материалка / материаловеденье123 / крюк

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Воткинский филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Материаловедение»

Выбор материалов и режимов термической

обработки в зависимости от условий работы

деталей и элементов конструкций

Выполнил: студент гр. Т-513

Ширяев Е.А.

Проверил: доцент, к.т.н.

Сметанин В.И. п

Воткинск

2005

Содержание:

1. Анализ исходных данных

2. Выбор способа формообразования

3. Выбор материала для изготовления детали

4. Назначение вида и режима термической обработки

5. Описание свойств готовой детали

Задание № 38

Выбрать способ формообразования, марку материала и режим термической обработки для крюка железнодорожного крана. Максимальная толщина крюка 80 мм.

Механические свойства в сечении крюка: σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² .

^{Введение}

Задача выбора материала детали, способа получения заготовки и термической обработки заключает в себе решение нескольких проблем:

1.выбранный материал детали должен обеспечивать необходимую прочность и надёжность детали при заданных нагрузках;

2.способ получения заготовки должен учитывать свойства выбранного материала, форму детали и быть достаточно экономичным;

3.термообработка детали должна обеспечить выполнение эксплуатационных и экономических требований, а так же повысить конструкционную прочность детали.

Анализ исходных данных

Значения прочностных характеристик (σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² ) характерны для группы сталей.

Легированные стали с таким уровнем прочности имеют более высокие пластические и вязкие свойства, а углеродистые конструкционные стали с таким уровнем прочности имеют пластические и вязкие свойства подходящие для изготовления данной детали.

Крюки можно изготовлять и из других видов сталей, но нас интересует экономичность в изготовлении детали, а углеродистые конструкционные стали являются самыми дешевыми из подходящих по механическим свойствам для данной детали.

Исходя из стоимости данных видов сталей, следует искать нужный материал среди углеродистых конструкционных сталей.

Крюк железнодорожного крана с максимальной толщиной 80 мм. Работает на растяжение и изгиб и при температуре окружающей среды -40⁰С до 40⁰С.

Крюки предназначены для подъёма, опускания или удержания на весу изделий при монтажных и такелажных работах. Крюки имеют сложную конструкцию.

Выбор способа формообразования

Выбор способа получения заготовки для детали зависит от конструкции, размеров детали, от выбранного материала, а так же от типа производства.

Крюки для подъёма грузов изготавливают коваными и штампованными, а так же пластинчатыми. Пластинчатые крюки проще кованых в изготовлении и более надёжны, так как одновременное разрушение всех пластин практически исключено, но они тяжелее.

Для данной детали выбираем способ формообразования горячую штамповку, изготовление штампов значительно повышает себестоимость детали, но при серийном производстве затраты оправдываются.

В деталях не должно быть трещин, раковин и других дефектов, влияющих на прочность.

Изготовление из цельного куска стали нетехнологично, требует больших экономических затрат. Одно из важнейших условий при изготовлении деталей является её экономичность при наименьших затратах. Поэтому выбираем способ формообразования горячую штамповку.

Выбор материала для изготовления детали

Сравнение свойств предварительно выбранных материалов полностью соответствующих заданным требованиям и наименьшей себестоимостью представлены в таблице 1. [№5,стр40,84,88]

Сталь	σт, МПа	σВ, МПА	Ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
15	200	400	55	60	111-156
20	220	440	53	55	123-167
25	250	480	48	50	143-179
35	280	540	-	-	-
40	350	600	45	60	174-217

В качестве материала для данной детали может быть рекомендована сталь 15 так как она более дешева и удовлетворяет механическим свойствам.

Назначение стали 15 без термической обработки или после нормализации:

патрубки, вилки, болты, фланцы, змеевики . [№5,стр37]

Химический состав: ГОСТ 1050-74

С- 0.12-0.19%,Si- 0.17-0.37%,Mn- 0.35-0.65%,C_r-0.25 [№5, стр.38]

Механические свойства:

Механические свойства крюка: σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² даны по всему его сечению, т.к. нормализация вызывает перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, получаемую при штамповке.

Назначение вида и режима термической обработки

Для достижения требуемых механических свойств, приведенных выше, рекомендуется провести нормализацию от 900-920⁰С,затем высокий отпуск от 600-680⁰С и охлаждение на воздухе.

Описание свойств готовой детали

Механические свойства готовой детали:

σ_т ≥200МПа, σ_в ≥400МПа,ψ≥550%,KCU≥60Дж/м². [№5,стр40]

Крюки, изготовленные из стали 15 методом горячей штамповки с последующей нормализацией и высоким отпуском и охлаждением на воздухе, обладают следующими механическими свойствами приведенные выше. Нормализация применяется для получения мелкозернистой структуры, повышения прочности и вязкости, снятия внутренних напряжений.

Конечная структура крюка после термической обработки феррит+перлит.[№1,стр114]

Вывод: СТАЛЬ 15 НАИЛУЧШИМ ОБРАЗОМ ПОДХОДИТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЮКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КРАНА , ТАК КАК ОНА СООТВЕТСТВУЕТ ЗАДАННЫМ КРИТЕРИЯМ И ПОЗВОЛЯЕТ ИЗГОТОВИТЬ КРЮК С НАИМЕНЬШЕИ СЕБЕСТОИМОСТЬЮ.

Литература:

1. Н.С. Ачеркан, “Справочник металлиста”,Москва,1985,издательство “Машиностроение”

2. В.М. Кована, “Справочник технолога машиностроителя”,Москва, 1983,издательство “Машиностроение”

3. В.И.Анурьев, “Справочник конструктора-машиностроителя”,2001,издательство “Машиностроение”

4. В.А.Васильев, “Справочник по кранам”,Москва,1988, издательство “Машиностроение”

5. В.Н. Журавлев, “Машиностроительные стали ”, Москва,1981,издательство “Машиностроение”