2020-09-24
114
В большинстве случаев при необходимости сочетания в одном материале противоположных свойств можно руководствоваться принципом совмещения необходимого c достаточным: достижение нормированного уровня необходимого свойства при обеспечении достаточного уровня других свойств. Разумеется, для каждого класса (группы) материалов в этот принцип вкладывается характерное содержание в зависимости от их функционального назначения, что будет рассмотрено в следующих главах.
Таким образом, после определения конструктивных параметров детали (форма, и размеры) и условий её работы, в первую очередь действующих на деталь усилий, обоснованный подход к выбору материала с использованием принципа совмещения необходимого c достаточным должен осуществляться материаловедами, знающими особенности взаимосвязи состава, технологии получения и обработки, строения (структуры) и свойств материалов. Эти связи, экспериментально отработанные, и являются металловедческой основой инженерных критериев выбора материалов и технологий, формирующих свойства материала в деталях (упрочняющая обработка).
Выбранный материал должен обеспечивать успешную работу детали в конструкции (изделии); после упрочняющей обработки свойства его должны гарантировать требуемое от изделия качество, прежде всего по показателям надёжности в соответствующих условиях эксплуатации. Последние находят свое выражение в требованиях, предъявляемых к изделию в целом и каждой детали в отдельности٭. Такие требования, как уже указывалось (см. разд. 1.2), применительно к производству формулируются в основном по показателям стандартных испытаний; что же касается эксплуатационных свойств, то они учитываются либо косвенно (через оценочные характеристики), либо непосредственно, нередко в качественной постановке.
Итак, первый и основной принцип выбора материала детали – необходимость удовлетворения предъявляемых к ней требований и обеспечение заданной надёжности изделия во всех режимах его эксплуатации.
Возможность использования того или иного сплава в промышленности для массового или крупносерийного производства определяется, во-первых, его эксплуатационными свойствами (прочность, физические свойства, коррозионная стойкость), во-вторых, технологическими свойствами, т.е. теми свойствами, которые обусловливают поведение сплава в процессе изготовления из него изделий. К технологическим свойствам относятся литейные свойства, способность к обработке давлением, обрабатываемость резанием, свариваемость и др. Нередки случаи, когда сплав с очень хорошими эксплуатационными свойствами не находит применения из-за плохих технологических свойств.
Следующим важным принципом выбора материала и упрочняющей технологии является экономическая эффективность. Это широкое и не всегда однозначное понятие. Говоря об экономической эффективности, обычно имеют в виду обеспечение минимума стоимости. Последняя в обобщенном виде характеризует затраты на производство. Немаловажной в этом отношении является технологичность материала при изготовлении детали (обрабатываемость резанием, штампуемость и пр.).
Вместе с тем к экономической эффективности можно отнести и материалоемкость, которая прямо связана со стоимостью; она, кроме того, отражается на энергозатратах при использовании изделия по назначению, что опять-таки влияет на стоимость через расходы на эксплуатацию. В ряде же случаев, например, в летательных и водоплавающих аппаратах, материалоёмкость деталей приобретает самодовлеющее значение, поскольку непосредственно связана с эффективностью их использования.
При выборе материала важно также учитывать дефицитность его самого, равно как и дефицитность входящих в него компонентов (наличие в стране, распространённость в природе).
Наконец, при выборе материала и технологии упрочняющей обработки соответствующей детали следует учитывать необходимость охраны труда и окружающей среды. Материал как таковой, его исходные и побочно получаемые продукты не должны наносить ущерб здоровью человека (токсичность) и вред окружающей среде (экологическая безопасность).
