<<
>>

4.1. Основные машиностроительные материалы

Материалы деталей должны соответствовать основным критериям работоспособности и расчёта и требованиям технологичности и экономии. Машиностроительные материалы должны обладать достаточной прочностью и жёсткостью и высокой ударной вязкостью для восприятия динамических нагрузок.

Этим требованиям отвечают сплавы чёрных металлов. Чистые металлы в машиностроении не применяют.

К чёрным сплавам относят стали и чугуны. Стали и чугуны – сплавы железа с углеродом (обычно до 1,5%) и другими элементами.

Конструкционные стали содержат углерода до 0,55%, обладают высокой прочностью, способностью к легированию, термической и химико-термической обработке. Стальные детали изготовляют давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой), резанием, шлифованием, сваркой. Их литейные свойства низкие.

В машинах применяют:

а) стали углеродистые обыкновенного качества, регламентируемые по механическим свойствам; используются без термо- обработки; обозначаются по типу «сталь Ст3 ГОСТ 380-88», где 3 – номер в порядке повышения прочности;

б) стали углеродистые качественные, маркируемые по химическому составу; обозначаются по типу «сталь 45 ГОСТ 1050-88», где 45 – содержание углерода в сотых долях процента (0,45% углерода);

в) стали легированные содержат кроме железа и углерода другие специально вводимые (легирующие) добавки, наличие которых дополнительно обозначают буквами названия легирующего элемента, например В – вольфрам, Г – марганец, М – молибден, Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Ю - алюминий; пример обозначения: сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71, где 40 30 – 0,3% углерода, а также до 1% хрома, марганца и кремния; буква А в конце обозначения свидетельствует о высоком качестве стали (с пониженным содержанием серы и фосфора).

Стали качественные и легированные подвергают термической и химико-термической обработке для повышения характеристик прочности и износостойкости. Термическую обработку применяют для повышения механических характеристик без изменения химического состава сталей.

Применяют следующие виды термической обработки:

а) отжиг, заключающийся в том, что деталь нагревают до температур выше критических (не менее 750ºС) с последующим медленным охлаждением (вместе с выключенной печью);

б) нормализация – отжиг с охлаждением на воздухе (в штабеле с другими нагретыми деталями); термообработка более дешёвая и более распространённая, чем отжиг;

в) закалка – с нагревом до температур выше критических с последующим быстрым охлаждением (в масле или воде); после закалки вследствие искажения кристаллической решётки и появления в связи с этим больших внутренних напряжений деталь приобретает чрезвычайную хрупкость; её снижают обязательной следующей термической обработкой (отпуском);

г) отпуск производят после закалки с нагревом деталей до температур ниже критических ; высокотемпературный отпуск с нагревом до 600 ºС в совокупности с закалкой называют улучшением; такую обработку выполняют для повышения твёрдости при сохранении высокой ударной вязкости; среднетемпературный отпуск (до 400 ºС) выполняют для рессор и пружин; низко- температурный (до 200 ºС) – для режущего и измерительного инструмента. Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхности детали элементами, повышающими твёрдость и износостойкость при сохранении высокой ударной вязкости сердцевины.

Насыщение азотом называется азотированием, насыщение углеродом – цементацией. Последующая за цементацией закалка с низким отпуском значительно повышает износостойкость и контактную прочность поверхности.

Если углерод в структуре чугуна представлен в виде химического соединения Fe3C (цементита), то такие чугуны называют белыми. Они плохо обрабатываются и применяются в деталях с отбеленной поверхностью, например для шкивов плоскоремённых передач, с целью повы- шения твёрдости, износостойкости и коррозионной стойкости рабочей поверхности.

Серые чугуны содержат углерод в виде графита, их используют только в виде отливок, так как их пластичность практически равна нулю. Выплавляют серые чугуны СЧ 10, 15, 20, 25, 30, 35 по ГОСТ 1412-85 и чугуны повышенной прочности с шаровидным графитом ВЧ 35, 40, 45, 50, 60, 70 по ГОСТ 7293-85. Из серых чугунов отливают корпусные детали редукторов, крышки подшипников, станины, стойки, плиты и др.

Сплавы цветных металлов выполняют на основе алюминия, меди, олова и других металлов.

Сплавы на основе алюминия и магния имеют высокую удельную прочность (отношение предела прочности к плотности). Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые (дюралюмины) и литейные (силумины). Применяют для корпусных деталей и в авиационной технике. Многие цветные металлы используют как антифрикционные материалы, применяемые в узлах трения.

Латунь – сплав меди с цинком. Однофазная латунь – деформируемая (например 42 патронная латунь), двухфазная – литейная, используемая как антифрикционный материал.

Бронза – сплав меди со всеми элементами, кроме цинка. Обладает высокими антифрикционными свойствами, сопротивлением коррозии и технологичностью. Наилучшие антифрикционные свойства у оловянистых бронз, например БрО10Ф1 ГОСТ 613-79. Безоловянистые бронзы, например БрА10Ж4Л ГОСТ 493-79, обладают высокими механическими характеристиками, но их антифрикционные свойства хуже, чем у оловянистых.

Пластические массы – материалы на основе высокомолекулярных органических соединений. По природе смол пластмассы подразделяют на термореактивные и термопластичные. Термореактивные смолы в процессе изготовления под действием высокой температуры становятся неплавкими (текстолит, гетинакс, стеклопласты и др.). Термопластичные пластмассы, размягчающиеся при высокой температуре, пригодны для повторного использования (полиэтилен, фторопласты, полиамиды, полиуретаны и др.).

<< | >>
Источник: Чубенко Е.Ф., Чубенко Д.Н.. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ № 1. Часть 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДНЫХ УСТРОЙСТВ: Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС,2015. – 79 с.. 2015

Еще по теме 4.1. Основные машиностроительные материалы:

  1. Контрабанда сильнодействующих, ядерных, отравляющих, взрывчатых, радиоактивных веществ, радиационных источников, ядерных материалов, огнестрельного оружия или его основных частей, взрывных устройств, боеприпасов, оружия массового поражения, средств его доставки, иного вооружения, иной военной техники, а также материалов и оборудования, которые могут быть использованы при создании ОМП, средств его доставки, иного вооружения, иной военной техники, а равно стратегически важных товаров и ресурсов ил
  2. Статья 6.20. Изготовление юридическим лицом материалов или предметов с порнографическими изображениями несовершеннолетних и оборот таких материалов или предметов Комментарий к статье 6.20
  3. Статья 5.51. Нарушение организацией, индивидуальным предпринимателем, выполняющими работы или оказывающими услуги по изготовлению агитационных печатных материалов, правил изготовления агитационных печатных материалов Комментарий к статье 5.51
  4. Учет приобретения материалов
  5. Материалы как объект бухгалтерского учета
  6. Оценка материалов
  7. Система счетов для учета материалов
  8. 5.1. Материалы и допускаемые напряжения
  9. - Классификация по материалу изготовления:
  10. Учет продажи и прочего выбытия материалов
  11. Статья 4. Получение документов и иных материалов
  12. Приобретение материалов при их оценке по фактической себестоимости
  13. ознакомление с материалами уголовного дела