常用机械用材情况与机械工业节材.ppt

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1、第14章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14.2机械工程中的节材（materialsaving）退出14.1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(1)(1)机床用材特点机床用材特点 工作条件：工 作 环 境 好、受 力 较 小 且 平 稳；精 度 要 求 高 和 保持精度的寿命要求较高。选材要求：保 证 刚 度，保 证 摩 擦 副 零 件 的 耐 磨 性，承 受 一 定的工作负荷。用材情况与特点：铸铁（占70%）：床身、工作台、底座、立柱、横梁等。碳钢（占20%）和合金钢：齿轮、轴类等重要零件。有色金属与

2、工程塑料（占10%）：某些齿轮、蜗轮、垫片、油管、皮带轮、罩壳等。热处理特点：广 泛 预 先 热 处 理；主 轴 等 调 质 处 理；广 泛 用 表 面 热处 理（齿 轮、轴 颈、导 轨 等）如 高 频 淬 火、碳 氮 共 渗，以提高耐磨性与疲劳强度。(2)(2)汽车用材特点汽车用材特点 工作条件：环 境 很 差，受 力 较 大，应 力 复 杂，常 有 较 大 冲击和过载。选材要求：重 量 轻、速 度 高、寿 命 长、安 全 可 靠，大 批 量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。用材情况与特点：钢材约70%、铸铁约15%，其余为有色金属和非金属材料。低合金高强钢

3、：车身(保证强度、刚度及轻)碳素(合金)结构钢：传动装置、转向装置及发动机的重要零件球墨铸铁：曲轴、连杆、凸轮轴等其它铸铁：发动机缸体、缸盖、变速器壳体等代用材料(轻量化)：铝、镁合金(发动机缸体、车体行架等)，塑料(球座、万向节轴套等)热处理特点：广 泛 进 行 调 质 或 调 质 后 表 面 强 化(表 面 淬 火 或 渗 碳、碳 氮 共 渗 及 喷 丸 处 理)等，以 提 高 强 韧 性、耐 磨 性 和 疲 劳强度。表14-1 上 表14-2 上 表14-1 下 表14-2 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、道路、农

4、田水利、建筑等行业）。道路、农田水利、建筑等行业）。工作条件：多以泥沙、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。选材要求：着 重 考 虑 耐 磨 性、疲 劳 强 度、低 温 韧 性，部 分 机 体要求小型化、轻量化，并便于更换零件。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。例：日本中型推土机：（铸、轧）钢66%、铸钢20%、铸铁12%、有色金属1.5%及非金属材料仅0.5%。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、球磨机衬板、拖拉机履带板等），动力装置（碳钢、低合金钢）。铸钢：机架、箱座类零件（形状简单者采

5、用低合金高强钢焊接结构）。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。小结：与 上 述 几 个 行 业 类 似，曾 对 中 国 不 同 机 械 行 业114个 工 厂 材 料 消 耗 统 计（1984年），钢 铁 占93.13%，有色金属占1.85%，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 现状：机 械 制 造 大 量 使 用 结 构 材 料，各 类 材 料 均 可 生 产 结 构 零 件。但 使 用 性 能 和 可 应 用 范 围 并 不 相 同，机 械 工 程 仍 以 金 属 材 料 尤 其钢铁为主。实例：全铝汽车为何未能实用化？（1）铝合金

6、硬度低，制造、使用中易破损；（2）铝合金加工硬化能力低、深冲性能低；（3）不易焊接；（4）成本较高。性能/价格比：民 用 产 品 设 计 中，经 济 性 为 首 位。传 统 材 料 的 价 格/比 强 度 这一 指 标 占 据 绝 对 优 势。除 了 水 泥、木 材 外，钢 铁 很 便 宜，所 以 钢铁是一种难以完全替代的传统材料。表14-3观点：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，减少污染)，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

7、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，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，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。14.2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 目 前，资 源、能 源 及 环 境 保 护 的 问 题 日 益 突 出，节材 与 节 能 的 结 果 必 然 减 少 了 对 环 境 的 污 染，有 利 于 保 护生态环境。节 材 的 本 身 就 是 节

8、 能；不 同 材 料 的 生 产 耗 能 很 不 相同，我 国 材 料 生 产 能 耗 高 发 达 国 家 一 倍；材 料 和 产 品 的轻 量 化 可 以 大 大 节 省 能 源。因 此 这 几 方 面 有 大 量 工 作 可做，大 有 潜 力 可 挖。如 在 可 能 的 限 度 内，以 塑 料 替 代 金属，以 轻 金 属、复 合 材 料 代 替 钢 铁，可 以 取 得 节 能、节材以及环保三重效果。14.2.214.2.2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 机 械 行 业 每 年 消 耗 钢 材

9、1000万T 以 上，占 全 国 的15%20%，原材料费用占产品成本的60%以上。钢 材 利 用 率 仅 为60%，与 发 达 国 家 有1015个 百 分点 的 差 距(每 提 高 一 个 百 分 点 就 意 味 着 节 约10万T 钢 材)。铸、锻 件 综 合 废 品 率 偏 高(铸 件12%14%，铸 钢 件10%20%，而国外5%)。重要基础件的使用寿命低（模具寿命仅为发达国家的1/3）。(2)(2)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：降低产品的材料消耗；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。(3)(3)机械行业近期节材目标机

10、械行业近期节材目标全行业平均钢材利用率达70%，铸件综合废品率下降到8%以下，关键基础件的平均使用寿命延长25%以上。(4)(4)行之有效的节材途径行之有效的节材途径 采 用 先 进 制 造 技 术，提 高 材 料 利 用 率（如 近 净 形 铸造 技 术；精 密 塑 性 成 形 技 术）；科 学 下 料 技 术；先 进焊 接 技 术；可 控 气 氛 热 处 理 与 表 面 改 性 技 术；关 键 件用 精 钢 和 脱 气 钢 以 及 强 韧 化 及 表 面 处 理 新 技 术（显 著延长使用寿命）。扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平。提 高 产 品 设 计 水 平，充 分 发 挥 材 料 潜 力，降 低 材 料消耗。作业：1，2，5。本 章 结 束 返 回 返回 返回 返回 返回 返回