第十一章 零件选材.pptVIP

* 第十一章 机械零件的选材及工艺分析 一 选用材料 的一般原则 1、材料的使用性能： 使用性能指零件在工作时应具备的力学性能、物理性能和化学性能。 分析零件的工作条件，确定零件的使用性能； 进行失效分析，确定零件的使用性能； 根据以上分析，选定所用材料—选定牌号。 2、材料的工艺性能： 适合于加工工艺要求的性能，如铸造、锻压及焊接等热加工工艺性能，切削加工性能，热处理性能等。 3、材料的经济性： 零件的总成本包括：材料本身的价格；加工费用；以及其它有关的费用。 二 零件的失效形式与选材 所谓失效是指由于种种原因零件丧失其规定功能的现象。 变形失效： 弹性变形失效。如电机转子，应选刚性大的材料。 塑性变形失效。如自行车链条，选16Mn，冷轧强化。 断裂失效： 断裂是一种最严重的失效形式。 表面磨损失效： 表面过度磨损，导致设备无法正常工作或丧失精度。 三 典型零件的选材与热处理 齿轮： 机床齿轮可选45钢，载荷大可选40Cr。正火或调质。 汽车变速箱齿轮可选20CrMnTi。渗碳、淬火、低温回火。 低速、低冲击、低应力可用HT250。去应力退火。 轴： 机床主轴可用45钢，调质处理。 内燃机曲轴可用40Cr或QT600-2，调质处理。 箱体： 可选用HT150、HT200，去应力退火。 在设计零件并进行选材时，应根据零件工作条件分析可能的失效形式，找出零件材料所应具备的主要机械性能指标，这是保证零件经久耐用的先决条件。再结合零件的形状、尺寸、承受的载荷，计算零件中的应力，量化成具体数值，查手册确定材料。 一 选用材料 的一般原则 1、材料的使用性能： 使用性能指零件在工作时应具备的力学性能、物理性能和化学性能。 第十一章 材料的选用 工作条件： (1) 零件受力情况 载荷形式：拉、压、弯曲、扭转等。 载荷性质：动、静、交变、摩擦等。 (2) 环境状况： 工作温度、工作介质（润滑、剂腐蚀等） (3) 特殊要求：导电性、导热性、导磁性等。 失效形式：零件不能正常使用为失效。 变形失效： 弹性变形失效：过量弹性变形，如镗刀杆，加工中产生过量弹 性变形，会使加工零件的尺寸精度达不到要求。 塑性变形失效：产生过量塑性变形。压力容器的紧固螺栓，如 果拧得过紧或因过载，会使螺杆塑性伸长，致使 配合松动、介质泄露、导致事故。 断裂失效： 塑性断裂失效：断裂前有明显的塑性变形，σb低而δ、αk好 的金属表现为塑性断裂失效。如试棒拉伸时缩颈 发生后断裂。 低应力脆断失效：断裂前，基本上不产生塑性变形，一般突然断 裂，危害很大。如美国的自由轮、胜利轮。 疲劳断裂失效：在交变应力作用下发生的断裂，是机器零件常见 的失效形式。断口有明显的特征，分三个区：发 源区、扩展区、终断区。 蠕变失效：在高温紧固件中经常发生。即随时间的延长，变形 不断增加，最后由于变形过大或断裂而导致失效。 表面损伤失效： 磨损失效：机件在接触状态下相互运动，会产生摩擦，引起磨损， 导致零件尺寸变小而失效。如汽缸套和活塞环之间因磨 损失效使马力不足，油耗增加，噪音和震动增强。 表面疲劳失效：相互接触的两个运动表面（特别是滚动接触）在 工作过程中承受交变接触应力（齿轮）的作用， 使表层材料发生疲劳破坏而脱落，造成失效。 腐蚀失效：由于化学或电化学腐蚀的作用。 根据零件工作条件、失效形式，提出对材料主要机械性能指标的要求。 例如：内燃机上的连杆螺栓，整个截面上承受均匀的拉应力，而且是周期性变动的。主要失效形式是：塑性变形失效和疲劳断裂失效。要求材料有高σb、σs、σ-1。由于整个截面上受力均匀，淬透性要好。 轴和齿轮工作条件、失效形式，主要机械性能