Szerkezeti szilárdsága 1
Szerkezeti anyagok - építési anyagok szerkezeti részek (gépek, épületek), amely vételi teljesítmény terhelés (statikus, váltakozó, vibráló, stb.) Az eszköz, ezeket az anyagokat használják a lakást, a részleteket a beavatkozószervek, szubsztrátok és házak elektronikus eszközök.
Meghatározása paraméterek Felép. anyagok a mechanikai tulajdonságok, hogy megkülönböztessék őket a többi mérnöki anyagok (optikai, szigetelés, kenőanyagok, színezékek, abrazív stb). A fő szempontok a minőség Konstr. anyagok paraméterei külső terhelés ellenállás. tartósság, szilárdság, megbízhatóság, az élettartam, és mások.
Történelmileg alapján Felép. Anyagok acél alapuló ötvözetek vasat (vas és acél), réz (bronz, sárgaréz), ólom, ón.
Technológia fejlesztése minden fejlődési szakaszban teszi új, egyre összetettebb követelményeket Felép. anyagok, különösen a követelményeket hő, kopásállóság, pl. vezetőképesség és mtsai.).
Felép. Anyagok oszlanak:
- a természet a anyagok - fém, nem-fémes és kompozit, amely egyesíti a pozitív tulajdonságait az ilyen és más anyagok.
- a technológiai teljesítmény - a deformált (hengerlés, kovácsolás, sajtolás, extrudált profilok, stb ..); öntött, szinterezett, öntött, ragasztva, hegesztve (fúziós robbanás diffúziós splice és mtsai.);
- a munkakörülmények - dolgozva alacsony hőmérsékleten, hőálló, korrózió, okalino-, kopás, az üzemanyag-olaj-rezisztens, stb.;
- szilárdsági kritériumok - az anyagok kis és közepes erősségű, nagy mozgásteret alakíthatóság és a nagy szilárdságú, mérsékelt plaszticitása árrés.
Külön osztályok Felép. anyagokat. tagolódik számos csoport.
Például, fémötvözetek különböztethető meg:
- Systems ötvözetek - alumínium, magnézium, titán, réz, nikkel, molibdén, nióbium, berillium, volfrám, vas alapú, stb.;
- megkeményedése típusok - kikeményíthető javítót, öregedés, cementált, tsianiruemye, azotiruemye stb.;
- a szerkezeti összetételhez - acél ausztenites és ferrites, sárgaréz, stb
Nem-fémes szerkezeti anyagok vannak osztva
- az izomer-összetétel,
- technológiai teljesítmény (extrudáljuk, szövött, fonott, seb, és így tovább.);
- típus töltőanyagok (erősítő tagok);
- a természeténél fogva helyét és irányát.
Vannak olyan műszaki és gazdasági paramétereit Felép. anyagok:
- folyamat paraméterek - nyomás a megmunkálhatóság a fém, forgácsolás, öntés tulajdonságait (folyékonyság, fogékonyság forró könnyezés öntés közben), hegeszthetőség, forraszthatóság, kikeményítési sebesség és áramlása polimer anyagok normál és emelt hőmérsékleten, és mások.
- Számos fontos mutatók a gazdasági hatékonyság (költség, komplexitás, defetsitnost együtthatója fém használat, stb ...).
Fém Felép. anyagok közé tartozik a legtöbb kereskedelmi forgalomban előállított acélfajták. A kivétel acélból készült, nem használt teherhordó elemek. szerszámacél, a fűtőelemek a hegesztőhuzal (hegesztés közben), és néhány más különleges fizikai és technológiai tulajdonságait. Steel teszik ki a nagy részét Felép. felhasznált anyag készülékek. Ezek különböznek a széles körű szilárdság - közötti 200-3000 MN / m 2 (20-300 kgf / mm2), a képlékenység acél eléri a 80%. Öntöttvas széles körben használják a gép, hogy járom, főtengelyek, fogaskerekek, a motor hengerek ext. Égési komponensek üzemi hőmérsékleten akár 1200 ° .A oxidáló környezetben, és mások. Öntöttvas ereje függ a dopping tól 110 MN / m2 1350 MN / m2 (a magnézium-adalékolt vas).
Nikkel ötvözetek és kobalt ötvözetek megtartják erőt, hogy 1000-1100 óra. Smelted egy vákuum indukciós kemence, valamint a plazmában és az elektron-nyaláb kemencék. Hozzá vannak szokva a repülőgép és rakéta motorok, gőzturbinák, működő készülék ellenséges környezetben és mások.
Az ereje alumíniumötvözetek. csillapított 750 MN / m2, az öntvény 550 MN / m2, tekintve a konkrét merevség lényegesen felülmúlja acél. Ezek gyártásához használt lövedékek repülőgép
helikopterek, rakéták, hajók, stb, és különböző célokra.
