granovskij_rm (831076), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Детали машин, как правило, изготовляют из металлов. Металлы, применяемые в машиностроении для изготовления несущих нагрузку деталей, принято называть конструкционными. Основными коиструкционными металлами являются: а) черные металлы — сплавы на основе железа (углеродистые, легированные и нержавеющие стали, специальные сплавы, чугуны); б) цветные металлы — сплавы на основе меди, алюминия, титана н других элементов. Конструкционные металлы имеют различные механические свойства, зависящие от их химического состава и структурного состояния, Сочетание таких характеристик, как химический состав, механические свойства и структурное состояние металла, определяет его сопротивление обработке резанием. Обрабатываемость металлов резанием находит свое проявление в общих закономерностях процессов стружкообразования, формирования новых поверхностей и качества обработанных поверхностей.
Промышленностью выпускается прокат различного профиля из конструкци-' онных сталей и сплавов более полутораста марок. В принятой в машиностроении стандартной маркировке большинства конструкционных металлов указывается процентное содержание в металле основных легирующих элементов. Маркировка конструкционных металлов состоит из сочетания букв русского алфавита и цифр. Для легирующнх элементов приняты следуняцие букненные обозначения: Азот... А Молибден .
М Угл д У Нибй..Б Нн ь..н Ван и Ф Ф~~~Ф4~Р .. 11 Хром Х Сален .. В Титан .. Т В маркировке за каждой из букв обычно указаны цифры, которые показывают содержание (в процентах) соответствующего легнрующего элемента. Отсутствие цифры означает, что среднее содержание легирующего элемента, закодированного этой буквой, равно одному проценту. Цифры, стоящие в маркировке первыми, указывают содержание в металле углерода в сотых долях процента. Элементы, содержание которых в металле менее одного процента, в маркировку не включаются. Например, конструкцнонная углеродистая сталь 45 содержит 0,45;г,' углерода; хромистая сталь 40Х содержит 0,4;~' углерода и 1% х(юма; хромоннкелевая сталь ЗОХН содержит 0,3% углерода, 1/ хрома и 1/ никеля.
ГРУППИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ. По составу и содержанию лег ирующих элементов конструкционные стали делят на группы: стали, содержащие только углерод, образуют группу наиболее широко применяемых в машиностроении углеродистых конструкционных сталей (стали 40, 45 и др.); стали, содержащие кроме углерода около одного процента хрома, образуют группу более качественных хромистых конструкционных сталей (стали 20Х, 40Х и др.); в машиностроении широко применяются стали, содержащие 0,2 ... 0,5 % углерода и по 1/ хрома н никеля; они образуют группу хромоникелевых сталей (стали 20ХН, ЗОХН и др.); стали, содержащие кроме углерода по 1 е еще три легирую~цих химических элемента, образуют группы хромокремнемарганцовистых (стали 20ХГСА, ЗОХГСА и др.), хромоникелеволъфрамовых (стали ЗОХНВА и др.) и хромоникелемолибденовых (стали 40ХНМА и др.) ояалей. Некоторые, наиболее широко применяемые в машиностроении марки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей и их механические свойства приведены в табл.
1.1. Из приведенных в ней данных видно, что легированные стали имеют более высокие механические свойства, чем углеродистые. С повышением механических свойств металлов (твердости, предела прочности) возрастает сопротивление металлов обработке резанием, т. е. ухудшается нх обрабатываемость. В машиностроении примешпотся также высоколегированные качественные конструкционные стали. Высокое содержание легирующих элементов придает сталям необходимые эксплуатационные свойства: коррозионную стойкость, механическую прочность, пластичность. В то же время в связи с увеличением сопротивления обработке резанием имеет место существенное снижение параметров режимов обработки зтнх сталей режущими инструментами.
