4. Выбор конструкционных материалов и их характеристика

Выбор конструкционных материалов является важным этапом в разработке и изготовлении конструируемого изделия. Он производится с учетом интенсивности эксплуатации изделия, его назначения, его конструкции, с учетом стоимости материалов, их физических, механических и технологических свойств, с учетом экологичности, коррозионостойкости.

Требования к материалам: высокие механические и технологические свойства (прочность, обрабатываемость резанием), доступность по цене и наличию.

В соответствии с вышеуказанными условиями и требованиями выбираем следующие конструкционные материалы:

1. Оцинкованная сталь марки Ст.3сп

2. Фольга алюминиевая.

3. Сталь марки Ст3.

Сталь

Стали являются наиболее многочисленными сплавами и широко применяются в промышленности, как основной конструкционный материал. Стали классифицируются по химическому составу, способу производства и применения. По химическому составу классифицируются в основном конструкционные стали. Согласно этой классификации стали подразделяют на углеродистые, хромистые, хромоникелевые.

По способу производства стали классифицируют на группы: А, Б, В и Г.

Группа А. Стали обыкновенного качества, их механические свойства ниже механических свойств сталей других классов. Основным элементом, определяющим механические свойства этих сталей, является углерод. Их выплавляют в кислородных конверторах и мартеновских печах. Стали обыкновенного качества подразделяют на покойные, кипящие и полуспокойные.

Группа Б. Качественные стали углеродистые и легированные. Выплавляют их в основном в мартеновских печах.

Группа В. Высококачественные стали главным образом легированные, выплавляемые в электропечах.

Группа Г. Особовысококачественные стали, выплавляемые в электропечах, электрошлаковым переплавом или другими методами.

По применению стали подразделяют на: строительные, машиностроительные, инструментальные.

Строительные стали - это углеродистые стали и некоторые низколегированные стали с небольшим содержанием углерода, стали обыкновенного качества.

Для машиностроительных сталей общего назначения главной характеристикой являются механические свойства, которые зависят от содержания углерода (0,05-0,65 %).

Инструментальные стали имеют высокую твердость, прочность, износостойкость. Твердость и вязкость зависят от содержания в инструментальных сталях углерода. Долговечность и надежность деталей в работе определяется правильным выбором материала и упрочняющей обработке. Во избежание ошибок необходимо четко представлять условия работы детали, знать величины и характер возникающих в ней при эксплуатации напряжений, учитывать наличие концентратов напряжений. Следует учитывать также технологические свойства материала и экономическую целесообразность его применения.

Необходимо также соизмерять долговечность отдельных деталей, узлов, устройства в целом. При прочих равных условиях применять следует более дешевую сталь, и экономически более выгодную технологию изготовления и режимы упрочнения стали. Но в особых ответственных случаях выбор производится только из условий получения максимальных эксплуатационных свойств.

Таблица 3. Механические и технологические свойства стали Ст3.

Механические свойства				Технологические свойства
бв	бт	б, %	НВ	Обрабатываемость резанием	Свариваемость	Деформация в холодном состоянии
МПа	МПа
380	240	25	160	В	В	Х

Обозначения:

бв - относительное расширение;

бт - предел текучести;

б - относительное удлинение (пластичность);

НВ – твердость по Брюнеллю;

В - высокая;

Х - хорошая.

Оцинкованная, спирально - навивная сталь

Оцинкованная сталь с успехом находит свое применение там, где требуется красивый внешний вид и стойкость к коррозии. Данный материал сегодня очень востребован в строительстве, машиностроении и быту. И все это благодаря его исключительным потребительским свойствам – защита от коррозии, долговечности, легкости и удобству монтажа.

Оцинкованная спирально – навивная сталь изготавливается из высококачественной холоднокатаной стали и может быть рифленой, гладкой, гофрированной и окрашенной. При этом покрытие из цинка может быть односторонним и двусторонним.

Для цинкования применяют цинк марок ЦО и Ц1 (иногда Ц2) по ГОСТ 3640-79 с добавлением в ванну алюминия, свинца и других металлов. Для защиты поверхности оцинкованной стали от коррозии производится консервация: пассивирование, промасливание или пассивирование и промасливание одновременно. По требованию потребителя оцинкованная сталь может не подвергаться консервации.

Мной выбрана оцинкованная, спирально - навивная сталь, изготовленная из углеродистой стали обыкновенного качества марки Ст.3сп.

Сталь углеродистая обыкновенного качества марки Ст.3сп ГОСТ 380-80. Это самая доступная и распространенная марка стали. Стали обыкновенного качества обозначаются буквами «Ст.» и цифрами. С ростом порядкового номера, растет прочность, но падает пластичность. Буквы «сп» (спокойная), указывают на индекс раскисления.

Химический состав Ст.3сп:

Углерод 0,14%-0,22%

Марганец 0,35%-0,6%

Кремний 0,12%-0,35%

Сера 0,055%

Фосфор 0,05%

Остальное - железо (Fe).

Таблица 4. Основные узлы вытяжного устройства

Позиция	Деталь	Изготовление
1	Корпус вентилятора	Гальванизированная сталь
2	Прямоточный канальный вентилятор	АХС 125В
3	Воздуховод	Прокат из оцинкованной стали (диаметр 125 мм)
4	Воздуховод гофрированный	Алюминий (диаметр 125 мм)
5	Переход	Прокат из оцинкованной стали (диаметр 125 / 100х100)
6	Болт М8	Сталь Ст3

Технология сборки должна быть оптимальной, как с точки зрения трудоемкости, так и с точки зрения обеспечения требуемых эксплуатационных качеств. Разработка технологического процесса сборки начинается с определения базового элемента, то есть с которого начинается сборка. В данном случае базовой моделью является воздуховод.

Очередность сборки:

1) Вырезать необходимого размера воздуховод круглого сечения и при помощи винтов самонарезных закрепить его верхнюю часть.

2) Укомплектованный прямоточный канальный вентилятор крепится своей верхней частью к воздуховоду тремя винтами самоненарезными.

3) Устанавливается система гофрированных воздуховодов и крепится к нижней части вентилятора с помощью универсального хомута.

4) Соединить гофрированный воздуховод с частью перехода круглого сечения (диаметр 125) вторым универсальным хомутом, а часть перехода квадратного сечения (100х100) с системой воздуховодов, с помощью четырех винтов самонарезных.

5) Подключение вентилятора.

6) Проверка работоспособности вытяжного устройства.