Технология конструкционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Иркутский государственный технический университет

Институт авиа и машиностроения

Кафедра Самолетостроения и эксплуатация авиационной техники

Конструкционные материалы.

Лабораторная работа № 2

по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Иркутск 2011

Цель работы

Изучение конструкционных материалов используемых в авиастроении;

закрепление знаний полученных при изучении дисциплины «Материаловедение».

Выбор материала для детали №1

В первую очередь это деталь планера самолёта - это значит, она не поддаётся высоким нагрузкам, работает в низких температурных пределах, практически не имеет контактов с другими деталями планера, но требует хорошей коррозионной стойкости.

К этой детали хорошо подойдут сплавы на основе алюминия, так как ввиду низкой прочности алюминий применяется для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется легкость, свариваемость, пластичность, коррозионная стойкость. Больше подходят литейные алюминиевые сплавы. Например сплав АЛ4.

Механические свойства сплава АЛ4 при Т=20:

Sв=260 МПа (под давлением 290)

Sт=200 МПа (под давлением 160)

D5=4% (под давлением 2)

KCU=500 кДж/м²

HB 10^-1=70МПа

Физические свойства сплава АЛ4:

Е 10^-5=0.7 МПа (при Т=20)

а 10⁶=21.7 1/Град (при Т=100)

I=155 Вт/(м·град) (при Т=100)

r=2650 кг/м³ (при Т=20)

С=755 Дж/(кг·град) (при Т=100)

R 10⁹=46.8 Ом ^. м (при Т=20)

Выбор материала для детали №2

В отличии от первой детали эта деталь испытывает высокие нагрузки как температурные, так и физические, а вырез на внешней стороне детали говорит о её контакте с одной или несколькими другими деталями, но как и деталь №1 требует хорошей коррозионной стойкости.

Работать в такой жесткой среде могут Fe- сплавы, стали, так как стали имеют высокую прочность и твёрдость позволяющие работать ей даже в самой жесткой для материалов среде. Больше подойдут высокопрочные стали. Например сталь 30ХГСНА.

Химический состав стали 30ХГСАНА в %

Механические свойства стали 30ХГСАНА:

Sв=1620 МПа

Sт=1375 МПа

D5=9%

y=45%

KCU=590 кДж/м²

Физические свойства стали 30ХГСАНА:

Е 10^-5=1.95 МПа (при Т=20)

Е 10^-5=1.8 МПа (при Т=300)

Е 10^-5=1.68 МПа (при Т=400)

Е 10^-5=1.35 МПа (при Т=500)

Свариваемость:

Обоснование выбора конструкционных материалов

Деталь №1: Химический состав -- 4-22 % Si, основа -- Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других. Сплав Al-Si (силумины) обладают наилучшими литейными свойствами. В двойных сплавах Al-Si эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния. В легированных силуминах (АК9ч) помимо двойной эвтектики имеются тройные и более сложные эвтектики. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния доэвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность, устойчивы к коррозии во влажной атмосфере и морской воде, по сравнению с алюминием обладают большей прочностью и износоустойчивостью, но крайне хрупки. Однако крайняя хрупкость неважна, так как деталь находится в планере самолёта.

Деталь №2: Легированные конструкционные стали применяются для наиболее ответственных и тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке -- закалке с последующим высоким отпуском в районе 550--680 °C (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность. Легирующие элементы -- химические элементы, которые вносят в состав конструкционных сталей для придания им требуемых свойств. Ведущая роль легирующих элементов в конструкционных сталях заключается и в существенном повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элементами этой группы сталей являются хром (Cr), марганец (Mn), никель (Ni), молибден (Mo), ванадий (V) и бор (В). Содержание углерода (С) в легированных конструкционных сталях -- в пределах 0.25-0.50 %. Что в точности подходит для рабочей среды этой детали.

авиастроение конструкционный сталь термообработка

Список литературы

1. Технология конструкционных материалов: Деберев Е.М.

2. Методическое пособие по материаловедению http://www.pntz.ru/marki_stali.rhtm

3. http://www.emipipe.ru/met/met15.html

Приложение

Механические свойства: