материалка / Курсовичок

Министерство Образования Российской Федерации

Ижевский Государственный Технический Университет

Воткинский филиал

Кафедра ТМиП

КУРСОВАЯ РАБОТА

По материаловедению

«Выбор материалов и режимов термической обработки в зависимости от условий работы деталей и элементов конструкции».

Выполнила: студентка гр. Д-511

Гмызова Ю.В.

Проверил: доцент, к.т.н.

Сметанин В.И.

Воткинск-2004г.

СОДЕРЖАНИЕ.

1. Текст задания с эскизом

2. Введение

3. Анализ исходных данных для выбора материала

4. Выбор способа формообразования

5. Выбор марки материала

6. Назначение вида и режима термической обработки

7. Описание структуры и свойств готовых деталей

8. Литература

Текст задания с эскизом.

Выбрать способ формообразования, марку материала и режим термической или химико-термической обработки для высоконагруженной шестерни диаметром 85 мм, работающей без значительных ударных нагрузок. Наибольшая толщина 10 мм. Требования: твёрдость зубьев 50-55 HRC,свойства в сечении - σ_в≥1050 МПа, σ_т≥900 МПа, δ≥8%, KCU≥40 Дж/см².

Ведение.

Анализ исходных данных.

Задание на курсовую работу предусматривает выбор материала для высоконагруженной шестерни, работающей без значительных ударных нагрузок. Анализ приведенных в задании требований показал следующее:

Довольно высокие значения прочностных характеристик (σ_В≥1050МПа, σ_Т≥900 МПа) при хорошей пластичности и вязкости (δ≥8%, KCU≥40 Дж/см²) характерны для средне- и высоколегированных сталей в улучшенном состоянии, то есть после закалки с высоким отпуском. Углеродистые и низколегированные стали с таким уровнем прочности обычно имеют более низкие пластические и вязкие свойства. Следовательно, искать нужный материал следует в первую очередь среди высоко- и среднелегированных улучшаемых сталей.

Максимальный размер сечения шестерни равен 85 мм, следовательно, именно такой прокаливаемостью должен обладать выбранный материал, чтобы это условие было выполнено. Такая глубина прокаливаемости также характерна для легированных сталей.

Выбор способа формообразования.

При изготовлении заготовок зубчатых колёс применяют различные методы: прокатка, ручная ковка, горячая штамповка, холодная штамповка, литьё, прессование, и др. Лучшим методом является тот, по которому заготовки получаются наиболее экономичными, включая стоимость механической обработки, и имеют требуемое качество.

В качестве способа формообразования для шестерни следует применить горячую штамповку.

Горячая штамповка заготовок зубчатых колёс, как правило, производится в крупносерийном и массовом производстве на молотах, горизонтально-ковочных машинах, кривошипных прессах и т.д. Штампуют заготовки по двум основным причинам. Во-первых, в результате штамповки деталь приобретает правильную форму, благодаря чему уменьшаются трудоёмкость механической обработки и количество неиспользованного материала; во-вторых, штамповка увеличивает прочность зубчатого колеса.

Выбор марки материала.

Для выбора марки материала были проанализированы механические свойства группы сталей легированных, предназначенных для изготовления валов, осей, крупных зубчатых колес, пальцев, деталей с трущимися поверхностями, подвергающимися истиранию без значительных ударных нагрузок.

Назначение стали 50Х [1. т.155]: валы, оси, крупные зубчатые колёса, пальцы и другие детали с трущимися поверхностями, подвергающимися истиранию без значительных ударных нагрузок.

Химический состав по ГОСТ (4543-71) [1. т.156]:

0,46-0,54% С; 0,50-0,80% Mn; 0,80-1,10 % Cr; 0,17-0,37% Si.

Механические свойства по ГОСТ(4543-71) [1. т.158].

В сечении до 25мм Закалка в масле при температуре 830°С, отпуск с охлаждением в воде или в масле 520°С, σ_т≥900, σ_в≥1100, δ≥9, КСU≥40Дж/см²

СТАЛЬ 50Х Отжиг t,°с=820

НВ, не более 229

ТВЧ, (t,°c)=З+ Он, 160-180 (З- закалка, Он- отпуск низкий)

HRC поверхности>56

(табл.158).

Назначение вида и режима термической обработки.

При получении заготовок шестерён методом горячей штамповки в процессе нагрева до происходит рост зерна. Оптимальным вариантом окончательной упрочняющей термообработки, обеспечивающей получение требуемых свойств, является закалка с нагревом на температуру 830°С с охлаждением в масле и отпуск при 520°С с охлаждением в воде или в масле для предотвращения появления отпускной хрупкости.

Описание структуры и свойств готовых деталей.

Шестерни, изготовленные из легированной стали и подвергнутые упрочняющей термообработке, состоящей из закалки с высоким отпуском, имеют равномерную сорбитную структуру по всему сечению, и обладают следующими механическими свойствами одинаковыми во всем объеме шестерни:

σ_В≥1050МПа, σ_Т≥900МПа, δ≥8%, KCU≥40 Дж/см².

Таким образом, выбор в качестве материала для шестерен сталь 50Х, изготовление их методом горячей штамповки, потому что при штамповке волокна располагаются по контуру, благодаря чему повышается качество детали. И применение в качестве упрочняющей термообработки закалки с высоким отпуском обеспечивает выполнение заданных для этих деталей требований.