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热加工基础——张虎《热加工基础》第四章毛坯的选择与质量检验三院制造系张虎热加工基础——张虎第四章毛坯的选择与质量检验毛坯选择重要性：正确地选择毛坯，不仅直接影响零件的力学性能、尺寸精度及表面质量，而且会涉及到其工艺过程、生产周期，乃至整部机器的使用性能、制造成本及市场竞争能力。。热加工基础——张虎第一节毛坯选择应考虑的问题选择毛坯的三项原则是零件的使用性原则、材料的工艺性原则、经济性原则一、零件的使用功能及质量要求1.零件使用功能的要求选择毛坯时应考虑零件功能，不同的机械零件在机器中所起的作用不同。如轴类零件传递扭矩，齿轮传递运动，螺栓用于联接，而机身、底座等则以承受压力为主，要求有较好的刚性和减振性，工作台及导轨还应具有耐磨性能。另外，各种不同结构形状、尺寸及其接触介质、工作温度条件，对毛坯的物理、化学、力学等性能的要求差异很大。毛坯的选择在选材和制造方法上首先必须满足其使用功能的要求。热加工基础——张虎2.零件质量的要求零件质量高相应要求毛坯的质量也高，可选用不同的毛坯制造方法来获得不同质量的毛坯，以满足零件质量的要求。如用精密模锻、压力铸造和冷冲压方法制造高质量的毛坯。热加工基础——张虎二、毛坯制造方法与零件的使用性能和工艺适应性机器零件的毛坯类型有五种；型材、铸件、锻压件、焊接件、铸焊组合。毛坯的制造方法不同，能够满足零件的形状、尺寸及其对物理、化学、力学性能的要求也不一样。1.型材选用与零件的形状和尺寸相近的型材，可直接进行切削加工，即节约材料，又降低工时。轧制型材组织致密、力学性能好。热加工基础——张虎2.锻件锻造可改变型材的流线组织方向，使零件受力合理。用于受重载、动载及复杂载荷的重要零件。但要求原材料塑性好、变形抗力小，一般采用低、中碳钢和合金结构钢。3.铸件铸造能满足形状复杂的大中型零件毛坯的成形要求，但铸件晶粒粗大，组织疏松，成分不匀，有内应力，力学性能差，但铸件减振性能、耐磨性好，可用于受力不大或以承受压应力为主的零件。热加工基础——张虎4.焊接件焊接借助金属原子间的扩散和结合可连接各种结构件，尺寸、形状不受太大限制。另外，铸—焊，锻—焊、冲压—焊结合可以弥补相应毛坯制造方法的不足。5．冲压件在机械零件中，冲压件所占的成分有增大的趋势，很多薄壁零件大都是用冲压方法制造出来的。冲压毛坯尺寸偏差为0.05mm~0.5mm,表面粗糙度可达Ra3.21μm，热加工基础——张虎以不再进行机械加工或只进行精加工，精度较高，生产率也很高。适于加工形状复杂、批量较大的板料零件。6.冷挤压件冷挤压零件的精度可达IT7-IT6公差等级，表面粗造度可达Ra3.2μm热加工基础——张虎Ra0.4um,许多零件不需再经切削加工便可使用，适用于批量大、形状简单、尺寸小的零件或半成品7.粉末冶金制件粉末冶金是以金属粉末为原料，用压制成形和高温烧结而成。尺寸精度可达IT6级，表面粗糙度为Ra0.4μm-Ra0.2μm,零件成形后无需切削，节省材料，工艺设备较简单，适用于大批大量生产。但对结构复杂及薄壁、锐角等零件成形困难。。热加工基础——张虎新工艺造毛坯1）以精铸件代替模锻件；2)以粉末冶金精锻件代替模锻件优点是可以利用废料、工序简单、生产率高，可生产异形零件和多孔耐磨零件。目前轴套、离合器摩擦片、机油泵齿轮等多采用此种毛坯。但因粉末冶金件强度较低，为提高力学性能，粉末冶金预制件再进行精锻，已成功地用于制造行星齿轮和连杆等零件；3)以球墨铸铁代替锻钢件；4)以工程塑料代替金属件。工程塑料具有良好的耐磨、耐腐蚀、润滑、电气绝缘性能、易加工成形、力学性能好等优点。如播种机排种轮、汽车里程表齿轮、汽车球头钢碗等均已改用工程塑料制品。