КУРСОВАЯ РАБОТА
| по дисциплине «Материаловедение» |
| на тему | Обоснование обеспечения конструкционной прочности изделия в заданных |
| условиях работы за счет оптимизации состава и структуры используемого материала |
| Выполнил студент группы 4СПОб-21зп |
| группа |
| направления подготовки (специальности) |
| шифр, наименование |
| Ионов Аркадий Александрович |
| фамилия, имя, отчество |
| Руководитель |
| фамилия, имя, отчество |
| должность |
| Дата представления работы |
| «______»__________________20 ___ г. |
| Заключение о допуске к защите |
| Оценка _______________, _______________ |
| количество баллов |
| Подпись преподавателя_________________ |
Череповец, _ 2016_
Год
Оглавление
Введение ........................................................................................................... 3
1. Обоснование обеспечения конструкционной прочности в заданных условиях работы .......................................................................................................................... 1
1.1 Анализ условий работы детали ....................................................... 4
1.2 Определение требуемых свойств материала .................................. 4
1.3 Подбор методов испытаний материала .......................................... 4
1.4 Определение ориентировочного химического состава материала 1
1.5 Уточнение химического состава ...................................................... 1
1.6 Выбор материала ............................................................................. 1
1.7 Термическая обработка ................................................................... 1
Заключение ...................................................................................................... 1
Список литературы ......................................................................................... 1
Введение
Цель - подобрать материал для изготовления прокатного валка первой черновой группы клетей так, чтобы он удовлетворял набору требований.
Требования к изготовляемой детали:
1. Срок службы максимальный, деталь должна выдерживать заданную условиями работы нагрузки.
2. Себестоимость минимальная
3. Качестве максимальное
4. Технология изготовления оптимальная (простота технологического процесса, качество детали и его цена).
Задачи:
1. Проанализировать условия работы.
2. Определить свойства материала.
3. Подоврать методы испытания материала.
4. Определить химический состав материала.
5. Выбрать материал.
Обоснование обеспечения конструкционной прочности в заданных условиях работы
Анализ условий работы детали
Для изготовления валков горячей прокатки применяют конструкционные машиностроительные стали (50, 55, 40ХН, 50ХН). Изготовление литьем.
Назначение - прокатный валок основной инструмент, эксплуатационные характеристики которого оказывают влияние на производительность прокатных станов и качество продукции.
Рабочая клеть (рис.1). — основной элемент главной линии прокатного стана. В ней устанавливают прокатные валки, обеспечивающие деформирование металла.
Рис. 1. Схема клети:
1 – верхняя подушка; 2 – нижняя подушка; 3 – верхний валок; 4 – нижний валок; 5 – стяжная гайка; 6 – приводная гайка; 7 – крышка редуктора; 8 – дистанционный винт; 9 – дистанционная гайка; 10 – стяжной болт; 11 – вставная гайка; 12 – фиксатор; 13 – приводное колесо; 14 – подшипник радиальный; 15 – подшипник радиально-упорный; 16 – стакан
Исходя из условий работы валков станов горячей прокатки и требований к ним, в первую очередь можно выделить:
· высокую износостойкость рабочего слоя при высоких температурах и давлениях;
· статическую прочность (стойкость против поломок);
· постоянство рабочего диаметра;
· чистоту поверхности калибров;
· точность обработки.
Причины разрушения в процессе эксплуатации:
1. Износ
2. Разрушение бочек
3. Разрушение шейки
4. Отслоение
5. Выкрошки
6. Трещины
Определение требуемых свойств материала
Из условий работы прокатных валков укажем требования, которым должен удовлетворять материал. На основе этих требований определим свойства, которые должны быть характерны для материала, из которого будет изготовлен валок.
а) Механические свойства - отражающие способность материала сопротивляться действию механических нагрузок (статических, динамических, циклических)
Твёрдость — свойство материала не испытывать пластической деформации вследствие местного контактного воздействия (обычно сводящегося к внедрению в материал более твёрдого тела — индентора).
Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.
Хладноломкость – свойство металлического материала терять вязкость, хрупко разрушаться при понижении температуры. Хладноломкость проявляется у железа, стали, металлов и сплавов, имеющих объёмно-центрированную или гексагональную плотноупакованную решетку.
б) Физические свойства - определяемые без приложения силы.
Жаропрочностью называется - способность материала сопротивляться пластической деформации и разрушению при высоких температурах. Поведение материала при этих температурах имеет существенные особенности, связанные с явлением ползучести, представляющим собой способность металла непрерывно пластически деформироваться под действием длительно приложенных постоянных напряжений
в) Химические свойства - характеризующие способность материалов к химическому взаимодействию с агрессивными средами,
Коррозионная стойкость — способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях. Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии.
г) Технологические свойства - характеризующие пригодность материалов к различным видам обработок в процессе изготовления изделий
Жидкотекучесть - это свойство сплава в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить её очертания в отливке.
Результаты приведены в таблице (табл. 1).
Таблица 1
Требуемые свойства материала
| Условия работы детали | Требования к материалу | Свойства материала |
| Механические свойства | ||
| При контакте с материалом заготовки | Материал должна быть выше, чем твёрдость материала заготовки | Твёрдость |
| При ударении хвостом заготовки | Материал должен выдерживать ударные нагрузки не разрушаясь | Ударная вязкость |
| Хладноломкость | ||
| Химические свойства | ||
| Взаимодействие с факторами производства | Должен сопротивляться воздействию различных веществ | Коррозионная стойкость |
| Технологические свойства. | ||
| При изготовлении литьём | Должен давать жидкую хорошо текущую струю, хорошо заполнять форму | Жидкотекучесть |
| Эксплуатационные свойства | ||
| Температура подаваемой заготовки из печи на клети черновой группы = 1200С | материала сопротивляться пластической деформации и разрушению при высоких температурах | Жаропрочность |