Выбор материала и метода упрочнения для валов и осей

М.Ю. Семенов, Л.П. Фомина, С.Ю. Шевченко

Выбор материала  

и метода упрочнения  

для валов и осей

Методические указания

Под редакцией Р.С. Фахуртдинова

УДК 621.785 
ББК 34.651 
        С30 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/46/book1742.html 

Факультет «Машиностроительные технологии» 
Кафедра «Материаловедение» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия 

 
 
 
Семенов, М. Ю.  
 
 
Выбор материала и метода упрочнения для валов и осей. 
Методические указания к лабораторной работе № 21 по 
курсу «Материаловедение» для машиностроительных специальностей / М. Ю. Семенов, Л. П. Фомина, С. Ю. Шевченко; под. ред. Р. С. Фахуртдинова. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 36, [4] с. : ил. 
 
ISBN 978-5-7038-4797-8 
 
Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долго
вечности валов и осей, которые следует учитывать при выборе материала для их изготовления и метода дополнительного упрочнения. Обоснована необходимость рассмотрения критериев конструкционной прочности материалов для обеспечения надежной и долговечной работы валов. 
Для студентов машиностроительных специальностей, изучающих 
дисциплину «Материаловедение». 
 
УДК 621.785 
ББК 34.651 

  
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 
  
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4797-8                              МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 

С30 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Одной из главных целей преподавания дисциплины «Материаловедение» является получение студентами знаний о рациональном применении используемых в технике материалов с учетом их 
эксплуатационных и технологических свойств.  
Дисциплина «Материаловедение» входит в базовую часть 
профессионального цикла подготовки бакалавров и специалистов. Изучение данной дисциплины базируется на курсах физики, 
химии, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, 
деталей машин. 
Методические указания к лабораторной работе № 21 предназначены для студентов машиностроительных специальностей, 
изучающих дисциплину «Материаловедение». Целью работы является освоение методики выбора материала и метода упрочнения валов и осей на основе анализа условий их эксплуатации. 
После выполнения лабораторной работы студенты смогут: 
‒ обосновывать выбор стали для изготовления валов и осей и 
вида ее термической и химико-термической обработки на основе 
амплитудных значений нормальных и касательных напряжений, 
коэффициента концентрации напряжений, коэффициента запаса 
по выносливости с учетом данных о длине и диаметре вала и известных сведений о прокаливаемости, виде и отрасли производства, стоимости стали; 
‒ применять на практике полученные навыки выбора материалов для изготовления валов и осей и знания технологии их термической и химико-термической обработки; 
‒ с помощью специальных справочников осуществлять обоснованный выбор материала типовых деталей и метода его обработки по изученному алгоритму действий с использованием доступных программных средств. 
Освоение современных подходов к выбору конструкционных 
материалов на примере валов и осей открывает студенту возможность решать широкий круг профессиональных задач, связанных 
с одновременным проектированием конструкции разрабатываемого изделия, определением материала для него и, как следствие, 
с выбором современного метода упрочняющей обработки. 

ВВЕДЕНИЕ 

Лабораторная работа № 21 посвящена выбору материала и 
вида термической обработки валов и осей. Установление расчетным путем требований к эксплуатационным свойствам валов и 
осей и определение на их основе метода упрочнения являются 
сложной инженерной задачей, требующей глубоких знаний по 
дисциплине «Материаловедение» и понимания основных закономерностей формирования структуры и свойств материалов в процессе их термической и химико-термической обработки. Материалы для валов и осей должны одновременно соответствовать требованиям по циклической прочности, износостойкости поверхности, прокаливаемости и ударной вязкости. Кроме того, необходимо обеспечить оптимальную технологичность и экономичность 
при выборе материала и технологического процесса его упрочнения, такого как поверхностное пластическое деформирование, 
поверхностная закалка токами высокой частоты, цементация, 
нитроцементация, азотирование, каждый из которых имеет свои 
преимущества, ограничения и недостатки. 
Объектом работы служит виртуальная деталь — вал или 
ось, — прочностные свойства которой моделируются на компьютере. Средствами управления объектом являются виртуальные 
технологические процессы упрочнения, результаты которых 
моделируются. 
Задачами проведения работы являются анализ прочностных 
характеристик материалов, применяемых для изготовления валов 
и осей, и изучение особенностей технологии их обработки.