Исходные данные. Допускаемое напряжение – 300 МПа

Деталь – Вал

Допускаемое напряжение – 300 МПа

Годовая программа - 100

Чертеж исходной детали представлен на рис. 1.

Рис. 1 - Эскиз детали

3. Выбор материала и метода получения детали

При выборе материала учитывали:

• условия работы детали
• характер и величину действующей на деталь нагрузки;
• температуру и коррозионное воздействие среды;
• степень и вид изнашивания: под действием сил трения, абразивное, усталостное и др.

Учитывая условия эксплуатации детали и встречающиеся на практике виды разрушений и износа, вал относится к деталям I группы.

Материал должен обладать высокой твердостью и износостойкостью поверхностного слоя при вязкой и достаточно прочной сердцевине. Такие свойства обеспечивают цементуемые низкоуглеродистые и легированные стали, наиболее применяемые марки которых представлены в (табл. 1)

Таблица 1

Свойства цементуемых сталей после, цементации, закалки и низкого отпуска

Расчёт необходимых прочностных характеристик:

Основные марки конструкционных материалов стандартизованы, т.е. поставляются с гарантированными свойствами. При расчете деталей на прочность определяют рабочие напряжения [σ ]доп.

Согласно [σ ] < σ _{0, 2}/ 1, 6 или < σ _B/ 2, 4.

[σ ]=300 МПа

σ _{0, 2} ≥ 1, 6*[σ ]=1, 6*300=480

σ _{0, 2}≥ 480 МПа

σ _B ≥ 2, 4*[σ ]=2, 4*300=720

σ _B ≥ 720 МПа

Исходя из рассчитанных и табличных данных, можно прийти к выводу, что для изготовления шлицевого вала подходит сталь 20Х (σ _{0, 2}= 650МПа, σ _В = 800МПа). так как хромоникелевые стали обеспечивают высокий комплекс механических свойств, имеют более высокий температурный запас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разрушению.

Материал детали – Сталь 20Х. В условиях мелкосерийного производства предпочтительным способом получения заготовок для детали типа “шлицевой вал” является свободная ковка.

Ковка не только изменяет форму и размеры обрабатываемого металла, но и способствует улучшению его структуры и механических свойств. Она измельчает и уплотняет зерна, устраняет внутренние раковины и пузыри. Свободная ковка обычно применяется для получения единичных поковок различной формы и размеров, а также при изготовлении небольших партий поковок.