3. Методика виконання завдання

Матеріал і термообробка заготовки або виробу визначаються, виходячи з наступних вимог (критеріїв):

а) експлуатаційних – враховується призначення і умови експлуатації виробу (діючі навантаження, процеси тертя і зношування, агресивність робочого середовища, робочі температури, тепло – і електропровідність та інше), в першу чергу це вимоги до механічних властивостей (міцність, твердість та інш.);

б) технологічних – враховується можливість виготовлення виробу заданої конструкції, виходячи з технологічних властивостей вибраного матеріалу (відливаються, пластично деформуються, зварюються, обробляються різанням і т.д.);

в) економічних – враховується вартість матеріалу і його обробки до готового виробу, яка залежить від виду матеріалу і мінімальної кількості операцій отримання виробу.

На основі аналізу вказаних вимог до заданого виробу визначаються вимоги до механічних і технологічних властивостей матеріалу. Вивчивши властивості існуючих металічних матеріалів, визначають вид і марку найбільш доцільного матеріалу для конструкції заданого виробу, порівнюючи конкурентноздатні матеріали. Вид термічної обробки назначається, виходячи з умов експлуатації виробу і вивчення призначення і області використання існуючих її видів. При цьому необхідно базуватись на структурах, що будуть властиві матеріалу до, в процесі і після термічної обробки.

Метод виготовлення заготівель деталей і нероз'ємних виробів визначається, виходячи з технологічних властивостей металічного матеріалу. Литтям виготовляють заготівлі з матеріалів, що мають високу рідинотекучість (ливарні матеріали). Обробкою тиском виготовляють заготівлі з високопластичних (деформівних) матеріалів при різних температурах. Зварюванням виготовляють заготівлі з матеріалів, що не схильні до утворення тріщин при зварюванні.

Спосіб виготовлення заготівлі визначається, виходячи з конструкції деталі або виробу. При цьому необхідно враховувати, щоб отримана вибраним способом заготівля по геометрії максимально наближалась до готового виробу, а технологічний процес був простим, з використанням універсального обладнання, приладдя і інструментів. Крім того, витрати матеріалу повинні бути мінімальними, а доопрацювання для виготовлення готової деталі незначними.

Технологічність конструкції деталі характеризується габаритними розмірами, формою, товщиною стінок, симетричністю, наявністю асиметричних виступів і впадин, дрібних канавок і отворів, допустимими технологічними ухилами і радіусами.

З аналізу ескізу виробу і властивостей матеріалу за вказаними ознаками визначаються способи виготовлення заготівлі і готової деталі. Процеси вибраних способів подаються з необхідними характеристиками і схемами, матеріалами, обладнанням і т. інш.

4. Приклад виконання завдання

Виріб-будівельна викрутка.

4.1 Ескіз виробу будівельної викрутки представлений на рис. 1

Викрутки застосовують для закручування та відкручування гвинтів, шурупів та гвинтів-саморізів. В залежності від способу застосування викрутки поділяються на ручні, для безпосереднього застосування, а також, як насадки на електроінструмент (гвинтокрут).

За формою робочої частини викрутки бувають плоскі та хрестоподібні (рис 2)

Щодо умов роботи матеріалу викрутки, то слід зазначити, що викрутка, а точніше робоча частина та шийка працюють на чисте кручення, яке викликає дотичні напруження в матеріалі викрутки.

Також шийка викрутки працює на стискання, але сила стиску Fст, що діє на викрутку є незначною.

Кручення в матеріалі викрутки виникає за рахунок дії крутного моменту , необхідного для того, щоб закрутити гвинт.

Характер навантажень, діючих на викрутку поданий на рис. 3.

Fст

1

Рис. 3. Робоча частина викрутки, з характером діючих навантажень

Викрутка працює при нормальних температурах, без впливу агресивного середовища. Оцінюючи знос слід зауважити, що найбільше піддається зносу робоча частина викрутки, тому що вона контактує з гвинтами, шурупами та інш., крім зносу робоча частина працює на зріз. Вимоги до експлуатаційних (механічних та ін.) властивостей матеріалу викрутки наступні. Міцність, твердість, зносостійкість повинні бути достатньо високими, але не максимальними, так як викрутка не працює в умовах високих статичних навантажень інтенсивного тертя, вона не є металоріжучим інструментом. Теж саме відноситься до ударної в'язкості та витривалості, бо викрутка хоч і приймає знакозмінні, динамічні навантаження, але вони не будуть максимальними. Пластичність матеріалу повинна бути низькою. Максимальною у матеріалу викрутки повинна бути пружність, тому що за умовами експлуатації вона не може пластично (залишково) деформуватися, а з іншого боку не може викришуватись (бути занадто твердою і крихкою). Інші експлуатаційні властивості (корозіонностійкість, теплостійкість, теплопровідність, електропровідність та ін.) суттєвого значення не мають.

Вимоги до технологічних властивостей наступні. Виходячи з конструкції викрутки, оброблюваність тиском (штампуємість) і оброблюваність різанням ( шліфуємість ) повинні бути високими. В той же час зварюваність та ливарні властивості ( рідинотекучість ) значення не мають. Загартовуваність повинна бути високою, а прогартовуваність не високою, тому що діаметр викрутки невеликий.

Спираючись на вище приведене слід підібрати вид і марку матеріалу який найбільше відповідав би умовам роботи викрутки.

4.2. При виборі матеріалу для викрутки, необхідно відкинути всі кольорові метали і сплави та чавуни як такі, що задовольняють вимогам до матеріалу виробу. Тому вибір необхідно робити серед сталей. Леговані сталі можуть бути використані, але зважуючи на їх підвищений кошторис і те, що викрутка достатньо простий інструмент, їх також не використовують. Тому вибір необхідно робити серед вуглецевих сталей. Основним показником при виборі марки сталі являється вміст вуглецю. Саме від вмісту вуглецю залежать основні механічні властивості вуглецевих сталей: міцність, пластичність, твердість, ударна в'язкість.

За вмістом вуглецю вибираємо сталі, які знаходяться на межі середньо – та високовуглецевих сталей. Леговану сталь не розглядаємо так як умови роботи виробу достатньо прості.

Серед вуглецевих сталей порівняємо конструкційну сталь 65Г та інструментальну У8А. Ці сталі достатньо близькі за властивостями.

C	Mn	Si	Cr	P	S	Cu	Ni
			Не більше
0.62-0.70	0.90-1.20	0.17-0.37	0.25	0.035	0.035	0.20	0.25

Сталь 65Г

Призначення – деталі, до яких пред’являються вимоги підвищеної зностійкості та деталі, що працюють без ударних навантажень.

Хімічний склад,% (ГОСТ 14959-79)

Твердість сталі в залежності від температури відпуску.

Температура відпуску,	Твердість HRC
Гартування 830 , масло
200 400 600	61 46 30

У сталі 65Г менше вуглецю (на – 0,15%) але більше марганцю (на – 1%). При використанні з сталі 65Г частіше виготовляють пружні елементи (пружини та інш.). До того же сталь 65Г має схильність до відпускної крихкості і суттєво більший вміст шкідливих домішок (S,P) порівняно із сталлю У8А.

Тому при виборі марки сталі для викрутки ми спираємося на умови роботи викрутки, навантаження, температуру. Сталь для виготовлення відкрути повинна мати достатню міцність, твердість та добре працювати на зріз. Відповідно, остаточний вибірсталь У8А.