2 Применение статистических методов
2.1 Служебное назначение детали
Тяга - это часть машины или сооружения, подверженная растягивающим нагрузкам. Отказ в работе любой детали конечного механизма может повлечь за собой человеческие жертвы или разрушение самой машины. Поэтому к рабочим поверхностям детали предъявляются высокие требования по точности и шероховатости обработки.
Требуемая износостойкость и прочность детали обеспечивается термообработкой и маркой материала. Материал Сталь 40Х ГОСТ 4543-71, термически обработанная до HRC 35,5…42,5, обладает комплексом механических свойств.
Описание детали
Тяга применяется как промежуточное звено механизмов. Деталь относится к телам вращения, деталям типа вал.
Основными поверхностями являются цилиндрические поверхности с диаметрами 32Н7, 10Н12, 26Н14, 20h14, 65Н14, 3отв.М4-7Н. Неосновными поверхностями являются различные фаски, радиусы.
Все кромки «Тяги» тщательно скругляются в целях снижения концентрации напряжения. Для обеспечения легкости сборки и повышения работоспособности детали в составе механизма опорные поверхности выполнены с жесткими допусками формы и расположения и имеют высокий квалитет шероховатости.
Рисунок
2.1 - 3D
модель детали «тяга»
Данная деталь изготавливается из горячекатаного проката (круг) диаметром 56 мм и общей длиной 124 мм.
Так как данная деталь получена растачиванием заготовки из горячекатаного проката, на токарном станке по металлу, то все поверхности у заготовки обрабатываются.
У детали будет только одна поверхность без шероховатости, остальные имеют шероховатость.
Анализ технологичности конструкции детали
- Данная конструкция детали является жесткой и виброустойчивой при обработке;
- На данной детали предусмотрены надежные технологические базы и места крепления;
- Имеется чёткое разграничение обрабатываемых поверхностей;
- Отверстие перпендикулярно к плоскости торцов;
- В отверстиях под резьбу предусмотрены заходные фаски;
- Деталь, на одной из стадии обработки, помимо, растачивания на токарном станке, так же прошла фрезерную расточку;
- Подход инструмента ко всем поверхностям детали свободный.
На основании проведенного анализа можно сделать вывод о том, что деталь "тяга" является технологичной для данного типа производства.
Марка материала
Деталь выполнена из материала Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Это конструкционная легированная сталь.
Свойства и полезная информация:
- Удельный вес: 7820 кг/м3
- Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа
- Температура критических точек: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693
- Флокеночувствительность: чувствительна
- Свариваемость: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.
- Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв=610 МПа, К υ тв. спл=1,2 и Кυ б.ст=0,95
- Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
- Склонность к отпускной хрупкости: склонна
В таблице 2.1 представлен химический состав материала 40Х.
Таблица 2.1 - Химический состав материала 40Х
|
Химический состав в % стали 40Х | ||
|
C |
0,36 - 0,44 |
|
|
Si |
0,17 - 0,37 | |
|
Mn |
0,5 - 0,8 | |
|
Ni |
до 0,3 | |
|
S |
до 0,035 | |
|
P |
до 0,035 | |
|
Cr |
0,8 - 1,1 | |
|
Cu |
до 0,3 | |
|
Fe |
~97 | |
В таблице 2.2 представлены механические свойства при Т = 20°С.
Таблица 2.2 - Механические свойства при Т = 20°С
|
Состояние поставки, режим термообработки |
Сечение, мм |
КП |
σ0,2 (МПа) |
σв (МПа) |
δ5 (%) |
ψ % |
KCU (кДж / м2) |
НВ, не более |
|
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло |
25 |
|
780 |
980 |
10 |
45 |
59 |
|
В таблице 2.3 представлены физические свойства стали 40Х.
Таблица 2.3 - Физические свойства стали 40Х
|
T (Град) |
E 10- 5 (МПа) |
10 6 (1/Град) |
(Вт/(м·град)) |
(кг/м3) |
C (Дж/(кг·град)) |
R 10 9 (Ом·м) |
|
20 |
2.14 |
|
|
7820 |
|
210 |
|
100 |
2.11 |
11.9 |
46 |
7800 |
466 |
285 |
|
Краткие обозначения | |||
|
σв |
- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа |
|
- относительная осадка при появлении первой трещины, % |
|
σ0,05 |
- предел упругости, МПа |
|
- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа |
|
σ0,2 |
- предел текучести условный, МПа |
σизг |
- предел прочности при изгибе, МПа |
|
δ5,δ4,δ10 |
- относительное удлинение после разрыва, % |
σ-1 |
- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа |
|
σсж0,05 иσсж |
- предел текучести при сжатии, МПа |
|
- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа |
|
ν |
- относительный сдвиг, % |
|
- количество циклов нагружения |
|
в |
- предел кратковременной прочности, МПа |
R иρ |
- удельное электросопротивление, Ом·м |
|
ψ |
- относительное сужение, % |
E |
- модуль упругости нормальный, ГПа |
|
KCU и KCV |
- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 |
|
- температура, при которой получены свойства, Град |
|
T |
- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа |
и |
- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) |
|
HB |
- твердость по Бринеллю |
C |
- удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] |
|
HV |
- твердость по Виккерсу |
иr |
- плотность кг/м3 |
|
HRCэ |
- твердость по Роквеллу, шкала С |
а |
- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С |
|
HRB |
- твердость по Роквеллу, шкала В |
σtТ |
- предел длительной прочности, МПа |
|
HSD |
- твердость по Шору |
G |
- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |