Приложение Выбор и обозначение материалов в машиностроении

В машиностроении для изготовления деталей применяют большое количество разнообразных материалов – металлы и их сплавы, а также неметаллические материалы пластмассы, резины, древесину и др.

На чертеже деталей должно быть указано обозначение материала, из которого изготовляется деталь. Обозначение материала устанавливается стандартом или техническими условиями, по которым выпускается материал.

Состав, свойства и обозначение материалов подробно изучается в курсе дисциплины ОП 05.05 «Материаловедение». Ниже приведены некоторые сведения о материалах, которые встречаются в про­цессе оформления чертежей, выполняемых при изуче­нии курса «Инженерная графика»,оформлении другой конструкторской документации. Даются примеры обо­значения материалов. Обозначение материала поме­щается в основной надписи чертежа и в общем случае состоит из названия материала, его марки и номера стандарта на материал.

СТАЛЬ

Сталь по химическому составу подразделяется на углеродистую и легированную, а по назначению — на конструкционную и инструментальную.

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом и другими химическими элементами, которые условно обозначаются буквами: X — хром; Г — марганец;

Н — никель; В — вольфрам; М — молибден; Ж — железо; А — алюминий;

К — кремний; О — олово; С — сви­нец; Т — титан.

• Сталь углеродистая конструкционная обыкновенного качества

(ГОСТ 380—94) широко применяется в машиностроении.

В Таблице 1 приведены марки углеродистой конструкционной стали обыкновенного качества и примеры их применения. Цифры в обозначении марок стали указывают на её условный номер.

Пример условного обозначения:

СтЗ ГОСТ 380—94.

• Сталь углеродистая конструкционная качественная

(ГОСТ 1050—88). Некоторые марки этой стали приве­дены в Таблице 2 .

Число, стоящее в марке стали, указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если в обозначении марки стали рядом с числом стоит буква Г, например 65Г, это означает, что в стали содержится марганец; из такой стали обычно изготовляют пружины. Выбор марки материала детали в учебных условиях производится приблизи­тельно.

Пример условного обозначения:

Сталь 50 ГОСТ 1050—88.

• Сталь легированная конструкционная (ГОСТ 4543— 71) применяется

для изготовления деталей, к которым предъявляются повышенные

требования в отношении прочности, износа, жаростойкости, коррозии и

других особых свойств. Число, стоящее в марке указывает среднее

содержание в стали углерода в сотых долях процента. Буква X указывает на

наличие хрома. В Таблице 3 приведены марки легированной

конструкционной стали и ее практическое применение.

Пример условного обозначения:

Сталь 40Х ГОСТ 4543—71.

• Сталь инструментальная углеродистая ГОСТ 1435— 90

(СТ СЭВ 2883—81) применяется для изготовления инструментов. В Таблице 4 указаны марки стали и ее применение. Буква У — сокращение слова углеродис­тая; следующее за ней число указывает среднее содер­жание углерода в десятых долях процента; буква Г ука­зывает на повышенное содержание в стали марганца. Для высококачественных сталей к указанным обозна­чениям добавляется буква А.

Пример условного обозначения:

Сталь У10 ГОСТ 1435—90. Углеродистая инструментальная

высококачественная

ЧУГУН

Чугун представляет железоуглеродистый сплав и широко применяется в

машиностроении.

Чугун имеет несколько видов, выпускаемых по соответствующим стандартам: серый чугун (ГОСТ 1412—85), ковкий чугун (ГОСТ 1215—79), высоко­прочный чугун (ГОСТ 7293—85), антифрикционный чугун

(ГОСТ 1585—85).

В условное обозначение чугуна входят буквы, кото­рые указывают вид чугуна,

например: серый чугун — СЧ; ковкий чугун — КЧ, высокопрочный — ВЧ,

анти­фрикционный — АЧС.

• Серый чугун (ГОСТ 1412—85). Марки и применение серого чугуна

приведены в Таблице 5.

Пример условного обозначения:

СЧ 20 ГОСТ 1412—85. Серый чугун, графит в пластинчатой форме

• Ковкий чугун. В Таблице 6 указаны марки ковкого чу­гуна и область применения.

Пример условного обозначения:

КЧ 60—3 ГОСТ 1215—79.Ковкий чугун, графит в хлопьевидной форме

• Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293-85)

Пример условного обозначения

ВЧ 60 ГОСТ 7293-85. Высокопрочный чугун, графит в шаровидной форме

Все остальные виды и область применения чугунов можно найти в

соответствующих ГОСТах.

МЕДЬ И МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Медь и медные сплавы отличаются высокой тепло­проводностью, высокой электропроводностью, корро­зионной стойкостью, высокой температурой плавле­ния. Они хорошо обрабатываются давлением. Медные сплавы используются в качестве литейных материа­лов, а также для изготовления труб, лент, проволоки и других изделий.

• Латунь — медный сплав, в котором помимо меди основной составляющей частью является цинк.

Латунь по сравнению с медью обладает более высо­кой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показыва­ющей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву допол­нительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Пример условного обозначения:

ЛС59-1 ГОСТ 15527-70 Латунь специальная деформируемая

ЛЦ40Мц3Ж1 ГОСТ 17711-93 Латунь специальная литейная

• Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются раз­личные металлы, кроме цинка. Маркируют бронзы буквами Бр, за которыми следуют заглавные буквы легирующих элементов, а через тире — цифры, пока­зывающие их процентное содержание. По сравнению с латунью бронзы обладают более высокими прочно­стью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворов. В Таблице7 даны примеры марок бронз, область их применения.

Примеры условного обозначения:

Бр ОЦ4-3 ГОСТ 5017-74 бронзы, обрабатываемые давлением

Бр О6Ц6С2 ГОСТ 613-79 бронзы специальные литейные

5. АЛЮМИНЕВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы алюминия с кремнием, магнием, медью, марганцем, цинком и другими металлами широко при­меняются в машиностроении.

Сплавы алюминия с кремнием таких марок, как:

• АК12( АЛ1), АК9 (АЛ4), АК8(АЛ8) ГОСТ 1583 - 93

применяются для отливок деталей разных форм.

• Для ковки и штамповки применяются алюминиевые сплавы марок АК4, АК6, АД1, АД 12, АМц, Амг2, Амг3 ГОСТ 4784— 74.

• Марки А7, АД1, Д12, Д16П ГОСТ 21631—76 при­меняются в штампованных деталях.

Пример обозначения:

АК8 ГОСТ 1583—93 Алюминиевый литейный сплав

6. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Существует значительное количество неметалличес­ких материалов, которые успешно могут заменить металлы и их сплавы. Все более широкое применение получают различные виды полимеров (пластмасс), которые благодаря своим особым физическим и меха­ническим свойствам позволяют использовать их для литья под давлением, прессования, формовки из листов, сварки, склеивания, наплавления и других тех­нологических процессов изготовления деталей. Поли­мерные материалы (пластмассы) подразделяются на две группы: термопластичные и термореактивные.

Термопластичные пластмассы при нагревании пере­ходят из твердого состояния в жидкое (плавятся). Их перерабатывают несколько раз без потерь.

Термореактивные пластмассы при нагреве не плавятся, поэтому допускают однократное изготовление.

Примеры применения неметаллических материалов (полимеров)приведены в Таблице 8.

СОРТАМЕНТ ПРОКАТА

Под сортаментом материала понимается форма и) размеры, которые имеет тот или иной материал, изготовляемый промышленностью.

Материал может выпускаться в виде листов, прутков (круглого, квадратного и шестигранного сечения), полос, труб, проволоки, ленты и изделий фасонного профиля. Сортамент материала определяется соответствующим стандартом, который должен указываться в обозначении материала наравне с маркой материала.

Примеры обозначения.

Труба 70x3,5x1250—10 ГОСТ 3262—75

Труба по ГОСТ 3262—75 (СТ СЭВ 107—74) с наружным диаметром 70 мм, толщиной стенки 3,5 мм и длинной 1250 мм, изготовленная из стали марки 10, имеем обозначение:

Проволока, изготовленная по ГОСТ 17305—71 из стали марки 10, диаметром 2,2 мм, Примеры обозначения:

Проволока 2,2 —10 ГОСТ 17305—71.

Полоса, изготовленная по ГОСТ 103—76, толщиной 36 мм и шириной 90 мм из термически обработанной (Т) стали марки 45, категории 4, подгруппы Б,

ГОСТ 1050—88

Пример обозначения:

_Полоса 36x90 ГОСТ 103—76___

45-4(60) - Б – Т ГОСТ 1050-88

Уплотнения, сальники, вентили, оплетки изготовля­ются из асбестовых шнуров марки: ШАОН, ШАИ-2, ШАМ, ШАГ.

Пример обозначения:

Шнур асбестовый ШАОН 3 ГОСТ 1779—83,

где 3 — диаметр шнура (мм)

Картон прокладочный выпускается двух марок: А — прокладочный картон толщиной от 0,3 до 1,5 мм; Б — непропитанный картон толщиной от 0,3 до 2,5 мм.

Таблица1 -Углеродистые конструкционные стали

стали обыкновенного качества

Таблица 3 - Углеродистые

Марка стали	Область применения углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества
Ст 0	Неответственные строительные конструкции, про­кладки, шайбы, кожухи (свариваемость хорошая)
Ст 1	Малонагруженные детали металлоконструкций — заклепки, шайбы, шплинты, прокладки, кожухи (свариваемость хорошая)
Ст 2	Детали металлоконструкций — рамы, оси, ключи, валики, цементируемые детали (свариваемость хо­рошая)
Ст З	Цементируемые и цианируемые детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и не­высокая прочность сердцевины — крюки кранов, кольца, цилиндры, шатуны, крышки
Ст 4	Детали с невысокими требованиями к прочности — валы, оси, пальцы, тяги, крюки, болты, гайки
Ст 5	Детали при повышенных требованиях к прочно­сти — валы, оси, звездочки, крепежные детали, зубчатые колеса, шатуны
Ст 6	Детали с высокой прочностью — валы, оси, бойки молотов, шпиндели, муфты кулачковые и фрик­ционные, цепи

инструментальные стали

Марка стали	Область применения
У7; У8; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У10А; У11А; У12А; У13А	Инструменты, пуансоны, центры к станкам, втулки

Марка стали	Область применения
15ХН	Поршневые пальцы, валики, зубчатые колеса
20Х	Конические зубчатые колеса, коленчатые валы, кулачковые муфты, втулки, плунжеры, направляю­щие планки, копиры
ЗОХ, 35Х, 38ХА	Валики коробок скоростей, оси, зубчатые колеса дифференциалов, шатуны, катки, ответственные болты, шпильки, гайки
40Х, 45Х, 50Х	Зубчатые колеса коробок скоростей, рессоры, чер­вячные и шлицевые валы, промежуточные оси, шпиндели, упорные кольца, штоки, дышла
20ХН, 40ХН, 45ХН, 50ХН	Шлицевые и коленчатые валы, цепные звенья, зуб­чатые колеса, кулачковые муфты, червяки

Таблица 4 - Легированные стали

Таблица 2 – Углеродистые конструкционные качественные

стали

Марка стали	Область применения
10, 15	Зубчатые колеса коробок скоростей, грузоподъем­ные кованые крюки, серьги, барабаны грузо­подъемных механизмов, болты, гайки, винты заклепки, кулачки, подвижные шпонки, планки на­правляющих, втулки, пальцы, оси, упоры
20	Оси и рычаги коробок скоростей и тормозов, вали­ки, ролики, зубчатые колеса, поршневые и шатун­ные пальцы, болты, шурупы, грузоподъемные крюки, гайки для крюков, упоры, кулачки
25, 30	Зубчатые колеса, поршни, шпонки, оси, валы, ша­туны, муфты, фланцы, серьги, втулки, рыча­ги и пр.
35, 40	Оси, тяги, валы, шатуны, штоки, рычаги, зубчатые колеса, рукоятки, ступицы, гаечные ключи, флан­цы, диски, гайки, винты, болты, плунжеры, втулки кольца, упоры, штифты
45, 50	Коленчатые и карданные валы, шлицевые валы шатуны, зубчатые колеса и рейки, диски сцепле­ния, поршни, шпонки, клинья и планки направ­ляющих, рукоятки, ступицы, фиксаторы, втулки вилки
60Г 65Г 70Г	Пружины спиральные (из холоднотянутой прово­локи), пружинные шайбы, тормозные и фрикцион­ные диски, упорные кольца

