Технологические свойства стали марки ст3

Сталь ст3 не склонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна. свариваемость без ограничений.

Качество конструкционной стали определяется коррозионной стойкостью, механическими свойствами и свариваемостью. По своим механическим характеристикам стали делят на группы: сталь обычной, повышенной и высокой прочности.

Основные свойства стали непосредственно зависят от химического элементов, входящих в состав сплава и технологических особенностей производства.

Основой структуры стали является феррит. Он является малопрочным и пластичным, цементит напротив, хрупок и тверд, а перлит обладает промежуточными свойствами. Свойства феррита не позволяют применять его в строительных конструкциях в чистом виде. Для повышения прочности феррита сталь насыщают углеродом (стали обычной прочности, малоуглеродистые), легируют добавками хрома, никеля, кремния, марганца и других элементов (низколегированные стали с высоким коэффициентом прочности) и легируют с дополнительным термическим упрочнением (высокопрочные стали)

К вредным примесям относятся фосфор и сера. Фосфор образует раствор с ферритом, таким образом снижает пластичность металла при высоких температурах и повышает хрупкость при низких. Образование сернистого железа при избытке серы приводит к красноломкости металла. В составе стали ст3 допускается не более 0,05% серы и 0,04 % фосфора.

При температурах, недостаточных для образования ферритной структуры возможно выделение углерода и его скопления между зернами и возле дефектов кристаллической решетки. Такие изменения в структуре стали понижают сопротивление хрупкому разрушению, повышают предел текучести и временного сопротивления. Это явление называют старением, в связи с длительностью процесса структурных изменений. Старение ускоряется при наличии колебаний температуры и механических воздействиях. Насыщенные газами и загрязненные стали подвержены старению в наибольшей степени.

Конструкционные стали производят мартеновским и конвертерным способами. Качество и механические свойства сталей кислородно-конвертерного и мартеновского производства практически не отличаются, но кислородно-конвертерный способ проще и дешевле.

По степени раскисления различают спокойные, полуспокойные и кипящие стали. Кипящие стали - нераскисленные. При разливке в изложницы они кипят и насыщаются газами. Для повышения качества малоуглеродистых сталей используют раскислители - добавки кремния (0,12 - 0,3%) или алюминия (до 0,1 %). Раскислители связывают свободный кислород, а образующиеся при этом алюминаты и силикаты увеличивают количество очагов кристаллизации, способствуя образованию мелкозернистой структуры. Раскисленные стали называют спокойными, т.к. они не кипят при разливке. Спокойные стали более однородны, менее хрупкие, лучше свариваются и хорошо противостоят динамическим нагрузкам. Их применяют при изготовлении ответственных конструкций. Ограничивает применение спокойной стали высокая стоимость и по технико-экономическим соображениям наиболее распространенным конструкционным материалом является полуспокойная сталь. Для раскисления полуспокойной стали используется меньшее количество раскислителя, преимущественно кремния. По качеству и цене полуспокойные стали занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными.

Из группы малоуглеродистых сталей обычной мощности (ГОСТ 380-71, с изм.) для строительных конструкций применяют сталь марок Ст3 и Ст3Гпс. Сталь ст3 производится спокойной, полуспокойной и кипящей.

В зависимости от эксплуатационных требований и вида конструкций, сталь должна отвечать требованиям ГОСТ 380-71. Углеродистая сталь подразделяется на 6 категорий. При поставке стали марок ВСт3Гпс и ВСт3 всех категорий требуется гарантированный химический состав, относительное удлинение, предел текучести, временное сопротивление, изгиб в холодном состоянии.

Требования ударной вязкости различаются по категориям.

При маркировке стали согласно ГОСТ 380-71 (с изм.) вначале ставят обозначение группы поставки, далее марки, степени раскисления и категории.

По ГОСТ 23570-79 устанавливаются более строгий контроль качества стали и ограничения содержания мышьяка и азота. Обозначение марки включает процентное содержание углерода (в сотых долях процента), степень раскисления и буква Г для марганцовистых сталей.

Таблица 1.2 - Механические свойства при Т=20^oС материала Ст3.

