1.6. Натурные и эксплуатационные испытания

В заключение необходимо отметить, что какими бы точными ни были предварительные расчеты конструкционной прочности, обеспечить которую должен выбираемый материал, нельзя судить только по ним о надежности работы детали, а в ряде случаев вообще не удается выбрать материал для конкретных условий работы, пользуясь данными справочников или лабораторных испытаний стандартных образцов.

Поэтому зачастую необходимы натурные испытания деталей на специальных стендах и непосредственно в эксплуатации.

Это, конечно, очень трудоемко и дорого, но необходимо, особенно для ответственных деталей, т. к. по информации об их стойкости можно установить комплекс параметров, которые находятся в наибольшей корреляции с эксплуатационными свойствами деталей машин (корреляция – зависимость без явно выраженной закономерности изменения из-за невозможности точно учесть влияния многих одновременно меняющихся факторов).

При установлении этих параметров, кроме стандартных механических, свойств (σ_в, σ_т, δ, ψ, а_н) с учетом прокаливаемости стали, должны учитываться работа распространения трещины, предел выносливости, контактная усталостная прочность, сопротивление износу и т. д.

2. Порядок выполнения работы

1. Изучите классификацию сталей и уяснить область их применения.

2. Выберите сталь для изготовления указанной детали, исходя из заданных условий, и дать подробное обоснование выбора.

3. Приведите химический состав и указать марку выбранной стали.

4. Определите и обосновать способ упрочняющей обработки и его режимы.

5. Укажите структуру и твердость стали после каждой операции термической (химико-термической) обработки, а также механические свойства в готовом изделии.

6. Сравните полученные свойства выбранной стали с заданными техническими условиями.

7. Составьте отчет в соответствии с указанными пунктами.

При составлении отчета необходимо привести краткую классификацию сталей по назначению, химическому составу, качеству, способу производства и структуре. Начертить участок диаграммы состояния Fe – Fe₃C и указать на нем выбранную сталь. Составить технологию и изобразить схему термической (химико-термической) обработки, обосновав режимы с помощью диаграммы состояния.

3. Контрольные вопросы

1. Состав, структура, маркировка и механические свойства легированных сталей.

2. Объясните существующую классификацию металлических сплавов и сталей.

3. Легированные конструкционные стали – легирующие элементы, механические свойства.

4. Как классифицируют конструкционные легированные стали? Их применение.

5. По каким признакам классифицируют стали и какой из них наиболее показателен?

6. Как маркируют легированные стали?

7. Какие требования предъявляют к конструкционным сталям?

8. Назовите преимущества и недостатки легированных конструкционных сталей по сравнению с углеродистыми.

9. Выбор оптимального состава материала и режимов упрочняющей обработки в соответствие с требованиями к типовым деталям машин.

10. Назовите способы упрочняющей обработки легированных сталей и их режимы.

11. Почему важен правильный выбор материала и упрочняющей обработки деталей машин?

12. Как определяется прокаливаемость сталей?

13. Нарисуйте схемы, показывающие различную скорость охлаждения по сечению и в связи с этим несквозную прокаливаемость.

14. Прокаливаемость прутков различного размера при закалке в воде и масле.

15. Цементация сталей.

16. Режимы термической обработки цементированных деталей.

17. Mикpocтpyктypa цeмeнтиpoвaннoro слоя пocлe медленного oxлаждения c тeмпepaтypы цeмeнтации.

18. Закалка и низкий отпуск легированных сталей.

19. Шестерни и зубчатые колеса с применением цементации, закалки и низкого отпуска.

20. Валы с применением азотирования и закалки ТВЧ.

21. Рессоры и пружины с использованием закалки, среднего отпуска и поверхностно-пластической деформации (ППД).

22. Что представляют собой натурные испытания и для чего их проводят?

23. Что представляют собой эксплуатационные испытания и для чего их проводят?

24. Как выбрать материал для изготовления детали, работающей в конкретных условиях?