2. Исходные данные

Деталь – Вал

Допускаемое напряжение – 300 МПа

Годовая программа - 100

Чертеж исходной детали представлен на рис. 1.

Рис. 1 - Эскиз детали

3. Выбор материала и метода получения детали

При выборе материала учитывали:

• условия работы детали

• характер и величину действующей на деталь нагрузки;

• температуру и коррозионное воздействие среды;

• степень и вид изнашивания: под действием сил трения, абразивное, усталостное и др.

Учитывая условия эксплуатации детали и встречающиеся на практике виды разрушений и износа, вал относится к деталям I группы.

Материал должен обладать высокой твердостью и износостойкостью поверхностного слоя при вязкой и достаточно прочной сердцевине. Такие свойства обеспечивают цементуемые низкоуглеродистые и легированные стали, наиболее применяемые марки которых представлены в (табл. 1)

Таблица 1

Свойства цементуемых сталей после, цементации, закалки и низкого отпуска

Марки стали	Прокалива-емость, Dкр, мм	Механические свойства
	Вода/масло	σВ	σ0,2	σ-1	σ	Ф	Твердость
		МПа			%		Сердце-вины	Поверх-ности
							HB, МПа	HRC
10	5-10/-	400	250	200	25	55	1370	56-62
25	12-10/-	620	380	230	17	40	1700	54-62
20Х	-/8-20	800	650	330	11	40	2500	54-62
18ХГТ	30/20-40	1000	900	400	9	50	3000	62
12ХН3А	80/70	1000	850	400	12	55	3000	56-62
18Х2Н4МА	100/95	1150	850	460	12	50	4200	58-62

Расчёт необходимых прочностных характеристик:

Основные марки конструкционных материалов стандартизованы, т.е. поставляются с гарантированными свойствами. При расчете деталей на прочность определяют рабочие напряжения [σ]доп.

Согласно [σ] < σ _0,2/ 1,6 или < σ _B/ 2,4.

[σ]=300 МПа

σ _0,2 ≥1,6*[σ]=1,6*300=480

σ _0,2≥480 МПа

σ _B ≥2,4*[σ]=2,4*300=720

σ _B ≥720 МПа

Исходя из рассчитанных и табличных данных, можно прийти к выводу, что для изготовления шлицевого вала подходит сталь 20Х (σ_0,2= 650МПа, σ_В = 800МПа). так как хромоникелевые стали обеспечивают высокий комплекс механических свойств, имеют более высокий температурный запас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разрушению.

Материал детали – Сталь 20Х. В условиях мелкосерийного производства предпочтительным способом получения заготовок для детали типа “шлицевой вал” является свободная ковка.

Ковка не только изменяет форму и размеры обрабатываемого металла, но и способствует улучшению его структуры и механических свойств. Она измельчает и уплотняет зерна, устраняет внутренние раковины и пузыри. Свободная ковка обычно применяется для получения единичных поковок различной формы и размеров, а также при изготовлении небольших партий поковок.