Курсовая работа: Балка нижняя внутренняя шпангоута

- сокращение затрат на проектирование и изготовление оснастки;

- снижение требований к квалификации рабочего-оператора;

- применение многостаночного обслуживания;

- сокращение сроков освоения изделий.

Раздел 1

Общая часть.

1.1. Описание конструкции детали.

Деталь шпангоут 42 является усиленным шпангоутом.

Усиленные шпангоуты предназначены главным образом для восприятия сосредоточенных сил и моментов и передачи их на обшивку. Отличительной особенностью усиленных шпангоутов является наличие обязательной непосредственной связи с обшивкой.

1.2. Материал детали и его свойства

Деталь “Балка нижняя внутренняя шпангоута 42” рационально изготавливать из титанового сплава средней прочности ВТ20 ГОСТ 190013-81, так как деталь из такого материала способна выдержать все оказываемые на нее усилия исходя из перечисленных свойств.

Основные преимущества титанового сплава – малая плотность, высокие механические свойства в интервале температур от –250С до умеренно высоких 300-600 С и отличная коррозионная стойкость в большинстве агрессивных сред. Титановые сплавы в основном нехладоломки. Сплавы средней прочности подразделяются на сплавы с - структурой, псевдо- - структурой и - структурой. К сплавам с - структурой относят сплавы титана с алюминием , а также сплавы дополнительно легированные оловом или цирконием. Они характеризуются средней прочностью, высокими механическими свойствами при повышенной температуре. Сплавы с псевдо- - структурой имеют преимущественно - структуру и небольшое количество - фазы вследствие дополнительного легирования -стабилизаторами: Mn, V, Nb, Mo и др. Сохраняя достоинства - сплавов, они благодаря наличию- фазы, обладают высокой технологической пластичностью. На прочность сплавов благотворно влияет цирконий и кремний, позволяющие изделию работать при наиболее высоких температурах. Недостатком этих сплавов является склонность к водородной хрупкости, поэтому допустимое содержание водорода в псевдо- - сплавах колеблется в пределах 0,005-0,02%. Сплавы с - структурой обладают хорошим сочетанием технологических и механических свойств. При комнатной и высоких температурах титановые сплавы успешно контактируют с лёгкими сплавами, коррозионностойкими и конструкционными сталями, превосходя их либо по удельной прочности, либо по коррозионной и эрозионной стойкости. Листовые титановые сплавы находят всё более широкое применение как материал для обшивки и силового набора самолётов, особенно сверхзвуковых.

Титановые сплавы выгодно использовать для изготовления крупных штампованных деталей. Недостатком титановых сплавов являются низкие антифрикционные свойства и высокая химическая активность в некоторых условиях. При трении титан и его сплавы склонны к схватыванию и задиранию, что необходимо учитывать при изготовлении деталей, длительно работающих при больших удельных давлениях.

Для повышения износостойкости и уменьшения фрикционной коррозии деталей из титановых сплавов применяют гальванические покрытия, смазки, содержащие дисульфид молибдена, и покрытия твёрдыми веществами, наносимые плазменным или детонационным методом.

При определенных сочетаниях концентрации и давлении кислорода в реагенте, а также при наличии свежего излома возможно возгорание титана.

Кроме того, титановые сплавы склонны к коррозии под напряжением в некоторых средах, в частности в дымящей азотной кислоте. Продукты коррозии в этом случае пирофорны и воспламеняются при ударе. Поэтому применение титановых сплавов для работы в контакте с подобными реагентами, особенно при температурах и напряжениях, превышающих допустимые, не рекомендуется. В особых случаях возможно загорание титана на воздухе, например, при соприкосновении концов титановых лопаток с титановым корпусом компрессора. В связи с этим не рекомендуется применение инструмента с износостойкими покрытиями.

Максимально допустимая рабочая температура зависит от состава сплава и продолжительности работы изделия. Жаропрочные титановые сплавы могут работать при температурах до 500 С в течении 6000час, то есть при повышении температуры снижается время работы. Эти ограничения определяются термической стабильностью сплава окислению. Термическая стабильность сплава зависит от его химического состава. Чем меньше в сплаве нестабильных фаз, тем выше термическая стабильность.

Титан способен образовывать твёрдые растворы с кислородом, что и определяет особый характер его окисления. При повышенной температуре кислород медленно диффундирует в глубь титана, образуя твёрдый хрупкий альфанированный слой. При определённой температуре и выдержке может произойти сквозное охрупчивание детали, что особенно опасно для таких тонких и тяжело нагруженных деталей.

«Проникающее» окисление является основным препятствием, не позволяющим повысить рабочую температуру титановых сплавов; для его предотвращения необходимо применять защитные покрытия.

Титановые сплавы могут свариваться всеми видами сварки при условии соблюдения надлежащих мер защиты. Сварной шов обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности. Прочность шва составляет 90% прочности основного металла. Титановые сплавы удовлетворительно обрабатываются резанием, налипает на инструмент, в результате чего тот быстро изнашивается. Для обработки титана требуются инструменты из быстрорежущей стали и твёрдых сплавов, малые скорости резания при большой подаче и глубине резания, интенсивное охлаждение.

Сплав средней прочности ВТ-20 ГОСТ 190013 - 81

Сплав средней прочности ВТ20 применяется в сварных деталях и узлах работающих при 450С (6000 час) и 500С (3000час), а так же в деталях, работающих кратковременно(до 5 мин.) при температурах до 800С, сплав обладает удовлетворительной пластичностью.

Химические свойства

Таблица 1

Ti	Al	Zr	Mo	V	C	Fe	Si	O2	N2	H2	Сумма прочих примесей
Основа	5.5- -7.5	1.5- -2.5	0.5- -2.0	0.8- -1.5	0.10	0.30	0.15	0.15	0.05	0.015	0.30