Определение количества, величины и места расположения проб для испытаний

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

СТАЛЬНЫЕ ПОКОВКИ

Цель работы – изучение технических требований, предъявляемых к стальным поковкам, их классификации и последовательности проектирования чертежа поковки согласно требованиям стандартов ГОСТ 8479-70, ГОСТ 7829˗70 и ГОСТ 7505-89.

Пример 1. Деталь «Фланец»

1. Поковка Гр IV-КП345 ГОСТ 8479-70

2. Материал Сталь45 ГОСТ 1050-88

Рис.1. Эскиз детали «Фланец»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Согласно техническим требованиям деталь должна изготавливаться из поковки: Гр. IV-КП345 ГОСТ 8479-70; материал – Сталь 45 ГОСТ 1050-88. После термической обработки твердость должна находиться в пределах HRC 30…40.

ГОСТ 8479-70 «Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия» распространяется на поковки общего назначения, которые изготавливают ковкой и горячей штамповкой. В этом стандарте указывается разбивка на группы поковок и требования к приемке и поставке продукции.

Гр. IV-КП345 означает следующее:

Комплектуется партия поковок одной плавки стали, совместно прошедших термическую обработку. Характеристиками механических свойств при сдаче партии поковок являются:

1) σ _0,2 (σ_т) – условный (физический) предел текучести, который определяют при статическом растяжении образцов. Значение σ_0,2 соответствует категории прочности поковок – КП, т.е. σ_0,2 =345 МПа.

Такая запись дополнительно уточняет, что поковки поставляются после окончательной термической обработки.

2) Ψ - относительное сужение определяют тем же методом;

3) KCU – ударная вязкость, которую определяют при испытании на ударный изгиб.

Перечисленные свойства должны быть получены при соответствующих объемах испытаний продукции. В частности, для поковок Гр. IV установлено количество поковок от партии, подлежащих испытанию в таких пределах:

если комплектуемая партия поковок менее 100 шт. – испытывают 2 поковки;

если комплектуемая партия поковок свыше 100 шт. – испытывают 1% поковок, но не менее 2 шт. (поковки с нижним и верхним пределами твердости).

Одновременно с этим на всех поковках партии (100%) определяется твердость (как правило методом Бринелля).

Следует отметить, что требования по механическим свойствам и группу поковок устанавливает потребитель.

Для рассматриваемой детали нормы механических свойств, получаемые при испытании продольных образцов, представлены в табл. 1

Таблица 1

Механические свойства материала поковок

Толщина поковки сплошного сечения до 100 мм

Категория прочности	σ 0,2	σ в	δ,%	Ψ,%	KCU, Дж/м2*104	Твердость по Бринеллю
МПа	HB	dопт, мм
КП345	Не менее 345	Не менее 590	Не менее 18	Не менее 45	Не менее	174-217	4,55-4,10

В случае вырезки образцов в поперечном направлении величины механических свойств снижаются соответственно: σ _в и σ _0,2 на 10%; δ и KCU на 50%; Ψ на 40%.

Согласованная изготовителем и потребителем марка материала – Сталь 45 ГОСТ1050–88 качественная углеродистая, конструкционная (табл. 2)

Таблица 2

Химический состав

Марка стали	Содержание элементов, % по массе
C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni
	0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	≤0,25	≤0,04	≤0,035	<0,25	<0,25

По степени раскисления - спокойная сталь. Способ выплавки стали, а также и режим термической обработки выбирает изготовитель, при этом химический состав Стали 45 обеспечивает получение требуемой категории прочности после проведения закалки и высокого отпуска по режиму:

закалка – температура нагрева 840^оС; среда охлаждения – вода;

высокий отпуск - температура нагрева 600 ^оС; среда охлаждения – воздух.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА, ВЕЛИЧИНЫ И МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРОБ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

Поковки Гр. IV, как уже отмечено ранее, обязательно подвергают испытаниям для определения механических свойств. В ГОСТ 8479-70 рассматривается ряд вариантов отбора проб для проведения механических испытаний:

1) Образцы для проведения механических испытаний на поковках Гр.IV вырезают из напуска на пробу, предусмотренного чертежом поковки;

2) Образцы вырезают из тела поковки, для чего изготавливают добавочное число поковок. Количество дополнительных поковок в зависимости от поставляемой партии поковок рассмотрено ранее.

3) Образцы вырезают из отдельно откованной пробы металла той же плавки и по режиму, аналогичному для поковок. Как правило размер этой пробы соответствует размерам сечения поковки.

В этом случае проба повторяет маршрутную технологию изготовления поковки данной партии.

Остановимся на втором варианте, при этом необходимо вырезать образцы из поковки таким образом, чтобы выполнялись следующие требования:

a) Для поковок призматической формы образцы вырезают так, чтобы их ось находилась на расстоянии 1/6 диагонали от наружной поверхности;

b) Для пустотелых поковок с толщиной стенки до 100 мм образцы вырезают так, чтобы их ось находилась на расстоянии 1/2 толщины стенки поковки.

Эти требования в данном пункте дифференцированы, т.к. на данной стадии проектирования в нашем распоряжении еще не имеется окончательно принятый вариант чертежа поковки.

Вместе с тем этот этап проектирования является важным, т.к. именно материал образцов для испытаний отвечает за качество поковок.

Количество образцов для механических испытаний от каждой пробы-поковки: один – на растяжение согласно требованиям ГОСТ 1497-84 (так называемые образцы пятикратной длины, начальный расчетный диаметр которых может быть 10, 6 или 5 мм); два – на ударный изгиб или ударную вязкость по ГОСТ 9454 -78 (образец типа 1- с «U» - образным надрезом).

Твердость по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 будет определяться на всех поковках.

Партия поковок считается годной, если получены положительные результаты по нормам таблицы 1. Если получен «провал» хотя бы по одному показателю механических свойств, то этот показатель проверяется на удвоенном количестве образцов. При положительном результате – партия годна.

Однако, если после повторного испытания хотя бы один из образцов дает неудовлетворительный результат, изготовитель принимает решение – данную партию поковок подвергнуть повторной термической обработке (стандарт предусматривает не более двух повторов) и провести соответствующие испытания (при этом партия предъявляется как бы вновь).