0169 / 2 / 1 / 4 / ПЗ / 1.1 Служебное назначение, тип детали, описание материала детали, материала заменителя и покрытия

1. Подготовка и проектирование технологического процесса

механической обработки детали

1.1 Служебное назначение, тип детали, описание материала детали, материала заменителя и покрытия

Детали класса «втулки» служат либо как промежуточные элементы для базирования в корпусных деталях подшипниковых опор, либо для выполнения функции предачи крутящего момента (шестерни).

Соответственно этому служебному назначению исполнительными поверхностями у втулок являются либо основное отверстие и соосная ему наружная цилиндрическая поверхность, либо зубчатая поверхность (шпоночный паз). В данной детали исполнительной поверхностью является основное отверстие 38 Н12.

Основной конструкторской базой у деталей класса «втулки» является ось основного отверстия, если деталь садится на вал. Или наружной цилиндрической поверхности, если деталь вставляется в отверстие в корпусе.

Основной технологической базой при обработке деталей класса «втулки» является основное отверстие, относительно которого обрабатывается точнсть расположения остальных поверхностей.

Втулка изготовлена из сплава АД1 - это алюминий технической чистоты, содержащий не более 0,7% примесей, в основном – железо и кремний. Относятся к системе А l - Cu - Mg - Mn . Он интенсивно упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Горячая деформация возможна в широком интервале температур от 350 ⁰ до 450 ° C. Деформации при комнатной температуре сплав может подвергаться как в отожженном, так и в закаленном состоянии. Области применения алюминиевых сплавов - элементы конструкций и деталей, не несущие нагрузки и требующие применения материала с высокими пластическими свойствами, хорошей свариваемостью, высоким сопротивлением коррозии и высокой тепло- и электропронодностью.

Таблица 1 – Химический состав материала АД1 в %

Fe	Si	Mn	Ti	Al	Cu	Mg	Zn	Примесей
до 0.3	до 0.3	до 0.025	до 0.15	min 99.3	до 0.05	до 0.05	до 0.1	прочие, каждая 0.05; всего 0.7

Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно.

Таблица 2 – Механические свойства при Т=20^oС материала АД1

Сортамент	σв, МПа	σт, МПа	d5 %	Y %	KCU кДж / м2	НВ
сплав отожженный	70	30	36	89	900	25

Таблица 3 – Физические свойства материала АД1

T, Град	E 10- 5, МПа	a 106 , 1/Град	l, Вт/(м·град)	r, кг/м3	C, Дж/(кг·град)	R 109, Ом·м
20	0.71			2710		29.2
100		24	226
200		25.6

Таблица 4 - Свариваемость

без ограничений	сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая	сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая	для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки

Материалом заменителем является алюминиевый сплав Д16. Сплав Д16 относится к термически упрочняемым алюминиевым сплавам. Это означает, что его можно закалить. Сплав содержит 3,8-4,9% меди и 1,2-1,8% магния.

Таблица 5 – Химический состав материала А16 в %

Fe	Si	Mn	Ni	Ti	Al	Cu	Mg	Zn	Примесей
до 0.5	до 0.5	0.3 - 0.9	до 0.1	до 0.1	90.8 - 94.7	3.8 - 4.9	1.2 - 1.8	до 0.3	прочие, каждая 0.05; всего 0.1

Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно.

Таблица 6 – Механические свойства при Т=20^oС материала Д16

Сортамент	σв, МПа	σт, МПа	d5 %	Термообр.
-	470	300	19	Закалка и старение

Твердость материала Д16 , сплав отожженный	HB 10 -1 = 42 МПа
Твердость материала Д16 после закалки и старения	HB 10 -1 = 105 МПа

Таблица 7 – Физические свойства материала Д16

T, Град	E 10- 5, МПа	a 106 , 1/Град	l, Вт/(м·град)	r, кг/м3	C, Дж/(кг·град)
20	0.72			2800
100		22,9	130		0,92

Обозначения:

- механические свойства:

σв - Предел кратковременной прочности , [МПа];

σт - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа];

d5 - Относительное удлинение при разрыве , [ % ] ;

y - Относительное сужение , [ % ] ;

KCU - Ударная вязкость , [ кДж / м²];

НВ – Твердость по Бринеллю.

- физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град] ;

E - Модуль упругости первого рода , [МПа] ;

A - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20°),[1/Град];

l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , Вт/(м·град)];

r - Плотность материала , [кг/м3];

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20° - T ), [Дж/(кг·град)];

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м].

Сплав Д16 хорошо сваривается точечной сваркой. При газовой и аргоно-дуговой сварках с присадкой Д16 склонен к образованию кристаллизационных трещин. Предел прочности сварного соединения составляет 60-75% от прочности основного материала. При перезакалки и естественном старении прочность достигает 90% от прочности основного материала. Пластичность сварных швов пониженная.

Детали из сплава Д16 обычно эксплуатируются при температурах не выше 120°C, так как при высоких температурах он проявляет склонность к межкристаллитной коррозии.

Для защиты сплава от коррозии применяют анодное оксидирование.

Деталь покрывается Ан.окс.нхр ГОСТ 9.301-86. Анодно-оксидное покрытие дюралюминов для образования толстой твердой окисной пленки используется специальная низкотемпературная ванна. Применяется для увеличения износостойкости дюралюминиевых деталей. Цвет покрытия Ан.окс.нхр. на АД1 и Д16 зеленовато-голубой с радужными оттенками или без них.