Вы соколе гированные качественные конструкционные стали делятся на шесть классов: 1) стали мартенситного класса марок Х5, Х5М, Х5ФВ, Х6СМ, 1Х8ВФ, 4Х9С2, 4Х1ОС2М, 1Х12Н2ВМФ, 2Х13, ЗХ13, 9Х18, 1Х17Н2 и др.; 2) стали мартенситноферритного класса марок Х6СЮ, 1Х11МФ, 1Х12ВНМФ, 15Х12ВМФ, 2Х12ВМБФР, 1Х12В2МФ, 1Х13„ 3) стали ферритного класса марок 1Х12СЮ, Х14, Х17, Х28, Х18СЮ, Х25Т и др.; 4) стали аустенитно-мартенситиого класса марок 2Х13Н4Г9, Х15Н9Ю, Х17Н7Ю, 2Х17Н2; 5) стали ауппенитно-ферритного класса марок Х20Н14С2, 1Х21Н5Т, Х23Н13 и др.; Т и б л н П а 1.1.
Мехнвнческне евнйепа нннструквнннжлх сталей Твердость Йв Группа сталей Мчркп Углеродистые 40 45 50 187 197 207 0,34 0,36 0,38 0,58 0,61 0,64 19 16 14 Хромнстые 20Х 40Х 45Х 50Х 179 217 229 229 0,65 О,'85 0,90 0,80 1,00 1,05 1,1О 11 1О 9 9 Хромоннкедепые 20ХН ЗОХН 45ХН 50ХН 197 217 207 207 0,60 0,80 0,85 0,90 0,80 1,00 1,05 1,10 14 14 1О 9 Хромокремнемаргпнцопнстые 20ХГСА ЗОХГСА ЗОХНВА 40ХНВА 40ХНМА 207 229 0,65 0,85 0,80 1,10 12 10 Хромоннкелсподьфрамоные 0.80 0.95 1,ОО 1,Ю 1О 12 Хромоннкедеыоднбденопые 269 0,95 1,10 6) стали аусьненитного класса марок Х12Н22ТЗМР, 4Х18Н25С2, Х25Н20С2, Х16Н15МЗБ, 1Х14Н18В2БР и др. Основными легирующими элементами высоколегированных марок конструкционных сталей являготся хром (до 28%), никель (до 25%) и марганец 0!о 14%). Для удовлетворения нужд развивающейся техники были разработаны и применяются в качестве конструкционных металлов специальные жара- и кнслотостойкие сплавы двух трупп: 1) сплавы на экелезоиикелввой основе с содержанием 35...
38% никеля; 2) спланы иа никелевой основе с содержанием 60... 80% никеля Жара- и кислатостойкие специальные сплавы весьма пластичны и трудно подлаются обработке резанием. В машиностроении кроме широкой номенклатуры марок сталей различной степени легиравания для изготовления корпусных деталей применяется ч у г у н.
Некоторые марки серых чугунов и их механические свойства приведены в табл. 1.2. Обрабатываемость чугунов резанием принято оценивать по их твердости. С повышением твердости обраба- Предел теку- Предеп проч- Относнтчпьччпгн он ности о, нпе удлннчГПа ГПа нне Ь. % тываемость чугунов ухудшаетсв и, оценивая в первом приближении влияние твердости на обрабатываемость, чугуны принято условно разделять на м я г к и е с твердостью в пределах НВ 140...160, среднетвердые с твердостью НВ 160... 180 и т верды е с твердостью НВ 180...
220. Чугуны весьма малопластичны и хрупки. Па сравнению со сталями при обработке чугунов силы резания и затраты энергии уменьшаютея. Многие детали мыпин н' приборов изготовляют из цветных металлов — л а- Т а б д н ц а 1.2. Мехннвчеекне свойства чугунов Т а б л н ц н !.3. Вдвянве терыообработкк нп мехвнвчеекне екобетвн кенструкяновных метнллов термообркботкк Группа конетрукнконнык отед»к улучгеенне отжиг Марка д е е НВ Предел прочно»те о».
