Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Конструкционные материалы и их выбор
В настоящее время существует большое разнообразие видов и марок материалов, применяемых для изготовления несущих конструкций (корпусов, рамок, оснований, шасси и т. п.) и кожухов приборов [22,33]. Для корпусных деталей приборов из всего многообразия сталей в основном применяют те, которые обладают высокой пластичностью, пригодны к изготовлению деталей штамповкой, холодной высадкой и хорошо свариваются. В основном это качественные углеродистые стали марок Ст.08, Ст.10 кп, Ст.15, Ст.20, где цифры характеризуют содержание углерода в сотых долях процента. Большее содержание углерода снижает пластичность и не позволяет использовать холодную штамповку при изготовлении деталей. Если приборная аппаратура используется в агрессивных средах (морском тумане, кислотной, щелочной среде или при повышенной влажности), то необходимо корпусные детали изготовлять из легированных нержавеющих сталей. С учетом требования хорошей свариваемости и штамповки в холодном состоянии рекомендуется использовать хромо-никелево-титановые стали марки 12Х18Н9Т или их беститановые заменители: 20Х13НГ9, 10Х14АГ15, 10Х14Г14НЗ. Перечисленные марки сталей поставляются в виде листов (обычно до 2,5 м), лент, прутков, кругляка, гнутых профилей. Наибольшее применение в конструкциях приборного оборудования находят сплавы алюминия (табл. прил.3), которые характеризуются малым удельным весом, высокой пластичностью и более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со сталями. За счет легирующих добавок и термической обработки алюминиевые сплавы могут обладать повышенными прочностью и коррозионной стойкостью. В зависимости от способа изготовления деталей приборов различают деформируемые и литейные алюминиевые сплавы. Из деформируемых сплавов детали несущих элементов конструкций приборов изготовляются методами пластической деформации и механической обработкой. Деформируемые сплавы подразделяются на упрочняемые и неупрочняемые. Неупрочняемые – сплавы алюминия с марганцем (АМг). Эти сплавы имеют высокую пластичность, коррозионную стойкость, хорошую свариваемость. Обеспечение необходимой пластичности и вязкости (для разделительных операций штамповки, гибки, вытяжки) достигается применением отжига.
Упрочняемые сплавы применяют для несущих конструкций приборов, испытывающих повышенные механические нагрузки. К ним относятся сплавы системы «алюминий-медь-магний» (Al-Cu-Mg), упрочняемые при термической обработке и имеющие хорошее сочетание прочности, пластичности, коррозионной стойкости. В приборостроении наиболее часто используются сплавы Д1, Д16, Д19. Сплав Д16 применяется в плакированном виде, т. е. с двухсторонним покрытием слоем коррозионно-стойкого алюминия А1. При повышенных требованиях к пластичности и коррозионной стойкости элементы несущих конструкций приборного оборудования рекомендуется изготовлять из АД31, АД33, АВ. Особенно целесообразно эти материалы применять для декоративной отделки прибора, лицевых панелей, ручек. Для корпусов, работающих в условиях криогенных температур предпочтительно использование ковочных сплавов АК6, АК8 системы Al-Mg-Si. Повышенные удельная прочность и удельная жесткость достигаются за счет снижения пластичности. Еще выше прочностные характеристики у сплава 1420 системы Al-Mg-Li. Применение этого сплава позволяет снизить массу корпусных деталей на 10-15% по сравнению с деталями из Д16 и иметь коррозионную стойкость как у АМг. Для изготовления корпусных деталей сложной формы используются алюминиевые литейные сплавы, которые по своему функциональному назначению составляют три группы: - сплавы, предназначенные для изготовления герметичных корпусов приборного оборудования (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ32, АЛ34 и др); - высокопрочные, жаропрочные сплавы (АЛ3, АЛ5, АЛ19, АЛ33, спеченный порошковый сплав САС-1); - корозионностойкие сплавы (АЛ8, АЛ21, АЛ22, АЛ27). Качество отливок корпусных деталей определяется, в основном, такими свойствами литейных сплавов, как жидкотекучесть, склонность к образованию раковин и трещин и др. Поэтому наибольшее распространение получили сплавы первой группы, выполненные на основе Al-Si (например, АЛ2, применяемый для малогабаритных деталей) и Al-Si-Mg, так называемые силумины. Сплавы системы Al-Si-Mg имеют лучшие литейные свойства, поэтому для крупногабаритных корпусных деталей приборного оборудования применяют АЛ4 и АЛ9. Для корпусов повышенной механической прочности применяют АЛ9-1, содержащий добавку титана. Сплавы АЛ32 и ВАЛ8 используют для точного литья.
Наиболее легкий из конструкционных металлов – магний. Магниевые сплавы по характеристикам удельной прочности превосходят многие алюминиевые сплавы и конструкционные стали. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что особенно важно для авиационного приборного оборудования. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы не уступают алюминиевым и стальным. Необходимо отметить хорошую обрабатываемость магниевых сплавов резанием, давлением и легкую свариваемость. Наибольшее применение для изготовления корпусных деталей приборов получили сплавы МА5, МА8, МЛ4, МЛ6, МЛ9, МЛ10. Следует отметить сплав МЦИ, предназначенный для литья деталей, работающих в условиях вибраций. Его использование позволяет уменьшить массу деталей, подвергающихся повышенной вибрационной нагрузке, и увеличить надежность и срок службы. Литейные магниевые сплавы предназначены для фасонного литья. В конструкциях приборного оборудования применяются сплавы МЛ4, МЛ6, МЛ9, МЛ10. Титановые сплавы тяжелее алюминиевых, но почти в два раза легче стали. Они обладают высокой прочностью и твердостью, сравнимой с твердостью стали, коррозионная стойкость выше, чем у нержавеющей стали. Несмотря на высокую температуру плавления, лишь несколько марок титана обладают высокой жаропрочностью (например, ВТ3-1). В морской воде, в контакте с медными сплавами и нержавеющей сталью титановые сплавы подвергаются электрохимической коррозии. Теплопроводность у титана в четыре раза ниже, чем у стали, электропроводность – в 30 раз слабее, чем у меди. Для штамповки применяют листы из сплава ВТ1. Наиболее ценными качествами титана являются высокие прочностные свойства при криогенных температурах и низкий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР). Поэтому титановые сплавы находят применение прежде всего для устройств, работающих в условиях пониженных температур (вплоть до криогенных), и для корпусов микросборок, где требуется спай стекла с металлом. Для этих целей рекомендуется использовать сплавы: ВТ1-00, ВТ-0, ОТ-4-1, ОТ4, ВТ5, ВТ5-1. Помимо рассмотренных металлических конструкционных материалов, в конструкциях приборной аппаратуры широкое применение находят неметаллические материалы, как традиционные термореактивные и термопластичные, так и современные перспективные полимерные композиционные материалы (КМ) с неметаллической матрицей. По сравнению с металлическими сплавами КМ имеют ряд преимуществ: меньшую массу, повышенные механические характеристики (прочность, жесткость), теплостойкость. Существенную роль играет то обстоятельство, что многие характеристики КМ являются заданными, т. е. варьируя составом и процентным содержанием основных компонентов можно получать желаемые характеристики КМ. Из большого числа существующих КМ наиболее перспективными для авиационного приборного оборудования являются КМ на основе углеродных волокон (углепластики). Наряду с перечисленными выше достоинствами, они обладают еще рядом важных для конструктора свойств: коррозионной стойкостью, электропроводностью, малым ТКЛР, высокой демпфирующей способностью и значительно превосходят металлы по вибропрочности. В табл. прил. 4 приведены основные характеристики наиболее распространенных углепластиков: КМУ-1Л на основе углеродной ленты; КМУ-1У на основе углеродного жгута; КМУ-1В на основе углеродного жгута, армированного нитевидной вискозой. Их теплостойкость – до . Рабочая температура углепластика КМУ-12 лежит в пределах от – до . При более высоких температурах (до ) работают углепластики марок КМУ-2 и КМУ-2Л, а углепластик с углеродной матрицей марки КУП-ВМ обладает еще большей теплостойкостью (до ).
Технологические процессы изготовления деталей конструкций из углепластиков состоят из операций намотки (лент, жгутов), пропитки, формообразования при повышенном давлении и температуре. Еще более высокими механическими свойствами обладают КМ на основе борного волокна (бороволокниты). По сравнению с углепластиками бороволокниты выгодно отличаются сочетанием таких свойств, как высокое сопротивление сжатию, срезу, сдвигу, низкая ползучесть, высокая твердость и упругость. Бороволокниты КМБ-1 и КМБ-1К предназначены для длительной работы при температуре до (КМБ-2К до ) с сохранением высоких механических свойств. Материалы КМБ-3 и КМБ-3К содержат эпоксидный связующий состав и отличаются наиболее высокими значениями механических характеристик, технологичностью, низким давлением при формообразовании, но их рабочая температура не превышает . Выбор материала корпуса прибора и несущих элементов конструкции зависит от большого числа факторов, основными из которых являются механическая прочность, технологичность и защита от воздействий окружающей среды. Прежде всего, материалы несущих конструкций следует выбирать с учетом удельной прочности и жесткости при минимальной толщине стенки корпуса, т. е. при максимальном снижении массы. Количественная оценка качества материала, обеспечивающего функциональные требования, определяется из выражения для удельной прочности при растяжении-сжатии ; удельной прочности при изгибе ; удельной жесткости , где - предел текучести; - плотность материала, г/см3; - допустимое напряжение изгиба, Па; Е - модуль упругости материала, Па. Обобщенный коэффициент, применяемый как критерий выбора, определяется выражением . Если несущий элемент конструкции работает на прочность (планки, стойки, кронштейны), то необходимо пользоваться значением . Если задача детали – работа на жесткость (лицевая панель, шасси, крышки), то пользуются . Так как значения жесткости довольно больших групп материалов примерно одинаковы, то целесообразно пользоваться обобщенным коэффициентом , который характеризует способность материала обеспечить высокую прочность при наименьшей деформации и массе.
Основными технологическими критериями выбора материала несущих конструкций являются хорошая обрабатываемость, возможность формообразования прогрессивными методами, образование соединений деталей наименее трудоемкими методами и т. п. Рациональный выбор марки материала и вида полуфабриката в значительной степени определяют производственную и эксплуатационную технологичность, надежность (ресурс) и себестоимость конструкции. Общие правила, которых должен придерживаться конструктор для получения технологичных решений, состоят в следующем: - ограниченно применять труднообрабатываемые материалы; - применять минимальное количество марок материалов и видов полуфабрикатов; - минимальное число видов обработки для получения законченной детали; - использование стандартных сортаментов и профилей.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; просмотров: 1027; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.131.238 (0.009 с.) |