Машиностроительные материалы

Материалы деталей обычно выбирают соответственно основному критерию работоспособно­сти (в частности, основному виду нагрузки) и требованиям технологичности и экономики.

Металлы и их сплавы.По критерию прочности преимущественно применяют закаливаемые и улучшаемые стали, по критерию жесткости – нормализуемые и улучшаемые стали.

При основных отказах по контактной прочности применяют стали, закаливаемые по поверхностидо высокой твердости HRCэ57–62.

При средних значениях общих напряжений и сложных геометрических формах применяют литейные сплавы (чугуны, силумины и др.) в основном без термообработки.

При скольжении под давлением чаще применяют материалы возможно повышенной твердости в паре с антифрикционными материалами (в подшипниках и направляющих) или в паре с фрикционными материалами, имеющими повышенное трение (в фрикционных муфтах и тормозах).

Стали– сплав железа с углеродом до 0,5 %, обладают высокой прочностью, способностью к легированию, термической и химико-термической обработке. Стальные детали эффективно изготов­ляют всеми технологическими методами: давлением (прокаткой, ковкой, прессованием), литьем, резанием и сваркой.

Применяют углеродистые стали обыкновенного качества, обозначаемые Ст и номером в порядке повышения прочности (например, Ст3 и Ст5); стали углеродистые качественные, обозначаемые сотыми долями процента содержания углерода (например, 15 и 45); и стали легированные, дополнительно обозначаемые первыми буквами названия легирующего элемента и процентами их содержания (если они больше 1%), например, 12ХН3, означает, что сталь содержит 0,12% углерода, до 1% хрома и 3% никеля.

Обозначения легирующих элементов: В – вольфрам; Г – марганец; М – молибден; Н – никель; Р – бор; С – кремний; Т – титан; Ф – ванадий; Ю – алюминий.

Механические свойства некоторых сталей (σв – предел прочности, σт – предел текучести, σ–1 – предел усталости) приведены в табл. 3.1.

Таблица3.1

Механические свойства некоторых сталей

Марка

стали

Термообработка

σв, МПа

σт, МПа

σ–1,МПа

5

Нормализация

520

280

220

45

Нормализация

Закалка ТВЧ

590

880

315

635

255

390

65Г

Закалка, отпуск

1470

1270

580

12ХНЗА

Цементация; закалка с низким отпуском

930

735

490

ЗОХГСА

Улучшение; закалка с низким отпуском

910

1660

765

1560

440

570

Детали механизмов изготовляют, в основном, из легированных и среднеуглеродистых сталей, большие металлические конструкции транспортных машин, размеры которых определяются прочностью, а также жесткостью, изготовляют из низколегированных или низкоуглеродистых сталей.

Чугунсплавы железа с углеродом, содержание которого более 2,2%. Выплавляют серые чугуны СЧ 10, 15, 20, 25, 30, 35 и чугуны повышенной прочности с шаровидным графитомВЧ 35, 40, 45, 50, 60, 70. Числа в обозначениях марок – это временное сопротивление на растяжение в декопаскалях. Применяют также белые и отбеленные чугуны, обладающие повышенной твердостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.

Чугун используют для отливок корпусных деталей: станин, стоек, плит, корпусов редукторов и коробок скоростей. В стационарных машинах, в частности, в металлорежущих станках, он занимает ведущее место.

Легкие сплавына основе алюминия или магния имеют плотность не более 3,5 кг/см3, высокую удельную прочность. Их подразделяют на литейные и деформируемые. Алюминиевые сплавы делятся на силумины (алюминий с кремнием, например, АЛ4) и дюралюмины (алюминий с медью и марганцем, например, МЛ5). Алюминиевые сплавы применяют для быстровращающихся и движущихся с большим ускорением деталей, в быстроходных транспортных машинах, а также для – корпусных деталей, а в самолетах – для несущих элементов.

Сплавы на основе магния широко применяют в авиационной технике.

Сплавы цветных металлов.Бронза – сплавы на основе меди обладают высокими антифрикцион­нымисвойствами, сопротивлением коррозии и технологичностью. Наилучшие антифрикционные свойства у оловянных бронз, в частности, БрО10НФ. Свинцовые бронзы вследствие их низкой твердости применяют только в виде покрытий, они требуют повышенной твердости и качества сопряженной трущейся поверхности. Алюминиевые бронзы с добавкой железа применяют при малых скоростях скольжения и повышенных давлениях при закаленных сопряженных поверхностях.

Баббитыхорошо прирабатывающиеся антифрикционные сплавы меди с мягкими металлами(оловом, свинцом, кальцием).

Латунисплавы меди с цинком, характеризуются высоким сопротивлением коррозии, электропроводностью, хорошей технологичностью; применяются для изготовления арматуры, труб, гильз патронов.

Пластические массы –материалы на основе высокомолекулярных органических соединений, обладающие в некоторой фазе своего производства пластичностью, позволяющей формовать изделия нужной конфигурации. Кроме основы, служащей связующим компонентом, многие пластмассы имеют наполнитель для повышения механических свойств.

Пластмассы использовались все чаще, что объяснялось их технологическими свойствами, практически неограниченными запасами сырья, а также многообразием физико-технических свойств. Технологические достоинства: малая трудоемкость изделий, малые отходы и т.д.

По назначению пластмассы подразделяют на конструкционные, электро- и радиотехнические, звуко- и теплоизоляционные, антикоррозионные.

Пластмассы подразделяются также на термореактивные и термопластичные. Термореактивныепластмассы в процессе изготовления под действием высокой температуры становятся твердыми и неспособными плавиться при повышении температуры (текстолит, гетинакс, древесно-слоистые пластики, стеклопласты, фенопласты, волокнит).

Термопластичные пластмассы, размягчающиеся при высоких температурах, пригодны для повторного формования (полиэтилен, полипропилен, винипласт, фторопласты, полиамиды, полиформальдегиды, полиуретаны, эпоксидные полимеры, поликарбонаты).

Будет полезно почитать по теме: