课题九掌握金属材料的工程选用讲述.ppt

任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 机电产品都是由各种各样的零件组成的，要使产品的质量高、安全性好、外观新颖、功能强、成本低，应解决好三个关键的工程问题：优良的产品结构设计、恰当的材料选择及正确的加工工艺。 零件（构件）的功能 1. 在一定的压力、温度、介质下，保持规定的形状和尺寸； 2. 实现规定的机械运动； 3. 传递力和能量。 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 1. 认识金属材料的失效形式及预防措施 系统、设备、工件等产品丧失额定功能的现象称为失效。 失效的类型： （1）畸变失效 畸变是指在某种程度上减弱了工件规定功能的变形。从变形的形貌上看，畸变有两种基本类型：尺寸畸变或体积畸变（长大或缩小）和形状畸变（如弯曲或翘曲）。例如，受轴向载荷的连杆可产生轴向拉、压变形；轴的弯曲、壳体的翘曲变形等， 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 （2）断裂失效 机械工件因断裂（特别是突然断裂）而产生的失效称为断裂失效 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 （3）表面损伤失效 表面损伤失效包括磨损失效、表面疲劳失效和腐蚀失效。 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 2. 理解失效的基本影响因素 （1）设计因素：定出合适的材质、尺寸、结构，提出必要的技术文件，如图纸、说明书等。如设计有误，则机械设备或工件将不能使用或过早失效。 （2）制造工艺因素：工艺制造条件往往是达不到设计要求而导致工件失效的一个重要因素。如工件在锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹；焊接过程的未焊透、偏析、冷热裂纹；铸造过程的疏松、夹渣；机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合适；热处理工艺产生的缺陷，如淬裂、硬度不足、回火脆眭、硬软层硬度梯度过大；精加工磨削中的磨削裂纹等。 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 2. 理解失效的基本影响因素 （3）装配调试因素：在安装过程中，如达不到所要求的质量指标，如啮合传动件（齿轮、杆、螺旋等）的间隙不合适；连接工件必要的“防松”不可靠；铆焊结构的必要探伤检验不良；润滑与密封装置不良等。 （4）材质因素：除选材不当外，材质内部缺陷；毛坯加工（铸、锻、焊）工艺或冷、热加工（特别是热处理）工艺过程产生的缺陷是导致失效的重要因素。 任务一 认识金属材料的失效形式和预防措施 2. 理解失效的基本影响因素 （5）运转维修因素：对运转工况参数（载荷、速度等）的监控是否准确；定期大、中、小检修的制度是否合理执行；润滑条件是否保证，包括润滑剂和润滑方法是否选得合适，润滑装置以及冷却；加热和过滤系统功能是否正常。 任务二 熟悉金属材料选用的原则与程序 1. 熟悉金属材料选用原则 选用金属材料时，应考虑其使用性能、加工工艺性能及经济性三方面的要求，使金属材料发挥出最佳的效能。 （1）金属材料的使用性能 （2）金属材料的工艺性 （3）金属材料的经济性 任务二 熟悉金属材料选用的原则与程序 2. 能把握金属材料选用程序 任务三 正确选用制造机械传动轴的材料并制定热处理工艺 1. 熟悉轴类零件需要的性能指标 轴是机器中最基本、最关键的零件之一，其作用是支承传动零件并传递运动和动力。受力特点是传递扭矩，同时承受弯曲力或拉压应力；都需要用轴承（滑动或滚动轴承）支承，在轴颈处应有较高的耐磨性；绝大多数要承受一定程度的冲击载荷。 制造轴类零件材料的性能指标 应具有优良的综合力学性能，以防轴变形和断裂； 应具有高的疲劳抗力，以防轴过早发生疲劳断裂； 应具有良好的耐磨性，提高使用寿命。 任务三 正确选用制造机械传动轴的材料并制定热处理工艺 2. 能根据传动轴受力情况进行选材 1）承受循环应力和动载荷的轴类零件，应选用淬透性好的调质钢。 2）承受弯曲和扭转应力的轴类零件，不需选用淬透性很高的钢种，可选用合金调质钢，如汽车主轴常采用40Cr。 任务三 正确选用制造机械传动轴的材料并制定热处理工艺 2. 能根据传动轴受力情况进行选材 3）高精度、高速传动的轴类零件，如镗床、数控铣床、数控磨床等主轴常选用38CrMoAlA等，进行调质及渗氮处理。 4）对中、低速内燃机曲轴，以及连杆、凸轮轴，选用球墨铸铁制造，不仅能满足力学性能要求，而且制造工艺简单，成本低。 各类传动轴结构 3. 能正确选用机床主轴材料图示为C620车床主轴简图，该主轴承受交变扭转和弯曲载荷。但载荷和转速不高，冲击载荷也不大，轴颈和锥孔处有摩擦。主轴可选用45钢，经调质处理后，硬度为220～250HBW，轴颈和锥孔需进行表面淬火，硬度为48～56HRC。 4. 能正确选用内燃机曲轴材料 图示为内燃机曲轴，它是内燃机的脊梁骨，工作时受交变的扭转、弯曲载荷以及振动和冲击力的作用。根据内燃机转