Плашки из стали У11А закалены первая – от 760ºС вторая – от температуры 850ºС

Плашки из стали У11А закалены: первая – от 760ºС, вторая – от температуры 850ºС. Используя диаграмму состояния железо-цементит, укажите температуры закалки, объясните, какая из этих плашек закалена правильно, имеет более высокие режущие свойства и почему.
Сталь У11А – инструментальная высококачественная сталь. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства, которые необходимы для инструмента, — износостойкость и теплостойкость. Для обеспечения износостойкости инструмента необходима высокая поверхностная твердость, а для сохранения формы инструмента (смятия и выкрашивания рабочих кромок) сталь должна быть прочной, твердой и относительно вязкой. От теплостойкости стали зависит возможная температура разогрева режущего инструмента, т. е. скорость резания или производительность инструмента работающего, в среднем до 200 °С.
Углеродистые инструментальные стали являются наиболее дешевыми. В основном их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента и для штампово-инструментальной оснастки регламентированного размера.
Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, а цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. За счет невысокой твердости в состоянии поставки (НВ 187—217) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента.
Из-за низкой прокаливаемости (10—12 мм) углеродистые стали применяются для мелкого инструмента. Если сечение достигает 25 мм, то сердцевина остается незакаленной, а достаточно твердая режущая часть приходится на поверхностный слой (метчики, развертки, напильники и т. д.). Несквозная закалка оставляет сердцевину вязкой и способствует за счет этого инструменту работать на удар, смягчая деформацию при эксплуатации. Инструмент с незакаленной сердцевиной меньшего сечения для уменьшения деформаций и опасности растрескивания охлаждают в масле или расплавах солей при 160—200 °С.
Заэвтектоидные стали марок У11 подвергают неполной закалке и низкому отпуску при 150—180°С на структуру мартенсит отпуска с включениями цементита. Инструмент из этих марок сталей облают повышенной износостойкостью и высокой твердостью (НКС 62—64) на рабочих гранях. Необходимо учитывать, что при нагреве выше 200 °С твердость резко снижается. В связи с этим инструмент из этих сталей пригоден для обработки сравнительно мягких материалов и при небольших скоростях резания.
Заэвтектоидные стали используют для изготовления мерительного инструмента (калибры), режущего (напильники, пилы, метчики, сверла, резцы и г. д.) и небольших штампов холодной высадки и вытяжки, работающих при невысоких нагрузках.
Исходная структура высокоуглеродистой инструментальной стали У11А до нагрева под закалку – перлит + карбиды.
Критические точки для стали У11А: Аc1=730ºС, Аcm=810ºС.
При нагреве до 700ºС в стали У12 не происходят аллотропические превращения и мы имеем ту же структуру – перлит + карбиды, быстро охлаждая (т.к. закалка), имеем также после охлаждения перлит + карбиды с теми же механическими свойствами (примерно), что и в исходном состоянии до нагрева под закалку.
Оптимальный режим нагрева под закалку для заэвтектоидных сталей (%С>0,8%) составляет АС1+(30÷50º), т.е. для У11А – 760–780ºС. При этом после закалки имеем мелкое зерно, обеспечивающее наилучшие механические свойства стали У11А.
Нагрев и выдержка стали У11А при температуре 850ºС перед закалкой приводит к росту зерна и ухудшению механических свойств стали после термической обработки. Крупнозернистая структура вызывает повышенную хрупкость стали, иногда приводит к трещинам.
Таким образом, первая плашка закалена правильно и имеет высокие механические свойства.

2. Для изготовления молотовых штампов выбрана сталь 5ХНВ. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и главные свойства штампов после термической обработки.

Сталь 5ХНВ – инструментальная легированная сталь, в промышленности применяемая для изготовления для молотовых штампов паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 тонн. Название стали указывает на 0,5процентное содержание углерода. Х, Н, В – означают содержание таких легирующих элементов как соответственно хром, никель и вольфрам.
Никель увеличивает пластичность и вязкость стали, снижает температуру порога хладноломкости и уменьшает чувствительность стали к концентраторам напряжений; перечисленные факторы способствуют повышению сопротивления стали хрупкому разрушению. В качестве примера можно отметить, что введение в сталь 1% никеля приводит к снижению порога хладноломкости на 60 – 80 градусов, а легирование стали 3 – 4% никеля обеспечивает ей глубокую прокаливаемость.
Введение в сталь хрома повышает жаростойкость и коррозионную стойкость стали, увеличивает ее электрическое сопротивление и уменьшает коэффициент линейного расширения. Легирование стали хромом приводит к уменьшению склонности аустенитного зерна к росту при нагреве, существенному увеличению ее прокаливаемости, а также к замедлению процесса распада мартенсита.
Вольфрам вводят в сталь совместно с хромом, никелем и марганцем для дополнительного улучшения ее свойств. Вольфрам улучшает прокаливаемость стали (особенно в присутствии никеля), способствует измельчению зерна и подавлению отпускной хрупкости.

Химический состав в % материала 5ХНВ.
C Si
Mn
Ni
S P Cr
W
0.5-0.6 0.1-0.4 0.5-0.8 1.4-1.8  до 0.03  до 0.03 0.5-0.8 0.4-0.7

Механические свойства при Т=20oС материала 5ХНВ.
в T 5  KCU
МПа МПа % % кДж / м2
1280 1050 11 45 400

Твердость материала 5ХНВ после отжига: НВ = 255

σв- Предел кратковременной прочности, [МПа]
σT- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ5- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
ψ- Относительное сужение, [ % ]
KCU- Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB- Твердость по Бринеллю

Отпускной хрупкостью называют охрупчивание стали при некоторых условиях отпуска. Различают два рода отпускной хрупкости, что соответствует двум минимумам ударной вязкости на ее зависимости от температуры отпуска (рис. 7.8): для отпуска при 300 °С и при -550 °С. Отпускная хрупкость I рода проявляется при отпуске около 300 °С и вызывается неравномерностью распада мартенсита по объему и границам зерен. Менее прочные приграничные слои зерен, претерпевающие почти полный распад на ферритно-цементитную смесь, играют роль концентраторов напряжений, что в конечном итоге вызывает хрупкое разрушение.
Отпускная хрупкость II рода проявляется лишь в результате медленного охлаждения после отпуска при температурах выше 500 °С. При быстром охлаждении вязкость не уменьшается, а, наоборот, возрастает с повышением температуры отпуска. Поэтому отпускную хрупкость II рода иногда называют обратимой в отличие от отпускной хрупкости I рода, именуемой необратимой. Отпускная хрупкость II рода вызвана активным карбидообразованием по границам зерен, обеднением в связи с этим приграничных районов легирующими элементами (хромом, марганцем) и диффузией сюда фосфора В результате происходит охрупчивание стали из-за ослабления прочности межзеренных сцеплений. При быстром охлаждения фосфор не успевает диффундировать из объема зерен к границам.

3. Для изготовления молотовых штампов выбрана сталь 5ХНВ. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и главные свойства штампов после термической обработки.
Опишите характеристики жаропрочности, характер деформации и разрушения сплавов, работающих в условиях длительного нагружения при повышенных температурах.

Жаропрочностью называют способность материала длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах. Жаропрочность важна при выборе материала, когда рабочие температуры изделий выше 0,37 Тпл. Многие детали современных паросиловых установок, металлургических печей, двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и других машин разогреваются до высоких температур и несут большие нагрузки. Условия работы деталей различны: основное значение при выборе материала имеют температура, длительность работы под нагрузкой и значение напряжения.
При высоких температурах ускоряются диффузионные процессы, изменяются исходная микроструктура и механические свойства материалов. С повышением температуры значительно возрастает число вакансий, увеличивается подвижность точечных дефектов. Кроме того, диффузия способствует перемещению дислокаций (линейный дефект) путем переползания, что дает им большую «степень свободы», но также наблюдаются частичная аннигиляция дислокаций (дислокации разного знака взаимно уничтожаются), перераспределение их, что коренным образом меняет первоначальную дислокационную структуру металла.
Длительное время воздействия температуры приводит к существенным структурным изменениям: теряется прочность, полученная при термической обработке (закалка, старение), а также происходит потеря упрочнения, вызванного пластической деформацией, из-за таких процессов, как возврат и рекристаллизация.
Как уже было сказано, при высоких температурах ослабевают межатомные связи у металлов, уменьшаются модуль упругости, временное сопротивление и предел текучести.
Чем ниже температура плавления сплава, тем ниже и рабочая температура. При нагружении материала длительное время в условиях повышенных температур наблюдаются процессы ползучести.
Если при постоянной температуре нагрузить металл постоянно действующим напряжением даже ниже предела текучести и оставить его в этих условиях длительное время, то металл со временем будет деформироваться с определенной скоростью. Это явление получило название ползучести или крипа.
Такие понятия, как ползучесть и жаропрочность, тесно связаны между собой и отделить их друг от друга не представляется возможным.

4. Для заливки вкладышей ответственных подшипников скольжения выбран сплав Б83. Укажите состав и определите группу сплава по назначению. Зарисуйте и опишите микроструктуру сплава. Приведите основные требования, предъявляемые к баббитам.

Баббитами называют антифрикционные сплавы на основе олова или свинца. Баббиты обладают низкой твердостью (HB130 – 320МПа), имеют невысокую температуру плавления (240 – 320 °С), повышенную размягчаемость (НВ90 – 240 МПа при 100 °С), отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами. В то же время они обладают низким сопротивлением усталости, что влияет на работоспособность подшипников.
В России баббиты, используемые в судостроении, стандартизованы (табл. 2 приложения).
Литейные сплавы на основе свинца, и олова для многослойных подшипников регламентированы международным стандартом. К ним относятся сплавы на основе свинца:PbSb15SnAs; PbSb15Sn10; PbSb14Sn9CuAs; PbSb10Sn6 и олова SnSbl2Cu6Pb; SnSb8Cu4; SnSb8Cu4Cd.

Марка :
Б83
Классификация :
Оловянные баббиты
Применение: для изготовления баббитов в чушках, применяемых для заливки подшипников и других деталей; температура заливки 440-460°C ; температура начала расплавления 240°C. Подшипники, работающие при больших скоростях и средних нагрузках; характеристика нагрузки — спокойная ударная.

Fe
Al
Cu
As
Pb
Zn
Sb
Bi
Sn
до   0.1 до   0.005 5.5 — 6.5 до   0.05 до   0.35 до   0.004 10 — 12 до   0.05 80.941 — 84.5

Баббит Б83 – сплав на основе олова, содержащий 83% Sn , 11% Sb и 6% Си. Если бы сплав не содержал меди, то согласно диаграмме состояния Sn – Sb его структура должна бы состоять из двух составляющих: светлых граненых первичных кристаллов b -фазы (твердые включения) и темных a -кристаллов раствора на базе олова (мягкая составляющая). Границы зерен в a -фазе обычно не вытравливаются, поэтому под микроскопом она выглядит как сплошной черный фон. Промежуточную фазy можно рассматривать как твердый раствор на основе соединения SnSb.
Медь, введенная в сплав Б83 для предотвращения ликвации по плотности, образует с оловом интерметаллид Cu3Sn (твердая составляющая), звездчатые кристаллы которого, выделяясь в первую очередь из расплава, образуют как бы каркас, препятствующий всплытию более легких b -кристаллов. Таким образом, структура баббита Б83 состоит из трех фаз – a , b (SnSb) и g (Cu3Sn.) (рис.1).

Рис.1. Микроструктура баббита Б83(Справа — схематическое изображение микроструктуры).
Оловянные баббиты являются лучшими подшипниковыми сплавами и применяются для заливки наиболее ответственных подшипников паровых турбин, компрессоров, дизелей и других высоконагруженных установок, работающих со смазкой при высоких скоростях скольжения.

Баббит Б83 применяется: для изготовления чушки, применяемой для заливки подшипников и других деталей; подшипников, работающих при больших скоростях и средних нагрузках; подшипников турбин, крейцкопфных, мотылевых и рамовых подшипников малооборотных дизелей; опорных подшипников гребных валов; в двигателестроении (для заливки подшипников и вкладышей подшипников паровых турбин, турбокомпрессоров, турбонасосов, компрессоров мощностью более 500 л.с., дизелей, паровых машин, судов дальнего плавания, судовых и стационарных паровых машин мощностью более 500 квт.); подшипников оборудования тяжелого машиностроения, работающих при температурах до 70 °С, больших скоростях и высоких динамических нагрузках (при спокойной нагрузке — Р до 20000 кПа с окружной скорость до 50 м/с; при ударной — до 10000 кПа·м/с) эксцентриков конусных дробилок крупного дробления, подшипников высокооборотных шестеренных клетей. Не применяется в подшипниках, заливаемых тонким слоем и подвергающихся вибрационным нагрузкам.

