典型零件的选材及工程材料的应用1PPT文件格式下载.ppt

典型零件的选材及工程材料的应用1PPT文件格式下载.ppt

《典型零件的选材及工程材料的应用1PPT文件格式下载.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《典型零件的选材及工程材料的应用1PPT文件格式下载.ppt（60页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

程度。

高分子材料的加工工艺简单高分子材料的加工工艺简单,切削性好切削性好,但导热性差但导热性差陶瓷材料的加工工艺简单陶瓷材料的加工工艺简单,主要工艺是成型主要工艺是成型.金属材料的加工工艺复杂金属材料的加工工艺复杂,变化多变化多.其加工工艺路线其加工工艺路线大体可分为大体可分为:

1.1.性能要求不高的零件性能要求不高的零件2.2.性能要求较高的零件性能要求较高的零件3.3.性能要求较高的精密零件性能要求较高的精密零件ll经济性原则经济性原则是选材的重要原则之一，一般是选材的重要原则之一，一般ll包括材料的包括材料的价格、零件的成本与国家的资价格、零件的成本与国家的资ll源源等。

等。

第二节第二节典型零件的选材及工艺路线设计典型零件的选材及工艺路线设计ll齿轮类零件ll轴类零件ll弹簧类零件传动轴一、齿轮类零件的选材一、齿轮类零件的选材l1.1.齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调传递扭矩和调节速度。

节速度。

（11）工作时的受力情况）工作时的受力情况11）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。

）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。

22）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。

）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。

33）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。

）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。

（22）主要失效形式）主要失效形式11）疲劳断裂。

）疲劳断裂。

主要发生在齿根。

它是齿轮最主要发生在齿根。

它是齿轮最严重的失效形式。

严重的失效形式。

22）齿面磨损。

）齿面磨损。

33）齿面接触疲劳破坏）齿面接触疲劳破坏。

44）过载断裂。

）过载断裂。

（33）齿轮用材性能要求）齿轮用材性能要求11）高的弯曲疲劳强度）高的弯曲疲劳强度22）高的接触疲劳强度和耐磨性）高的接触疲劳强度和耐磨性33）齿轮心部要有足够的强度和韧性）齿轮心部要有足够的强度和韧性2.2.齿轮零件的选材齿轮零件的选材3.3.典型齿轮选材举例典型齿轮选材举例（11）机床齿轮）机床齿轮机机床床传传动动齿齿轮轮工工作作时时受受力力不不大大，转转速速中中等等，工工作作较较平平稳，无强烈冲击，强度和韧性要求均不高，稳，无强烈冲击，强度和韧性要求均不高，一一般般用用中中碳碳钢钢（如如4545钢钢）制制造造，经经调调质质后后心心部部有有足足够够的的强强韧韧性性，能能承承受受较较大大的的弯弯曲曲应应力力和和冲冲击击载载荷荷。

表表面面采采用用高高频频淬淬火火强强化化，硬硬度度可可达达52HRC52HRC左左右右，提提高高了了耐耐磨磨性。

性。

下料下料锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工高频淬高频淬火、低温回火火、低温回火精磨精磨20CrMnTi20CrMnTi钢具具有有较高高的的力力学学性性能能，在在渗渗碳碳、淬淬火火、低低温温回回火火后后，表表面面硬硬度度的的达达585862HRC62HRC，心心部部硬硬度度303045HRC45HRC。

下料下料锻造造正火正火切削加工切削加工渗碳、淬火及低温渗碳、淬火及低温回火回火喷丸丸磨削加工磨削加工（22）汽车齿轮）汽车齿轮工工作作条条件件较机机床床齿轮差差,尤尤其其是是主主传动系系统中中的的,受受力力较大大,受冲受冲击较频繁繁,对材料性能要求材料性能要求较高高.二、轴类零件的选材二、轴类零件的选材l1.1.轴的工作条件、失效形式及性能要求轴的工作条件、失效形式及性能要求（11）一般轴的工作条件）一般轴的工作条件11）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷。

）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷。

22）轴颈承受较大的摩擦）轴颈承受较大的摩擦33）承受一定的冲击载荷）承受一定的冲击载荷（22）主要失效形式）主要失效形式11）疲劳断裂疲劳断裂长期受扭转和弯曲交变载荷作用长期受扭转和弯曲交变载荷作用22）断裂失效断裂失效大载荷或冲击载荷作用大载荷或冲击载荷作用33）磨损失效磨损失效轴颈或花键处过度磨损轴颈或花键处过度磨损（33）对轴用材料性能要求）对轴用材料性能要求11）良好的综合力学性能）良好的综合力学性能22）高的疲劳强度）高的疲劳强度33）良好的耐磨性）良好的耐磨性l2.2.轴类零件的选材轴类零件的选材

（1）

（1）不传递动力只承受弯矩起支撑作用的轴不传递动力只承受弯矩起支撑作用的轴主要考虑刚度和耐磨性主要考虑刚度和耐磨性,用碳钢或球墨铸铁用碳钢或球墨铸铁

（2）

（2）主要受弯曲，扭转的轴主要受弯曲，扭转的轴如变速箱传动轴、发动机主轴等。

选用中碳钢如变速箱传动轴、发动机主轴等。

选用中碳钢4545或或40Cr40Cr40MnB40MnB40MnB40MnB等；

若要求高精度、高的尺寸稳定性及耐磨性的轴，等；

若要求高精度、高的尺寸稳定性及耐磨性的轴，如磨如磨如磨如磨床主轴，则常选用床主轴，则常选用床主轴，则常选用床主轴，则常选用38CrMoAl38CrMoAl38CrMoAl38CrMoAl钢，钢，钢，钢，进行调质及氮化处理。

进行调质及氮化处理。

（3）（3）同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载荷的轴同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载荷的轴选用淬透性较高的钢种选用淬透性较高的钢种l3.3.典型轴选材举例典型轴选材举例（11）机床主轴选材）机床主轴选材以以C620C620车床主轴车床主轴为例进行选材。

为例进行选材。

该主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，该主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷和但载荷和转速不高，冲击载荷也不大，转速不高，冲击载荷也不大，所以具有一般综所以具有一般综合力学性能即可满足要求合力学性能即可满足要求。

但大端的轴颈、椎孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这但大端的轴颈、椎孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。

些部位要求有较高的硬度和耐磨性。

根据以上分析，车床主轴可选用根据以上分析，车床主轴可选用45钢钢。

热处理为调。

热处理为调质处理；

轴颈和椎孔进行表面淬火。

质处理；

工艺路线为：

锻造锻造-正火正火-粗加工粗加工-调质调质-精加工精加工-表表面淬火及低温回火面淬火及低温回火-磨削加工磨削加工若这类机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。

当承受较大的冲击载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如20Cr或20CrMnTi等。

（22）内燃机曲轴选材）内燃机曲轴选材l内燃机曲轴选材原则主要根据内燃机的类型、功率大小、转内燃机曲轴选材原则主要根据内燃机的类型、功率大小、转速高低和相应轴承材料等项条件而定，同时也需考虑加工条速高低和相应轴承材料等项条件而定，同时也需考虑加工条件、生产批量和热处理工艺及制造成本。

件、生产批量和热处理工艺及制造成本。

按制造工艺把曲轴分为按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴锻钢曲轴和和铸造曲轴铸造曲轴两种。

两种。

锻钢曲轴锻钢曲轴主要由优质碳钢和中碳合金钢制造，如主要由优质碳钢和中碳合金钢制造，如3535、4040、35Mn235Mn2、40Cr40Cr、35CrMo35CrMo钢等。

钢等。

铸造曲轴铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，如金铸铁等制造，如ZG230ZG230450450、QT700QT70022、KTZ450KTZ45055、KTZ500KTZ50044等。

图是175A型农用柴油机曲轴简图。

性能要求b750Mpa，整体硬度在240260HBS，轴颈表面硬度625HV，2%，ak150kJ/m2。

由由于于在在滚滚动动轴轴承承中中工工作作，要求轴颈部有较高的硬度和耐磨性。

要求轴颈部有较高的硬度和耐磨性。

曲轴材料可选用QT7002，其工艺路线如下：

铸造铸造高温正火高温正火高温回火高温回火切削加工切削加工轮颈气体渗氮轮颈气体渗氮ll三、弹簧类零件的选材三、弹簧类零件的选材三、弹簧类零件的选材三、弹簧类零件的选材l1.1.弹簧的工作条件、失效形式及性能要求弹簧的工作条件、失效形式及性能要求（11）工作条件）工作条件11）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力或扭转应力。

或扭转应力。

22）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用33）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用（22）主要失效形式）主要失效形式11）塑性变形）塑性变形22）疲劳断裂）疲劳断裂33）快速脆性断裂）快速脆性断裂44）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；

高温下使用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产效；

高温下使用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。

生永久变形。

（33）对弹簧用材性能要求）对弹簧用材性能要求11）高的弹性极限和屈强比（）高的弹性极限和屈强比（s/b）22）高的疲劳强度）高的疲劳强度33）好的材质和表面质量）好的材质和表面质量44）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性l2.2.弹簧零件的选材弹簧零件的选材弹簧种类很多，载荷大小相差悬殊，使用条弹簧种类很多，载荷大小相差悬殊，使用条件和环境个不相同。

件和环境个不相同。

在实际生产中多选用弹性极限高的金属材料在实际生产中多选用弹性极限高的金属材料来制造。

来制造。

l3.3.典型弹簧选材举例典型弹簧选材举例（11）汽车板簧）汽车板簧（22）火车螺旋弹簧）火车螺旋弹簧（11）汽车板簧）汽车板簧l汽车板簧用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲击载荷，汽车板簧用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲击载荷，需要高的屈服强度和疲劳强度。

中重型汽车板簧用需要高的屈服强度和疲劳强度。

中重型汽车板簧用50CrMn，55SiMnV钢；

重型大截面板簧用钢；

重型大截面板簧用55SiMnMoV、55SiMnVNb。

其工艺路线为：

热轧钢带（板）冲载下料热轧钢带（板）冲载下料-压力成型压力成型-淬火淬火-中温回火中温回火-喷丸喷丸强化强化（22）火车螺旋弹簧）火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧用于机车和车厢的缓冲和吸震，其使火车螺旋弹簧用于机车和车厢的缓冲和吸震，其使用条件和性能与汽车板簧相近。

用条件和性能与汽车板簧相近。

热轧钢棒下料热轧钢棒下料-两头制扁两头制扁-热卷成型热卷成型-淬火淬火-中温回火中温回火-喷丸强化喷丸强