IDZ2_Bochkarev

Практическое задание №2

1. Определить эксплуатационные требования к изделию 1.

Ответ: при работе распределительный вал ДВС вращается вместе с остальными элементами двигателя, располагается он в верхней части мотора под клапанной крышкой. Расположенные на валу выступы (кулачки), в строгой очередности открывают клапаны. Открытие клапанов может происходить напрямую или через толкатели. Опорные элементы (шейки) устанавливаются в подшипники скольжения (вкладыши), на которых распредвал вращается благодаря эффекту масляного клина с минимальным трением.

2. Назначить необходимые механические характеристики, обеспечивающие условия работы изделия 1.

Ответ: для успешной работы вал должен выдерживать значительный износ, быть стойким к образованию задиров на поверхности кулачков и шеек, обеспечивать отсутствие трещин и царапин на поверхностях под сальники, разрушению крепежных отверстий или резьбы в них, разрушению шпоночных пазов и посадочных мест под штифты, шкивы и шестерни и т.д.

3. Рекомендовать марку конструкционного материала (сталь, чугун) подходящего для изготовления изделия 1, чтобы оно соответствовало условиям эксплуатации.

Ответ: для выполнения своих эксплуатационных назначений вал требуется изготавливать из сплавов, обладающих высокой твердостью и износоустойчивостью, в тоже время, вал должен быть достаточно пластичным, чтобы выдерживать упругие деформации. В рекомендательном плане предлагается использовать низко (15Х, 20Х, 15Н2М, 12ХН3А) или среднеуглеродистую (40, 45, 45Х) легированную сталь с последующим повышением твердости поверхностного слоя контактирующих поверхностей.

4. Указать виды термических операций и назначить необходимые режимы термической обработки для данного изделия 1.

Ответ: для создания детали сталь требуется подвергнуть термической обработке для того, чтобы получить нужную структуру. Так как предложенные варианты относятся к доэвтектоидной группе сталей, то закалку стоит производить из однофазного состояния, нагрев производят до температуры выше линии GS (~850⁰C) диаграммы с образованием аустенита и последующим быстрым охлаждением с образованием мартенсита. Кроме этого, требуется провести Химико-термическую обработку (ХТО) с насыщением стали хромом, получаем легированную сталь (рассматриваем 15Х), с присутствием хрома, который повышает прочность сплава. До 55-60 HRC. В случае использования среднеуглеродистой стали используется упрочнение токами высокой частоты.

5. Описать конечную микроструктуру конструкционного материала и её изменение на всех этапах термической обработки изделия 1.

Ответ: конечная структура сплава представляет из себя зерна мартенсита, но, из-за низкого содержания углерода, не сильно пересыщенного, с конченой твердостью 35-40 HRC и поверхностным хромированным слоем с повышенной твердостью 55-60 HRC. Такое сочетание охватывает все предъявляемые эксплуатационные требования (малая прочностью сердцевины при высокой твердости поверхности, для деталей, работающих при трении). Изменение структуры сплава описывается из диаграммы FeC, нагретый и обогащённый сплав превращается из кристаллов ферита сначала в аустенит и затем при быстром охлаждении в мартенсит, структура Fe с атомами углерода в кристаллической решетке. После – ХТО хромом закаляет поверхностный слой детали до 55-60 HRC, так как в структуру встраиваются атомы хрома.

6. Привести изображение исходной и конечной микроструктуры выбранного конструкционного материала с указанием основных составляющих.

О твет:

Ферит

Аустенит

Мартенсит с хромом.

ИЗДЕЛИЕ 1 ИЗДЕЛИЕ 2

Распределительный вал ДВС Лопата штыковая

Знакопеременные нагрузки, Ударные нагрузки,

высокие контактные напряжения интенсивный абразивный

износ режущей кромки