第14章 常用机械用材情况与机械工业节材.ppt

《第14章 常用机械用材情况与机械工业节材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第14章 常用机械用材情况与机械工业节材.ppt（20页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第14章章常用机械用材情况与机械工业节材常用机械用材情况与机械工业节材14.1常用机械用材情况与趋向常用机械用材情况与趋向14.2机械工程中的节材（机械工程中的节材（materialsaving）退出退出14.1常用机械用材情况与趋向常用机械用材情况与趋向14.1.114.1.1目前几种常用机械的用材情况目前几种常用机械的用材情况目前几种常用机械的用材情况目前几种常用机械的用材情况(1)(1)机床用材特点机床用材特点机床用材特点机床用材特点工作条件：工作条件：工工作作环环境境好好、受受力力较较小小且且平平稳稳；精精度度要要求求高高和和保保持精度的寿命要求较高。持精度的寿命要求较高。选材要求：

2、选材要求：保保证证刚刚度度，保保证证摩摩擦擦副副零零件件的的耐耐磨磨性性，承承受受一一定定的工作负荷。的工作负荷。用材情况与特点：用材情况与特点：铸铁（占铸铁（占70%）：）：床身、工作台、底座、立柱床身、工作台、底座、立柱、横梁等。、横梁等。碳钢（占碳钢（占20%）和合金钢：）和合金钢：齿轮、轴类等重要零件。齿轮、轴类等重要零件。有色金属与工程塑料（占有色金属与工程塑料（占10%）：）：某些齿轮、蜗轮、垫片、油管、皮带轮、罩壳等。某些齿轮、蜗轮、垫片、油管、皮带轮、罩壳等。热处理特点：热处理特点：广广泛泛预预先先热热处处理理；主主轴轴等等调调质质处处理理；广广泛泛用用表表面面热热处处理理（齿

3、齿轮轮、轴轴颈颈、导导轨轨等等）如如高高频频淬淬火火、碳碳氮氮共共渗渗，以以提高耐磨性与疲劳强度。提高耐磨性与疲劳强度。(2)(2)汽车用材特点汽车用材特点汽车用材特点汽车用材特点工作条件：工作条件：环环境境很很差差，受受力力较较大大，应应力力复复杂杂，常常有有较较大大冲冲击和过载。击和过载。选材要求：选材要求：重重量量轻轻、速速度度高高、寿寿命命长长、安安全全可可靠靠，大大批批量量生产要求工艺性能好。故要求材料强度高、工艺性生产要求工艺性能好。故要求材料强度高、工艺性能、质量稳定、资源丰富。能、质量稳定、资源丰富。用材情况与特点：用材情况与特点：钢材约钢材约70%、铸铁约、铸铁约15%，其余

4、为有色金属和非金，其余为有色金属和非金属材料。属材料。低低合合金金高高强强钢：钢：车身车身(保证强度、刚度及轻保证强度、刚度及轻)碳素碳素(合金合金)结构钢：结构钢：传动装置、转向装置及发动机的重传动装置、转向装置及发动机的重要零件要零件球球墨墨铸铸铁：铁：曲轴、连杆、凸轮轴等曲轴、连杆、凸轮轴等其其它它铸铸铁：铁：发动机缸体、缸盖、变速器壳体等发动机缸体、缸盖、变速器壳体等代用材料代用材料(轻量化轻量化)：铝、镁合金铝、镁合金(发动机缸体、车体行架发动机缸体、车体行架等等)，塑料，塑料(球座、万向节轴套等球座、万向节轴套等)热处理特点：热处理特点：广广泛泛进进行行调调质质或或调调质质后后表表

5、面面强强化化(表表面面淬淬火火或或渗渗碳碳、碳碳氮氮共共渗渗及及喷喷丸丸处处理理)等等，以以提提高高强强韧韧性性、耐耐磨磨性性和和疲疲劳劳强度。强度。表表14-1上上表表14-2上上表表14-1下下表表14-2下下(3)(3)工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、工程机械、矿山机械用材特点（矿山、电站、港口、道路、农田水利、建筑等行业）。道路、农田水利、建筑等行业）。道路、农田水利、建筑等行业）。道路、农田水利、建筑等行业）。工作条件：工作条件：多以泥沙、矿石为作业对象，工况恶劣多变（露多以泥沙

