第6章失效与选材ppt课件.ppt

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1、第6章失效与选材6.1选用材料的一般原则１、高分子材料强度、弹性、疲劳抗力、韧性比较低；减振性较好，密度很小，耐磨性较好，弹性变形大。常用于制造轻载传动的齿轮、轴承和密封垫圈等。２、陶瓷材料硬而脆、耐高温、耐腐蚀。用于制造耐高温、耐腐蚀、耐磨的零件。３、金属材料综合力学性能好，工艺性好，用来制造重要的机器零件和工程结构件。第6章　失效与选材6.1.1材料的使用性能零件的工作条件：（１）受力状态：拉、压、弯、扭。（２）载荷性质：静载、冲击载荷、交变载荷。（３）工作温度：低温、室温、高温、交变温度。（４）环境介质：有润滑剂，接触酸、碱、盐、海

2、水、粉尘、磨粒等。（５）特殊要求：导电、磁性、导热、膨胀、辐射、密度等。6.1选用材料的一般原则6.1.1材料的使用性能材料在使用过程中所体现出的性能。包括力学性能、工作温度、工作介质及其它特殊性能。取决于材料本身及其组织。在利用手册上的力学性能数据时应注意零件的使用性能，由零件的工作应力、工作条件、使用寿命或安全性与力学性能指标的关系，确定对力学性能指标要求的具体数字。6.1选用材料的一般原则6.1.2材料的工艺性加工的难易程度。１、高分子复合材料成形工艺比较简单，但导热差。２、陶瓷材料成形后很难加工。３、金属材料加工复杂，方法有铸造、

3、压力加工、焊接、切削加工及热处理。4、铸造合金应有高的流动性，小的疏松、缩孔、偏析和吸气性倾向；5、塑性加工材料应有高的塑性和低的变形抗力；6、切削加工材料应有小的切削力，切屑易处理；7、热处理时，材料过敏性小、氧化和脱碳倾向小、淬透性高变形及开裂倾向小。机械零件切削加工硬度控制在170～230HBS之间，可通过热处理达到。6.1选用材料的一般原则6.1.3材料的经济性在满足使用性能的前提下，注意降低成品零件的总成本（材料本身的价格、加工费用及其他费用）。选材原则：在满足使用性能的前提下，尽可能选用价格低、工艺性能好的材料；考虑我国的生产

4、和供应情况，选材种类、规格应尽可能少而集中，以便于采购和管理。6.1选用材料的一般原则１.产品成本分析基本材料的成本（价格、利用率）——占总成本的30~70%制造（加工）成本——约占零件成本的30%加工成本=工具与设备费用+每件产品成本×生产批量材料美元/t材料美元/t铂26,000,000工业金刚石900,000,000金19,100,000硼―环氧树脂复合材料330,000钨26,000碳纤维复材料200,000钛合金10,190～12,720玻璃纤维复合材料2400～3300黄铜（型材）1650～2336尼龙663289铝合金（型材

5、）2000～2440环氧树脂1650低碳钢（型材）440～480天然橡胶1430铸铁260氧化铝1100-1760硬质合金66,000玻璃15006.1选用材料的一般原则6.2零件的失效形式6.2.1零件的失效分析失效：1、零件完全破坏，不能继续工作；2、零件严重损伤，不能继续安全工作；3、零件虽能安全工作，但已不能起到预期作用。6.2零件的失效形式零件失效方式断裂过量变形表面损伤过量塑性变形脆性断裂疲劳断裂低应力断裂蠕变断裂应力腐蚀断裂过量弹性变形韧性断裂磨损腐蚀接触疲劳设计不合理选材不合理加工工艺不当安装使用不正确失效分析方法1）收集

6、证据2）断口分析，判断失效方式失效零件的残骸失效零件的资料3）测定数据，包括成分、组织和性能的分析与测试4）确定失效原因6.2零件的失效形式6.2.2失效形式１．变形失效包括弹性变形、塑性变形和蠕变变形失效。变形的大小取决于零件的几何尺寸、材料的弹性模量及条件使用应力等。6.2零件的失效形式2断裂失效１）延性断裂失效零件承载截面已进入延性状态，产生塑性变形，最后导致断裂。6.2零件的失效形式2断裂失效２）低应力脆性断裂零件在低于材料屈服强度时发生的断裂。6.2零件的失效形式产生原因：零件存在尖缺口或裂纹，特别是工作在低温或受冲击时。预防措

7、施：（１）保证低、中强度钢不在低应力脆断的温度范围内工作；（２）选用工作温度下冲击韧性好的高强度钢。2断裂失效３）．疲劳断裂失效零件在交变循环应力多次作用后发生的断裂。6.2零件的失效形式产生原因：加工、冶炼。断口特征：有发源区（疲劳源）、扩展区和终断区。2断裂失效４）蠕变断裂失效材料在高温下工作（载荷固定），随时间的延长，变形增加，最后由于变形过大而断裂。6.2零件的失效形式特点：具有永久变形。蠕变抗力的大小与材料的熔点有关，熔点越高，蠕变发生的温度越高。3表面损伤失效与选材表面损伤失效：零件在工作过程中，由于机械的和化学的作用，使工作

8、表面及其附近的材料受到严重损伤以致失效。１）磨损失效在机械力的作用下，产生相对运动接触表面的材料，以细屑形式逐渐磨耗，使零件尺寸变小而失效。特点：零件表面变得粗糙，出现许多擦伤的痕迹。6.2零