Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппаратов

                             МПа

    При выборе материала должны быть выполнены  условия:

•   ,  ;
• Материал должен относиться к классу свариваемых с высокой надёжностью сварного шва.

 
 
 

    Сформированная группа марок конструкционных материалов представлена в табл.I.

табл.I.

 
 
 
 

• Выбор материалов с учётом технологических свойств, удельной прочности и стоимости материала

(III-ий уровень требований) 

В основу технологии получения СВД положены два основных процесса: холодная листовая штамповка  и сварка, в связи с чем при  выборе материала необходимо учитывать штампуемость и свариваемость. 
 
 
 
 
 

Расчет коэффициента штампуемости данных материалов: 

 

 

 

  

  

    

 Расчет  удельной прочности сплавов: 

 

 _{Расчет  условной стоимости  материала:} 

 
 

Сравнение марок  материалов между собой проводим по суммарному коэффициенту , учитывающему технологические свойства материалов,  удельную прочность и стоимость.

                   

Где   

           - поправочные коэффициенты, учитывающие тип производства изделия;

            - коэффициент, учитывающий свариваемость;

             - удельная прочность материала;

             - условная стоимость.

Рассчитываем  для каждой марки стали и сплава 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные и расчёт

табл.II.

 

    Расчёты по предлагаемой методике показали, что  суммарному условному коэффициенту предпочтительным материалом для СВД является мартенситно-стареющая высокопрочная сталь ЧС35-ВИ. Но так как разница между условными коэффициентами ЧС35-ВИ и ЭП-637 (Н18К9М5Т) мала, то можно в качестве материала выбрать наиболее доступный и распространенный  ЭП-637 (Н18К9М5Т) 
 

• Характеристика  стали Н18К9М5Т

 

         6.1 Назначение - для изделий с высокой  прочностью при достаточной пластичности  и вязкости, высоким сопротивлением  малым пластическим деформациям,  хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике и т.д. 

    

• Температурный диапазон   -196…+350⁰С
• Внешняя среда – атмосферные условия (изделие подвергается покрытию – фосфатированию + грунтовка + эмаль)
• Нагрузки высокие статические и динамические

 

         6.2   Химический состав, % по  ТУ 14-1-1 531-75

 

    6.3  Механические свойства после закалки 820 С в зависимости от способа старения 

    6.4  Коррозионная стойкость

    Коррозионно-нестойкая, поэтому подвергается фосфатированию, покрытию грунтом и эмалью. 

         6.5 Технологические свойства 

    а) Ковкость – хорошая  ; отличная пластичность %.

    б) Свариваемость хорошая ( ), способы сварки – импульсно-дуговая, АрДС, при условии:

          -электрод неплавящийся (W(+La, Th))

          -защита с обеих  сторон шва.

    в) Обрабатываемость резанием:

          -удовлетворительная(до  старения), низкая после старения

    Обработка может вестись в 3-х состояниях:

    -после  отжига ( =800-850 МПа) ,

    -после  закалки ( =1000…1100 МПа; HRC=32…36) ,

    -после  закалки и старения ( =1700-2100 МПа; HRC=52…56)

• Предпосылки снижения массы топливного бака; снижения стоимости

 

    Сталь Н18К9М5Т безусловно удовлетворяет  основным и дополнительным требованиям, сформулированным в п.п. 1,2, кроме  возможности снижения массы баллона. Такая возможность есть, если из группы материалов использовать материалы с наибольшей удельной прочностью, такие как ЧС35-ВИ и Н13К16М10. Так же можно существенно снизить стоимость баллона, применив сталь 40ХГСТФ. 

    Сравнительная характеристика баллона из различных  сталей