1. Хімічний склад.
Залежно від хімічного складу розрізняють сталі вуглецеві та леговані . У свою чергу вуглецеві сталі можуть бути:
A) маловуглецевої, тобто містять вуглецю менш 0,25%;
Б) середньовуглецевого, вміст вуглецю становить 0,25-0 , 60%
B) високовуглецевого, в яких концентрація вуглецю перевищує 0,60% Леговані стали підрозділяють на:а) низьколеговані зміст легуючих елементів до 2,5%б) середньолегованих, до їх складу входять від 2,5 до 10% легуючихелементів;в) високолеговані, які містять понад 10% легуючих елементів.
2. Призначення. За призначенням сталі бувають: 1) конструкційні, призначені для виготовлення будівельних і машинобудівних виробів. 2) Інструментальні, з яких виготовляють ріжучий, міряльний, штампового та інші інструменти. Ці стали містять більш 0,65% вуглецю. 3) З особливими фізичними властивостями, наприклад, з певними магнітними характеристиками або малим коефіцієнтом лінійного розширення: електротехнічна сталь, суперінвар. 4) З особливими хімічними властивостями, наприклад, нержавіючі, жаростійкі або жароміцні сталі.
3. Якість. У залежності від вмісту шкідливих домішок: сірки і фосфору-сталипідрозділяють на: 1. Сталі звичайної якості, утримання до 0.06% сірки і до 0,07% фосфору. 2. Якісні - до 0,035% сірки і фосфору кожного окремо. 3. Високоякісні - до 0.025% сірки і фосфору. 4. Особовисококачественние, до 0,025% фосфору і до 0,015% сірки.
4. Ступінь розкислення. 4. За ступенем видалення кисню із сталі, тобто За ступенем її розкислення, існують:
1) спокійні сталі, тобто, повністю розкислення, а також вони стали позначаються літерами "сп" наприкінці марки (іноді букви опускаються);
2) киплячі сталі - слабо розкислення; маркуються буквами "кп";
3) підлозі спокійні сталі, що займають проміжне положення між двома попередніми; позначаються літерами "пс" .
Сталь звичайної якості підрозділяється ще й з постачання на 3групи:
1) сталь групи А постачається споживачам за механічними властивостями
(така сталь може мати підвищений вміст сірки або фосфору);
2) сталь групи Б - за хімічним складом;
3) сталь групи В - з гарантованими механічними властивостями і хімічним складом.
Залежно від нормованих показників (межа міцності?,відносне подовження?%, межа плинності? т, вигин в холодномустані) сталь кожної групи ділиться на категорії, які позначаютьсяарабськими цифрами.
Сталі звичайної якості позначають буквами "Ст" і умовнимномером марки (від 0 до 6) залежно від хімічного складу імеханічних властивостей. Чим вище зміст вуглецю і міцності властивостістали, тим більше її номер. Буква "Г" після номера марки вказує напідвищений вміст марганцю у сталі. Перед маркою вказують групусталі, причому група "А" в позначенні марки стали не ставиться. Длявказівки категорії стали до позначення марки додають номер в кінцівідповідний категорії, першу категорію звичайно не вказують. Наприклад:
Ст1кп2 - вуглецева сталь звичайної якості, яке кипить, № марки 1, другої категорії, постачається споживачам за механічними властивостями (група А);
ВСт5Г - вуглецева сталь звичайної якості з підвищенимвмістом марганцю, спокійна, № марки 5, першої категорії згарантованими механічними властивостями і хімічним складом (група В);
Вст0 - вуглецева сталь звичайної якості, номер марки 0,групи Б, першої категорії (сталі марок Ст0 і Бст0 за ступенем розкисленняне поділяють). Якісні стали маркують таким чином: 1) на початку марки вказують вміст вуглецю цифрою, що відповідає його середньої концентрації;а) в сотих частках відсотка для сталей, що містять до 0,65% вуглецю;
05кп - сталь вуглецева якісна, яке кипить, містить 0,05% С;
60 - сталь вуглецева якісна, спокійна, містить 0,60% С;б) в десятих частках відсотка для індустріальних сталей, якідодатково забезпечуються буквою "У":
У7 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, що містить 0,7% С, спокійна (всі інструментальні стали добре розкисла);
У12 - вуглецева інструментальна, якісна сталь, спокійнамістить 1,2% С; 2) легуючі елементи, що входять до складу сталі, позначають росіянамилітерами:
А - азот К - кобальт Т - титан Б - ніобій М - молібден Ф-ванадій
В - вольфрам Н - нікель Х - хром Г - марганець П - фосфор Ц - цирконій Д - мідь Р - бор Ю - алюміній Е - селен С - кремній Ч - рідкоземельні метали
Якщо після букви, що позначає легуючий елемент, стоїть цифра, то вонавказує зміст цього елемента у відсотках. Якщо цифри немає, то стальмістить 0,8-1,5% легуючого елемента, за винятком молібдену та ванадію (вміст яких в солях зазвичай до 0,2-0,3%), а також бору (в сталі злітерою Р його має бути не менше 0,0010%). Приклади:
14Г2 - низько легована якісна сталь, спокійна, міститьприблизно 14% вуглецю і до 2,0% марганцю.
03Х16Н15М3Б - високо легована якісна сталь, спокійнамістить 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, до З, 0% Мо, до 1,0% Nb.
Високоякісні і особовисококачественние сталі. < p> маркують, так само як і якісні, але врешті-маркивисокоякісної сталі ставлять літеру А, (ця буква в середині марочногопозначення вказує на наявність азоту, спеціально введеного всталь), а після марки особовисококачественной - через тире букву "Ш". Наприклад:
У8А - вуглецева інструментальна високо якісна сталь,що містить 0,8% вуглецю;
30ХГС-III - особовисококачественная середньолегованих сталь,містить 0,30% вуглецю і від 0,8 до 1,5% хрому, марганцю і кремніюкожного. Окремі групи сталей позначають трохи інакше.
шарикопідшипникових стали маркують літерами "ШХ", після якихвказують вміст хрому в десятих частках відсотка:
ШХ6 - шарикопідшипникових сталь, що містить 0,6% хрому;
ШХ15ГС - шарикопідшипникових сталь, що містить 1,5% хрому і від 0,8 до 1,5% марганцю і кремнію.
швидкорізальної сталі (сложнолегірованние) позначають буквою "Р",наступна за нею цифра вказує на процентний вміст у ній вольфраму: Р18-швидкоріжуча сталь, що містить 18,0% вольфраму; Р6М5К5-швидкоріжуча сталь, що містить 6,0% вольфраму 5,0% молібдену 5,0%кобольта. Автоматні стали позначають буквою "А" і цифрою, що вказує середнєвміст вуглецю в сотих частках відсотка:
А12 - автоматна сталь, що містить 0,12% вуглецю (усі автоматністали мають підвищений вміст сірки і фосфору);
А40Г - автоматна сталь з 0,40% вуглецю і підвищеним до 1,5%вмістом марганцю.
Розмічання
Розмічанням називається операція нанесення розмічальних рисок або ліній на заготовках (виливках, поковках і т. п.), що визначають контури майбутньої деталі та припуски на оброблення або місця, що підлягають обробленню. Розмічальні мітки наносять кернером, рисувалкою, циркулем, рейсмусом чи штангенциркулем. Розмічальне робоче місце обладнується розмічальними плитами, підкладками, поворотними пристроями та ін. Розмітка буває площинною і об'ємною. Площинній розмітці підлягає листовий матеріал, об'ємній — виливки, поковки та інші заготовки. Розмітка широко застосовується в індивідуальному і дрібносерійному виробництві. Похибка, що отримується при звичайних методах розмічання становить приблизно 0,5 мм.
Рубанням називається слюсарна операція, коли за допомогою різального (зубила, крейцмейселя та ін.) та ударного (слюсарного молотка) інструмента з поверхні заготовки видаляють зайвий шар металу або розділяють заготовку на частини. При рубанні фасонні деталі закріплюють улещатах, смуговий чи листовий матеріал рубають на чавунних плитах.
Залежно від призначення оброблюваної деталі рубання може бути чистовим або чорновим. У першому випадку зубилом за один робочий хід знімають шар металу товщиною 0,5…1 мм, у другому — 1,5…2 мм. Точність обробки, що досягається при рубанні, становить 0,4…1 мм. Різанням називають слюсарну операцію відділення частини заготовок від сортового або листового металу. Різання здійснюють ручними або спеціальними ножицями (без зняття стружки), або ножівками чи на відрізних верстатах (із зняттям стружки). До різання також належить надрізування металу.
Ножиці бувають ручні: звичайні (товщина матеріалу різання до 1 мм), силові (до 2,5 мм), важільні (до 4 мм), махові (до 12, 5 мм) та кривошипні гільйотинного типу (до 32 мм). Слюсарна ножівка складається з рамки з ручкою і ножівкового полотна. Ножівкове полотно виготовляється із сталейУ10А та Х6ВФ, що мають твердість 61…61 HRC.
Випрямляння та рихтування — це операції з випрямлення металу, заготовок і деталей, що мають вм’ятини, випини, хвилястясть, жолоблення, викривлення тощо. Тонкі деталі правлять дерев'яними молотками, товсті — сталевими молотками з радіусними бойками. Вали, осі та інші подібні деталі правлять як у холодному, так і нагрітому стані на стаціонарних пресах, прутковий матеріал на спеціальних прави́льно-калібрувальних верстатах.
Обпилюванням називається операція з обробки металів та інших матеріалів зняттям незначного шару напилками вручну або на обпилювальних верстатах.
Обпилюванням усуваються похибки попередньої обробки: знімаються задирки і забезпечується необхідна посадка деталей, що сполучаються при складанні. Обпилювання виконується ручними напилками різноманітної форми, розмірів і насічки. За величиною насічки напилки поділяються на драчові, личкувальні та оксамитові. Перші служать для грубих обдирних робіт, решта забезпечують чистішу обробку поверхні.
Припуски на обпилювання залишають в межах 0,5…0,25 мм. Точність обробки обпилюванням складає 0,2…0,05 мм (іноді — до 0,001 мм).
