Напряжение при растяжении латуни

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.
1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей.
2. Табличный – допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц
(табл. 1 – 7). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.

В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 – 6 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.

Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 – 30 %.

Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:

1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей

3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей

4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей

5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна

6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна

7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей

Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.

Для чугунов в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I – III). При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 … 5.

Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:

для углеродистых сталей:
– при изгибе, σ-1=(0,40÷0,46)σв;
– при растяжении или сжатии, σ-1р=(0,65÷0,75)σ-1;
– при кручении, τ-1=(0,55÷0,65)σ-1;

для легированных сталей:
– при изгибе, σ-1=(0,45÷0,55)σв;
– при растяжении или сжатии, σ-1р=(0,70÷0,90)σ-1;
– при кручении, τ-1=(0,50÷0,65)σ-1;

для стального литья:
– при изгибе, σ-1=(0,35÷0,45)σв;
– при растяжении или сжатии, σ-1р=(0,65÷0,75)σ-1;
– при кручении, τ-1=(0,55÷0,65)σ-1.

Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
– предел прочности при изгибе 250 – 300 МПа,
– допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа – II: 45 МПа – III, где I. II, III – обозначения видов нагрузки, см. табл. 1.

Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
– 30…110 – для меди;
– 60…130 – латуни;
– 50…110 – бронзы;
– 25…70 – алюминия;
– 70…140 – дюралюминия.

В современной промышленности используется широкий ассортимент латунного крепежа – гаек, шайб, болтов, винтов. Основными потребителями такой продукции являются машиностроение, строительство и мебельная промышленность.

Аналогами крепежа из латуни являются детали из различных марок сталей, меди, бронзы, алюминиевых сплавов, полимерных материалов. Сфера применения каждой из групп крепежа обусловлена эксплуатационными (прежде всего механическими характеристиками) материала, удобством монтажа и долговечностью.

Одним из наиболее распространенных аналогов латунного крепежа являются стальные изделия. Этот материал отличается низкой стоимостью, широким спектром механических свойств, которые можно регулировать выбором марки стали и вида термообработки. Промышленность выпускает крепеж из углеродистых (массовый сортамент), легированных и нержавеющих марок стали. Основным недостатком стали, как конструкционного материала, является относительно низкая коррозионная стойкость, что требует использования защитных покрытий (цинкового и пр.) или дорогостоящих коррозионностойких марок, в которых имеется повышенная концентрация хрома и никеля.

Крепеж из алюминиевых сплавов, которые имеют меньшую плотность, сопоставимую стоимость и коррозионную стойкость, уступает крепежу из латуни по прочностным характеристикам (кроме дюралюминия). Ситуация с деталями на основе полимерных материалов аналогична – они являются более дешевыми, но уступают латунным по прочности и имеют более низкую допустимую температуру эксплуатации. Крепеж из других материалов (меди, титана) отличается высокой стоимостью, поэтому применяется реже.

Широкое распространение латунный крепеж получил благодаря универсальным свойствам материала. Он отличается высокой коррозионной стойкостью (близкой к меди) и существенно лучше противостоит воздействию агрессивных сред (по сравнению со сталью). Поэтому поверхность латунного крепежа в процессе эксплуатации сохраняет свои декоративные характеристики и исходную форму детали. Благодаря отсутствию остаточной намагниченности крепеж из латуни находит применение в электротехнике – для изготовления и монтажа приборов, чувствительных к воздействию внешнего магнитного поля. Также латунь хорошо обрабатывается резанием, что немаловажно для окончательной обработки крепежных деталей и нарезания резьбы.

