Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет

«Военмех» им. Д Ф.Устинова

Кафедра материаловедения

Курсовая работа  Тема: «Выбор конструкционных материалов и способов получения заготовок для изготовления деталей машин»

Вариант I-09692

Студент: Виноградова М. В. Группа: Р-482 Научный руководитель:

Ефимов А. Н.

Санкт-Петербург

2011

Содержание

Техническое задание………………………………………………………………………………………….3

Порядок выполнения работы:

1-й этап. Анализ условий и составление профиля требований………………4

2-й этап. Подбор альтернатив………………………………………………………………….5

3-й этап. Выбор марки стали…………………………………………………………………….5

4-й этап. Выбор режима термической обработки…………………………………..8

5-й этап. Выбор альтернативной марки стали для отливок и способа литья………………………………………………………………………………………….9

6-й этап. Зарубежные аналоги выбранной марки стали……………………….10

Заключение…………………………………………………………..………………………………………...11 Техническое задание

Для деталей машин, вращающихся в опорах (вал) с минимальным диаметром d=45 мм, максимальным диаметром 1,2d, длиной 2d и работающих при действии динамических и циклических нагрузок, требуется выбрать марку стали. Материал должен обладать максимальной прочностью. Производство – мелкосерийное.

Составить профиль требований к материалу. Выбрать марку материала из рекомендованных в соответствии с данной категорией прочности для поковок. Обосновать выбор марки. Найти альтернативную марку стали для отливок. Выбрать способ литья в соответствии с условиями задания. Подобрать зарубежные аналоги, указав механические характеристики аналогов.

Эскиз детали

Порядок выполнения работы

1-й этап. Анализ условий и составление профиля требований

По условию находим категорию прочности для поковок КП 590 (ГОСТ 8479-70). Руководствуясь требованиями КП 590, в профиль требований включаем свойства:

При заданном условии , согласно КП 590, предприятия обеспечивают поставку заготовок в термообработанном состоянии со следующими свойствами:

• не менее 590 МПа;

• не менее 14% (с учетом диаметра поковки 45 мм);

• не менее 45 (с учетом диаметра поковки 45 мм);

• KCU не менее 0,59 МДж/м² (с учетом диаметра поковки 45 мм);

• твердость НВ 235-277 кгс/мм² (2305-2717 МПа).

Чем выше значения , тем выше работоспособность, следовательно, эти показатели имеют направленность « ». Значение твердости можно трактовать либо как , либо , либо как среднее значение: кгс/мм² (2511 МПа). Поскольку требования по твердости не оговорены в условии задачи, будем считать, что требуется материал со средним значением твердости, но допустимы отклонения, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. Направленность свойства твердости будем считать положительной. Прочность максимальная.

Профиль требований

Свойство

, МПа

, МПа

, %

, %

KCU, МДж/м2

, МПа

HB

Не менее

Значение

Max

2305-2717

Min

Min

2-й этап. Подбор альтернатив

По условию, диаметр поковок равен 45 мм. По диаметру поковок и по требуемой категории прочности КП 590 подбираем альтернативы. Такими альтернативами являются стали марок 45Х, 38ХС, 35ХГСА, 35ХМ, 40ХН, 45ХН, 30ХН3А, 30ХГСА

3-й этап. Выбор марки стали

Проводим анализ соответствия показателей механических свойств рекомендованных марок сталей профилю требований

Марка стали и термическая обработка	, МПа	, МПа	, %	, %	KCU, МДж/м2	, МПа		HB, МПа		, 0С не выше
	Не менее
45Х закалка и отпуск	1030	835	9	45	0,49	410		2260-3435		-50		1,06
38ХС закалка и отпуск	930	735	12	50	0,69	380		2500		-25		1,1
35ХГСА закалка и отпуск	1620	1275	9	40	0,39	690		2365		-25		1,3
35ХМ закалка и отпуск	930	835	12	45	0,78	370		2365		-60		1,3
40ХН закалка и отпуск	980	785	11	45	0,69	390		2130-2500		-60		1,6
45ХН закалка и отпуск	1030	835	10	45	0,69	410		2130-2500		-60		1,6
30ХН3А закалка и отпуск	980	785	10	50	0,78	390		2365		-100		2,8
30ХГСА закалка и отпуск	1080	835	10	45	0,49	430		2620		-25		1,3

Учитывая дополнительное условие – максимальная прочность, среди альтернатив выбираем удовлетворяющую марку стали. Такой маркой является конструкционная легированная сталь 35ХГСА.

Свойства стали 35ХГСА:

Предел прочности	1620 МПа
Условный предел текучести ,	1275 МПа
Относительное удлинение	9%
Относительное сужение	40%
Ударная вязкость KCU	0,39 МДж/м2
Предел выносливости	690 МПа
Твердость НВ	2365
Температура полухрупкости	не выше -25
Коэффициент стоимости	1,3

Путем расчета весовой функции Q проверяем правильность выбора данной марки стали. По условию, особо значимым свойством является прочность (3 балла); весьма значимыми – KCU и (по 2 балла); остальные – значимыми (по 1 баллу). Таким образом:

Оцениваем вес каждого свойства:

Раcсчитаем для каждой марки стали:

Сталь 45Х

Сталь 38ХС

Сталь 35ХГСА

Сталь 35ХМ

Сталь 40ХН

Сталь 45ХН

Сталь 30ХН3А

Сталь 30ХГСА

По данным расчетам выбираем сталь 35ХГСА, т.к. она имеет минимальное значение весовой функции ( )