Шабрування — це точна обробка поверхні деталі шляхом знімання мікроскопічно тонкого шару металу за допомогою спеціального однолезового слюсарного інструмента — шабера[2]Шабруванням забезпечують точніше прилягання тертьових поверхонь. Шабер дозволяє знімати дуже тонкий шар металу від 0,05 до 0005 мм.
Притирання — метод чистової абразивної обробки поверхонь деталей шліфувальними порошками чи пастами, за якого обробний інструмент і заготовка одночасно здійснюють відносний рух із швидкостями одного порядку, або в разі нерухомості одного з них інший здійснює складний рух.
Притиранням досягається щільне герметичне прилягання поверхонь деталей, наприклад: притирання клапанів. Притиральні порошки виготовляються з твердих матеріалів: алмазів,карборунду, скла та ін. Їх перемішують з технічною оливою і наносять на поверхні обробки, після чого деталям, що притираються, надається відносний рух з легким притискуванням. Притиральні роботи проводяться із застосуванням ручних та електричних дрилів, а також у притиральних верстатах.
Зварні з’єднання
З’єднання деталей при зварюванні супроводжується місцевим нагріванням поверхонь, що з’єднуються, до розплавленого або пластичного стану. Зварюванням можна з з’єднувати як металічні, так і неметалічні деталі. Зварне з’єднання вважається найбільш досконалим нероз’ємним з’єднанням. Переваги:
рівноміцність щодо сполучених поверхонь,
економія матеріалів;
зменшення маси у порівнянні з заклепковими з’єднаннями,
висока продуктивність і технологічність процесу зварювання.
Недоліки:
появлення температурних напружень і їх концентрація,
жолоблення тонкостінних деталей.
Способи зварювання:
електродугове,
електроконтактне,
газове (хімічне),
тертям,
вибухом,
ультразвуком та ін.
При електродуговому зварюванні під дією тепла електричної дуги оплавляються сполучені поверхні і їх метал разом з металом електрода , який обмазується захисним покриттям або під шаром флюсу, утворюють міцний шов. Таким способом зварюються конструкційні сталі будь-яких марок. Електродугове зварювання високолегованих сталей, а також сплавів на основі алюмінію, міді, молібдену проводиться в середовищі захисного газу – аргону або гелію. Метал практично необмеженої товщини дозволяє зварювати електрошлакове зварювання. При газовому зварюванні розігрівання поверхонь, що з’єднуються, і прутка присаджувального матеріалу забезпечується згорянням газу (ацетилену) в струмені кисню. Таке зварювання застосовується для герметичного з’єднання деталей відносно малої товщини. При електродуговому зварюванні залежно від взаємного розташування деталей відрізняються з’єднання
встик,
внапустку ,
таврові ,
кутові .
При цьому збільшення товщини деталей потребує додаткового розділування поверхонь. Розрахунок на міцність Зварювання встик При якісному зварюванні руйнування з’єднання сталевих деталей здійснюється як правило у зоні термічного впливу, тому розрахунок міцності проводять по розмірам перерізу деталі у цій зоні. При розрахунках для з’єднань встик, які навантажуються стискаючою (розтягуючою) силою Р, контролюється умова міцності на згин Зварювання внапустку Види кутових швів:
від форми поперечного перерізу:
нормальні (найбільш розповсюджені);
опуклі (підвищена концентрація);
увігнуті (знижує концентрацію напружень, застосовують при змінних навантаженнях).
в залежності від розташування:
лобовий;
фланговий;
косий.
При розрахунках для з’єднань внапустку, навантажених силою Р, контролюється умова міцності на зрізання
Заклепкові з’єднання
Заклепкове з’єднання здійснюється з використанням додаткової деталі – заклепки ). Форма та розміри заклепок стандартизовані. У деяких випадках при формуванні з’єднання на одній з деталей виконується суцільна або пустотіла (пістон) цапфа (рисунок 2.8, б). Заклепкові з’єднання розповсюджені в машинобудуванні, будівельних конструкціях і приладах. Для їх виготовлення застосовуються сталі марок 2, 3, 10, а також алюмінієві і мідні сплави. Переваги:
можливість з’єднання незварюваних деталей,
менші руйнуваннях деталей при розбиранні
меншій концентрації напружень.
Недоліки
мала продуктивність технологічного процесу,
великі витрати металу,
значна вартість,
підвищений рівень негативного впливу вібрацій на робітників.
До основних типів заклепкових з’єднань належать з’єднання внапустку (рисунок 2.9, а), з одною (рисунок 2.9, б) та двома накладками. Також застосуються однорядні, дворядні та ін. типи заклепкових з’єднань. Заклепки в з’єднаннях, що підлягають осьовому навантаженню, розраховуються на зрізання і перевіряються на зминання. Умова міцності перевіряється розрахунками на зрізання та зминання Величини допустимих напружень призначаються залежно від матеріалу заклепок і способу обробки отворів під них. Наприклад, для стальних заклепок (сталі марок 2, 3) при отворах, що отримують свердленням, приймаються допустимі напруження зминання140 МПа і зрізання 300 МПа.