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 (σв, σт, δ, ψ, ан) с учетом прокаливаемости стали, должны учитываться работа распространения трещины, предел выносливости, контактная усталостная прочность, сопротивление износу и т. д.
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.
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 стребованиями 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 всвязис 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?
Лабораторная работа № 3