典型工件的选材及工艺路线设计ppt课件.ppt

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1、9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第9章典型工件的选材及工艺路线设计内容提要：本章介绍工业上应用最广泛的四大类典型工件(齿轮、轴类零件、弹簧和刃具)的工作条件、失效形式、性能要求及选材分析，举例说明典型工件的工艺路线。学习目标：本章是工程材料课程的一个重点章。要求掌握齿轮（机床和汽车齿轮）、轴类零件、刃具的工作条件、失效形式、性能要求及选材，进行工艺路线分析。熟悉弹簧（如汽车板簧、气门弹簧）的工作条件、失效形式、性能要求、选材，工艺路线分析。学习建议：1.结合实际，学习本章内容。如观察机床（车床或刨床)、汽车的结构，分析各重要部件和零件的工作条

2、件、失效形式、性能要求，练习选材。2.学习本章要求掌握零件选材的方法和步骤，即首先分析零件的工作条件和失效形式，提出对该零件合理的性能要求，并根据所掌握的材料知识，选择适宜的材料以满足零件的使用要求。齿轮类零件主要用于传递动力和传递运动。9.1齿轮选材9.1.1齿轮的工作条件(1)由于传递扭矩，齿根承受很大的交变弯曲应力；(2)换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；(3)齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。9.1.2齿轮的失效形式(1)疲劳断裂 主要从根部发生；(2)齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小；(3)齿面接触疲劳破坏 在交变

3、接触应力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落(或称麻点)；(4)过载断裂 主要是冲击载荷过大造成的断齿。9.1.3齿轮材料的性能要求高的弯曲疲劳强度；高的接触疲劳强度和耐磨性；较高的强度和冲击韧性。此外，还要求有较好的热处理工艺性能，如热处理变形小等。9.1.4齿轮类零件的选材齿轮材料要求的性能主要是疲劳强度，尤其是弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。表面硬度越高，疲劳强度也越高。齿心应有足够的冲击韧性，目的是防止轮齿受冲击过载断裂。选用低、中碳钢或其合金钢。经表面强化处理后，表面有高的强度和硬度，心部有好的韧性，能满足使用要求。这类钢的工艺性能好。经济上也较合理

4、，所以是比较理想的材料。1.机床齿轮的选材（1）中碳钢或中碳合金钢最常用的有45钢和40Cr钢。45钢用于中小载荷齿轮，如床头箱齿轮、溜板箱齿轮等，经过高频淬火和回火后，硬度可选52～58HRC。40Cr钢用于中等载荷齿轮，如铣床工作台变速箱齿轮，经高频淬火和回火后，硬度可达52～58HRC。（2）渗碳钢常用的有20Cr、20Mn2B和20CrMnTi等。20Cr、20Mn2B用于中等载荷、有冲击的齿轮，如六角车床变速箱齿轮。20CrMnTi用于重载荷和有较大冲击的齿轮。如C620机床给进箱摆移齿轮，经渗碳淬火后，硬度可达56～62HRC。2.汽车、拖拉机齿轮的选材汽车

5、齿轮的工作条件比机床齿轮的工作条件恶劣，受力较大，超载与启动、制动和变速时受冲击频繁，对耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等性能的要求均较高，用中碳钢和中碳合金钢经高频表面淬火已经不能保证其使用性能。选用合金渗碳钢20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB较为合适。这类钢经正火、渗碳淬火后表面硬度可达58～62HRC，心部硬度可达30～45HRC。9.1.5典型齿轮选材举例一、机床齿轮机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。一般可选中碳钢(45钢)制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢(40C

6、r钢)。工艺路线为：下料--锻造--正火--粗加工--调质--精加工--高频淬火及低温回火--精磨。冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等铸铁制造。机床齿轮除选用金属齿轮外,有的还可改用塑料齿轮，如用聚甲醛齿轮、单体浇铸尼龙齿轮,工作时传动平稳,噪声减少,长期使用磨损很小。见P330表9-2齿轮用材及热处理二、汽车齿轮汽车齿轮主要装在变速箱和差速器中。汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。一般用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi制造。渗碳齿轮的工艺路线为：下料--锻造

7、--正火--切削加工--渗碳、淬火及低温回火--喷丸--磨削加工。1.正火-------消除锻造应力，均匀和细化组织，降低硬度，便于切削加工。2.局部镀铜------对于轮盘、轮廓孔和工艺孔等进行局部镀铜、防渗处理。3.渗碳、淬火+低温回火渗碳层深度1.2～1.6mm，表面含碳量为0.8%～1.05%，淬火后表面硬度为58～62HRC。低温回火是为了消除淬火应力和降低脆性。4.喷丸处理------增加表面压应力，以提高疲劳强度，同时消除氧化铁皮，改善光洁度。齿面硬度可提高1～2HRC，当然耐用性也提高了。轴类零件轴主要用来支承零件承受各种