机械工程材料 本科 课件第13章+机械零件的实效与选材.ppt

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1、机械工程材料大连海洋大学精品课程授课教师：丁晓非潘颖授课时间：2013年03月15日2目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属材料组织和性能的控制第1篇金属材料的结构与性能3第4篇材料的选用第14章典型零件选材及工艺路线分析第13章机械零件的失效与选材334[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.1失效的概念第13章机械零件的失效与选材零件在使用中，由于形状、尺寸的改变或内部组织及性能的变化而失去正常的工作能力。零件完全破坏不能工作；零件虽能工作但不能完成预定功能；零件严重损伤不能继续安全工作。5[章节内容

2、]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.2失效的形式第13章机械零件的失效与选材变形失效断裂失效表面损伤失效指零件变形量超过允许范围造成的失效过量弹性变形失效过量塑性变形失效零件完全断裂而无法工作的失效韧性断裂失效脆性断裂失效蠕变断裂失效由于磨损、腐蚀、磨蚀、接触疲劳等原因，使表面失去正常工作所必须的形状、尺寸而造成的失效表面磨损失效表面腐蚀失效表面疲劳失效6[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.3失效的原因第13章机械零件的失效与选材设计不合理选材不当加工工艺不当装配使用不良零件尺寸、几何形状及结构不合理

3、设计中对零件的工作条件估计不全面沿用传统设计方法7[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.4失效分析的方法第13章机械零件的失效与选材收集失效零件的残骸调查零件的服役条件和失效过程查阅失效零件的有关资料试验研究材料成分分析及宏观与微观组织分析宏观和微观的断口分析力学性能分析零部件受力及环境条件分析模拟试验综合各方面的分析资料，确定失效原因8[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.5失效分析示例第13章机械零件的失效与选材1.分析过程磁粉探伤证实42/44裂纹显微检查分析原材料合乎质量要求轴套端面的低

4、倍及高倍检查结果表明---油田高压注水泵轴套表面裂纹分析3Crl3锻造→850~870℃保温2h退火→粗车→精车成型外表面有裂纹9[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.5失效分析示例第13章机械零件的失效与选材裂纹由表面开始沿晶深入内部，粗大裂缝内嵌填有氧化物（a）内部裂纹(b)裂缝内的氧化物2.分析结果裂纹是在退火处理前产生的10[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.1.5失效分析示例第13章机械零件的失效与选材3.分析失效原因锻造加热炉测温仪表失修锻件加热不符合工艺规定要求没有充分预热就直接快速

5、升温3Cr13属高铬钢，这种材料的导热性较差；在没有很好预热情况下快速升温，锻件内外温差悬殊，造成锻件在锻造过程中开裂；退火加热时，空气渗入裂缝，致使裂缝两侧金属脱碳氧化，氧化产物充填于裂缝之中。11[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.2.1使用性能第13章机械零件的失效与选材零件在工作过程中应该具有的力学性能、物理性能和化学性能。1.正确分析零件的工作条件（1）受力状况载荷类型大小形式特点（2）环境状况温度特性介质情况（3）特殊要求导电性磁性热膨胀密度外观12[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.2

6、.1使用性能第13章机械零件的失效与选材（2）进行失效分析，准确定出零件所要求的主要使用性能零件工作条件主要失效形式性能要求应力种类载荷性质受载状态螺栓拉、剪静载──过量变形，断裂强度，塑性传动轴弯、扭循环，冲击轴颈摩擦疲劳断裂，过量变形，轴颈磨损综合力学性能传动齿轮压、弯循环，冲击摩擦振动断齿，磨损，疲劳断裂，接触疲劳表面高强度及疲劳极限，心部强度及韧性弹簧扭、弯交变，冲击振动弹性失稳，疲劳破坏弹性极限，屈强比，疲劳极限13[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.2.1使用性能第13章机械零件的失效与选材（3）将零件对使

7、用性能的要求具体转化为力学性能指标刚度要求→弹性模量不允许塑性变形（强度要求→屈服强度（4）确定性能指标的具体数值工作应力使用寿命安全性实验室性能指标14[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.2.2工艺性能第13章机械零件的失效与选材1.高分子材料工艺性能备料→成形加工→切削加工→装配导热性差切削过程容易使材料变软或烧焦2.陶瓷材料的工艺性能备料→成形加工→磨加工→装配只能用碳化硅或金刚石砂磨加工3.金属材料的工艺性能15[章节内容]:13.1零件的失效13.2材料的选择13.2.3经济性第13章机械零件的失效与选材零件

8、总成本=材料费+加工费+实验研究费+维修管理费以铁代钢以铸代锻以焊代锻考虑零件的使用寿命供应状况对成本的影响满足零件力学性能的前提下160元使用4年<300元使用10年种类价格少集中减少运输和