Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Курсовая работа: Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат

Название: Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Добавлен 11:00:45 09 июля 2011 Похожие работы
Просмотров: 147 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Федеральное агентство по образованию и науке РФ

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

Ижевский Государственный Технический Университет

Кафедра « Производство Машин и Механизмов»

Курсовая работа

Тема: «Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппаратов»

Вариант А4

Проверил:

к. т. н., проф. Л. Л. Лукин

Выполнил:

ст-т. гр. 4-57-3 В.В. Зорин

2010г.

Содержание

1. Исходные данные по объекту и его характеристика 2

2. Общие требования к материалам РТ 2

3. Выбор группы конст. материалов по I-му уровню требований 4

4. Выбор материалов, удовлетворяющих II-му уровню требований 5

5. Выбор материалов с учётом технологических свойств,

удельной прочности и стоимости материала 7

6. Характеристика стали Н18К9М5Т

Назначение - 11

Химический состав, % по ТУ 14-1-1 531-75 11

Механические свойства после закалки 820С в

зависимости от способа старения 11

Коррозионная стойкость 12

Технологические свойства 12

7. Предпосылки снижения массы топливного бака 12

8. Вывод по работе 13

9. Список используемой литературы 13

Выбор материала для цилиндрического топливного бака (ЦТБ)

1. Исходные данные по объекту и его характеристика

Цилиндрический топливный бак (далее ЦТБ)

; ; ;

; ; ;

; ; Агрессивная внутренняя среда.

ЦТБ – бак цилиндрический формы, предназначенный для хранения и накопления дизельного топлива, солярки, мазута, масел под давлением до 2-х МПа. Работает в условиях агрессивных сред в диапазоне рабочих температур до , высокой относительной влажности.

Бак выполнен путем сваривания отдельных частей из листового металла толщиной стенки от 1,5 до 3,5 мм. Для обеспечения высокого качества сварного шва (по прочности, герметичности) сварка осуществляется в среде аргона неплавящимся электродом встык.

2. Общие требования к материалам РТ

Из условий эксплуатации следует, что стенки бака испытывают достаточно высокое давление до 20 атмосфер изнутри. В связи с этим важнейшим требованием, предъявляемым к материалу бака, является высокая надёжность материала и сварного шва, гарантирующая надежную работу бака за весь период его эксплуатации.

К материалам ЦТБ предъявляется ряд требований, которые условно можно разделить на 2 категории: основные , определяющие эксплуатационную надёжность изделия, и второстепенные (рекомендуемые), направленные на обеспечение высоких технико-экономических показателей в стадии изготовления и эксплуатации ЦТБ.

Основные требования:

1. Хорошая свариваемость ().

2. Высокая коррозионная стойкость в условиях воздействия агрессивных сред.

3. Высокая конструктивная прочность (высокое значение при достаточной пластичности, ударной вязкости и низкой чувствительности к концентрации напряжений).

Второстепенные требования:

1. Хорошая деформируемость в холодном состоянии (штампуемость).

2. Высокая удельная прочность ().

3. Низкая стоимость материала (оптовая цена).

3. Формирование группы конструкционных материалов по I -му уровню требований

Для эксплуатации деталей и узлов в условиях нормальных температур (от 20 до 150 °С) подходят любые конструкционные стали, сплавы Mg, Al, Cu, Ti, полимерные и композитные материалы.

Класс неметаллических материалов из дальнейшего рассмотрения исключаем, так как чертежом и ТУ предусмотрено использование металлического материала (аргоновая сварка, малая толщина стенки).

Для работы изделий в условиях воздействия агрессивных сред особое значение может иметь наличие напряжений в материале или наличие следов предшествующей пластической деформации. Эти факторы могут сильно ускорять коррозионное воздействие. В связи с этим появился термин «коррозия под напряжением», указывающий на усиленное воздействие коррозионной среды при наличии внешних нагрузок. Коррозия под напряжением обычно протекает во времени и проявляется в постепенном накоплении признаков разрушения, приводящих к окончательному разрушению детали. В связи с этим особое внимание уделим алюминиевым сплавам.

Алюминиевые сплавы. К ним относятся литейные сплавы (Al – Si), сплавы для литья под давлением (Al – Mg) и самозакаливающиеся сплавы повышенной прочности (Al – Cu). Алюминиевые сплавы экономичны, легкодоступны и легко обрабатываемы (они легко куются, штампуются, пригодны для глубокой вытяжки, волочения, экструдирования (выдавливания), литья, хорошо свариваются и обрабатываются на металлорежущих станках). Механические свойства всех алюминиевых сплавов начинают заметно ухудшаться при температурах выше приблизительно 175° С., но при заданном в условиях температурном режиме, они выполнят свое назначение. Благодаря образованию защитной оксидной пленки они проявляют хорошую коррозионную стойкость в большинстве обычных агрессивных сред, что не требуют дополнительных коррозионно-стойких покрытий на стадии производства. Эти сплавы обладают высокой отражательной способностью, немагнитные, взрывобезопасны (поскольку не дают искр) и хорошо поглощают ударные нагрузки.