Magnézium ötvözetek nagy fajlagos térfogatú (4-szer magasabb, mint az acél), van egy erőssége 400 MN / m2, és a magasabb; előnyösen alkalmazhatók formájában casting szerkezet a repülőgép, az autóipar, textil, és nyomdaiparban, és mások.
Titán ötvözetek kezdenek sikeresen versenyezzen számos iparágban a szakterületen acélok és az alumínium ötvözetek jobbak a számukra szempontjából specifikus szilárdság, korrózióállóság és a keménység. A ötvözetek ereje 1600Mn / m2 vagy annál nagyobb. Gyártásához használt repülőgép hajtómű kompresszor, a vegyipar és a petrolkémiai ipar berendezések, orvosi műszerek és mások.
By Felép. anyagok is alapuló ötvözetek réz, cink, molibdén, cirkónium, króm, berillium, amelyek megtalálható alkalmazását a technika számos területén.
Nem-fémes szerkezeti anyagok többek között műanyagok, hőre lágyuló polimer anyagok, kerámia, tűzálló, üveg, gumi, fa.
Műanyag alapú hőre keményedő, epoxi, fenolos, szilikon, hőre lágyuló gyantát és fluortartalmú erősített (megerősített) üveg, kvarc, azbeszt, és mások. Szálak, szövetek és övek használt légijármű-szerkezetek, rakéták, az energia, a közlekedés gépek, stb Termoplasztikus polimer anyagok - polisztirol, polimetil-metakrilát, poliamid, fluorpolimerek, valamint hőre keményedő használt elektromos és rádiós berendezések alkatrészei, súrlódás egységek, dolgozó a különböző környezetekben, beleértve a hi nikai aktív: üzemanyagok, olajok, stb
Glass (szilikát, kvarc, szerves) triplexeket ezek alapján használják üvegezés hajók, repülőgépek, rakéták; A kerámia anyagok gyártott részek magas hőmérsékleten működő.
Gumik alapján különböző kaucsukok, erősített kordszövet, előállításához használt gumiabroncsok vagy szilárd kerekei repülőgépek és autók, valamint a különböző mobil és a helyhez kötött tömítések.
A technika fejlődése során új, magasabb követelményeknek a meglévő K m. Serkenti az új anyagok. Ahhoz, hogy csökkentsék a súlyt a légijármű-szerkezetek használhatók például, többrétegű szerkezetek, amelyek egyesítik könnyedséget, merevséget és szilárdságot. Külső erősítő fém zárt térfogat (gömbök, hengerek, hengerek) üvegszálas jelentősen csökkentsék a súlyt képest fémszerkezetek. Sok technológiai területek m K. szükség. Keverjük össze a szerkezeti szilárdsága nagy elektromos, termikus, optikai és egyéb tulajdonságok.
Kompozit anyagok .. T. To. A készítményben a szerkezeti anyag (KM) alkalmazták szinte minden eleme a periódusos rendszer, és a hatékonysága a ma már klasszikus fémötvözetek keményítésére technikák kombinálásával a speciálisan kiválasztott ötvöző, magas olvadáspontú és megfelelő hőkezelés csökken kilátásai fokozása tulajdonságok
a. m. társított szintetikus anyagból elemek, amelyek határértékek tulajdonságai, például, nagyon erős, nagyon tűzálló, termikusan stabil, stb Ezek az anyagok egy új osztályát a - kompozit anyagok.
Ezek használt nagy szilárdságú komponensek (szál, fonal, huzal, bajuszát, granulátumok, diszperziók vysokotvordye és tűzálló vegyületek, amelyek megerősítés vagy töltőanyag), összekapcsolhatóság egy műanyag mátrix és tartós anyag (fém ötvözetek vagy nemfémes, előnyösen polimer, anyagok). Kompozit K m. A specifikus szilárdsággal és fajlagos modulusa meghaladhatja 50-100% acél vagy alumínium ötvözetek, és súlytakarékos struktúrák 20-50%.
Együtt a létrehozását kompozit anyagok miután orientált (orto-trop) szerkezet javítása révén ígéretes K m. A szabályozás a szerkezet a hagyományos K m. Így, irányított dermedési ötvözetek és acélok előállított öntvények, mint a gáz turbinalapátok, amely kristályok orientált a fő hangsúlyt, hogy a gabona határokat (gyengeségek szuperötvöze) van megtöltve. Irányított megszilárdulás növelheti többször rugalmasságot és tartósságot. Egy másik fejlettebb módszer létrehozására K. ortotrotopnyh m. Ahhoz, hogy egy egykristály részek tekintetében egy adott kristálytani orientációja az üzemi feszültség. Nagyon hatékony eljárásokban alkalmazott orientációs nemfémes Konstr. anyagokat. Mivel a tájékozódás a lineáris polimer makromolekulák polimer anyagok (üveg orientáció PMMA) jelentősen növeli a szilárdságot, szívósságot és a tartósság.
