Курсовая работа: Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат
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 S 0 - начальные значения радиуса кривизны и толщины стенки сосуда; Dm – геометрический радиус тора.
=
МПа
· Осевые напряжения 
=
МПа
Имея 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:
МПа
Для обеспечения надёжной работы сосуда под внутренним давлением принимаем коэффициент запаса прочности 
=1.15.
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.
| № | 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 8200 С, возд. Старение Тс =4900 С τс =3ч. | 2100 | 2050 | 8 | 57 | Св-ть.-хор. |
| 2 | Н18К13М5ТЮР (ЧС35-ВИ) | ТУ-14-1-98-73 | Закалка 8200 С, возд. Старение Тс =5200 С τс =3ч. | 2440 | 2280 | 8,9 | 50 | Св-ть.- хор. | |
| 3 | Н13К16М10 | ТУ-14-1-1 531-75 | Закалка 8500 С, возд. Старение Тс =5200 С τс =3ч. | 2800 | 2740 | 8 | 42 | Св-ть.- хор. | |
| 4 | Высокопрочные конструкционные стали | 40ХСН2МА | ТУ-14-1-1885-85 | Закалка 9000 С, масло. Отпуск 2200 С | 2000 | 1500 | 8 | 37 | Св-ть. – удовл. |
| 5 | 40ХГСТФ | ГОСТ 4543-71 | Закалка 9000 С в гор. среду с тем-рой 2000 С | 2000 | 1800 | 8 | 36 | Св-ть. – удовл. | |
| 6 | 43Х3СНМВФА (СП-43) | ТУ-14-1-1447-75 | Закалка 930-9800 С, возд. Отпуск 280-3600 С | 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:
