐蚀 偶件用不同材料、润滑 咬卡 偶件相对运动磨损 粘着磨损 高HV/E，有硬质第二相 尺寸减小 磨粒长时间作用 磨粒磨损 表面 损伤 失效 表面防护 断裂 应力σs，腐蚀介质 应力腐蚀裂 选高σb、高αk、高σ-1、 表面强化避免应力集中 无先兆低应力断裂 应力σs，长时间受交变载荷 疲劳断裂 选高αk、低Tk、高K1c 恶性事故 应力σs，低温冲击大 低应力脆断 选σs高者 断裂 应力σs，并增至σb 韧性断裂 断裂 失效 选蠕变极限高者，耐热钢 弯曲、伸长 应力σs，高温长时间受力 蠕变变形 选σs高者，增大截面 弯曲、伸长 应力σs 塑性变形 选E高者、改变结构 失稳、让刀 刚度不足 弹性变形 变形 失效 选材与预防措施 危害 失效原因 失效形式 金属材料制造零件加工路线 零件 精加工 热 终理 最处 工 加 削 切 火 火正 退或 成形加工 金属材料 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 工艺性与选材 低碳钢、低合金钢、高碳钢、含Mn钢、铝合金 淬火变形小，回火脆性小，淬透性高，过热敏感性小 热处理性 铝合金、不锈钢、30钢、45钢、铸铁、T8钢、65Mn，不锈钢、耐热钢 140~248HB 切削性 碳钢、低合金结构钢、碳当量小者、防锈铝、青铜、硬铝 WCE＜0.4% 焊接性能 低、中、高碳钢，高合金钢、黄铜、铝合金 FCC的金属、第二组元少的合金 锻造性能 铸铁、黄铜、铝合金、青铜、铸钢 熔点低、共晶合金 铸造性能 材料性能从优至劣排列 最优条件 工艺性能 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 铸造性能比较 易吸气，易氧化 较小 小 小 尚好 铸造铝合金 易形成集中缩孔 较小 较小 小 好 铸造黄铜 导热性差、易发生冷裂 大 大 大 差 铸钢 易形成缩孔、缩松，白口化倾向小 小 小 大 稍差 球墨铸铁 铸造内应力小 小 小 大 好 灰铸铁 线收缩 体收缩 其他 偏析倾向 收缩性 流动性 材料 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 切削性比较 0.15~0.5 难加工 1Cr18Ni9Ti、W18Cr4V 0.5~0.65 难加工 65钢调质、不锈钢 0.7~0.9 一般 85钢（轧材）、2Cr13钢调质 1.0~1.5 一般 45钢、灰铸铁 1.6~2.5 易加工 30钢正火 2.5~20 易加工 易切钢 8~20 很容易加工 铝、镁合金 相对切削加工性KV 切削加工难易程度 材料 第十二章 机械零件材料及成形工艺的选用 陶瓷材料成形工艺比较 成本高 可做形状复杂件、尺寸精度高 可塑成形 零件形状须对称、不能做薄壁件 成本低、生产率高 挤压成形