Общие рекомендации выбора материала для заданной детали

Классификация типовых деталей по условиям работы и

Требуемым свойствам

Группа	Типовые детали	Условия работы	Требуемые свойства
	Зубчатые колеса, вал-шестерни, шлицевые валы, звездочки цепных передач.	Определяются рабочей средой и климатической зоной. Высокие циклические изгибающие и контактные нагрузки. Ударные нагрузки при изменении направления и скорости вращения. Трение скольжения.	Высокая контактная выносливость и износостойкость поверхности, устойчивость к схватыванию. Высокая усталостная прочность и вязкость сердцевины.
	Валы, оси, шпиндели, коленчатые валы, шпиндели, штоки, шатуны, ответственные шатунные болты, пальцы, храповики, фиксаторы, плунжеры.	Детали, передающие крутящий момент (валы, шпиндели) испытывают циклические нагрузки кручения, изгиба и трение скольжения между цапфой и опорой. Остальные детали испытывают растяжение, изгиб, динамические и ударные нагрузки при циклических воздействиях.	Высокая циклическая прочность, ударная вязкость и износостойкость, прокаливаемость на глубину 0,25 сечения.     Для деталей, работающих на растяжение, изгиб, сквозная прокаливаемость.
	Рессоры, пружины и другие упругие элементы.	При статических, циклических и ударных нагрузках в деталях не допускается остаточная деформация, изменение формы и размеров.	Высокий предел упругости и релаксационная стойкость, высокий предел выносливости и низкая чувствительность к концентраторам напряжений. Достаточная прокаливаемость.
	Массовые крепежные детали общего назначения (болты, штифты, пробки, винты, шпильки и т.д.), рессорные пальцы.	Статические нагрузки от предварительной затяжки и переменные напряжения от изменяющихся нагрузок.	Сочетание высокой прочности, пластичности и технологичности (обрабатываемости резанием).
	Червяки и червячные колеса червячных передач.	Значительная мощность передаваемая червячной передачей. Трение витков червяка о зубья колеса, изгиб зубьев. Склонность к задирам червячной пары.	Низкий коэффициент трения материала червячной пары, высокая контактная и усталостная прочность, высокая износостойкость.
	Корпуса редукторов, насосов, отбойных молотков, перфораторов, пневмобуров. Блоки, маховики.	Определяются назначением. Общие требования: прочность, жесткость конструкции, малые вибрации и шумы. В ряде случаев малая масса.	Высокий модуль упругости, достаточная статическая прочность, способность гасит вибрации и шумы, технологичность изготовления.
	Подшипники скольжения.	Определяются назначением. Общие требования: малые потери мощности, устойчивость к вибрациям, бесшумность работы, небольшие габариты.	Сопротивление усталости и антифрикционность. Низкий коэффициент трения скольжения, высокая теплопроводность, смачиваемость смазкой, прирабатываемость, высокие нагрузочно-скоростные характеристики.
	Детали гидравлики шахт.	Интенсивный износ в агрессивных средах.	Коррозионная стойкость, износостойкость.
	Зубъя ковшей экскаваторов, пики отбойных молотков, траки гусениц.	Работа по рудной породе при наличии ударов.	Высокая износостойкость при абразивном износе.
	Инструменты для горячей обработки давлением.	Интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности.	Достаточная прочность, вязкость сердцевины, изностойкость, прокаливаемость, теплостойкость, окалино- и разгаростойкость.
	Инструменты для холодной обработки давлением.	Вытяжные штампы подвергаются интенсивному износу без ударных нагрузок. Высадочные, вы­рубные штампы работают с ударными нагрузками. Разогрев рабочей кромки штампа достигает 450оС.	Высокая твердость, износостойкость, прочность при удовлетворительной вязкости, достаточная теплостойкость, минимальные объемные изменения при закалке, прокаливаемость.
	Тормозные колодки, диски сцепления.	Тормозные колодки останавливают вращающееся колесо за счет сил трения, удерживают поднимаемый груз. Диски сцепления фрикционной муфты передают крутящий момент за счет сил трения между торцами дисков.	Высокий коэффициент трения, способность воспринимать значительные давления, достаточная термостойкость.
	Корпуса рудничных ламп, аккумуляторов. Каски. Кожухи редукторов шахтных электровозов, шахтные вагонетки. Огнестойкие транспортерные ленты.	Условия работы в шахтах. Влажная атмосфера. Температура соответствующая климатической зоне. Возможность ударных нагрузок.	Химическая стойкость, морозоустойчивость, диэлектрические свойства, огнестойкость, достаточная прочность.
	Конвейерные ленты, уплотнения и манжеты гидроцилиндров. Покрытия роликов, барабанов транспортных машин.	Определяются назначением. Влажная атмосфера и масло. Температура в соответствии с климатическими условиями. Ударные нагрузки.	Амортизирующие свойства, износостойкость, морозоустойчивость, маслостойкость, огнестойкость.
	Цистерна для азотной кислоты.	Агрессивная среда. Температура в соответствии с климатическими условиями.	Коррозионная стойкость в азотной кислоте, статическая прочность, хладостойкость, обрабатываемость давлением, свариваемость.
	Резцы врубовых машин и угольных комбайнов. Буровые коронки. Шарошечные долота.	Разработка горных пород в условиях работы шахт.	Высокая твердость, износостойкость, теплостойкость.
	Сварные конструкции, работающие в карьерах Севера и Сибири.	Силовые нагрузки. Температуры до – 50оС.	Высокая хладостойкость и свариваемость.
	Плунжеры, блоки и поршни гидроцилиндров горных машин.	Агрессивная, абразивная среда.	Низкий коэффициент трения, коррозионная стойкость, износостойкость, усталостная прочность и теплопроводность.
	Клапаны, седла клапанов двигателей внутреннего сгорания. Детали металлургических печей.	Трение в абразивной среде и потоке газов. Высокие температуры. Циклические нагрузки.	Износостойкость, жаростойкость, жаропрочность, термостойкость.
	Кузова автомашин, корпуса судов.	Климатические условия. Речная, морская вода.	Достаточная прочность, жесткость, штампуемость, свариваемость. Коррозионная стойкость.

