Современные приборы и устройства работают в различных условиях, при действии статических, вибрационных, ударных нагрузок, при высоких и низких температурах, давлениях, влажности, в контакте с различными средами. Эти и другие факторы, а также назначение и определяют основные требования к материалам деталей и элементам устройств. Поэтому выбор материала проводят с учетом:
1. Назначения.
2. Условий эксплуатации.
3. Требований к материалу.
4. Его основных свойств, определяемых с учетом первых трех факторов.
Часто требования к материалам бывают противоречивыми. Например, материал детали должен иметь высокую прочность, жесткость при малой массе, сохранять свои свойства при работе в широком температурном интервале.
Основные требования к материалам – эксплутационные (служебные), технологические, экономические. По этим требованиям и выбирают материалы с соответствующими свойствами, отдавая предпочтение тем требованиям, которым имеют первостепенное значение. Справедливо утверждение, что «… нет лучшего материала, а есть материал, удовлетворяющий заданным требованиям», имеющий соответствующие свойства».
Исходя из функционального назначения, условий эксплуатации и свойств детали, необходимо при выборе материала для нее обеспечивать требуемые значения его параметров (например, удельного сопротивления, магнитной проницаемости, предела текучести, прочности и другие.). К материалам предъявляются также требования стабильности свойств во времени и при действии различных влияющих факторов, немагнитности и другие.
В зависимости от условий эксплуатации стандартом ГОСТ15150-69 установлены климатические исполнения (классы исполнения) изделия в макроклиматических районах. Например:
У (N) – для районов с умеренным климатом;
УХЛ (NF) – с умеренным и холодным климатом;
ХЛ (F) – при эксплуатации только в холодном климате;
В (W) – всеклиматическое исполнение (для всех макроклиматических районов).
В зависимости от места размещения изделия при эксплуатации установлены следующие категории размещения:
1 – на открытом воздухе;
2 – под навесом или в помещении, где условия эксплуатации несущественно отличаются от установленных для категории 1;
3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования температуры, при отсутствии прямого солнечного излучения, воздействий осадков и ветра;
4 – в помещениях с искусственно регулируемыми условиями;
5 – в помещениях с повышенной влажностью.
Стандарт устанавливает нормы температуры, влажности, содержание вредных веществ и другие эксплуатационные параметры для данного вида условий эксплуатации и категории размещений. Например, для изделий исполнения УХЛ4 (размещение 4) рабочие температуры +1…+35оС, предельная относительная влажность – 80%, сернистого газа – не более 6 мг/м2 за сутки.
При контакте двух разных металлов (или сплавов) в условиях влажности может развиться процесс электрохимической коррозии. Более быстрому разрушению, как известно из курса химии, подвергается анодный материал, так как он имеет более отрицательный электродный потенциал. Поэтому стандартом по защите от коррозии (ГОСТ 9.005-83 ЕСЗКС) регламентированы допустимые и недопустимые контакты материалов. Например, для магния и его сплавов недопустим контакт с другими металлами и сплавами без принятия специальных мер. Необходимо наносить на них или специальные покрытия, или изолировать стыки. Подробнее см. [4].
Поэтому при выборе материалов учитывают назначение материала, условия эксплуатации, требования к стабильности, функциональные требования, вытекающие из соответствующих расчетов, возможность изготовления детали из данного материала, стоимость и другие. Выбранный материал, его свойства, должны соответствовать заданным требованиям.