Применение легированных сталей в горных машинах.

Легированные стали, применяемые в горных машинах относятся к конструкционным материалам.

Конструкционными материалами называют материалы, идущие на изготовление деталей машин, приборов, инженерных конструкций и сооружений, работающих в условиях воздействия механических нагрузок.

Детали горных машин характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при высоких и низких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы и определяют требования к конструкционным материалам. Основные из которых – эксплуатационные, технологические и экономические.

Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того, чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и оборудования, материал должен иметь высокую конструкционную прочность.

Конструкционная прочность – комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, жесткости, надежности и долговечности.

Установлены следующие критерии конструкционной прочности:

1. критерий прочности σ_В ( временное сопротивление, МПа), σ_0,2 (условный предел текучести, МПа), σ₋₁ предел выносливости, МПа), которые при заданном запасе прочности определяют допустимые рабочие напряжения, массу и размеры детали;

2. модули упругости Е и G, которые при заданной геометрии детали определяют величину упругих деформаций, т.е жесткость;

3. пластичность (δ, %; ψ,%), ударная вязкость (КСТ, КСU, КСV, Дж/м²), вязкость разрушения К_1с порог хладноломкости t₅₀, которые оценивают надежность материала в эксплуатации;

4. циклическая долговечность; скорости изнашивания, ползучести, коррозии, определяющие долговечность материала.

Технологические требования (технологичность материалов) направленный на обеспечение наименьшей трудоемкости изготовления деталей и конструкций. Технологичность материала оценивают обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, а так же прокаливаемостью, склонностью к деформации и короблению при термической обработки. Технологичность материала имеет важное значение т.к. от неё зависит производительность и качество изготовления деталей.

Экономические требования сводятся к тому, чтобы материал имел не высокую стоимость и был доступен. Стали, по возможности должны содержать мин кол-во легирующих элементов, особенно дорогих и дефицитных. Использование высоколегированных сталей должно быть обоснованно повышением эксплуатационных свойств детали. Необходимые свойства стали обеспечиваются определенным химическим составом, соответствующей термической обработкой и поверхностным упрочнением.

Наиболее применяемые в горных машинах конструкционные легированные стали:

20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ – быстроходных валы вращающихся в подшипниках скольжения. Данные стали используют после цементации. Цементованные детали недолжны, нагреваться выше 180 – 200 °С. Из данных сталей изготавливают: Крюки кранов; серьги крюков, валы и зубчатые колеса скреперных лебедок, втулки в отверстия ковша и рукояти экскаваторов.

38ХМЗ – качественная улучшаемая сталь для работы в условиях высоких крутящих моментов и ударов – оси опорных колес экскаваторов.

40ХНМА – высококачественная сталь для работы с повышенными ударными нагрузками. Изготавливают: валы, шлицевые валы, ось большого сечения.

38ХГН – качественная сталь используемая для изготовления роликов опорного круга экскаваторов.

30ХГСА – высокопрочная (1600 МПа) высококачественная сталь для дисков роторов, пластин клапанов компрессоров.

110Г13Л – сталь Гатфильда, самоупрочняющаяся сталь аустенитного класса. Используют для изготовления зубьев и передней стенки ковша экскаваторов; для футеровки конуса и чаши конусных дробилок, для футеровки шаровых мельниц и изготовления щёк щековых дробилок.

20ХН3А, 12ХН2, 17ХН3МА – (после ХТО) применяют для изготовления тела и лап шарошечных долот.

45ХН и реже 35ХГСА – для корпуса буровых долот.

35ХГСА, 38ХН3МФА, 18Х2Н4МА – для корпуса коронки перфоратора.

84.