Szintézisében kompozit anyagok és ötvözetek létrehozása anyagok orientált szerkezetű eléréséhez felhasznált anyagok.
Szerkezeti anyagok - acél ötvözet, öntöttvas, színesfémek, ötvözeteik, stb - a gyártásra szánt gépalkatrészek, műszerek, útépítés, stb A működés során ki vannak téve, hogy különböző mechanikai terhelések, hogy az alacsony és magas hőmérséklet, korrozív környezetben, működnek a statisztikai, hatása és ciklikus terhelések. Ezért, különböző standard tesztek, melyek a meghatározott folyáshatár szakítószilárdság, nyúlás, csökkentése terület, ütőmunka, keménység, stb nem teszi lehetővé számunkra, hogy megítélje a viselkedését az anyag valós üzemeltetési körülmények között, nem jellemzi a hatékonysága, szilárdsága betonszerkezetek, azaz nem határozza meg, azok szerkezeti szilárdságának.
Strukturális szilárdságú anyagok olyan összetett mechanikus, hőálló, korrózióálló és mások. Tulajdonságok biztosítása megbízható és tartós teljesítménye bizonyos körülmények között. Következésképpen Felép. anyagszilárdsági - átfogó leírása, beleértve a kombinált kritériumok, mint a tartósság, megbízhatóság, tartósság. Ezek a kritériumok jobban kellene teljesítményének jellemzésére része működés közben.
Ahhoz, hogy meghatározzuk a szerkezeti szilárdsága fém szükséges kiválasztani a készlet ereje és egyéb paramétereket, amelyeket meg kell legnagyobb összhangban műveleti tulajdonságok gépalkatrészek és struktúrákat. A meghatározó jellemzője a szerkezeti szilárdsága a fémek, hogy Cree-ter értékelési kapnak kiválasztott anyag gyártásához egycélú, amely együtt fog működni a fajlagos teljesítmény, a hőmérséklet és egyéb feltételek.
Kritériumok fém ereje van kiválasztva függően működési feltételek. Ha a munka az, hogy cikke cal terhelés, az erő kritérium azok limit nditions, szakítószilárdsága és a keménysége HB; ha a tárgy tapasztal hosszabb ciklikus terhelés, a kritérium erő állóképesség limit. Nagysága a kiválasztott kritériumok ereje számított megengedett üzemi feszültség működik.
Ez jellemzi megbízhatósági feltétel fém képes ellenállni rideg törés, ami hirtelen alkatrész meghibásodása üzemi körülmények között (például, megsemmisítés rácsos hidak, csővezetékek és hasonlók. D.). Ebben az esetben, a megbízhatósági feltétel olyan indikátorok nyúlás százalékos csökkenését, szívósság KCU adott skálatényező, a hőmérsékleti viszonyok a dinamikus terhelések, feszültségkoncentrációk (rovátkák) és t. D.
Végül, a kritériuma tartósság jellemzi a tulajdonság a fém, hogy ellenálljon a lerakódások képződését a káros és megsemmisítése részek kialakulása miatt a fáradtság folyamatok alatt váltakozó terhelések (előforduló és váltakozó feszültségek min max egy bizonyos ideig), a kopás és a korrózió a részek a szolgáltatással kúszási a feltételek a magas hőmérséklet és feszültségek, és a többiek. sok esetben a tartósság az alkatrészek vagy szerkezetek határozzák meg elsősorban a fém fáradtság ellenállás elpusztult Niyama ciklikus terhelések és kopás súrlódás révén.
Nagy szilárdságú szerkezeti részek érjük elsősorban kohászati és technológiai módszerek, amelyek magukban foglalják a adalékolás, termikus, kémiai és termikus, termomechanikai, és más típusú fém kezelések.
A szerkezeti szilárdsága fémek fejt ki a befolyása-a diszlokációk sűrűségének (kristályhibák). Ideális kristályok hibamentes ( „whisker”) van egy erőt közel van az elméleti értékhez, amit 2-3-sorban nagyobb műszaki erő fémes anyagok hőkezelés után is. A diszlokációk Concentra-TION bázis feszültség és az erősítő fém. A jelentős Uwe-lichenie diszlokáció sűrűség és csökken a mobilitás (ficam blokkoló) műszaki erőssége a fém, mint a lágyított állapotban növekszik.
Ahhoz, hogy javítsa a műszaki erőt fémeket használnak a növekedés diszlokációsűrűség adalékolásával (-tion vezetjük be a rács a fém idegen atomok és CREATE-TION torzulását a kristályrács a fém mátrix. Szabad mozgásának gátlása zavar), Me-mechanikusan keményedő, szemcsefinomító, hő és termo- megmunkálás és t. d. Ily módon, amikor a hideg alakítást hideg-plasztikus deformációja a fém sósav diszlokációsűrűség eléri 10 11. 10 12 cm -2. ami nagyban növeli annak így tovább-ség.