Методы термической и химико-термической обработки
Термическая обработка деталей может изменить механические свойства материала: увеличивать прочность и твердость, улучшить пластичность, повысить износостойкость, улучшить структуру материала.
При термической обработке деталей происходит ее нагрев до определенной температуры, выдержка и последующее охлаждение. Рассмотрим некоторые из них.
Отжигу подвергают детали, получаемые с помощью литья и сварки (корпуса, рамы, стойки и т.д.). В результате этого улучшается однородность структуры, уменьшается твердость и снижаются внутренние напряжения.
Нормализацию осуществляют для понижения поверхностной твердости и снятия внутренних напряжений, возникающих в результате различных видов пластической деформации: ковки, резания и т.д.
Закалку применяют для стальных деталей содержащих не менее 0,3% углерода с целью повышения твердости, прочности и изменения структуры материала. Закалка повышает механические характеристики валов, шестерен, кулачков, пальцев и др. деталей. Для получения светлой и блестящей поверхности у легированных сталей осуществляют, светлую закалку – нагрев детали в среде диссоциированого аммиака.
Более подробно о методах термической обработки смотри дополнительную литературу.
При конструировании деталей, проходящих термообработку необходимо:
- выбирать марку материала в соответствии с требованиями к деталям и видом термической и химико-термической обработки;
- делать плавные переходы от одного сечения к другому с максимально большим радиусом гантелей;
- изготовлять детали сложной конфигурации из легированной стали, как менее деформируемой при закалке;
- оставлять резьбу сырой;
- снимать фаски в деталях с острыми кромками для снижения концентрации напряжений.
Рациональный выбор профилей несущих конструкций
В технической литературе при выборе наиболее экономичных по площади профилей обычно применяется отношение момента сопротивления W к площади сечения профиля F, т.е. W/F, при этом, чем больше отношение, тем профиль более экономичен. Однако такое отношение является размерным (мм) и зависит от размеров элементов профиля, что не позволяет сопоставлять сечения и профили, имеющие разные формы и размеры.
Поэтому чаще используются соотношения, дающие возможность сопоставлять различные сечения независимо от формы и габаритов. Для определения рациональных характеристик профиля НК, работающих на изгиб, можно пользоваться следующими формулами:
при расчете на прочность:
при расчете на жесткость:
,
(1)
,
(2)
где пр и ж - рациональные характеристики профилей;
I – момент инерции сечения.
Характеристики различных профилей при работе блока на изгиб, рассчитанные по (1) и (2), приведены в таблице 1. Из анализа выражений (1) и (2) и таблицы 1 можно сделать ряд выводов:
- чем величины при пр и ж меньше, тем профиль более рационален по площади, следовательно, и по массе;
- величины пр и ж позволяют сравнивать между собой любые профили, имеющие различные формы и размеры, например круглый профиль (таблица 1) имеет ж = 3,6 , а квадратный (с квадратным отверстием при отношении а/А=0,9) ж = 1,1. Беря отношение величины ж круглого профиля и квадратного (с квадратным отверстием), видим, что для обеспечения одной и той же жесткости круглый профиль будет иметь в 3,6/1,1=3,27 раза большую площадь сечения;
- величины пр и ж позволяют проводить анализ различных профилей для выявления определенных зависимостей
