ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА МАШИН ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

Кчество машин в значительной степени зависит от качества деталей на каждой стадии их изготовления, начиная с производства машиностроительных материалов и заканчивая сборкой.

Качество материала — это комплексная характеристика, обеспечивающая технологическую возможность использования материала и надежную его работу в определенных условиях. В нее входят механические, эксплуатационные и технологические свойства. Материал должен обеспечивать заданную конструктивную прочность изделий, что определяется не только прочностными свойствами в условиях статического нагружения, но и достаточным сопротивлением хрупкому разрушению при динамических нагрузках, а часто и в услових низких температур. Механические свойства (ав, 0о,2, 6, i|>, КС, твердость) должны обеспечивать надежную работу деталей- в условиях циклического нагружения (что оценивается часто величиной а-\), контактной усталости, сопротивления изнашиванию и т.д.

Материал должен отвечать также требованиям минимальной трудоемкости изготовления детали, в частности, хорошей обрабатываемости резанием и давлением, способности получать необходимые свойства при термической и других видах обработки.

Важными являются и экономические требования. Материал должен обеспечивать минимум расходов в процессе изготовления и эксплуатации машин. Эти общие требования к материалам часто противоречивы, например, более прочные материалы менее технологичны. Конкретные решения о выборе материала обычно компромиссны. В массовом производстве в машиностроении предпочитают упрощение технологии и снижение тру доем кости изготовления деталей. В специальных отраслях машиностроения исходят из достижения максимальных эксплуатационных свойств. Однако при этом не следует стремиться к излишне высокой долговечности деталей по отношению к долговечности всей машины.

К типовым факторам обеспечения качества материалов деталей относятся: химический состав; способы получения; способы дополнительной обработки материалов на стадии их изготовления; способы механического, термического и химического воздействия на материал в изделиях.

Качество материала в значительной мере определяется его внутренним строением (структурой). На структуру влияют как химический состав, так и различные методы воздействия на материал. Поэтому один и тот же материал, но по-разному обработанный, обладает разными свойствами и его применяют при различных условиях эксплуатации. Структурный контроль, наряду с химическим анализом и механическими испытаниями, является важной стадией обеспечения качества материалов.

Обеспечение и повышение качества стали

Среди конструкционных материалов первостепенное значение имеют стали и чугуны. Качество стали зависит от ее химического состава, технологии выплавки, дополнительной обработки в жидком состоянии и условий переплава слитков.

Основными требованиями к механическим свойствам конструкционных сталей

Порог хладноломкости может быть определен из зависимости

Для сталей с малой твердостью t_{5o практически линейно зависит от d"^{l/2 [26].}}

Увеличение прочности обычно сопровождается уменьшением пластичности, вязкости и повышением порога хл а до лом кости. Только измельчение структуры стали приводит к одновременному повышению прочности и понижению порога хладноломкости (рис. 4.1), увеличивая температурный запас вязкости.

Рис. 4.1. Влияние размера зерна феррита на предел текучести (/) и температуру перехода в хрупкое состояние (2) в стали, содержащей 0,1% углерода

Наряду с зернограничным фактором большое влияние на свойства стали оказывает химический состав. Для низкоуглеродистых мягких сталей можно использовать следующие зависимости:

ао,2= 15,4 (3,5+2,lMn+5,4Si+23-\/NH-l,13d-^1/2;

t_{50= — 19+44Si+70()VN+2,2n— ll.Sd'^1/2,}

где N — содержание несвязного азота, % по массе; П — содержание перлита, % по массе.

Перлит и несвязанный азот очень вредны в деформируемых сталях, так как повышают хрупкость стали. В низкоуглеродистых сталях перлит практически не влияет на предел текучести. Положительно влияет марганец, повышая сго,2 и практически не влияя на t_{5o. Поэтому в качестве деформируемых часто используют низкоуглеродистые марганцевые стали (например, 09Г2), однако содержание марганца должно быть связано со скоростью охлаждения (чем выше скорость охлаждения, тем меньше марганца) и обычно не превышает 2%. В противном случае могут образовываться игольчатые структуры, вредно влияющие на вязкость.}