материалка / 29 Моя Курсовая(настя)

Министерство Образования Российской Федерации

Ижевский Государственный Технический Университет

Воткинский филиал

Кафедра ТМиП

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Материаловедение»

на тему: «Выбор материалов и режимов термической

обработки в зависимости от условий работы

деталей и элементов конструкций»

Выполнил: студент гр. Д-512

Фролова А.А.

Проверил: доцент, к. т. н.

Сметанин В.И.

Воткинск 2006

Содержание.

1. Задание………………………………………………………………………...3

2. Введение………………………………………………………………….…....4

3. Анализ исходных данных для выбора материала…………………………..5

4. Выбор способа формообразования……………………………………..……5

5. Выбор марки материала……………………………………………………....5

6. Назначение вида и режима термической обработки……………………….6

7. Описание структуры и свойств готовых деталей…………………………..6

8. Литература…………………………………………………………………….7

Задание №29.

Выбрать способ формообразования или вид полуфабриката, марку материала и режим термической обработки для торсионного вала диаметром 25 мм, работающего в условиях резкого приложения скручивающих нагрузок. Требования к материалу готовой детали: σ_В≥1450 МПа, σ_Т≥1300 МПа, KCU≥40Дж/см².

Введение.

Долговечность и надежность деталей машин зависят от материала и его конструкционной прочности, то есть комплекса тех прочностных свойств, которые в наибольшей степени влияют на эксплутационные свойства изделия. В машиностроении используются различные материалы.

В настоящее время в мире существует огромное количество сталей и всевозможных сплавов, которые применяются в различных областях производства, при этом они могут испытывать различные воздействия, связанные: с видом нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг), характером нагружения (статический, динамический).

Не существует универсального материала, способного успешно работать во всех этих случаях. При выборе материала необходимо учитывать помимо технологических, физических и механических свойств материала и экономическую сторону вопроса, чтобы конструкция была как можно дешевле, но при этом работала с максимальной эффективностью, для этого надо выбирать наиболее целесообразный вид и форму поставляемого полуфабриката.

Для различных деталей в зависимости от свойств, которые нужны детали, применяют различные виды термообработки, которые зависят в первую очередь от выбранной марки материала, а в ряде случаев и от способа формообразования. Поэтому выбор материала для поршневого пальца осуществлялся в следующей последовательности: - анализ исходных данных (требуемых значений технических характеристик материала и условий работы детали); - выбор способа формообразования; - выбор марки материала; - назначение вида и режима.

Анализ исходных данных для выбора материала.

Задание на курсовую работу предусматривает выбор материала для торсионного вала, работающего в условиях резкого приложения скручивающих нагрузок.

Высокие значения прочностных характеристик (σв≥1450МПа, σт≥1300 МПа) говорят о том, что материал нужно искать среди улучшенных сталей.

По условию задания поверхность детали должна быть очень твердой 54-62HRC, а сердцевина должна оставаться вязкой. Из этого следует, что материал должен подвергаться цементации. Наибольшая толщина детали 30 мм, на такую глубину прокаливаются легированные стали.

Выбор способа формообразования.

Учитывая простую форму торсиного вала, для его изготовления наиболее приемлемым является использование проката диаметром 25 мм в горячекатаном состоянии. В качестве способа формообразования оптимальным будет обработка проката на токарном станке. Это позволит приблизить коэффициент использования металла к единице за счёт минимального съёма металла при последующей обработке резанием.

Выбор марки материала.

Для выбора марки материала были проанализированы механические свойства группы сталей [1,стр. 45], предназначаемых для изготовления деталей типа валов, зубчатых колёс и др.

Заданным требованиям соответствуют стали 30ХН2МА и 38Х2Н2МА. Наиболее дешёвой (менее легированной) является сталь 45ХН2МФА

Стали других групп не удовлетворяют заданным требованиям по многим показателям.

Ниже приводятся химический состав, механические и технологические свойства стали 45ХН2МФА по данным справочника [1].

Назначение стали 45ХН2МФА (табл. 216): Для торсионного вала сечением до 100мм и другие сильно нагруженные детали, работающие на резких скручивающих нагрузках.

Химический состав по ГОСТ 3543-71(табл.217): 0,42-0,5% С; 0,5-0,8% Mn; 1,3-18% Ni; 0,8-1,1% Cr;0,2-0,3%Mo; 0,1-0,18V.

Механические свойство по ГОСТ 8479-70 в сечении до 100 мм после закалки с нагревом 860°С в масло и отпуска при 460°С с охлаждением в масле[табл. 218].σ_В≥1450 МПа, σ_Т≥1300 МПа, KCU≥40Дж/см², φ=35% , δ=7%.

Прокаливаемость. Деталь прокаливается полностью, так как хромоникиливаемые стали имеют высокую прокаливаемость до 100 мм

[табл. 202]

Назначение вида и режима термической обработки.

Так как деталь была получена из проката, следовательно, имеет волокнистую структуру, а значит, ее надо подвергнуть такой термообработке, при которой деталь имела бы равномерную мелкозернистую структуру, и высокую твердость поверхности.

Окончательной термообработкой, обеспечивающей получение требуемых свойств, является закалка с нагревом на температуре 860°С с охлаждением в масле и отпуск при 460°С. Не склонна к отпускной хрупкости, но флокеночувствительность.

Структура и свойства готовой детали.

Торсионный вал, изготовленный из проката, подвергнутый цементации, а затем закалке с отпуском имеет структуру отпущенный мартенсит в поверхностном слое и феррито-перлитную структуру сердцевины.

Торсионный вал обладает следующими механическим свойствами, одинаковыми во всём объёме:

σ_В=1450 МПа, σ_Т=1300 МПа, KCU=40 Дж/см².

Выбранная в качестве материала для изготовления торсионного вала методом горячей прокатки сталь 45ХH2MФA обеспечивает выполнение заданных для этой детали требований.

Литература.

1. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. – М.: Машиностроение, 1992.

2. Марочник сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1989.

3. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Справочник (в 5 томах). – М.: Машиностроение, 1967.

4. Сметанин В.И., к.т.н., доцент. Выбор материалов и режимов термической обработки в зависимости от условий работы деталей и элементов конструкций. Методические указания к курсовой работе по материаловедению. – ВФ ИжГТУ, 2002 г.

7