机械零件毛坯的选择与材料的选用

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。
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。
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
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。
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。
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
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
《工程材料与热加工基础》
第十二章零件毛坯的选择与材料的选用
机械工程系 金工教研室
第十二章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
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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。
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
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。
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。
3.形式
过量弹性变形 过量变形失效
过量塑性变
韧形性断裂
脆性断裂
断裂失效
低应力断裂 疲劳断
蠕裂变断裂
应力腐蚀断裂
磨损 表面损伤失效 接触疲劳
腐蚀
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
一.C616 – 416车床主轴
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,
1 1.2~1.7 1.4~1.5
2 1.7~1.9
3 2.1~2.9 1.6~1.9
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
1.4~1.5 2.4~3.7 5.4~7.2 13.5~15
8 20 13 2.4~2.9
一.选择材料的基本过程
二.零件的失效分析
确定接头形式
确定接头形式，选择钎剂等
毛坯的选择应用举例
本章小结
不均匀
较好或不 均匀
选择合适焊条、焊丝及 热处理等
钎焊 接头具有和金铸态 不均匀 组织
增加搭接面积，提高承 载能力
毛坯内在成型工艺的比较
成型方法 铸造 锻造
熔焊
焊接
压焊 钎焊
工艺设计的基本问题
依据
确定浇铸位置，选择分型面
保证质量
确定锻造基本工序，确定分模面 简化工艺
确定接头、坡口形式，选择焊条、 焊丝或焊剂等
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
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
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。
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
二.YJ – 130汽车半轴
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；
毛坯内在质量的比较
成型方法 铸造 锻造
组织特征
性能特点 改善方法
铸态组织，晶粒粗 大
再结晶组织，有锻 造流线
较差 较好
增加过冷度，变质处理 等
熔焊
压焊 焊接
接头组织复杂
接头具有再结晶或 加工硬化组织