Критерии использования конструкционных материалов

Классификация машиностроительных материалов.

Машиностроительные конструкционные материалы классифицируют­ся: по природе материалов, по технологическому использованию, по усло­виям работы.

1) Классификация по природе материалов По природе материалы делятся на металлические, неметаллические и композиционные.

Металлические материалы всегда имеют кристаллическое строение и обладают рядом характерных свойств: высокой теплопроводностью, высо­кой электропроводностью, повышенной способностью к пластической де­формации, положительным коэффициентом электросопротивления. К неметаллическим материалам относятся полимерные материалы ор­ганические и неорганические. Им присуши такие свойства, как: достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности, сверхпрозрачность, химическая стойкость, диэлектрические свойства. Композиционные материалы - это материалы в которых имеются уси­ливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев. В зависимости от материала матрицы их подразделяют на две группы - с металлической матрицей и неметаллической матрицей.

2) Классификация по технологическому использованию В основе такого деления машиностроительных конструкционных мате­риалов лежат основные технологические свойства, литейные, деформируе­мость, свариваемость, обрабатываемость резанием, закаливаемость и про-каливаемость.Для литья в различной степени пригодны все металлы, но чтобы каче­ство отливок удовлетворяло техническим требованиям, сплавы из которых изготавливают отливки должны обладать следующими литейными свойст­вами: жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации, склонность к погло­щению газов. Деформацией называется изменение размеров и формы тела под дейст­вием приложенных сил. Деформируемость зависит от величины зерна, химического состава и анизотропии материала. Свариваемость - это способность материалов образовывать неразъем­ные соединения за счет установления межатомных связей. Сваркой соеди­няют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некото­рыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом), а также пластмассы. Сварка - экономически выгодный, высокопроизводи­тельный и в значительной степени, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения. Обрабатываемость резанием - свойство материала при определенных условиях поддаваться обработке со снятием стружки. Закаливаемость - способность металла повышать твердость в результа­те закалки. Прокаливаемость - способность металла получать закаленный слой с высокой твердостью, простирающийся на ту или иную глубину.

3) Классификация по условиям работы По условиям работы различают материалы, имеющие принципиально разные эксплуатационные свойства: с повышенной и высокой прочностью, износостойкие, антифрикционные, фрикционные, с высокими упругими свойствами, малой плотности и высокой удельной прочности, коррозионно-стойкие, теплостойкие, жаростойкие, жаропрочные, хладостойкие. Теплостойкость - способность материалов работать в нагруженном со­стоянии при температурах до 600° С в течение определенного времени. Жаропрочность - это способность материалов работать под напряжени­ем в условиях повышенных температур (выше 600° С) без заметной оста­точной деформации и разрушения. Жаростойкость - способность материалов сопротивляться газовой кор­розии в процессе обработки и эксплуатации при высоких температурах.. Коррозией называют разрушение металлов под действием окружающей среды.. Износостойкость - способность материала сопротивляться изнашива­нию, оцениваемая величиной, обратной скорости или интенсивности изна­шивания. О хладностойкости материалов судят по величине порога хладно­ломкости, полученной при серийных испытаниях на ударный изгиб при разных температурах испытаний

Ответственным моментом в процессе конструирования и изготовления любой машины, агрегата и детали является выбор материалов. Он должен производиться с полным знанием свойств различных материалов и требо­ваний, предъявляемых к ним условиях работы и изготовления данной дета­ли.

Выбранный материал должен отвечать следующим требованиям:

1. Эксплуатационные - удовлетворять условиям работы детали в маши­
не;

2. Технологические удовлетворять требованиям минимальной трудо­
емкости изготовления;

3. Экономические выгодным с учетом всех затрат, включающих
стоимость материала, изготовление детали, а также затраты, связанные с
эксплуатацией машин, для которых они предназначены.

Обоснованный выбор материала с полным учетом этих требова­ний представляет сложную технико-экономическую задачу. В общем слу­чае правильный выбор материала может быть сделан только на основе со­поставления нескольких вариантов. Часто используют показатель включающий совокупность нескольких свойств. Комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации, называется конст­рукционной прочностью.

Конструкционная прочность - комплексная характеристика, включаю­щая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности. Крите­рии прочности материала выбирают в зависимости от условий его работы. При статических нагрузках пользуются характеристиками – у_Т, НВ.у_Т-характеризует сопротивление пластической деформации. Обычно пластическая деформация при работе детали не допустима и приводит к разрушению. НВ - для приближенной оценки статической прочности. Для стали справедливо соотношение у_В =НВ/3. При циклических нагрузках критерий прочности у_R - предел вынос­ливости. Надежность - сопротивление материала хрупкому разрушению. Крите­риями определяющими надежность являются температурные пороги хлад­ноломкости - трещиностойкости (К_IC). Долговечность - способность детали сохранять работоспособность в течение заданного времени. Критерии определяющие долговечность - уста­лостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии, контактная прочность и др., в зависимости от характера условий работы детали.

Дата добавления: 2015-04-24