Латунь представляет собой сплав меди и цинка (двухкомпонентная), либо двух указанных компонентов с другими химическими элементами (многокомпонентная) – никелем, оловом, железом, алюминием, свинцом и пр. В зависимости от концентрации компонентов в сплаве меняются свойства материала, и, в частности, температура солидус (начала плавления), которая составляет для деформируемых латуней от 800 до 950 °С. Это ниже в сравнении с чистой медью (1080 °С) и железом (1539 °С), но выше, чем у алюминия (660 °С). Следовательно, латунный крепеж по допустимой температуре эксплуатации превосходит изделия из алюминия и пластмассы. Другим из важнейших свойств является пластичность – то есть способность к деформации под нагрузкой без разрушения материала. Наилучшими пластическими свойствами при хорошей прочности обладают сплавы с содержанием цинка около 30%. Из двухкомпонентных латуней для изготовления крепежа наибольшее применение нашли деформируемые марки Л60 и Л63, из многокомпонентных — ЛМц58- 2, ЛС60-1, ЛС59-1. В маркировке двухкомпонентных латуней после буквы Л указана концентрация меди в процентах (в марке Л60 около 60% Cu, 40% Zn). В маркировке многокомпонентных латуней после буквы Л указано буквенное обозначение легирующего компонента, а далее концентрации меди и легирующего компонента в процентах (в марке ЛС60-1 около 60% Cu, и 1% Pb).

Чаще всего изготавливается следующий крепеж из латуни:

• метрический крепеж (болты, гайки, шпильки, шайбы, винты);
• шурупы;
• заклепки.

Согласно требованиям ГОСТ 1759.4, при выпуске болтов, шпилек, винтов основной нормируемой механической характеристикой является временное сопротивление, которое составляет 310 Н/мм2 для марок Л63, ЛС59-1 (в том числе и в антимагнитном исполнении). При производстве гаек для указанных сплавов нормируется величина напряжения от пробной нагрузки (не менее 310 Н/мм2). По этим характеристикам латунный крепеж превосходит изделия из алюминиевых сплавов (260 Н/мм2) и уступает дюралюминию (370 Н/мм2), бронзе (490 Н/мм2) и различным маркам стали (510-1080 Н/мм2). Также механические характеристики крепежа из латуни приведены в ГОСТ Р ИСО 8839:

• предел прочности на растяжение изделий из латуни марок CuZn37 и CuZn39Pb3 диаметром резьбы до М6 мм составляет 440 Н/мм2, условный предел текучести 340 Н/мм2, относительное удлинение 11%;
• предел прочности на растяжение изделий из латуни марок CuZn37 и CuZn39Pb3 с диаметром резьбы от М6 до М39 мм составляет 370 Н/мм2, условный предел текучести 250 Н/мм2, относительное удлинение 19%;
• марка CuZn40Mn1Pb имеет предел прочности на растяжение не менее 440 Н/мм2, условный предел текучести 180 Н/мм2, относительное удлинение 18%.

Латунный крепеж благодаря указанным свойствам нашел широкое применение в приборостроении и других сферах машиностроения, в строительстве, при изготовлении сантехнического оборудования, в мебельной промышленности, в конструкциях аппаратов и оборудования химических, фармакологических, пищевых предприятий.

Наиболее востребованы в указанных сферах следующие изделия:

• гайка DIN 934;
• шуруп DIN 7996 с полукруглой головкой из латуни используется для крепления деталей к деревянным либо пластиковым поверхностям;
• шуруп DIN 7995 с полупотайной головкой;
• шуруп DIN 7997 с потайной головкой (латунь) нашел применение там, где требуется скрыть крепежный элемент в поверхности конструкции (мебель, строительные конструкции, приборы);
• шайба DIN 125;
• латунная шпилька DIN 975 — это изделие нашло применение в станкостроении, приборостроении, радиоэлектронике, при изготовлении трансформаторов и другого оборудования, где имеются токи высокой частоты и высокое напряжение.

Материалы подготовлены специалистами компании «Трайв-Комплект».
При копировании текстов и других материалов сайта — указание ссылки на сайт www.traiv-komplekt.ru обязательно!

Просмотров: 2084
30.01.2019