Расчет технологической детали "Втулка" (стр. 2 из 12)

Механические свойства стали 40Х при повышенных температурах

t испытания, °C	_0,2, МПа	_B, МПа	₅, %	, %	KCU, Дж/м²
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С
200	700	880	15	42	118
300	680	870	17	58
400	610	690	18	68	98
500	430	490	21	80	78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700	140	175	33	78
800	54	98	59	98
900	41	69	65	100
1000	24	43	68	100
1100	11	26	68	100
1200	11	24	70	100

Таблица №4

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С	_0,2, МПа	_B, МПа	₅, %	, %	KCU, Дж/м²	HB
Закалка 850 °С, вода
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Таблица №5 Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	_0,2, МПа	_B, МПа	₅, %	, %	KCU, Дж/м²	HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200	490	655	15	45	59	212-248
201-300	440	635	14	40	54	197-235
301-500	345	590	14	38	49	174-217

Таблица №6 Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	743
Ac3	815
Ar3	730
Ar1	693
Mn	325

Таблица №7 Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-25	-40	-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.	160	148	107	85
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.	91	82	-	54

Таблица №8 Предел выносливости

_-1, МПа	_-1, МПа	n	_B, МПа	_0,2, МПа	Термообработка, состояние стали
363	-	1Е+6	690	-	-
470	-	1Е+6	940	-	-
509	-		960	870	-
333	240	5Е+6	690	-	-
372	-	-	-	-	Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С.

Таблица №9 Физические свойства

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132	-
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50	-
Плотность, pn, кг/см3	7850		7800	-	-	7650	-	-	-	-
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	-
Уд. Электросопротив-ление (p, НОм · м)	278	324	405	555	717	880	1100	1330	-	-
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0	-	-
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664	-	-

Технологические свойства:

— Температура ковки: начала 1250 °С, конца 800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

— Свариваемость: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

— Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при НВ 163-168, _B = 610 МПа K_{ тв.спл.} = 0.20, K_{ б.ст.} = 0.95.

— Склонна к отпускной способности.

— Флокеночувствительна.

2. Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

Обработка конструкции на технологичность представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по установленным показателям, направлена на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества. Виды и показатели технологичности приведены в ГОСТ 18831-73, а правила отработки конструкции изделия и перечень обязательных показателей технологичности в ГОСТ 14.201-73. Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается числовым показателем и рациональна в том случае, если эти показатели существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Качественная оценка технологичности конструкции детали:

— технологический контроль чертежа детали «втулка» дает полное представление о ее конструкции. На чертеже проставлены размеры с допусками и шероховатостью необходимыми для изготовления детали;

— заготовкой для втулки служит штамповка, получаемая на горизонтально-ковачной машине из стали 40Х. Штамповка проста по конфигурации и не требует применения специальной оснастки;

— деталь имеет удобные и надежные технологические базы в процессе обработки;

— предусмотрена возможность непосредственного измерения большинства заданных на чертеже размеров;

— деталь по форме средней сложности (канавки, сквозные отверстия, резьбовое отверстие, ступени, лыски);

— жесткость детали:

следовательно, деталь жесткая;

— все поверхности можно обработать универсальными инструментами, включая канавку для выхода шлифовального круга;

— наружную цилиндрическую поверхность Ø128h12 можно обрабатывать проходным резцом.

— деталь имеет один относительно большой перепад диаметров ступеней, поэтому обработка на многорезцовом станке становится невозможной;

— большинство поверхностей детали можно считать технологичными, за исключением внутренних цилиндрических поверхностей Ø40H8

с шероховатостью Ra=0,4 мкм, Ø50H11

с шероховатостью Ra=3,2 мкм, наружных поверхностей Ø70d10

с шероховатостью Ra=3,2 мкм и для которой необходимо выдержать допуск на радиальное биение 0,1мм относительно базовой поверхности А, Ø128h12

с шероховатостью Ra=6,3 мкм, вследствие необходимости введения дополнительных операций для их изготовления. К остальным размерам не предъявляется высоких требований точности и качества поверхности.

— для обработки трех лысок потребуется проектировать специальные приспособления;

— присутствуют размеры, требующие пересчёта размерной цепи, что также снижает технологичность детали.

Количественная оценка технологичности

1) Коэффициент точности

где:

- средняя точность детали,

- квалитет различных поверхностей,

- количество поверхностей с квалитетом

;

- количество поверхностей всего.