Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат (стр. 2 из 4)
Исходные данные и допущения:
1) Внутреннее давление газов
· рабочее
=2 МПа· при испытании
=1.2 =2.4 МПа2) Нагружение простое, статическое.
3) Металл изотропный.
4) Стенки сосуда одинаковы по толщине и равнопрочны.
5) Сварные соединения не имеют технологических дефектов (пор, трещин и т.п.).
6) Сосуд работает в области упругих деформаций, деформационное упрочнение металла отсутствует.
Поле напряжений для такой оболочки считают двухосным (
, 
). Прочность под действием внутреннего давления рассчитывают по безмоментной теории (уравнениям Лапласа).Главные напряжения, действующие на стенку торового сосуда рассчитываются по следующим формулам:
· Окружные напряжения
( в точке С на чертеже)
= 
, где 
и S0 - начальные значения радиуса кривизны и толщины стенки сосуда; Dm – геометрический радиус тора.
= 
МПа· Осевые напряжения
= 
МПаИмея ввиду, что данной работе мы не определяем предельную несущую способность бака, которая учитывает работу металла стенки в пластической области вплоть до разрушения, мы не будем определять эквивалентные напряжения ( от действия
и ) для определения значений пластической деформации, а за расчётное напряжение примем . 
МПа.Примем во внимание тот факт, что прочность сварного шва всегда несколько меньше прочности основного металла, т. е.
(для хорошо свариваемых металлов)Принимаем коэффициент свариваемости
=0,9; определим минимальную прочность металла, которая может обеспечить нагружение внутренним давлением 
при наличии сварного шва:
МПаДля обеспечения надёжной работы сосуда под внутренним давлением принимаем коэффициент запаса прочности
=1.15.
МПаПри 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.
| № | Класс констр. материала | Марка материала | Гост на хим. состав | Вид термообработки | Механические свойства | Технологические свойства | |||
 |  |  |  | ||||||
| МПА | % | ||||||||
| 1 | Мартенситно-стареющие стали | Н18К9М5Т (ЭП-637) | ТУ-14-1-1 531-75 | Закалка 8200С, возд. Старение Тс=4900С τс=3ч. | 2100 | 2050 | 8 | 57 | Св-ть.-хор. |
| 2 | Н18К13М5ТЮР (ЧС35-ВИ) | ТУ-14-1-98-73 | Закалка 8200С, возд. Старение Тс=5200С τс=3ч. | 2440 | 2280 | 8,9 | 50 | Св-ть.- хор. | |
| 3 | Н13К16М10 | ТУ-14-1-1 531-75 | Закалка 8500С, возд. Старение Тс=5200С τс=3ч. | 2800 | 2740 | 8 | 42 | Св-ть.- хор. | |
| 4 | Высокопрочные конструкционные стали | 40ХСН2МА | ТУ-14-1-1885-85 | Закалка 9000С, масло. Отпуск 2200С | 2000 | 1500 | 8 | 37 | Св-ть. – удовл. |
| 5 | 40ХГСТФ | ГОСТ 4543-71 | Закалка 9000С в гор. среду с тем-рой 2000С | 2000 | 1800 | 8 | 36 | Св-ть. – удовл. | |
| 6 | 43Х3СНМВФА (СП-43) | ТУ-14-1-1447-75 | Закалка 930-9800С, возд. Отпуск 280-3600С | 2100 | 1520 | 11 | 37 | Св-ть. – удовл. | |
· 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:
