Нагрузки. Расчет деталей на прочность. Сдвиг, кручение
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
розийную стойкость и износостойкость), а также кремний, придающий стали ударную прочность.
В соответствие со стандартами для черных металлов и сплавов для легирующих элементов приняты следующие обозначения: Г - марганец; Д - медь; Ю - алюминий; М - молибден; Н - никель; Т - титан; Х - хром; Ф - ванадий; В - вольфрам; С - кремний.
Отличительной особенностью стали является то, что ее свойства определяются термообработкой стали. Влияние термообработки на качество стали - целенаправленное термическое воздействие на готовую сталь, а именно отжиг, нормализация или закалка. Отжигом является нагревание стали свыше 1000С с последующим медленным охлаждением (100С в час). Отжиг позволяет устранить внутренние дефекты металла, сталь становится мягче и легче обрабатывается. Нормализация - нагрев и относительно быстрое охлаждение стали, обеспечивает равенство свойств материала по всему объему заготовки. Закалка стали заключается в нагревании металла до 1000-1200С с условием быстрого охлаждения (600С в час), причем охлаждение может осуществляться в воде или масле. Закалка обеспечивает повышенную твердость на поверхности детали. Наряду с термообработкой, также используется химико-термическая обработка, в режиме которой самыми распространенными являются цементация (обработка нагретой стали угарным газом, понижающая содержание углерода в стали на 0,2-0,3% и увеличивающая поверхностную прочность материала). Азотирование - процесс насыщения азотом поверхностного слоя нагретой детали, осуществляемое в среде аммиака. Азот, проникающий до 0,5 мм глубины, увеличивает твердость поверхности. Сочетание цементации и азотирования называется цианированием, в режиме которого нагретая деталь выдерживается в смеси угарного газа и аммиака, в результате чего увеличивается коррозийная стойкость материала детали. Воронение - способ насыщения углеродом поверхности детали, в ходе которого нагретую сталь помещают в мелкий порошок угля. Воронение применяется в малосерийном производстве. Наряду с воронением, придающим цвет детали, используются хромирование и никелирование - покрытие хромом и никелем соответственно.
Цветные металлы и сплавы.
Выполненные из цветного металла или сплава изделия отличаются от стальных меньшей плотностью, повышенной коррозийной стойкостью, меньшим коэффициентом трения, при этом 5-10 раз дороже стальных, что ограничивает их применение.
Цветные металлы и сплавы изготавливаются с использованием алюминия, титана, меди, цинка, олова и свинца. Из алюминиевых сплавов широко распространены дюралюминий (ДМ-1) и силумин (Л-1), используемые для изготовления легких деталей (например, крыльев самолета). Титан используется как легирующий элемент в производстве летательных аппаратов, двигателей, работающих при невысокой температуре. Сам титан самодостаточен, имеет плотность ? = 4,8 г/см3, его прочность составляет 60-70% от стали.
Класс цветных сплавов составляют латуни (сочетание меди и цинка) и бронзы. Латуни (например, Л60, где 60% меди и 40% цинка) относительно легкие, имеют средний по величине коэффициент трения. Бронза дороже, чем латунь, используется с добавлением легирующих элементов. Например, БрОЦС-3-2-2 - бронза, содержащая 3% олова (О), 2% цинка (Ц) и 2% свинца (С).
Наибольшее распространение в промышленности находят Баббит 83 (сплав свинца (80%) и олова (20%), используемый чаще для изготовления вкладышей в подшипники скольжения, мягкий, с малым коэффициентом трения) и мельхиор - сплав меди (68%), никеля (30%), железа (1%) и цинка (1%).
Легирующие элементы цветных металлов и сплавов имеют обозначения: А - алюминий, Ж - железо, Мт - марганец, М (Мд) - медь, О - олово, Ц - цинк, Ф - фосфор, С - свинец.
Полимеры (пластмассы).
Пластмассы получают за счет использования органических соединений, отличаются малой плотностью (весом), коррозийной стойкостью, относительной дешевизной и технологичностью в изготовлении. Главной особенностью полимеров является химическая стойкость при невысоких прочностях. Пластмассы работают при невысоких температурах.
Пластмассы разделяются на:
пластмассы термостойкие (или термопласты);
термореактивные пластмассы;
Термопласты при нагревании могут быть вторично обработаны деформацией (вторичная обработка). К ним относят полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления, поливинилхлорид (ПВХ), капроны, фторопласт (имеет наименьший коэффициент трения, нейтральный, но при повышении температуры до 500С разлагается с выделением фосгена).
Термореактивные пластмассы не подлежат вторичной обработке, чаще выполняются как комбинации различных волокнистых материалов.
В отличие от пластичных материалов (пластмасс) керамические материалы, изготавливаемые на основе природных глин, имеют тестообразную структуру с добавлением связующих элементов. Керамические материалы в основном применяются для футеровки (обмазка внутренней поверхности реакторов).
Композиционные материалы (композиты).
Композиты - сочетание нескольких материалов с сохранением явной границы между ними. Примером композита может служить турбинная лопатка, изготавливаемая заливкой волокон молибдена и ванадия никелевой основой. Лопатки турбин работают при температурах около 300С и вынуждены выдерживать большие механические нагрузки. Необходимость рассмотрения свойств материала связана с выбором материала. Немаловажным является также выбор уплотнительного материала, при этом учитывается то, что он должен обладать упруго-элатсичными свойствами для