Общие рекомендации выбора материала для заданной детали

1. При выборе материала необходимо выполнить всесторонний анализ условий работы детали в изделии, учитывая:

· характер действующей на деталь нагрузки: статическая, динамическая, циклическая, ударная;

· величину нагрузки;

· температурные воздействия – максимальные и минимальные температуры;

· коррозионное воздействие среды;

· степень и вид изнашивания: под действием сил трения, абразивное, усталостное и др.

2. Основные марки конструкционных материалов стандартизованы, т.е. поставляются с гарантированными свойствами. При расчете деталей на прочность определяют рабочие напряжения [σ]_доп. Принимаем, что [σ]_доп £σ_в/2,4, где σ_в – временное сопротивление материала, 2,4 – запас прочности.

3. Требуемые свойства можно обеспечить разными материалами, при выборе одного из возможных необходимо учитывать технологичность, стоимость материала и стоимость технологии изготовления детали.

4. На основании анализа всех данных необходимо решить какой материал принять. Не следует стремиться к применению высоколегированных сталей, т.к. их технологичность ниже, а стоимость выше.

Детали группы 1. Материал должен обладать высокой твердостью и износостойкостью поверхностного слоя при достаточно прочной и вязкой сердцевине. Такие свойства обеспечивают цементуемые низкоуглеродистые и легированные стали:

· низкоуглеродистые стали с неупрочняемой сердцевиной применяют для малонагруженных деталей: стали 10, 15, 20, 25, 15Г,25Г;

· низкоуглеродистые легированные стали со слабоупрочняемой сердцевиной применяют для средненагруженных деталей: 15Х, 20Х, 15ХФ;

· низкоуглеродистые легированные стали с сильноупрочняемой сердцевиной применяют для тяжелонагруженных деталей: 18ХГТ, 12ХН3А, 18Х2Н4МА.

·

Таблица 2