Базовая концепция для выбора материалов заготовок

 

Работоспособность материалов заготовок обусловливается внешними и внутренними факторами.

Внешние факторы (эксплуатационные факторы) – вид нагружения и время (ресурс работы изделия).

Сроки эксплуатации делятся на кратковременные (до 100ч.), ограниченные (100÷10`000ч.), длительные (10`000÷100`000ч. и выше). Виды нагружения при эксплуатации:

1) Стационарное нагружение – при котором нагружение или внешние силы не зависят от времени (σ =f(ε)). Различают:

- длительное нагружение;

- кратковременное нагружение.

Кратковременное нагружение имитирует «аварийную ситуацию» при эксплуатации. Поэтому и является тестовым испытанием при приемке и сдаче продукции, служит для определения кратковременных механических свойств и расчета допускаемых напряжений.

2)

Переменное нагружение – при котором нагружение является функцией времени. Если периодическая функция времени – нагружение называется циклическим ( ).

 

Рис. 1. Циклическое нагружение

 

Разновидности переменного нагружения :

а) нагружение повторными статическими нагрузками за пределом текучести;

б) нагружение повторно переменными нагрузками;

в) нагружение циклическими нагрузками, вызывающими местные контактные напряжения.

3) Статическое нагружение – это нагружение со скоростью, при которой не возникают существенные инерционные силы.

4) Динамическое нагружение – возникают существенные инерционные силы. Различают:

- нагружение многократными ударами;

-нагружение однократными ударными напряжениями (перегрузка при эксплуатации).

5) Пуск-останов – это циклическое нагружение с периодическим сбросом нагрузки.

Каждому виду нагружения соответствует предельное состояние детали и материала (состояние, при котором деталь выводится из эксплуатации). Каждому предельному состоянию соответствует свой критерий или какое-то значение механического свойства (предел текучести, предел выносливости, температура хладноломкости).

При выборе материалов обязательно необходимо учитывать влияние рабочей среды (температура, пары газов, электролиты(растворы кислот и щелочей)).

С учетом эксплуатационных факторов и конструктивных форм деталей происходит изображение обобщенной диаграммы растяжения при определенных кратковременных свойств.

 

 

Рис. 2. Обобщенные диаграммы растяжения сплавов:

ε_у – относительная упругая деформация .

ε_к – относительная деформация в момент разрушения;

К_σ – коэффициент концентрации напряжений (отверстия, галтели, шлицы);

Т – температура эксплуатации.

1. Случай работы конструкционного материала, предельное состояние которого либо износ, либо вязкое разрушение.

2. Диаграмма для инструментального материала. Предельное состояние хрупкое разрушение.

 

 

 

Рис. 3. Схема решения вопросов прочности и надежности изделия

 

 

Рис. 4. Влияние внутренних факторов на работоспособность