Учитывая легирующие элементы и модификаторы, стоит выделить деформируемые алюминиевые сплавы с высоким содержанием магния, такие как АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМг5п, АМг6. Из всех систем (таких как Al – Cu, Al – Si, Al - Zn – Mg и др.) система Al-Mg обладает рядом необходимых качеств.

Сплавы Al-Mg отличаются высокой коррозионной стойкостью ( общей, под напряжением и при других видах коррозийного разрушения). Следует отметить их высокую сопротивляемость коррозионному разрушению в морской воде. Сплавы Al-Mg также хорошо устойчивы к воздействию азотной кислоты HNO3 , разбавленной серной кислоты H2SO4 , ортофосфорной кислоты H3PO4 , а также в средах, содержащих SO2. Эти свойства критически важны, учитывая среду использования данного изделия.

Магналиевым (Al-Mg) сплавам свойственны высокие пластичность, коррозионная стойкость при средних значениях прочности и текучести, пониженная чувствительность к концентраторам напряжений. Одним из основных преимуществ данной группы являются высокие значения прочностных характеристик по сравнению со свойствами термически упрочняемых алюминиевых сплавов. При сварке магналиевых сплавов сварные соединения становятся почти равнопрочными основному металлу. Этот факт немаловажен, учитывая, что прочность сварного шва всегда ниже прочности основного металла. Это влияет на предел прочности всего изделия.

С увеличением содержания магния возрастают прочность и текучесть, относительное удлинение меняется слабо. Таким образом, мы сможем выбрать нужный сплав из вышеупомянутых, ориентируясь по содержанию магния.

Итак, по I-му уровню требований для ЦТБ пригодны следующие классы конструкционных материалов:

· Высокопрочные мартенситно-стареющие стали

· Высокопрочные стали типа СП (СП-43)

· Высокопрочные конструкционные стали

· Алюминиевые сплавы (деформируемые, с высоким содержанием магния).

4. Выбор материалов, удовлетворяющих II -му уровню требований .

Основная задача выбора материалов на этом уровне – обеспечение требований по конструкционной прочности и расчётной долговечности СВД.

Условие нагружения – простое, статическое, длительное( 10000ч). Определяющей характеристикой материала является () при достаточном уровне характеристик пластичности ( ).

Предположительный характер разрушения при несоблюдении требований эксплуатации ( например, резкое повышение ), а также при нарушении технологии формообразования и сварки - излом вязкий (хрупкий), трещина технологическая. Последний вид разрушения следует исключить за счёт точного соблюдения технологии изготовления и контролем гидравлических испытаний бака при повышенном давлении (). Однако следует отметить, что предполагаемый характер разрушения можно установить лишь путём анализа практического опыта, т. е. сбором статических данных по разрушениям ЦТБ.

Итак, для дальнейшего выбора марок материалов необходим расчёт напряжённого состояния ЦТБ.

Исходные данные и допущения:

1) Внутреннее давление газов

· рабочее =2 МПа

· при испытании =1.2=2.4 МПа

2) Нагружение простое, статическое.

3) Металл изотропный.

4) Стенки сосуда одинаковы по толщине и равнопрочны.

5) Сварные соединения не имеют технологических дефектов (пор, трещин и т.п.).

6) Сосуд работает в области упругих деформаций, деформационное упрочнение металла отсутствует.

Поле напряжений для такой оболочки считают двухосным ( , ). Прочность под действием внутреннего давления рассчитывают по безмоментной теории (уравнениям Лапласа).

Главные напряжения, действующие на стенку торового сосуда рассчитываются по следующим формулам:

· Окружные напряжения ( в точке С на чертеже)

=, где

и S 0 - начальные значения радиуса кривизны и толщины стенки сосуда; Dm – геометрический радиус тора.

=МПа

· Осевые напряжения

=МПа

Имея ввиду, что данной работе мы не определяем предельную несущую способность бака, которая учитывает работу металла стенки в пластической области вплоть до разрушения, мы не будем определять эквивалентные напряжения ( от действия и) для определения значений пластической деформации, а за расчётное напряжение примем .

МПа.

Примем во внимание тот факт, что прочность сварного шва всегда несколько меньше прочности основного металла, т. е.

(для хорошо свариваемых металлов)

Принимаем коэффициент свариваемости =0,9; определим минимальную прочность металла, которая может обеспечить нагружение внутренним давлением при наличии сварного шва:

МПа

Для обеспечения надёжной работы сосуда под внутренним давлением принимаем коэффициент запаса прочности =1.15.

МПа

При выборе материала должны быть выполнены условия:

· , ;

· Материал должен относиться к классу свариваемых с высокой надёжностью сварного шва.

Сформированная группа марок конструкционных материалов представлена в табл.I.

табл.I.

Класс констр. материала

Марка материала

Гост на хим. состав

Вид термообработки

Механические свойства

Технологические

свойства

МПА

%

1

Мартенситно-стареющие стали

Н18К9М5Т

(ЭП-637)

ТУ-14-1-1 531-75

Закалка 8200 С, возд. Старение Тс =4900 С τс =3ч.

2100

2050

8

57

Св-ть.-хор.

2

Н18К13М5ТЮР

(ЧС35-ВИ)

ТУ-14-1-98-73

Закалка 8200 С, возд. Старение Тс =5200 С τс =3ч.

2440

2280

8,9

50

Св-ть.-

хор.

3

Н13К16М10

ТУ-14-1-1 531-75

Закалка 8500 С, возд. Старение Тс =5200 С τс =3ч.

2800

2740

8

42

Св-ть.-

хор.

4

Высокопрочные конструкционные стали

40ХСН2МА

ТУ-14-1-1885-85

Закалка 9000 С, масло. Отпуск 2200 С

2000

1500

8

37

Св-ть. – удовл.

5

40ХГСТФ

ГОСТ 4543-71

Закалка 9000 С в гор. среду с тем-рой 2000 С

2000

1800

8

36

Св-ть. – удовл.

6

43Х3СНМВФА (СП-43)

ТУ-14-1-1447-75

Закалка 930-9800 С, возд. Отпуск 280-3600 С

2100

1520

11

37

Св-ть. – удовл.

· Выбор материалов с учётом технологических свойств, удельной прочности и стоимости материала

( III -ий уровень требований)

В основу технологии получения СВД положены два основных процесса: холодная листовая штамповка и сварка, в связи с чем при выборе материала необходимо учитывать штампуемость и свариваемость.

Расчет коэффициента штампуемости данных материалов:

Расчет удельной прочности сплавов:

Расчет условной стоимости материала:

Сравнение марок материалов между собой проводим по суммарному коэффициенту , учитывающему технологические свойства материалов, удельную прочность и стоимость.

Где

- поправочные коэффициенты, учитывающие тип производства изделия;

- коэффициент, учитывающий свариваемость;

- удельная прочность материала;

- условная стоимость.

Рассчитываем для каждой марки стали и сплава

Исходные данные и расчёт

табл.II.

Кусл

365,2

366,8

363,5

300,3

297,4

300,6

Значения коэфф.

Прочн. после упрочнения

268,2

310,4

337,3

256,1

256,4

269,2

2100

2440

2800

2000

2000

2100

Усл. Стоим.

Сус II

26,1

27,7

29,1

5,1

2,7

4,5

Оптовая цена,

р/т

7000

8600

9800

1300

700

1200

Технологич. свойства

0,92

0,9

0,88

0,82

0,8

0,81

17,98

13,31

11,19

19,74

19,86

17,9

Механические свойства

%

14

10

9

13

14

12

МПА

920

1000

1020

680

720

700

1000

1100

1200

780

810

800

Вид

ТО

норм

Норм

норм

норм

норм

норм

Плотность

Г/см

7,83

7,86

8,3

7,81

7,8

7,8

Марка

материала

ЭП-637

ЧС35-ВИ

Н13К16М10

40ХСН2МА

40ХГСТФ

43Х3СНМВФА

(СП-43)

1

2

3

4

5

6

Расчёты по предлагаемой методике показали, что суммарному условному коэффициенту предпочтительным материалом для СВД является мартенситно-стареющая высокопрочная сталь ЧС35-ВИ. Но так как разница между условными коэффициентами ЧС35-ВИ и ЭП-637 (Н18К9М5Т) мала, то можно в качестве материала выбрать наиболее доступный и распространенный ЭП-637 (Н18К9М5Т)

· Характеристика стали Н18К9М5Т

6.1 Назначение - для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике и т.д.

· Температурный диапазон -196…+3500 С

· Внешняя среда – атмосферные условия (изделие подвергается покрытию – фосфатированию + грунтовка + эмаль)

· Нагрузки высокие статические и динамические

6.2 Химический состав, % по ТУ 14-1-1 531-75

С

Ni

Co

Mo

Ti

Al

0,03

16,7-19

8,5-9,5

4,6- 5,5

0,5-0,8

0,15

6.3 Механические свойства после закалки 820С в зависимости от способа старения

Термообработка

МПА

МПа

%

%

KCU

Обычная ТО (закалка + старение 4900 С, 3ч)

2050

2100

8

57

400

Термоциклирование (2 закалки, 5 мин + старение 4900 С, 3ч)

1930

1950

10,8

63

900

Старение в двухфазной области (закалка + старение 5500 С, 3ч)

1750

1800

8,7

60

400

- то же (закалка + старение 6000 С, 3ч)

1730

1790

10,7

58

600

- то же (закалка + старение 6500 С, 3ч)

1750

1810

10

63

700

Тепловая стабилизация (Нагрев до 8200 С + изотермическая выдержка 1100 С, 5 мин + старение 4900 С, 3ч)

1800

1860

10

60

600

6.4 Коррозионная стойкость

Коррозионно-нестойкая, поэтому подвергается фосфатированию, покрытию грунтом и эмалью.

6.5 Технологические свойства

а) Ковкость – хорошая ; отличная пластичность%.

б) Свариваемость хорошая (), способы сварки – импульсно-дуговая, АрДС, при условии:

-электрод неплавящийся (W(+La, Th))

-защита с обеих сторон шва.

в) Обрабатываемость резанием:

-удовлетворительная(до старения), низкая после старения

Обработка может вестись в 3-х состояниях:

-после отжига (=800-850 МПа) ,

-после закалки (=1000…1100 МПа; HRC=32…36) ,

-после закалки и старения (=1700-2100 МПа; HRC=52…56)

· Предпосылки снижения массы топливного бака; снижения стоимости

Сталь Н18К9М5Т безусловно удовлетворяет основным и дополнительным требованиям, сформулированным в п.п. 1,2, кроме возможности снижения массы баллона. Такая возможность есть, если из группы материалов использовать материалы с наибольшей удельной прочностью, такие как ЧС35-ВИ и Н13К16М10. Так же можно существенно снизить стоимость баллона, применив сталь 40ХГСТФ.

Сравнительная характеристика баллона из различных сталей

Наименование показателя

Марка стали

Н18К9М5Т

ЧС35-ВИ

Н13К16М10

40ХГСТФ

1

Толщина стенки, мм

2,875

2,474

2,156

3

2

Масса баллона (без штуцеров), кг

109,7

94,7

87,1

114,1

3

Снижение массы %

-

13,7

20,6

увелич. на 4

4

Стоимость материала (без учета технологических отходов), руб

767,9

814,4

853,6

79,9

5

Увеличение стоимости материала

-

1.06 раз

1,11 раз

уменьш. в 9,61 раз

· Вывод по работе

1. Предпочтительным материалом для изготовления баллона высокого давления является мартенситно-стареющая стальН18К9М5Т, используемая в эксплуатации после упрочняющей термообработки (Закалка 820С+ старение 490С, 3ч).

2. Использование других двух вышеуказанных марок мартенситно-стареющей стали (ЧС35-ВИ и Н13К16М10) позволяет снизить массу баллона на 13,7 и 20,6 % соответственно, при одновременно относительно невысоком повышении стоимости ( в 1,06 и 1,11 раза).

3. При использовании стали 40ХГСТФ можно снизить стоимость материала для изготовления баллона в 9,61 раз.

4. Выбранные марки сталей гарантируют высокую надёжность изделия в эксплуатации

9. Список используемой литературы

1. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. М.: Машиностроение, 1976. 184с. Кукрин С. А.

2. Выбор конструкционного материала и технологии его упрочненения для деталей и узлов машин и аппаратов / Ижевск. Мех.. ин-т; Сост. Л. Л. Лукин, Ижевск, 1989 г.

3. Справочник по конструкционным материалам: Справочник / Б. Н. Арзамасов, Т. В. Соловьева, С. А. Герасимов и др.; Под ред. Б. Н. Арзамасова, Т. В. Соловьевой. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. – 640с.: ил.

4. Высокопрочные сложнолегированные стали. Кречмер В. Г. Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1975 г.

5. Статья «Условия работы изделий в агрессивных средах» (http://www.calypsowireless.com/).

6. Статья «Алюминий и его сплавы» (http://svarka.pstu.ru/plasma/infoAl.htm/).

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений08:11:30 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
11:41:05 29 ноября 2015

Работы, похожие на Курсовая работа: Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150515)
Комментарии (1836)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru