Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf

Т а б л и ц а 111.3

Механические свойства термообработанных рессорно-пружинных сталей

в поверхностном слое создание остаточных сжимающих напря­ жений. С этой целью применяют заневоливаипе пружин, запеволивание и чеканку торсионных валов, обкатку роликами, пласти­ ческую осадку и дробеструйную обработку листовых рессор.

Легированная рессорно-пружинная сталь, термообработанпая до твердости HRC 45—50, имеет предел усталости при кручении (база 2-10® циклов) т_і = 190 МПа. После дробеструйной обра­ ботки предел усталости увеличивается до 350 МПа (3500 кгс/см2).

Л и т ы е с т а л и (по ГОСТ 977—65) применяются для кронштейнов, картеров задних мостов, ступиц и колес грузовых автомобилей высокой грузоподъемности (35Л, 40Л, 45Л). Эти стали применяются также для изготовления методом точного литья по выплавляемым моделям сложных по форме деталей. Это позволяет в ряде случаев полностью исключить механическую обработку или значительно ее сократить. Стальные отливки можно закаливать, а при содержании углерода ниже 0,25% цементи­ ровать и закаливать.

Се р ый ч у г у н марок СЧ 21—40 и СЧ 24—44 применяют для отливок нажимного диска сцепления, тормозных колодок, шки­ вов, картеров коробок передач, раздаточных коробок, крышек подшипников, тормозных барабанов и т. д. Твердость отливок НВ 190—240.

Наилучшей прочностью и фрикционными свойствами обла­ дает чугун с перлитной структурой. Для наиболее ответственных

50

отливок (тормозные барабаны) применяют также легированные чугуны с увеличенным до 4% содержанием углерода. Это увели­ чивает стойкость материала против растрескивания при высоких термических нагрузках. Механические свойства чугуна в зна­ чительной степени зависят от формы включений-графита. Высо­ копрочный чугун получают модифицированием жидкого чугуна магнием или его сплавами, что приводит к получению шаровид­ ной формы графита. Такой чугун, например ВЧ 60-2, имеет предел

отливок деталей, воспринимающих динамические нагрузки: кор­ пуса дифференциалов, картеры главных передач, балки ведущих мостов, ступицы колес, кронштейны рамы.

В автостроении применяют ковкие чугуны. марок КЧ 45-6 и КЧ 35-10,

Перлитный ковкий чугун сочетает преимущества литых изде­ лий с прочностью на разрыв и усталость, близкую к стали. Пре­ дел прочности ств = 600 -н800; а_2 = 300 -т-350 МПа. Некоторые фирмы применяют перлитный ковкий чугун для таких ответ­ ственных деталей, как вилки карданов, шестерни внутреннего зацепления планетарных коробок передач, тормозные диски и барабаны.

§ 13. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Для изготовления деталей автомобиля применяют алюминие­ вые, магниевые и цинковые сплавы.

Сплавы на основе алюминия имеют малую плотность (2,65 X X ІО3 -т-2,73 - ІО3 кг/м3), хорошую пластичность, коррозионную стойкость, прочность на разрыв до 420 МПа (4200 кгс/см2), удов­ летворительно свариваются.

Алюминиевые сплавы разделяются на литейные и деформи­ руемые (ковка, штамповка). В зависимости от химического состава получаются сплавы с различными свойствами.

С и л у м и н ы (6— 12% Si) обладают хорошими механиче­ скими свойствами и технологическими качествами. Сплав АЛ4 применяется для отливки картеров коробок и главных передач, колес и ступиц, картеров рулевых механизмов, картеров и рабо­ чих колес гидродинамических трансформаторов. Предел проч­ ности ов — 260 4-290 МПа (2600—2900 кгс/см2).