热加工基础——张虎三、技术经济效益毛坯的制造成本是机器成本的组成部分单件小批生产时，应选常用廉价材料、通用设备和工具、低生产率的毛坯成形方法。尽管这样消耗的材料和工时多，但节约了生产准备时间和工艺装备的设计制造费用。总的成本较低。铸件应选灰铸铁材料和手工造型砂型铸造的方法；其它件选碳素结构钢型材或自由锻造方法、用焊条电弧焊法制造毛坯等。热加工基础——张虎大批量生产时，应选专用工艺设备和工具以保证毛坯成型的高精度和高生产率。虽然增加了设计制造专用工装的费用，但进一步加工工作量大量降低，节约工时，使总成本较低。所以，铸件应选机器造型砂型铸造或金属型压铸，相应的材料；锻件选模型锻造方法；焊接结构应选易焊材料和自动焊；薄壁件则可考虑选生产率高、精度高的冲压方法、压铸方法等制造毛坯。热加工基础——张虎第二节常用机械零件毛坯的成形方法常用机械零件按形状和用途不同，可分为轴杆、饼块、机架等类型毛坯的加工方法分为：铸造、锻压、焊接、型材毛坯加工常用毛坯成行的特点与应用见表4-1热加工基础——张虎毛坯内在质量的比较成型方法组织特征性能特点改善方法铸造铸态组织，晶粒粗大较差增加过冷度，变质处理等锻造再结晶组织，有锻造流线较好焊接熔焊接头组织复杂不均匀选择合适焊条、焊丝及热处理等压焊接头具有再结晶或加工硬化组织较好或不均匀钎焊接头具有和金铸态组织不均匀增加搭接面积，提高承载能力热加工基础——张虎毛坯内在成型工艺的比较成型方法工艺设计的基本问题依据铸造确定浇铸位置，选择分型面保证质量锻造确定锻造基本工序，确定分模面简化工艺焊接熔焊确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等压焊确定接头形式钎焊确定接头形式，选择钎剂等热加工基础——张虎热加工基础——张虎热加工基础——张虎热加工基础——张虎一、轴杆类常见的轴杆类零件有光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴和杆件等。按承载类型不同，轴又可分为转轴—工作时既承受弯矩且又传递转矩的轴，如车床主轴，带轮的轴等；传动轴—主要传动转矩而不承受或承受很小弯矩的轴；心轴—仅承受弯矩而不传递转矩的轴，如自行车、汽车的前轴等。热加工基础——张虎轴杆类零件一般均为重要的受力和传动用零件。中等载荷的轴主要选用调质钢，承受重载及冲击载荷、要求耐磨的轴主要选用合金调质钢轴类零件毛坯成形均为锻造；某些异形断面或弯曲轴，如凸轮轴、曲轴等，亦可采用球墨铸铁铸造成形。毛坯选用锻—焊、铸—焊结合的方法。如汽车排气阀零件，可将合金耐热钢的阀帽与普通碳素钢的阀杆焊成一体，以节约耐热钢材。又如我国设计制造的万吨水压机立柱长18m,直径1m,壁厚300mrn,重80t,采用ZG270-500分六段铸造，再焊接成整体毛坯。热加工基础——张虎二、饼块类（盘套类）常见该类零件有齿轮、飞轮、手轮、法兰、套环、垫圈等盘套类零件。这类零件在机械中的功能要求、力学性能要求具有很大差异。其材料的选择及成形方法也各不相同。齿轮中小齿轮一般选用锻件齿轮运转过程中主要受力部分是轮齿，齿根承受弯曲应力，齿面承受接触应力和摩擦力，有时还有冲击力，因此，要求齿轮表面具有足够的强度和硬度，齿轮本体要有一定的强度和韧性。所以，中小齿轮一般选用锻件以使其流线组织适应受力要求，热加工基础——张虎材料一般为中碳结构钢，重要齿轮应选合金渗碳钢。结构复杂的大型齿轮可用铸钢或球墨铸铁为毛坯。单件生产也可用焊接方法制造大型齿轮。速度低受力小的齿轮，也可用灰铸铁为毛坯。要求传动精确、结构小巧的仪表齿轮，用板材冲压成形。高速轻载的小齿轮，为减小噪声亦可用尼龙等非金属材料制造。有些齿轮也可用压力铸造、粉末冶金等方法制成。热加工基础——张虎带轮、手轮、飞轮、垫铁和刀架等受力不大或承压为主的饼块零件毛坯，一般采用铸铁件，单件生产时，亦可采用低碳钢焊接件。法兰、气缸套、导向套、轴承等零件毛坯一般为钢、铸铁、铜合金等材料制成。成形方法可用砂型铸造、离心铸造或锻造；亦可采用无缝管材。大批量时亦采用冷挤压及粉末冶金等方法，小孔径时也用轧制或锻造的实心棒材作毛坯。垫圈类零件一般采用低碳钢板冲压件。热加工基础——张虎三、机架、箱体类常见的此类零件包括各种机械的机身、机座、工作台、轴承座及齿轮箱、阀体、泵体等。这类零件结构复杂，具有不规则的外形和内腔。受力条件不太复杂，以承受压力为主，要求有较好的刚度和减振性，有的则要求耐磨性或密封性等。常采用铸铁毛坯铸造成形。受力复杂的零件毛坯可采用铸钢。有时可采用焊接件制造毛坯，但焊接结构减振性不如铸铁。热加工基础——张虎第三节毛坯选择举例以台虎钳为例，见图4-1,其主要零件的毛坯选用见表4-2热加工基础——张虎热加工基础——张虎第四节毛坯质量检验毛坯的质量均要根据国家规定的检验项目和标准进行质量检查一、毛坯检验分类1.破坏检验从焊件或试件上切取试样，或以产品（或模拟件）的整体做破坏试验，以检查其各种力学性能的试验法。如拉伸、弯曲、冲击、硬度、断裂韧度等力学性能试验，金相检验及化学检验，如化学成分分析、耐腐蚀试验等，均须从被检毛坯上切取试样或破坏被检验件。它多用于新材料、新工艺、新产品试制阶段的检验。热加工基础——张虎2.无损检验不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺陷的方法。热加工基础——张虎二、常用毛坯的检验方法1.外观检查用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜观察焊件，以发现未熔合气孔、咬边、焊瘤以及焊接裂纹等表面缺陷的方法。铸件毛坯外观缺陷，如铸件的冷隔、浇不到、气孔、砂眼、粘砂、裂纹、错箱等；锻件的外观缺陷，如外形、尺寸、重皮、裂纹、错模；焊缝的外观缺陷，如咬边、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、焊瘤等。热加工基础——张虎(1)气密性检验将压缩空气（或氨、氟利昂、氦、卤素气体等）压人焊接容器，利用容器内外气体的压力差检查有无泄漏的试验法。(2)耐压检验将水、油、气等充入容器内徐徐加压，以检查其泄漏、耐压、破坏等的试验。主要用于检验压力容器、管道、贮罐等结构的穿透性缺陷。还可做为结构的强度试验热加工基础——张虎（3）探伤检验1)磁粉探伤利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验法。在被检处加一磁场，无缺陷处磁力线均匀通过，如内部存在缺陷，磁力线通过受阻，在缺陷两端产生了磁力线密集，见图4-2。当在表面撒有铁粉时就会被吸附在缺陷处。热加工基础——张虎热加工基础——张虎2)超声波探伤利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法。超声波的频率超过2000Hz,被检处如有缺陷，就分别产生反射波束，并在荧光屏上显示出脉冲波形，以此可判断缺陷的位置和大小。超声波可探测10mm以上厚度的工件，最小厚度为2mm。超声波探伤见图4-3。热加工基础——张虎热加工基础——张虎3)射线探伤采用X射线或γ射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检验法.X射线和γ射线可穿透一定厚度的金属材料，当遇到缺陷时，射线衰减程度减小，缺陷处在感光底片上感光较强，冲洗后可明显看到黑色的条纹或斑点见图4-4。射线探伤主要用于重要的铸、锻件毛坯和焊缝的检验，如内部裂纹、气孔、夹渣、砂眼等缺陷。热加工基础——张虎