- •Міністерство освіти і науки україни
- •Мoдуль1. Основні положення статики, опору матеріалів та загальні принципи конструювання і проектування
- •Основні поняття та визначення статики
- •1.1.7. Момент сили відносно точки.
- •1.2. Аксiоми статики
- •Види в’язей та їх реакції
- •1.4. Основнi задачi статики та правила їх вирішення.
- •1.5. Довільна плоска система сил.
- •1.5.1. Теорема про приведення довільної плоскої системи сил до деякого центру. Головний вектор і головний момент.
- •1.5.2. Умови рівноваги довільної плоскої системи сил.
- •1.5.3. Загальний та окремі випадки рівноваги довільної плоскої системи сил.
- •1.6. Основні визначення і задачі опору матеріалів
- •1.7. Основні гіпотези і принципи опору матеріалів.
- •1.8. Типи моделей форми конструкцій
- •1.9. Класифікація навантажень. Зусилля, що діють на деталі конструкції, поділяють на дві групи -
- •1.10. Метод перерізів
- •1.11. Статично-визначені та статично-невизначені задачі
- •1.12.4. Осьові моменти опору.
- •1.12.5. Геометричні характеристики простих фігур.
- •1.13. Види навантажень та види деформацій
- •1.14. Напруження
- •1.14.1. Повнe напруження та його складові.
- •1.14.2. Фізичний сенс нормального та дотичного напруження.
- •1.14.3.Напружений стан в даній точці.
- •1.14.4. Види напруженого стану.
- •1.14.5. Оцінка міцності елементів конструкцій. Умови міцності.
- •1.15. Епюри внутрішніх зусиль та напружень
- •1.15.2. Епюри крутних моментів.
- •Найбільші дотичні напруження виникають в точках зовнішнього контура поперечного перерізу і обчислюються за формулою:
- •1.15.3. Епюри поперечних сил та згинаючих моментів при плоскому
- •Диференціальні та інтегральні залежності при
- •1.17. Характерні особливості побудови епюр поперечних сил та згинаючих моментів.
- •1.18. Розрахунки на міцність
- •1.18.6. Розрахунки на міцність при складній деформації.
- •1.19. Основи теорії деформованого стану
- •1.19.1. Загальні визначення.
- •1.19.2. Закон Гука. Коефіцієнт Пуассона.
- •1.19.3. Розрахунки на жорсткість.
- •1.19.3.1. Розтяг – стиск.
- •1.19.3.2. Зсув (зріз).
- •1.19.3.3. Згин (згинання, вигин).
- •1.19.3.4. Кручення.
- •1.20. Загальні відомості про конструювання і проектування виробів
- •1.20.1. Структура виробу.
- •1.20.2. Критерії працездатності елементів конструкцій.
- •1.20.3. Стадії розробки конструкторської документації.
- •1.20.4. Основні види графічних документів.
- •1.20.5. Види текстових документів.
- •1.21. Загальна характеристика конструкційних матеріалів.
- •1.21.1. Сталь.
- •1.21.1.1. Види сталей.
- •1.21.1.2. Термічна та хімікотермічна обробка сталей.
- •1.21.2. Чавун.
- •1.21.3. Сплави кольорових металів.
- •1.21.4. Композитні металеві матеріали.
- •1.21.5. Пластмаси.
- •1.21.5.1. Термореактивні шаруваті пластмаси.
- •1.21.5.2. Термопластичні пластмаси.
- •1.21.6. Гума.
- •Питання для самоконтролю
- •Перелік літератури
1.21.1.2. Термічна та хімікотермічна обробка сталей.
Для підвищення механічних і спеціальних властивостей сталей і сплавів застосовують термічну і хімікотермічну обробку, а також механічне зміцнення.
Термічна обробка – це процес, що складається з нагрівання й охолодження металу при визначених температурних режимах.
Види термічної обробки: отжиг, нормалізація, загартування, відпустка і поліпшення.
Отжиг і нормалізацію застосовують для усунення внутрішніх напружень у заготівках, одержуваних відливанням або обробкою тиском для полегшення обробки на верстатах.
Загартування застосовують для підвищення твердості і зносостійкості деталей.
Відпустку застосовують для усунення крихкості і поліпшення оброблюваності після загартування.
Поліпшення роблять для підвищення твердості при збереженні або збільшенні в'язкості.
До хімікотермічної обробки відносяться: цементація, азотування, ціанування – насичення поверхневого шару деталей відповідно вуглецем, азотом, вуглецем і азотом одночасно.
Після хімікотермічної обробки та загартування поверхневий шар деталей здобуває високу твердість, а підкірковий шар зберігає первісну в'язкість.
Для підвищення міцності і зносостійкості поверхні деталі застосовують також механічне зміцнення, яке виконують за допомогою наклепу. Наклеп виконують методом дробоструйної обробки або накаткою роликом.
1.21.2. Чавун.
Чавун являє собою сплав заліза з вуглецем, зі змістом вуглецю понад 2%. За хімічним складом чавун поділяється на сірий, високоміцний, білий і ковкий.
Сірий чавун містить від 2,4 до 3,6% вуглецю у вигляді пластинчастого графіту. Сірий чавун має високі ливарні властивості, середню міцність і є дешевим ливарним матеріалом для виготовлення деталей машин.
Приклад позначення марок сірого чавуну: СЧ 12-28
Перші дві цифри вказують межу міцності при розтязі в кг/мм2, наступні дві – межу міцності при вигині.
Високоміцний чавун одержують додаючи в сірий чавун невелику кількість магнію, при цьому графіт у чавуні приймає кулясту форму. Кулястий графіт менше послаблює металеву основу чавуна, ніж пластинчастий.
Приклад позначення марок високоміцного чавуну: ВЧ 40-1,5.
У позначенні перші дві цифри – межа міцності розтягу в кг/мм2, наступні дві – відносне подовження у відсотках.
Білий чавун містить до 4 % вуглецю у вигляді цементиту (Fe3C). Білий чавун дуже твердий і крихкий, тому його використовують тільки для переробки в сірий і ковкий чавун.
Ковкий чавун одержують тривалим нагріванням при високих температурах виливків з білого чавуна, в результаті чого утворюєься пластівчастий графіт, який менше послабляє металеву основу чавуна, ніж пластинчастий або кулястий. Ковкий чавун має високу міцність, добре переносить вібрацію й ударні навантаження.
Приклад позначення марок ковкого чавуну: КЧ 30-6.
Цифри позначають те ж, що і для високоміцного чавуна.
1.21.3. Сплави кольорових металів.
Латуні – це подвійні сплави з міді і цинку і багатокомпонентні, що включають також алюміній, залізо, марганець, свинець, нікель і інші добавки. Вони мають добрі механічні властивості та корозійну стійкість. Вартість латуні перевищує вартість сталі 45 приблизно в 5 - 6 разів.
Бронзи – це сплави міді з оловом (оловяністі бронзи), а також сплави міді з алюмінієм, залізом, нікелем та іншими металами, крім цинку (безоловяністі бронзи).
Бронзи мають високі антифрикційні, антикорозійні і ливарні властивості. Бронзи застосовують для вкладишів підшипників, вінців черв'ячних коліс, струмопровідних деталей. Вартість бронзи перевищує вартість сталі 45 приблизно в 10 разів.
Марки латунів і бронз позначають таким чином.
Перші букви в позначають: Л –латунь і Бр. – бронза. Наступні букви позначають: А – алюміній, Б – берилій, Ж – залізо, К – кремній, Мц – марганець, Н – нікель, О – олово, С – свинець, Ц – цинк, Ф – фосфор.
В марках латунів перші дві цифри після букв вказує вміст міді у відсотках, інші цифри, що відділяються одна від іншої через тіре, вказують вміст відповідних елементів у відсотках.
В марках бронз, на відміну від латунів, вміст міді не вказується.
Приклади позначення марок латунів і бронз: Л86, ЛАЖ60-1-1, Бр.ОЦ10-2, Бр.КМц3-1.
Баббіти – високоякісні антифрикційні сплави на олов'яній і свинцевій основі. Вони мають дуже малий коефіцієнт тертя в порівнянні з іншими металами. Вартість баббітів у кілька разів перевищує вартість бронзи.