Основные конструкционные материалы

Одним из основных факторов определяющих надежность любого оборудования является выбор материалов деталей в процессе конструирования.

В настоящее время для изготовления деталей различного оборудования используется широкий спектр природных и синтетических материалов, среди которых чаще всего используют стали, цветные материалы и их сплавы, порошковые и композиционные материалы, пластмассы, стеклокерамические материалы и др.

3.6.1. Классификация конструкционных материалов

Металлы: черные и цветные.

Черные – сплавы – чугуны (серый, белый, обыкновенный, качественный, легированный, модифицированный) стали – углеродистые, инструментальные, легированные, специальные.

Цветные – сплавы и металлы.

Сплавы – латунь, бронза, силумин, дюралюминий и др.

Металлы – медь, алюминий, никель, хром, титан, свинец, цинк, серебро и др.

Неметаллы: древесина, лакокрасочные материалы, стекло и керамика, клеи, резины, пластмассы.

Резина – обычная, бензомаслостойкая, кислотоустойчивая и ваккумная.

Подробнее: Чугун – это сплав железа и углерода с содержанием углерода более 2%.

Используется для изготовления неответственных деталей, а также деталей подвергающихся интенсивному абразивному и коррозионному процессам.

Обозначение – СЧ 15, где 15 – предел прочности при растяжении, МПа

Стали – сплав железа и углерода с содержанием углерода до 2%.

Конструкционные стали подразделяются на углеродистые и легированные.

Углеродистые подразделяются на стали обыкновенного качества и стали специального назначения. Стали обыкновенного качества используют для изготовления малонагруженных деталей. Обозначаются – Ст.0…Ст.6.

Углеродистые стали повышенного качества применяют для изготовления ответственных деталей Сталь 10…65, где 10…65 % содержание углерода в сотых долях процента.

Высокоуглеродистые стали – У7 – У10 применяют для изготовления рабочих органов машин.

Легированные стали используются для изготовления ответственных деталей, подверженных интенсивному абразивному изнашиванию и воздействию агрессивных сред.

Нержавеющие стали – стали с высоким содержанием хрома, никеля и др. элементов.

Пример: Сталь 20ХН3А – 0,2% углерода, 1% хрома, 3% никеля, буква А – означает, что сталь высококачественная (содержит примесей менее 0,025%).

Легирующие элементы: В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, Р – бор, Х – хром, С – кремний.

Цветные металлы и сплавы – наиболее распространены цветные сплавы на основе алюминия и меди. Алюминиевые сплавы – на литейные АЛ и АК и деформируемые АД, Д1, Д16. Используются для изготовления корпусов маломощных редукторов, фланцев, кронштейнов и др.

Медные сплавы – медно-цинковые – латуни, оловянистые – бронза.

Латунь – сплав меди, цинка и легирующих элементов.

Бронза – сплав меди с оловом, железом, свинцом и рядом других компонентов при отсутствии цинка. Например - БрА10Ж3Мц2

Латуни также разделяются на литейные ГОСТ 1711 и деформируемые ГОСТ 15527.

Латуни и бронза применяются для изготовления деталей контактирующих с агрессивными средами, для изготовления радиаторов, втулок, подшипников скольжения.

Пластмассы – являются новыми материалами, применение которых в машиностроении все более расширяется. Из пластмасс можно получать изделия почти любой сложной формы высокопроизводительными методами. Второе преимущество пластмасс это сочетание легкости и высокой прочности – удельной прочности, что позволяет широко использовать их в конструкциях вес которых имеет особо важное значение (авиация, автомобилестроение). В других отраслях машиностроения пластмассы применяют для производства корпусных деталей, а также зубчатых колес, шкивов, вкладышей подшипников и т. д.

Главным недостатком, пока еще не устраненным, является их склонность к старению, которое сопровождается изменением характеристик и даже размеров в процессе эксплуатации.