ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор материала детали из "Основы методологии проектирования машин " Материал детали выбирают на основании исходных данных некоторых параметров детали, а также с учетом требований производства. Основными видами требований, предъявляемых к конструкции детали при выборе материала, являются прочность, долговечность, масса, шероховатость, унификация, заготовка, механическая обработка, термообработка. [c.117] При рассмотрении путей удовлетворения этих требований следует учитывать и наличие взаимосвязей между ними. На рис. 28 показана схема взаимосвязей между основными требованиями, предъявляемыми к материалу детали. Рассмотрим содержание этих взаимосвязей. [c.117] Требования долговечности направлены на увеличение срок службы детали и могут быть удовлетворены путем обеспечения усталостной прочностью, которая была бы не ниже заданной. [c.118] Требования долговечности деталей, подвергающихся износу, могут быть удовлетворены обеспечением таких физико-механических свойств материала (с учетом химико-термической обработки), при которых интенсивность износа рабочих поверхностей деталей будет в допустимых пределах. [c.118] Таким образом, комплекс требований, предъявляемых к материалу в готовой детали, разнообразен с одной стороны, материал должен обладать высоким пределом прочности и высокой твердостью, а с другой стороны — высокой ударной вязкостью и умеренной твердостью. Многие материалы характеризуются двумя сочетаниями во-первых, при высоком значении предела прочности имеет место весьма пологая усталостная кривая, т. е. материал плохо противостоит перегрузкам усталостного характера во-вторых, при одинаковом пределе усталости имеется существенная разница а значениях пределов прочности, что характеризует сопротивляемость пиковым нагрузкам. Поэтому при выборе материала следует учитывать значимость разрушающих видов нагружения и характер разрушения детали. [c.118] Например,.при выборе материала для тяжело нагруженных зубчатых колес силовых передач транспортных машин необходим исходить из следующих положений во-первых, рабочая поверхность зубьев, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок, должна обладать высокой контактной прочностью с целью предупреждения питтинга во-вторых, зуб шестерни должев обладать достаточной изгибной прочностью, чтобы противостоять пиковым нагрузкам. [c.118] Для выполнения первого требования рабочая поверхность зуба должна быть высокой твердости, а для выполнения второго требования зуб должен быть средней твердости. [c.118] Таким образом, к одной и той же части детали предъявляются разные требования по твердости, а поэтому решить такую задачу только выбором марки стали не представляется возможным. [c.118] Одним из направлений решения таких задач является выбор соответствующей марки стали и введение процесса поверхностного упрочнения материала. Такими процессами в зависимости от условий работы детали и марки стали могут быть химико-термическая, термическая и другие виды упрочняющей технологии. [c.118] Взаимосвязь IV—XIV. При расчете деталей на прочность стремятся к минимальным размерам и минимальной массе. [c.118] При решении вопроса об уровне унификации материала деталей существенное значение имеет число изготовляемых деталей каждого наименования. По мере увеличения объема выпуска деталей а уровня прочности термического производства значимость требований по унификации материала отдельных наименований деталей снижается. [c.119] Общим направлением унификации материалов при сохранении формы и массы детали является замена менее прочных материалов более прочными. При этом следует учесть, что некоторые свойства материала, такие, как деформация при термообработке, проявляются в зависимости от конструкции детали. Монолитные детали деформируются меньше, чем фасонные, ажурные и т. п. [c.119] Взаимосвязь IV—XVIII. Прочность материала детали зависит не только от марки материала и физико-механических свойств era в исходном состоянии, но и от термообработки, которой подвергают деталь в процессе изготовления. Термообработка позволяет изменять свойства материала, в том числе и прочность. [c.119] Требования процесса термообработки направлены на сокращение числа операций и продолжительности их протекания. [c.119] Следовательно, при выборе марки материала следует учитывать не только величину предела прочности в исходном материале, но и влияние технологического процесса термообработки, при котором достигаются требуемые физико-механические свойства материала готовой детали. [c.119] Например, марку стали для конструкции детали средней нагру-женности, представляющей собой ступенчатый вал, выбирают, исходя из расчета на прочность. При объемной термообработке следует учесть величину прокаливаемости, которая определяется в зависимости от толщины детали. [c.119] Взаимосвязь V—XI1. Требования долговечности направлены на достижение заданной усталостной прочности и износостойкости детали. Для обеспечения определенной усталостной прочности при динамических знакопеременных нагрузках твердость материала должна быть относительно невысокой. В то же время для достижения высокой износостойкости материал должен обладать высокой твердостью. [c.119] Например, необходимо выбрать материал детали, которая работает в условиях больших динамических знакопеременных нагрузок. Рабочие поверхности такой детали должны обладать высокой износостойкостью, шероховатость их должна быть a = 0,32- -0,16 мкм. [c.120] Для обеспечения усталостной прочности и высокой износостойкости следует выбрать марку стали, которая может быть подвергнута термообработке для получения требуемой твердости поверхностного слоя. Теперь необходимо оценить поверхностный слой металла с позиции получения требуемых параметров шероховатости соответствующими методами механической обработки. [c.120] Для достижения 9-го класса шероховатости поверхности необходимо выполнить предварительную и чистовую операции шлифования соответствующими абразивными кругами или брусками. Эти операции можно успешно выполнять при высокой твердости обрабатываемого материала. [c.120] Вернуться к основной статье