工程材料与成型工艺

第四章成型材料与毛坯选择箱体底座齿轮传动轴为满足减速器的设计要求，各组成零件应选择什么样的材料和成型方法？怎样合理的选择材料？课前案例分析5.1毛坯及成型方法的选择成型方法：铸造、锻压、焊接或非金属材料成形。ZL202、HT200、QT600-245钢、LD7Q235、08钢等板、带材塑料、陶瓷零件铸造锻压冲压或焊接成形非金属材料成型毛坯种类：铸件、锻件、焊接件、型材及板料等。一、毛坯选择的原则总原则：应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，在市场上具有竞争能力。经济性原则考虑材料的价格、国家资源、零件总成本等因素使用性能原则根据零件的工作条件、失效形式，确定使用性能要求工艺性能原则应满足生产工艺（铸、锻、焊、热处理等）的要求5.1毛坯及成型方法的选择1）铸件对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造；对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造。二、毛坯成型方法选择2）锻件因其力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。自由锻件精度和生产率低，用于小批生产和大型锻件；模型锻造件尺寸精度和生产率高，用于中小型锻件。5.1毛坯及成型方法的选择5.1毛坯及成型方法的选择3）焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件等。优点：制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。缺点：抗振性较差，变形大，需时效处理后才能机加工。4）其它毛坯粉末冶金件适合于制造有特殊性能要求的材料和形状较复杂的中、小型零件冲压件是制造质量轻、刚度好零件和形状复杂的壳体首选5.2典型零件选材1.零件选材的步骤选用最佳材料分析零件工作条件和工作环境。确定零件失效主要形式确定材料应具备的性能2.典型工件的选材轴杆类零件特点：轴向尺寸远大于径向尺寸。如实心轴、曲轴、杆件等①比较重要或承载较大的轴：常用40、45、50等②承载较大而无很大冲击的重要轴：可用40Cr或35SiMn等合金钢进行调质处理；③强度和韧性均要求较高、表面要求耐磨的轴：用20Cr、20CrMnTi进行渗碳、淬火、回火处理；5.2典型零件选材工作条件与性能要求：受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷不大；接触面要较高硬度和耐磨性。选材：45工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火＋低温回火→磨削机床主轴：C620车床主轴5.2典型零件选材5.2典型零件选材连杆性能要求：承受多种力的作用，要求综合性能好选材：45、40Cr、球墨铸铁工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工手工刃具性能要求：高硬度、高耐磨性，红硬性和韧性要求不高选材：T8、T10、T12等工艺：锻造→球化退火→机加工→淬火+低温回火盘套类零件特点：轴向尺寸和径向尺寸相差不大（1）齿轮①低速、低载齿轮：选用Q255、Q275、40等。②低速、中载、轻微冲击的齿轮：选用中碳调质钢，如45、40Cr、50Mn等，③中速、中载、承受一定冲击的齿轮：选用中碳合金调质钢，可采用40Cr、35CrMo等。④高速、中载或重载、承受较大冲击的齿轮：选用低碳合金渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等。5.2典型零件选材工作条件：转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击性能指标：心部220~250HBS，齿面硬度≥52HRC选材：45、40Cr工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨机床齿轮5.2典型零件选材汽车板簧工作条件和性能要求：承受很大交变应力和冲击载荷，需要高屈服强度和疲劳强度。选材：轻型汽车65Mn、60Si2Mn；中型或重型汽车50CrMn工艺：下料→压力成型→淬火+中温回火→喷丸强化板弹簧拉伸螺旋弹簧典型弹簧选材5.2典型零件选材选择普通车床C6140型的变速箱齿轮所用材料工作条件：承受载荷不大，转速中等，工作较平稳，无强烈冲击。性能要求：齿面：50~53HRC；心部220~245HBS；请问：（1）选何种材料(选45还是40Cr)；（2）写出加工工艺路线；（3）说明各热处理工艺的作用。举例5.2典型零件选材2010年辽宁省首届大学生工程训练综合能力竞赛命题的主题：“无碳小车”。5.2典型零件选材参赛作品5.2典型零件选材