М е д н о - а л ю м и н и е в ы е с п л а в ы (4—5% Си) прп-

.меняются для изготовления мелких отливок, упрочняемых термо­ обработкой. Сплав АЛ7 средней прочности (ав = 220 МПа), сплав АЛ 19 высокой прочности. Прочность алюминиевых сплавов при температуре выше 200° С заметно падает. На рис. III.3, а показана зависимость предела прочности от температуры для сплава АЛ19. Этот сплав как при комнатной, так и при повышен­

51

ной температуре имеет прочность выше, чем другие литейные алюминиевые сплавы.

стойкостью, свариваемостью, но плохо обрабатывается резанием.

а)6е,МПа

Применяется для штамповки ненагруженных деталей: колпаков колес, декоративных деталей, ободов фар.

Сплав АМг (2—2,8% Mg) имеет более высокую прочность (ст„ = = 200ч-250 МПа). Применяется для штамповки сварных средненагруженных конструкций, например топливных баков и т. д.

Наиболее высокой прочностью обладает сплав АМгб (5,8— 6,8% Mg).

Предел прочности ов = 320 МПа, предел усталости сг_і = = 190 МПа (база 5 -108 циклов). Применяется для штамповки деталей, от которых требуются высокая прочность и коррозионная стойкость. По удельной прочности превосходит малоуглеродистые стали. Применяется для изготовления рам, каркасов несущих кузовов автобусов, кузовов грузовых автомобилей, цистерн, две­ рей и т. д. Зависимость предела прочности от температуры пока­ зана на рис. III.3, б.

М а г н и е в ы е с п л а в ы имеют малую плотность (1,76 х X ІО3— 1,83-103 кг/м3), сравнительно высокую прочность и хо­ рошо обрабатываются резанием. Сплав МЛ4 (5—7% А1) исполь­ зуется для отливки под давлением картеров коробок передач, колес, кожухов маховика, тормозных колодок, крышек подшипни­ ков и т. д. Коррозионная стойкость пониженная. Детали после

52

механической обработки анодируются, грунтуются и окраши­

методом литья под давлением кронштейнов, корпусов приборов, решеток радиаторов, корпусов фар и фонарей, декоративных де­ талей. Предел прочности ав = 280-4-320 МПа.

Для повышения коррозионной стойкости применяют электро­ литические покрытия хромом, никелем, кадмием.

§ 14. РЕЗИНА И ПЛАСТМАССЫ

Применение резины как конструкционного материала суще­ ственно отличается от применения металлов. Резина способна к очень большим деформациям при относительно небольших на­ пряжениях. Относительное удлинение при разрыве до 350%.

составляющая; Е г — переменная составляющая, которая зависит от внутреннего трения и изменяется с изменением температуры, частоты и скорости деформации.

Эластичные свойства резины в зависимости от ее состава соче­ таются с другими важными свойствами: износостойкостью, тепло- и морозостойкостью, устойчивостью к воздействию бензина, масел и других веществ.

Силовые резиновые конструкции армируются металлической арматурой или кордом. Большинство деталей изготавливается формованием.

Предел упругости резины близок к ее пределу прочности. Зависимость между напряжениями и деформациями нелинейная. При деформации объем резины почти не меняется (коэффициент Пуассона р. = 0,47—0,5).

Резина по сравнению со сталью обладает значительно большей энергоемкостью. Благодаря большому внутреннему трению хорошо гасит вибрации и колебания. Поэтому она широко используется в качестве упругих элементов в подвесках, тягово-сцепных устрой­ ствах, соединительных муфтах и т. д.

В табл. III.4 приведены свойства резин и области их приме­ нения. В тех случаях, когда одна резина не может удовлетворить всем требованиям, применяют сочетание нескольких марок резин или резины с другими материалами. Так, например, для повыше­ ния прочности резиновых диафрагм их армируют тканью. Для защиты от разрушающего действия масла наносят покрытие на основе найрита, а для обеспечения газонепроницаемости вводят прослойку из бутилкаучука. Чтобы повысить стойкость резины к воздействию озона и солнечного света, применяют защитные'

53