材料成型工艺9零件毛坯的选择与材料的选用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程材料与热加工基础,程晓宇,*,零件毛坯的选择与材料的选用,材料选用的一般原则,选材的基本过程与失效分析,典型零件的选材,零件毛坯的选择,工程材料与热加工基础,程晓宇,第一节 材料选用的一般原则,1.,材料的力学性能,:,根据零件的工作条,件、损坏,(,或失效,),形式,选择满足力,学性能的材料。,2.,材料的工艺性能,:,对零件加工生产有,直接的影响,甚至是决定性的。,3.,材料的经济性,:,主要是性价比。,工程材料与热加工基础,程晓宇,第二节选材的基本过程与失效分析,选择材料的基本过程,零件的失效分析,工程材料与热加工基础,程晓宇,材料的相对价格,材,料,相,对,价,格,材,料,相,对,价,格,碳素结构钢,低合金结构钢,优质碳素结构钢,易切削钢,合金结构钢,铬镍合金结构钢,滚动轴承钢,弹簧钢,1,1.21.7,1.41.5,2,1.71.9,3,2.12.9,1.61.9,碳素工具钢,低合金工具钢,高合金工具钢,高速钢,铬不锈钢,铬镍不锈钢,普通黄铜,球墨铸铁,1.41.5,2.43.7,5.47.2,13.515,8,20,13,2.42.9,工程材料与热加工基础,程晓宇,一,.,选择材料的基本过程,工程材料与热加工基础,程晓宇,二,.,零件的失效分析,1.,定义,:,零件不能正常和安全的工作,即零件失效。,2.,原因,结构或形状设计不合理。,材料的选择不合理。,加工工艺不合理。,安装与使用不合理。,工程材料与热加工基础,程晓宇,3,.,形式,过量变形失效,过量弹性变形,过量塑性变形,断裂失效,韧性断裂,应力腐蚀断裂,蠕变断裂,疲劳断裂,低应力断裂,脆性断裂,表面损伤失效,磨损,接触疲劳,腐蚀,工程材料与热加工基础,程晓宇,第三节 典型零件的选材及工艺分析,机床主轴,汽车半轴,机床齿轮,汽车齿轮,工程材料与热加工基础,程晓宇,一,.C616 416,车床主轴,工程材料与热加工基础,程晓宇,一,),工作条件,:,1.,该轴在滚动轴承中运转。,2.,承受中等负荷,承受一定的冲击力。,3.,转速中等。,二,),技术要求,:,1.,整体调质后硬度应为,HB200,230,金相组,织为回火索氏体。,2.,内锥孔和外圆锥面处硬度为,HRC45,50,表面,3,5mm,内金相组织为回火屈氏体和,少量回火马氏体。,3.,花键部分硬度,HRC48,50,金相组织同上。,工程材料与热加工基础,程晓宇,三,),选材,:,45,钢。,四,),加工工艺路线,:,下,料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 钻中心孔 精车加工,铣键槽,局部淬火,(,锥孔及外锥体,),粗磨 滚铣花键,花键淬火,精磨,工程材料与热加工基础,程晓宇,二,.YJ 130,汽车半轴,工程材料与热加工基础,程晓宇,一,),工作条件,:,1.,该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。,2.,承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。,3.,承受反复弯曲疲劳应力。,二,),技术要求,:,1.,杆部硬度,HRC37,44;,盘部外圆硬度,HRC,24,34;,金相组织为回火索氏体和回火屈,氏体。,2.,弯曲度,:,杆中部,1.8mm;,盘部跳动,2.0mm,。,工程材料与热加工基础,程晓宇,三,),选材,:,40Cr,、,42CrMo,、,40CrMnMo,。,四,),加工工艺路线,:,下,料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 精车加工 盘部钻孔,磨花键,工程材料与热加工基础,程晓宇,三,.C616,机床齿轮,一,),工作条件1.,工作负荷不太大。,2.,中速运转,(6,10m/s),。,二,),技术要求,:,1.,齿面硬度,HRC45,50,金相组织为回,火索氏体。,2.,齿心部硬度,HRC22,25,金相组织为,回火马氏体。,工程材料与热加工基础,程晓宇,三,),选材,:,40,、,45,钢。,四,),加工工艺路线,:,下,料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 精车加工,高频淬火,及低温回火,精磨,工程材料与热加工基础,程晓宇,四,.JN 150,型载重汽车变速箱齿轮,一,),工作条件,:,1.,工作负荷大。,2.,高速运转,(10,15m/s,以上,),。,3.,受冲击频繁,磨损较严重。,二,),技术要求,:,1.,齿面硬度,HRC58,62,金相组织为回,火马氏体,+,合金碳化物,+,残余奥氏体。,2.,齿心部硬度,HRC35,45,金相组织为,回火马氏体,(,低碳,)+,铁素体,+,细珠光体。,工程材料与热加工基础,程晓宇,三,),选材,:,20 CrMnTi,钢。,四,),加工工艺路线,:,下,料 锻造,正火,机械加工,渗碳,淬火 低温回火,喷丸,磨齿,工程材料与热加工基础,程晓宇,第四节毛坯制造方法选择的原则,毛坯制造方法选择的指导思想；,毛坯制造方法选择的适用性原则；,毛坯制造方法选择的经济性原则；,毛坯制造方法选择的可行性原则。,工程材料与热加工基础,程晓宇,毛坯制造方法的分析与比较,常用材料,铸造毛坯的优缺点及应用；,锻造毛坯的优缺点及应用；,冲压件的优缺点及应用；,工程材料与热加工基础,程晓宇,毛坯内在质量的比较,成型方法,组织特征,性能特点,改善方法,铸造,铸态组织，晶粒粗大,较差,增加过冷度，变质处理等,锻造,再结晶组织，有锻造流线,较好,焊接,熔焊,接头组织复杂,不均匀,选择合适焊条、焊丝及热处理等,压焊,接头具有再结晶或加工硬化组织,较好或不均匀,钎焊,接头具有和金铸态组织,不均匀,增加搭接面积，提高承载能力,工程材料与热加工基础,程晓宇,毛坯内在成型工艺的比较,成型方法,工艺设计的基本问题,依据,铸造,确定浇铸位置，选择分型面,保证质量,锻造,确定锻造基本工序，确定分模面,简化工艺,焊接,熔焊,确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等,压焊,确定接头形式,钎焊,确定接头形式，选择钎剂等,工程材料与热加工基础,程晓宇,