5. Текстолиты. Влияние хлопчатобумажной, стеклянной и асбестовой тканей на свойства пластмасс. Укажите область применения текстолита в машиностроении.

ТЕКСТОЛИТЫ (от латинского textus-ткань и греческого lithos-камень), слоистые пластики, армированные тканями из разложенных волокон. Связующее в текстолите – главным образом термореактивные синтетические смолы (полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиамидные, фурановые, кремнийорганические и другие.) или термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полиолефины и т.п.), иногда — неорганические связующее на основе силикатов щелочных металлов, фосфатов А1 и др.
В зависимости от природы волокон различают собственно текстолиты (хлопковые волокна), органотекстолиты (синтетические и искусственные волокна), стеклотекстолиты (различные стеклянные волокна), асботекстолиты (асбестовые волокна), углетекстолиты, или углеродо–текстолиты (углеродные волокна), базальтотекстолиты (базальтовые волокна) и др.
Используемые ткани различаются видом переплетения (полотняное, сатиновое, саржевое), толщиной и структурой нити или жгута, числом нитей на единицу длины в направлении основы и утка ткани, толщиной, поверхностной плотностью (массой 1 м2). Наибольшее применение в производстве текстолита находят однослойные ткани полотняного и сатинового переплетения. Для получения текстолита с повышенной межслоевой прочностью применяют многослойные (объемно плетеные) ткани, слои в которых переплетены между собой. В ряде случаев ткани изготовляют из волокон различной природы, стеклянных и углеродных, углеродных и органических волокон.
Свойства текстолитов зависят главным образом от природы волокон в тканях, характеристики самой ткани, свойств и количества связующего, технологии изготовления. Изделия из текстолита изготовляют путем послойной выкладки или намотки тканей с нанесенным связующим на оправку по форме изделия с последующим контактным, вакуумным, автоклавным или прессовым формованием, а также механической. обработкой текстолитовых листов, плит или пластин.
АСБОПЛАСТИКИ, реакто — и термопласты, содержащие в качестве упрочняющего наполнителя асбестовый материал в виде порошка (прессовочные и литьевые массы), волокон (асбоволокнит), бумаги (асбогетинакс), тканей (асботекстолит). Связующими в асбопластиках служат термореактивные синтетические смолы, главным образом феноло -или меламино-формальдегидные, реже кремнийорганические, фурановые; содержание связующего-50-70% от массы асбопластика. В состав пластиков могут входить и другие наполнители, например, асбоволокнит и асботекстолит иногда содержат тальк, SiO2, а асбогетинакс — бумагу из смеси асбеста с небеленой сульфатной целлюлозой. Асбестовым порошком наполняют и термопласты, напр. полиэтилен, полистирол, ПВХ.
Асбопластики — прочные, теплостойкие (до 250°С) и огнестойкие материалы, обладающие высокими фрикционными, а также электроизоляционными и антикоррозиоными свойствами, химической и атмосферостойкостью. Свойства в значительной степени определяются видом связующего и наполнителя, в частности материалы из антофиллитового асбеста придают пластикам более высокую кислотостойкость, чем материалы из хризотилового асбеста, а также степенью наполнения, способом изготовления и др.
В производстве слоистых асбопластиков наибольшее качественная пропитка достигается, когда наполнителем является асбестовый войлок. При степени наполнения 60% материал, полученный прессованием при 20 МПа, имеет прочность при растяжении 190-210 МПа, при изгибе 390-400 МПа.

Благодаря своим прочностным характеристикам, текстолит листовой нашёл широкое применение в качестве исходного материала для изготовления деталей, используемых в радио- и электротехнике, машиностроении. Его прекрасные электроизоляционные свойства позволяют с успехом его использовать как прочный изоляционный материал.
Конструкционный слоистый пластик
В отличие от гетинакса (слоистого пластика на основе бумаги) текстолит представляет собой многослойный материал на основе тканей из хлопка, пропитанных спиртовым раствором фенолформальдегидной или крезолформальдегидной смолы, изготовленный методом горячего прессования.
Для каждой из марок текстолита используются ткани различной плотности и переплетения. Характер переплетения оказывает влияние на степень прочности конечного материала при растяжении, ударную вязкость, устойчивость к образованию трещин.
Как правило, для производства используются шифон, бязь, миткаль, бельтинг. Процесс получения текстолита включает в себя подготовку спиртового раствора смолы, который помещают в специальную ванну, где он поддерживается при постоянной температуре 30–40˚С.
Ткань, предварительно закреплённую в оправку, опускают в ванну, после чего она пропускается через валики. В результате происходит более равномерное распределение раствора смолы, и ткань направляется на сушку. В процессе сушки при 120˚C, удаляются избытки влаги, спирта, летучего фенола.
Высушенную ткань разрезают, компонуют в пакеты и загружают в пресс, где они сначала прогреваются до определённой температуры, выдерживаются и охлаждаются под давлением.
Готовый материал обрезается для создания ровной линии края и после технического контроля поступает на склад готовой продукции.
Основными преимуществами композита по сравнению с обычными пластмассами служат его высокая степень теплостойкости и прочность.
Композитный материала более эластичный и износостойкий, чем металл. Кроме того, он легко поддаётся обработке, а изделия из него не требуют окраски. Отличается пожаробезопасностью, устойчивостью к воздействию бензина, технического масла и воды. Не токсичен.
Классификация
Существует два вида изделия:
1.Конструкционный. Марки ПТК, ПТ. Диапазон рабочей температуры: -40°C до +105°C.
•ПТК, используется для производства втулок, шестеренок, подшипников;
•ПТ (поделочный текстолит), характеризуется более низкой прочностью по сравнению с ПТК, используется для изготовления разного вида прокладок, амортизационных изделий, втулок, колец, не требующих высокой нагрузки.
2. Электротехнический. Марки А, Б, ВЧ, ЛТ. Температурный интервал от -65°C до +105°С.
•Композит марки A обладает высокими электроизоляционными параметрами. Применяется для деталей, работающих на открытом воздухе, в трансформаторном масле, при частоте 50 Гц;
•Композит марки Б имеет более высокие механические характеристики, часто используется в качестве конструкционного;
•ВЧ способен выдерживать частоту 106 Гц;
•ЛЧ, основа – полиэфирная ткань, используется для изготовления изделий, сохраняющих работоспособность при относительной влажности 95%, в температурном диапазоне от -65°C до +120°C.

Область применения листов текстолита

Благодаря своей слоистой структуре из хлопчатобумажных тканей полимер характеризуется:
•Прочностью при сжатии;
•Высокой степенью ударной вязкости;
•Отличными электростатическими свойствами;
•Химической инертностью;
•Лёгкостью механической обработки. Его можно сверлить, резать, штамповать.
Эти свойства позволяют использовать изделия из этого материала в условиях высокой механической нагрузки, повышенного трения, высокочастотного электрического поля.
Используется для изготовления:
•Шестерёнок разных размеров, степень износа которых в три раза меньше, чем металлических;
•Высокоскоростных подшипников;
•Малоинерционных кулачков для станков, венцов колес для червячных передач, амортизирующих прокладок, уплотнительных колец;
•Деталей для химических производств;
•Текстолит электротехнический листовой применяется для электроизолирующих роликов, щитов, панелей, колодок зажимов и других деталей, работающих под напряжением.

В последние годы в конструкциях получают все большее применение новые материалы на основе природных и синтетических полимеров, так называемые пластмассы или пластики.
Пластмассы Представляют собой или чистые смолы, или композицию из смолы и ряда компонентов — наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и др.
В зависимости от применяемого наполнителя пластмассы разделяют на композиционные и слоистые. Композиционные в свою очередь разделяют на порошкообразные, волокнистые и с наполнителем в виде крошки.
Наполнители применяют органические и неорганические; они служат для модификации свойств материала, улучшения физико-механических, фрикционных и других свойств материала, а также для снижения его стоимости.
Органическими наполнителями являются древесная мука, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажная ткань. В качестве неорганических наполнителей используют асбест, графит, стеклоткань, слюду, кварц и другие материалы.
Наполнители в виде полотнищ (тканых или нетканых) позволяют получать слоистые пластики высокой прочности.
При использовании в качестве наполнителя хлопчатобумажной ткани получают текстолит, стеклоткани — стеклотекстолит, бумаги — гетинакс, асбестовой ткани — асботекстолит, древесного шпона — древеснослоистые пластики (ДСП), песка и щебня — пластобетон.
Особую группу наполнителей составляют армирующие материалы на основе стекловолокна, стекложгута, стекломата, которые могут обеспечить изготовление деталей, по прочности не уступающих стали (табл. 1).
Стеклопластики, полученные на основе полиамидов, поликарбонатов, используют для изготовления брони, не пробиваемой пулями.
Таблица 1
Стеклонаполнитель
Предел прочности σв, кГ/см2
в ‘ Модуль упругости Е, кГ/см2
Стекломат………………………
Стекломат с ромбической структурой
Стеклоткань……………………
Параллельные стекловолокна
1400-2100
5000-6000
1800-3500
7800-10500

(8-12)·104
(18-23)·104
(14-21)·104
(23-40)·104

Из стеклопластиков изготовляют направляющие лопатки компрессоров, авиационных и ракетных двигателей, что дает возможность снизить вес этих аппаратов.
Стеклопластики сравнительно хорошо сопротивляются действию динамических нагрузок и способны гасить колебания элементов конструкций.
Пластмассы как конструкционные материалы имеют следующие особенности:
1) малый удельный вес (1,2—1,9 Г/см3), что в сочетании с высокой прочностью дает возможность выполнять очень легкие конструкции; у многих пластмасс отношение предела прочности к удельному весу (удельная прочность) значительно выше, чем у сталей (табл. 2).

Таблица 2
Материал Удельная прочность,
кГ/ммг
Г/см*
Сталь Ст. 3………………………………………
Сталь ЗОГСА……………………………………
Дюралюминий Д16……………………………..
СВАМ 1:1……………………………………….
СВАМ 10 : 1 5,7
20,4
17,5
26
48

В этой таблице приведены данные о стекловолокнистом анизотропном материале СВАМ с различным соотношением продольных и поперечных стеклянных волокон;
2) диаграммы деформирования пластмасс весьма разнообразны; У стеклопластиков с направленным расположением стеклянных нитей, как например, у СВАМ это прямые почти до разрушения (рис. 2.19, а).
Однако у большинства пластмасс диаграммы ε— σ имеют вид плавной кривой, которую на некотором протяжении от начала координат можно принимать за прямую.
У большинства конструкционных пластмасс удлинение при разрыве не превосходит 3—4%, т. е. значительно ниже, чем у сталей;

3) пластмассы имеют обычно неодинаковые механические характеристики при растяжении и сжатии;
4) пластмассы значительно хуже, чем металлы, сопротивляются переменным и длительным нагрузкам;
5) для характеристик упругих и прочностных свойств пластиков характерен больший разброс, чем у металлов. Это объясняется старением материалов, гигроскопичностью, влиянием температуры, анизотропией свойств, неоднородностью структуры, влиянием технологии изготовления;
6)для пластмасс характерно более значительное по сравнению с металлами проявление масштабного эффекта. Предел прочности деталей из пластмасс существенно уменьшается с увеличением размеров поперечного сечения.
На рис. 2.20 приведены значения масштабного коэффициента εσ, при растяжении для стеклопластиков в зависимости от площади поперечного сечения образца;
7) свойства пластмасс существенно зависят от температуры. На рис. 2.21 приведены графики, показывающие зависимость предела прочности пластмасс от температуры.
Основные группы пластмасс могут работать в интервале температур от -200ºС до +250ºС; с появлением пластмасс на основе кремнийорганических полимеров и фторопластов верхний предел температуры поднялся до +500ºС.
Стеклопласты на основе кремнийорганической смолы не теряют прочности при 250°С, выдерживают нагрев до 2750ºС в течение 2 мин;
пластики обладают большой склонностью к ползучести и релаксации даже при нормальных температурах;

для пластиков характерна малая жесткость; модуль упругости самых жестких пластиков (стеклопластиков) примерно в 10 раз меньше, чем у сталей. В результате этого детали из пластмасс получают более значительные деформации и перемещения, чем стальные детали;
10) многие пластмассы анизотропны, т. е. имеют в разных направлениях различные свойства. Анизотропия ярко выражена у слоистых пластиков. На рис. 2.19, б и 2.19, в приведены зависимости предела прочности и модуля упругости при растяжении от направления нагружения для СВАМ 1:1.
Анизотропия свойств должна соответствующим образом учитываться при расчетах на прочность.
В табл. 2.5 приведены сведения о механических свойствах основных групп пластмасс. Следует отметить, что механические свойства пластмасс еще далеко не изучены, и предстоит большая работа в этом направлении.

5. Неоднородность материалов

Существует допущение об однородности и изотропностиматериала в пределах одной детали. Однако в разных деталях, изготовленных из одного и того же материала, механические и пластические свойства материала могут весьма различаться между собой (рассеиваться).
Действительно, если изготовить несколько одинаковых образцов из одной и той же стали, испытать их на растяжение и определить предел текучести, то результаты, как правило, не будут совпадать друг с другом.

Таблица 3
Материал Характеристика Предел прочности при растяжении
σв. р
кГ /мм2
Предел
прочности
при сжатии
σв.с,
кГ/мм2
Предел прочности при изгибе
σв. изг,
кГ /мм2
Модуль упругости при растяжении
Е,
кГ/мм2
Модуль сдвига
G, кГ/мм2

Стеклопласты

Текстолиты

Древесные
пластики

Гетинаксы

Фибра

Оргстекло На основе ткани……

На основе ориентированных нитей в двух взаимно перпендикулярных направлениях ………………….

На основе хлопчатобумажных тканей

На основе различных сортов древесины……

На основе сульфатной бумаги

На основе специальных сортов бумаги

На основе полимеров и сополимеров метакриловойкислоты

26-50

30-100

6-11

14-22

7-10

3-13

7,1-9,2

10-40

13-15

12-15,5

11-13

— 13-60

23-85

9-16

16,5-22

8-14

4-10

9,9-15,3

1800-2200

2400-3500

950-1000

1200-3400

1000-1800

500-800

290-416

350—400

250

80—250

80—250

— 0,22-0,25

0,25-0,28

0,2-0,25

0,25-0,3

0,2-0,3

0,25-0,3

0,1-0,16

Для примера на рис. 2.22 представлена кривая распределения предела текучести для малоуглеродистой стали Ст.З, построенная по результатам испытания 6000 образцов. Штриховой линией показана опытная частотная диаграмма, сплошной линией — теоретическая кривая (так называемая кривая нормального распределения), к которой стремится при увеличении числа испытаний кривая, построенная по экспериментальным данным.

Из этого рисунка видно, что наиболее часто встречающимся значением предела текучести для этой стали является σт = 30 кГ/мм2 (15% всех случаев). Минимальное значение близко к 22 кГ/мм2 и максимальное — к 38 кГ/мм2. Вид кривой показывает, что не исключена возможность (при большем числе испытаний) обнаружения, с одной стороны, более низких и, с другой стороны, более высоких значений предела текучести.

Литература:

1. Материаловедение: Учебник для ВУЗов, обучающих по направлению подготовки и специализации в области техники и технологии / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. – 5-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 646с.: ил.
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.Н. Материаловедение. Учебник для ВУЗов технич. спец. – 3-е изд. – М. Машиностроение, 1990. – 528с.
Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2003. — 511с.: ил.
3. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебник для ВУЗов / Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.П. Демьянцевич, А.В. Кузин, Д.И. Чашников. – 2-е изд., перер., доп. – М. МИСИС, 1996. – 576с.
4. Богодухов С.И. Курс материаловедения в вопросах и ответах: Учеб. пособие для ВУЗов, обуч. по направлению подгот. бакалавров «Технология, оборуд. и автомат. машиностр. пр-в» и спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» и др. / С.И. Богодухов, В.Ф. Гребенюк, А.В. Синюхин. – М.: Машиностроение, 2003. – 255с.: ил.
5. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – М. Высшая школа, 2004. – 518с.: ил.
6. Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для студентов немашиностроительных спец. ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1990. – 446с., ил.
7. Тарасов В.Л. Технология конструкционных материалов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Технология деревообработки» / Моск. гос. ун-т леса. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-т леса, 1996. – 326с.: ил.
8. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение: Учебное пособие для высших технических учебных заведений. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1975. — 447 с., ил.
9. Конструкционные материалы: Справочник/Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. — М: Машиностроение, 1990, —688 с; ил. —(Основы проектирования машин).
10. Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов: Справочник. Изд. 3-е дополненное. — Донецк: Юго-Восток, 2002. —456 с.
11. http://ru.wikipedia.org
12. http://www.ross66.ru/cvetnaya/provoloka/kopel/.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

11 + 6 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector