Конструкции сельскохозяйственной техники

Література
Большаков В.І., Береза О.Ю., Миронова О.Ю., Харченко В.І. Матеріалознавство. - Бразіліан Пресс, Канада, 1998, 210 с.
Большаков В.І., Береза О.Ю., Харченко В.І. Прикладне матеріалознавство. - Дніпропетровськ, РВА ”Дніпро-VAL”, 2000, 250 с.

Г Р А Ф І К
навчального процесу і модулів з КМСГТ для
студентів II курсу ф-ту МСГ на 2014-2015 н.р.

Тема 1 (Лекція № 1)
Класифікація конструкційних матеріалів та їх основні властивості
Зміст і задачі дисципліни.
Класифікація конструкційних матеріалів.
Основні фізико-хімічні, механічні і технологічні властивості конструкційних матеріалів.
Основні групи конструкційних матеріалів
Основи раціонального вибору матеріалів.

Основний зміст та задачі:
ознайомитися з різними групами металевих, неметалевих та нових конструкційних матеріалів, їх властивостями і призначенням;
навчитися правильно призначати конструкційні матеріали на основі їх раціонального вибору.

Класифікація
матеріалів
За природою:
металеві
неметалеві
За внутрішньою
будовою:
кристалічні
аморфні
За технологією отримання:
литі
композити
порошкові

Матеріали за природою :
Металеві, тобто метали (Al, Fe, Cu і т.і.) і сплави на їх основі (сталь, чавун, бронза, дюралюмін і т.і.);
Неметалеві (гума, дерево, скло, полімерні матеріали і т.і.).

Тпл(кр) крива охолодження
За внутрішньою будовою :
Кристалічні , які мають закономірне розташування атомів в просторі
Аморфні, де атоми розташовані хаотично.
Т
час
крива охолодження
Т
час

За технологією отримання :
Литі матеріали, прикладом яких є сталь, чавун, бронзи та багато-які інші сплави отримують в спеціальних пічних агрегатах шляхом сплавлення різних елементів;
Композити отримують шляхом спеціальних технологій – наприклад спрямованої кристалізації, де один компонент утворює основу композиції, а другий певним чином розташовується в цій основі;
Порошкові матеріали отримують шляхом пресування й спікання порошкової суміші.

Отримання КМ

Основні фізичні властивості та їх значення
теплопровідність
температура
плавлення
електропровідність
густина
коефіцієнт лінійного
розширення
магнітні властивості

Густина (визначається для однорідної речовини масою її одиниці об’єму) має дуже важливе значення для сплавів, з яких виготовляють деталі авіаційних, автомобільних і тракторних двигунів, а також деталі літаків. Найменшу густину мають сплави, виготовлені на основі алюмінію, титану і магнію.
Теплопровідність (один з видів переносу тепла від більш нагрітих частин тіла до менш нагрітих, який призводить до вирівнювання температури) має значення для деталей теплотехнічної апаратури, радіаторів, поршнів і головок циліндрів двигунів внутрішнього згоряння.

Температура плавлення має значення для деталей, що працюють в умовах підвищених і високих температур. З іншого боку, легкоплавкі сплави використують як припої.
Електропровідність (здатність тіла пропускати електричний струм під дією електричного поля, а також фізична величина, яка кількісно характеризує цю здатність) має більше значення для чистих металів, які використовують в електротехніці та інших галузях. Найбільшу електропровідність мають срібло, мідь, алюміній.

Основні хімічні властивості
Важливими для металевих виробів є і такі
х і м і ч н і в л а с т и в о с т і як корозійна
стійкість, стійкість металіві сплавів проти
окислення і розчинення в різних агресивних
середовищах (хімікати, мастило, вологе
повітря, вода та ін.).

Корозією металів називають мимовільне руйнування металевих матеріалів внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з навколишнім середовищем.
Корозійно-стійкими називають метали і сплави, в яких процес корозії розвивається з малою швидкістю.
Чорні сплави мають дуже низьку корозійну стійкість.
Сплави кольорових металів як основну перевагу мають високу корозійну стійкість. Ця властивість характерна і для неметалевих матеріалів.

Види корозії :
Електрохімічна
Електрохімічна корозія розвива-
ється в рідких електролітах: во-
логій атмосфері й грунті, морсь-
кій і річній воді, водних розчинах
солей, луг й кислот.
При електрохімічній корозії
встановлюється корозійний
струм й відбувається розчинен-
ня метала внаслідок електрохі-
мічної взаємодії з електролітом.
Сталі, стійкі проти електрохі-
мічної корозії мають назву
нержавіючих.
Хімічна
Хімічна корозія розвивається в
сухих газах або рідких неелек-
тролітах.
В більшості випадків це гази,
що містять кисень: сухе повітря,
вуглекислий газ, суха водяна
пара і чистий кисень.
Неелектроліти: нафта, бензин.
Сталі, стійкі проти високотем-
пературної хімічної (газової) ко-
розії називають жаростійкими.

Основні технологічні властивості матеріалів
Т е х н о л о г і ч н і в л а с т и в о с т і металів і сплавів характеризують їх ливарні власти-вості і здатність піддаватись різним способам обробки: обробці тиском (холодно-му і гарячому штампуванню, куванню, виги-нанню і т.і.), зварюванню, обробці різанням тощо.
Добрі ливарні властивості мають чавуни, бронзи
силуміни, бабіти та ін.
Сталі добре деформуються в гарячому і деякі
навіть в холодному стані.

Основні механічні властивості
Міцність – здатність матеріала протистояти
руйнуванню
Пружність – здатність матеріала відновлювати
форму
Пластичність – здатність матеріала зазнавати
залишкову деформацію
В’язкість – здатність матеріала протистояти
ударним навантаженням
Твердість – здатність матеріала протистояти
втисканню матеріала більшої твердості

Основними показниками механічних властивостей при статичному навантаженні є: границя міцності,
границя текучості, границя пружності,
відносне видовження,
відносне звуження
твердість.

Границею міцності (тимчасовим опором) σв називають відношення найбільшого навантаження Рmax до початкової площі перерізу зразка F0 :
σв = Рmax / F0.
Границею текучості σт називають найменше напруження, при якому зразок деформується без чутливого зростання навантаження :
σт = Рт/ F0.
Під границею пружності σ0,05 розуміють напруження, при якому залишкове видовження досягає 0,05% від початкової довжини зразка:
σ0,05 = Р0,05/ F0.
Розмірність зазначених показників - МПа.

Відносним видовженням зразка δ називають відношення приросту довжини зразка після розриву до початкової довжини, виражене у відсотках :
δ = [(lк - l0)/ l0]×100%.
Відносним звуженням зразка ψ називають відношення зменшення площі поперечного перерізу зразка до початкової площі, виражене у відсотках :
ψ = [(F0 - Fк)/ F0]×100%.

Твердість визначають за
Бринелем (НВ)
Роквелом (HRC)
Вікерсом (HV).

Основними показниками механічних властивостей при дінамічних випробуваннях є:
ударна в’язкість в’язкість руйнування.

Ударна в’язкість - це робота, витрачена на ударний злом зразка, віднесена до площі поперечного перерізу зразка в місці надрізу :
КС = К/F.
При позначенні ударної в’язкості додають і третю літеру, що вказує на вид надрізу на зразку: U, V, T. Наприклад, запис KCU, позначає ударну в’язкість зразка з U-подібним надрізом.
Стандартна розмірність ударної в’язкості Дж/м2 або Дж/см2.

Коефіцієнт в’язкості руйнування К1с, який характеризує опір розвитку в’язкої тріщини : К1с = σ √ α·π·lкр,
де: σ - прикладене напруження; α –безроз-мірний коефіцієнт, що характеризує геоме-трію тріщини; lкр - критична довжина тріщи-ни (довжина тріщини, що може мимовільно зростати), π=3,14.
К1с має розмірність МПа × м1/2.

Основні групи конструкційних матеріалів для СГТ
ч о р н і сплави: сталі і чавуни
к о л ь о р о в і сплави на основі алюмінію, міді, титану, олова, магнію та ін.
н е м е т а л е в і матеріали (пластмаси, гума, деревина та ін.)
к о м п о з и т и
п о р о ш к о в і матеріали