Домашнее задание по «Материаловедению»

Домашнее задание

По дисциплине «Материаловедение»

Вариант МД-6 (В)

2020 год

Пользуясь «Марочником сталей и сплавов», выбрать марку стали для изготовления тяжело нагруженного быстроходного червячного колеса станочного редуктора (см. эскиз). Производство редукторов крупносерийное.

Для решения задачи использовать данные согласно выданному варианту домашнего задания (см. табл.): основные размеры червячного колеса, твёрдость поверхности зубьев HRC и глубина упрочнённого слоя Δh в указанных пределах,  предел текучести сердцевины σ0,2 (не менее).

Обосновать сделанный выбор стали, рекомендовать упрочняющую обработку червячного колеса, которая обеспечит его работоспособность при эксплуатации редуктора.

Исходные данные

Червяк представляет собой винт с резьбой, который передает свое вращение винтовому колесу с зубцами дугообразной формы, заставляя его вращаться. Зубчатые зацепления могут иметь оси валов в разных плоскостях Ведущая деталь – червяк, не имеет зубьев. Вместо них нарезается резьба с модулем, аналогичным шестерни. Червяк передает вращение на колесо червячное посредством давления поверхности резьбовой нити на эвольвенту зуба при скольжении плоскостей относительно друг друга. У червячного узла маленький КПД и невозможна понижающая передача. Большое сопротивление не позволяет колесу сдвинуть червяк. Это используется в подъемных механизмах и устройствах с точностью перемещения.

В высокоскоростных и сильно нагруженных червячных передачах червяки необходимо изготавливать из легированных марок сталей, таких как 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ, 20Х2Н4МА и т.д., с последующей цементацией до твердости 54-62 HRC. Твердость сердцевины в таких случаях достигает 300-350 НВ.

 Помимо износостойкости, так же важны твердость, прочность и малая деформируемость. Значит работоспособность изделия может обеспечить сталь с уровнем условного предела текучести σ0,2>450 МПа и твердостью HRC 56-60. А так же малая деформируемость Δh 0.7 – 0.9 мм. Наилучшие свойства детали будут получены при ее закалке и последующем отпуске.

С использованием марочника сталей и сплавов был проведен поиск легированной стали. Поскольку в работе червяка основы и решающее значение имеет высокая износостойкость. Таким образом, с использованием «Марочника сталей и сплавов» выбрана легированная сталь 20Х2Н4А, которая удовлетворяет требованиям. Ее химический состав по основным компонентам приведен в приведем в таблице 1.

Химический состав стали 20Х2Н4А, %, по ГОСТ 4543-71