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y
-	Мм	-	МПа	МПа	%	%
Трубы, ГОСТ 8696-74
Трубы, ГОСТ 10705-80
Прокат, ГОСТ 535-2005			370-490	205-255	23-26
Лист толстый, ГОСТ 14637-89			370-480	205-245	23-26
Арматура, ГОСТ 5781-82
Катанка, ГОСТ 30136-95			490-540

 

Таблица 1.3 - Физические свойства материала Ст3сп.

T	E 10^- 5	a 10^6	l	r	C	R 10^9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м^3	Дж/(кг·град)	Ом·м

 

Анализ технологичности является одним из важных этапов в разработке технологического процесса, от которого зависят его основные технико-экономические показатели: металло- и трудоемкость, себестоимость.

 

Качественный анализ

Детали типа ось признаются технологичными, если они отвечают следующим требованиям:

Ø возможность максимального приближения формы и размеров заготовки к размерам и форме детали;

Ø возможность везти обработку проходными резцами;

Ø жесткость оси обеспечивает достижение необходимой точности при обработке ( < 10…12, где l и d – соответственно длина и диаметр детали).

 

Количественный анализ

 

Определим технологичность детали с помощью количественных показателей. В качестве таких показателей используем коэффициенты уровней технологичности детали по точности и шероховатости.

Т_ср= ΣT_in_i /Σn_i

К_тч = 1 - 1/ Т_ср

Рассчитаем коэффициент, для этого сведем данные о рассматриваемой детали в таблицу:

 

Таблица 1.4 - Количество и точность поверхностей

Ti	ni	Ti*ni

 

Рассчитаем уровень технологичности по точности обработки:

Тср=(12*5+10*3+6*2)/10=10,2

К_тч = 1 – (1/10,2) = 0,901

Коэффициент технологичности по точности равен 0,901. Это показывает малые требования к точности поверхностей детали колесо зубчатое и свидетельствует о ее технологичности.

 

Далее определим уровень технологичности конструкции по шероховатости поверхности.

Ш_ср­=ΣШ_in_i/Σn_i

К_ш = 1/Ш_ср

 

Таблица 1.5 - Количество и шероховатость поверхностей

Ra	ni	Ra*ni
6,3		31,5
2,5		7,5
0,8		1,6
		40,6

 

Рассчитаем уровень технологичности по шероховатости поверхности:

Ш_ср=(6,3*5+2,5*3+0,8*2)/10=4,06

К_ш= =1/4,06 = 0.25

Коэффициент технологичности по шероховатости равен 0,25, что свидетельствует о технологичности данной детали.

 

ВЫБОР ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Таблица 1.6 – Операции, применяемые для изготовления детали ось

Операция	Тшт, мин	mp	Р	ηз.ф	О
005. Токарно-винторезная	3,8	0,02		0,02
010. Вертикально-фрезерная	4,5	0,026		0,026
015. Вертикально-сверлильная	2,6	0,015		0,015
020. Круглошлифовальная	5,6	0,033		0,033
	Р=4		О=153

 

Расчетное количество станков m_p для каждой операции рассчитывается по формуле:

m_p.

η_н=0,8;
N_д=N_и*m*(1+ )=550000*2*(1+5/100)=1 155 000 дет/год.

Ф_д=4016 ч.

 

Операции:

токарно-винторезная m_p=(3,8*1155)/(4016*60*0,8)=0,02

вертикально-фрезерная m_p=(4,5*1155)/(4016*60*0,8)=0,022

вертикально-сверлильная m_p=(2,6*1155)/(4016*60*0,8)=0,015

круглошлифовальная m_p=(5,6*1155)/(4016*60*0,8)=0,033

 

Расчёт коэффициента фактической загрузки оборудования рассчитывается по формуле:

Ƞ_ф= .

Операции:

токарно-винторезная η_з.ф =0,02/1=0,02

вертикально-фрезерная η_з.ф =0,022/1=0,022

вертикально-сверлильная η_з.ф =0,015/1=0,015

круглошлифовальная η_з.ф =0,033/1=0,033

 

Расчёт количества выполняемых на рабочем месте операций рассчитывается по формуле:

О= .

Операции:

токарно-винторезная О =0,8/0,02=40

вертикально-фрезерная О =0,8/0,022=36

вертикально-сверлильная О =0,8/0,015=53

круглошлифовальная О =0,8/0,033=24

О=153

 

Коэффициент закрепления операции рассчитывается по зависимости:

К з.о.= =153/4=38

–мелкосерийное производство.