6、、矿石为作业对象，工况恶劣多变（露天、部分为严寒地区），承受较大冲击、过载。天、部分为严寒地区），承受较大冲击、过载。选材要求：选材要求：着着重重考考虑虑耐耐磨磨性性、疲疲劳劳强强度度、低低温温韧韧性性，部部分分机机体体要求小型化、轻量化，要求小型化、轻量化，并便于更换零件。并便于更换零件。用材情况与特点：用材情况与特点：以强度高、韧性好、质量稳定的（合金）钢材为主。以强度高、韧性好、质量稳定的（合金）钢材为主。例：例：日本中型推土机：日本中型推土机：（铸、轧）钢铸、轧）钢66%、铸钢、铸钢20%、铸铁铸铁12%、有色金属、有色金属1.5%及非金属材料仅及非金属材料仅0.5%。合金结构钢、特殊

7、钢（耐磨钢等）：合金结构钢、特殊钢（耐磨钢等）：工作装置、行走机构的耐磨零件（挖掘机斗齿、球工作装置、行走机构的耐磨零件（挖掘机斗齿、球磨机衬板、拖拉机履带板等），动力装置（碳钢、低合磨机衬板、拖拉机履带板等），动力装置（碳钢、低合金钢）。金钢）。铸钢：铸钢：机架、箱座类零件（形状简单者采用低合金高强钢机架、箱座类零件（形状简单者采用低合金高强钢焊接结构）。焊接结构）。热处理特点：热处理特点：大部分零件均要热处理；并广泛采用表面强化处理。大部分零件均要热处理；并广泛采用表面强化处理。小结：小结：与与上上述述几几个个行行业业类类似似，曾曾对对中中国国不不同同机机械械行行业业114个个工工厂厂材材

8、料料消消耗耗统统计计（1984年年），钢钢铁铁占占93.13%，有有色金属占色金属占1.85%，工程塑料等非金属材料占，工程塑料等非金属材料占5.02%。14.1.2 现阶段机械工程用材的趋向现阶段机械工程用材的趋向现状：现状：机机械械制制造造大大量量使使用用结结构构材材料料，各各类类材材料料均均可可生生产产结结构构零零件件。但但使使用用性性能能和和可可应应用用范范围围并并不不相相同同，机机械械工工程程仍仍以以金金属属材材料料尤尤其其钢铁为主。钢铁为主。实例：实例：全铝汽车为何未能实用化？全铝汽车为何未能实用化？（1）铝合金硬度低，制造、使用中易破损；）铝合金硬度低，制造、使用中易破损；（2）

9、铝合金加工硬化能力低、深冲性能低；）铝合金加工硬化能力低、深冲性能低；（3）不易焊接；）不易焊接；（4）成本较高。）成本较高。性能性能/价格比：价格比：民民用用产产品品设设计计中中，经经济济性性为为首首位位。传传统统材材料料的的价价格格/比比强强度度这这一一指指标标占占据据绝绝对对优优势势。除除了了水水泥泥、木木材材外外，钢钢铁铁很很便便宜宜，所所以以钢钢铁是一种难以完全替代的传统材料。铁是一种难以完全替代的传统材料。表表14-3观点：观点：综合多方面考虑（资源、能源、经济性、生态环综合多方面考虑（资源、能源、经济性、生态环境等），一方面许多材料存在相互替代的可能，而且境等），一方面许多材料存

10、在相互替代的可能，而且不同类型材料的性能还存在互补性，如铝合金是汽车不同类型材料的性能还存在互补性，如铝合金是汽车活塞的传统材料，为使汽车轻量化（以节材、节能，活塞的传统材料，为使汽车轻量化（以节材、节能，减少污染减少污染)，除已广泛应用低合金高强钢外，正大力逐，除已广泛应用低合金高强钢外，正大力逐步多应用铝合金、镁合金及复合材料；另一方面，要步多应用铝合金、镁合金及复合材料；另一方面，要将材料的大量替代推进到实用化阶段，除考虑使用性将材料的大量替代推进到实用化阶段，除考虑使用性能外，还要考虑可靠性、工艺性、经济性等诸多因素。能外，还要考虑可靠性、工艺性、经济性等诸多因素。因此，未来几十年内，

11、金属材料尤其钢铁仍然是因此，未来几十年内，金属材料尤其钢铁仍然是机械工程材料的主角。这是因为与其它工程材料相比，机械工程材料的主角。这是因为与其它工程材料相比，在力学性能、工艺性能和生产成本三者之间，金属材在力学性能、工艺性能和生产成本三者之间，金属材料保持了最佳的平衡。料保持了最佳的平衡。14.2机械工程中的节材（机械工程中的节材（materialsaving）14.2.114.2.1节材、节能与环境保护节材、节能与环境保护节材、节能与环境保护节材、节能与环境保护 目目前前，资资源源、能能源源及及环环境境保保护护的的问问题题日日益益突突出出，节节材材与与节节能能的的结结果果必必然然减减少少了

12、了对对环环境境的的污污染染，有有利利于于保保护护生态环境。生态环境。节节材材的的本本身身就就是是节节能能；不不同同材材料料的的生生产产耗耗能能很很不不相相同同，我我国国材材料料生生产产能能耗耗高高发发达达国国家家一一倍倍；材材料料和和产产品品的的轻轻量量化化可可以以大大大大节节省省能能源源。因因此此这这几几方方面面有有大大量量工工作作可可做做，大大有有潜潜力力可可挖挖。如如在在可可能能的的限限度度内内，以以塑塑料料替替代代金金属属，以以轻轻金金属属、复复合合材材料料代代替替钢钢铁铁，可可以以取取得得节节能能、节节材以及环保三重效果。材以及环保三重效果。14.2.214.2.2机械工业材料消耗现

13、状与节材途径分析机械工业材料消耗现状与节材途径分析机械工业材料消耗现状与节材途径分析机械工业材料消耗现状与节材途径分析(1)(1)我国机械工业材料消耗现状我国机械工业材料消耗现状我国机械工业材料消耗现状我国机械工业材料消耗现状 机机械械行行业业每每年年消消耗耗钢钢材材1000万万T以以上上，占占全全国国的的15%20%，原材料费用占产品成本的，原材料费用占产品成本的60%以上。以上。钢钢材材利利用用率率仅仅为为60%，与与发发达达国国家家有有1015个个百百分分点点的的差差距距(每每提提高高一一个个百百分分点点就就意意味味着着节节约约10万万T钢钢材材)。铸铸、锻锻件件综综合合废废品品率率偏偏

14、高高(铸铸件件12%14%，铸铸钢钢件件10%20%，而国外，而国外5%)。重要基础件的使用寿命低（模具寿命仅为发达国重要基础件的使用寿命低（模具寿命仅为发达国家的家的1/3）。）。(2)(2)机械工业节材重点机械工业节材重点机械工业节材重点机械工业节材重点重点节约钢材等金属材料。具体三方面：重点节约钢材等金属材料。具体三方面：降低产品的材料消耗；降低产品的材料消耗；减少制造过程的材料消耗；减少制造过程的材料消耗；提高产品质量、延长产品规定的服役期限。提高产品质量、延长产品规定的服役期限。(3)(3)机械行业近期节材目标机械行业近期节材目标机械行业近期节材目标机械行业近期节材目标全行业平均钢材

15、利用率达全行业平均钢材利用率达70%，铸件综合废品率，铸件综合废品率下降到下降到8%以下，关键基础件的平均使用寿命延长以下，关键基础件的平均使用寿命延长25%以上。以上。(4)(4)行之有效的节材途径行之有效的节材途径行之有效的节材途径行之有效的节材途径 采采用用先先进进制制造造技技术术，提提高高材材料料利利用用率率（如如近近净净形形铸铸造造技技术术；精精密密塑塑性性成成形形技技术术）；科科学学下下料料技技术术；先先进进焊焊接接技技术术；可可控控气气氛氛热热处处理理与与表表面面改改性性技技术术；关关键键件件用用精精钢钢和和脱脱气气钢钢以以及及强强韧韧化化及及表表面面处处理理新新技技术术（显显著著延长使用寿命）。延长使用寿命）。扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平。提提高高产产品品设设计计水水平平，充充分分发发挥挥材材料料潜潜力力，降降低低材材料料消耗。消耗。作业：作业：1，2，5。本本 章章 结结 束束 返返 回回 返回 返回 返回 返回 返回