Таблица 5 - Примерное назначение серого

чугуна с пластинчатым графитом

(выдержка из ГОСТ 1412-85)

Марка

Область применения

СЧ 10 СЧ15 СЧ20 СЧ25 СЧЗО СЧ35

Малоответственные отливки с толщиной стенок до 15 мм (корпуса, крышки, кожухи) Малоответственные отливки с толщиной стенок10—30 мм (трубы, корпуса клапанов, вентили) Ответственные отливки с толщиной стенок до30 мм (блоки цилиндров, поршни, тормозные бара­баны, каретки) Ответственные отливки с толщиной стенок до40 мм (кокильные формы, поршневые кольца) Ответственные отливки с толщиной стенок до 60 мм (поршни, гильзы дизелей, рамы, штампы) Ответственные высоконагруженные отливки с толщиной стенок до 100 мм (малые коленчатые валы, детали паровых двигателей)

Таблица 6 - Примерное назначение ковкого чугуна

Марки чугуна	Область применения
Ферритного класса: КЧ ЗО—6, КЧ 33—8, КЧ 35—10, КЧ 37—12	В основном для небольших отливок, работающих в условиях динамичес­ких нагрузок (детали в автомобиль ной, тракторной и сельскохозяйственной промышленности)
Перлитного класса: КЧ 45—7, КЧ 50—5, КЧ 55—4, КЧ 60—3,КЧ 65—3	Ограниченное применение обусловлено сложностью изготовления отливок, длительностью термической об­работки, ограниченными размерами сечений (не более 30—40 мм)

Таблица 7 - Примерное назначение безоловянных бронз (ГОСТ 493-79)

и оловянных литейных бронз (ГОСТ 613-79)

Марки бронз	Область применения
Безоловянные: БрА9Мц2Л БрА10Мц2Л, БрА9ЖЗЛ, БрА10ЖЗМц2, БрА10Ж4Н4Л	Ленты, полосы, прутки, фасонное литье, втулки и вкладыши подшипников, упорные кольца, трубы, литье, зубчатые колеса, червяки, проволока, полосы, крупные фасонные отливки
Оловянные: БрОЗЦ12С5, БрОЗЦ7С5Н1, Бр04Ц7С5, Бр05Ц5С5, Бр05С25	Мелкие подшипники, сальники, втулки, гайки ходовых винтов, венцы червячных колес, гнезда клапанов, корпуса насосов, гайки с крупным шагом, мелкие детали, втулки, шайбы

Таблица 8 - Примеры применения неметаллических материалов (полимеров)

Наименование материала Полиэтилен Полиуретан Винипласт Фторопласт Фенопласт, монолит Стекловолокнит Полистирол Гетинакс Текстолит Древесный слоистый пластик

Виды изделий Клапаны, золотники Детали насосов, зубчатые колеса, уплотнительные, звуко- и теплоизо­ляционные устройства Трубки, корпуса кранов и вентилей Манжеты, прокладки, седла клапа­нов, вкладыши подшипников Клапаны, наконечники, рукояти, маховички Фланцы, крышки, вкладыши под­шипников, втулки Маховички, кнопки, крышки, втул­ки Втулки подшипников, маховички, кнопки, трубки, крышки Шкивы, кронштейны, вилки, втул­ки, кольца, бесшумные зубчатые колеса Конструктивный и антифрикцион­ный материал