ГПк ееркопг» ИВ Предел прочно»ге о„, ГПк 0,64..„0,74 0,69...0,78 0.69...0,78 0,88...0,93 0,83...0,88 0,38...0,98 0,98...1,08 177...206 192...208 183...218 245...265 236...250 220...294 294...314 Углеродистая 123...149 140...160 167...!93 160...175 183...203 160...183 177...216 0,45...0,55 0,5!...0,59 0,59...0,69 0,55...0,62 0,64...0,74 0,59...0,73 0,64...0,74 30 35 45 40Х 60Г 30ХМА ЗОХГСА Х омнстня аргннцовнстпя Хромомолнбденоная Хромокремнемнрганцо- вястая туни, бронзы и сплавов алюминияя.
Плетные металлы всех марок сравнительно легко поддаются обработке резанием. По сравнительной обрабатываемости резанием, энергоемкости образования новых поверхностей на заготовках и на срезаемой стружке все конструкционные металлы могут быть условно разделены на четыре группы: 1) легкообрабатнываемые, например латуни, бронзьь деформируемые сплавы алюминия, мягкие чугуны; 2) средней обрибатываемасти — углеродистые и низколегированные конструкционные стали, силумины, чугуны срелней твердости; 3) ниже средней обрабатываемасти— высоколегированные нержавеющие конструкционные стали мартенситного, мартенситно-ферритного, аустенитно-мартен- ситного кдассов, твердые чугуны; 4) труднаобрабатываем ые — высоколегированные конструкционные стали аустенитного класса, жаро- и кнслотостойкие специальные никелеферритовые и никелевые сплавы, тугоплавкие сплавы.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ. Стали, поставляемые металлургической промышленностью машиностроительным заводам, находятся в отожженом состоянии. Если структурное состояние и механические свойства сталей в состоянии поставки не удовлетворяют требованиям изготовления из ннх качественных деталей, то эти стали подвергаются промежуточной термообработке с целью улучшить их структурное состояние и механические свойства (табл.
1.3). После промежуточной термообработки твердость и предел прочности улучшенной конструкционной стали возрастают в среднем на 405» по сравнению с аналогичными параметрами в состоянии поставки. Благодаря промежуточной термообработке существенно повышается качество обработанных поверхностей на деталях. В связи с изменением механических свойств использование термической обработки приводит к изменению обрабатываемости резанием одной и той же марки конструкцнонной стали. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАК РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ. В связи с тем что с повышением основных показателей механических свойств, а именно твердости и предела прочности, увеличивается сопротивление, которое оказывает металл обрабатывающему его режущему инструменту, эти показатели приобретают качество режимных параметров.
Они выражают качественное и количественное влияние механических свойств металлов на уровень практических режимов их обработки режуп!ими инструментами. В сертификатах, сопровождающих поставляемые партии стального проката, указываются твердость НВ и предел прочности на растяжение о,. Исследованиями установлено, что между твердостью НВ и пределом прочности о„для сталей различных марок существует следующая зависимость: о, - Й ° НВ. Для углеродистых конструкционных сталей коэффициент пропорциональности к=0,27, для низколегированных сталей й = 0,31, для высоколегированных сталей й = 0,41. С точностью, достаточной для практических целей, по уравнению (1.1) можно найти среднее вероятное значение предела прочности на разрыв о„зная твердость НВ, и, наоборот, по значению о, можно рассчитать среднюю вероятную твердость НВ. При входном контроле поступающего в металлообрабатывающий цех материала быстрее и проще проверить твердость, чем значение предела прочности о„.
Позтому твердость принята в качестве основного параметра, выражающего влияние механических свойств металлов на уровень режимов их обработки резанием. ПОДГОТОВКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ К ОПЕРАЦИЯМ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ. Выпускаемый металлургической промышленностью стальной прокат разных профилей и сечений поставляется машиностроительным заводам в виде прутков, полос и листов. Перед тем как приступить к изготовлению деталей машин, поступивший стальной прокат разделяют в заготовительных цехах на мерные куски.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
