第十二章材料的机械性能机械零件的失效.pptVIP

在工程设计上，材料的机械性能数据一般是以该材料制成的试样进行机械性能试验测得的，它虽能表明材料性能的高低，但由于试验条件与机械零件实际工作条件有差异，即使这样，目前用此法来进行生产检验还是存在着一定的困难。生产中最常用的比较方便的检验性能的方法是检验硬度，因为硬度的检验可以不破坏零件，而且硬度与其它机械性能之间存在一定关系。因此零件图纸上一般以硬度作为主要的热处理技术条件。 第三十页，共八十一页。 二. 材料的工艺性能： 用金属材料制造零件的基本加工方法，通常有下列四种：铸造、压力加工、焊接和机械加工。热处理是作为改善机械加工性和使零件得到所要求的性能而安排在有关工序之间。 材料的工艺性能的好坏对零件加工生产有直接的影响。 第三十一页，共八十一页。 几种重要的工艺性能如下： 铸造性能：包括流动性、收缩、偏析、吸气性等。 锻造性能：包括可锻性（塑性与变形抗力的综合）、抗氧化性、冷镦性、锻后冷却要求等。 机械加工性：包括光洁度，切削加工性等。 焊接性能：包括形成冷裂或热裂的倾向、形成气孔的倾向等。 热处理工艺性：包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向。 第三十二页，共八十一页。 一般说来，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般零件工作条件的要求，因此碳钢的用途较广，但它的强度还不够高，淬透性较差。所以，制造大截面、形状复杂和高强度的淬火零件，常选用合金钢，因为合金钢淬透性好，强度高。可是合金钢的锻造、切削加工等工艺性能较差。 第三十三页，共八十一页。 三. 材料的经济性 在满足使用性能的前提下，选用零件材料时还应注意降低零件的总成本。（零件的总成本包括材料本身的价格和与生产有关的其它一切费用）。 在金属材料中，碳钢和铸铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢的铸铁（尤其是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。（低合金钢由于强度比碳钢高，总的经济效益比较显著，有扩大使用的趋势。） 第三十四页，共八十一页。 此外，所选钢铁中应尽量少而集中，以便采购和管理。 总之，作为一个设计人员，选材时必须从实际出发，全局考虑机械性能、工艺性和经济性等方向问题。 第三十五页，共八十一页。 第三节 零件热处理工艺选择 第三十六页，共八十一页。 一．热处理技术条件的标注 热处理零件一般在图纸上都以硬度作为热处理技术条件，对于渗碳的零件则还应标注渗碳深度。某些要求性能较高的零件则还需标注其它机械性能指标。 此外，在标注硬度的同时要写出相应的热处理工艺名称，如调质、淬火回火、高频淬火等，在标注硬度范围时，其波动范围为HRC在5个单位左右，HB在20～40个单位左右。 采用不同热处理方法时，图纸上的标注方法不同。 第三十七页，共八十一页。 对于整体热处理时，热处理技术条件大多标注在零件图纸的上方. 对于局部热处理的，热处理技术条件直接标注在需要局部热处理的部位，并用细实线标明处理位置，当然对于渗碳零件，还应标注渗碳层深度。 第三十八页，共八十一页。 二．热处理与切削加工性的关系 材料的切削加工性的好坏，经常用材料被切削的难易程度、材料被切削后的表面光洁度以及刀具寿命等几方面情况来衡量。 实践证明，在切削加工时，为了不致发生“粘刀”现象和使刀具严重磨损，通过金相组织控制钢的硬度范围是必要的，为了使钢具有良好的切削加工性，一般希望硬度控制在HB170~230，调低状态的中碳钢为了改善表面光洁度可将硬度提高到≥HB250，但将使普通刀具受到严重磨损。 第三十九页，共八十一页。 三. 热处理零件的结构工艺性 第四十页，共八十一页。 第四节 工程材料的应用 第四十一页，共八十一页。 熟悉工程材料在汽车、机床上的应用情况，一般了解工程材料在仪器仪表、等典型设备装置上的应用情况。 第四十二页，共八十一页。 一.汽车用材 汽车用材以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料也占有一定比例。 第四十三页，共八十一页。 1.汽车用金属材料 汽车主要结构可分为四部分： (1) 发动机? 提供动力，由缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴及配气、燃料供给、润滑、冷却等系统组成。 (2) 底盘? 包括传动系(离合器、变速箱、后桥等)、行驶系(车架、车轮等)、转向系(方向盘、转向蜗杆等)和制动系(油泵或气泵、刹车片等)。 (3) 车身? 驾驶室、货箱等。 (4) 电气设备? 电源、起动、点火、照明、信号、控制等。 第四十四页，共八十一页。 汽车发动机和传动系示意图 第四十五页，共八十一页。 1）缸体和缸盖 缸体材料应满足下列要求：有足够的强度和刚度；良好的铸造性和切削性；价格低廉。缸体常用的材料有灰口铸铁和铝合金两种。