Стандарты. Выбор материалов.

На большую номенклатуру материалов выпущены листы — так называемые ГОСТ (Государственные Общесоюзные Стандарты), содержащие характеристику или требования к ним, обязательные как для производителей, так и для потребителей. До 1940 г. выпускались ОСТ (Общесоюзные Стандарты). В настоящее время действуют только те ОСТ, которые еще не заменены ГОСТ. ОСТ выпускались без строго определенного порядка различными Наркоматами и поэтому не имеют четкой системы нумерации, ГОСТ же имеют строго определенную систему нумерации и выпускаются только Комитетом стандартов при Совете Министре СССР. ГОСТ обозначаются порядковыми номерами с указанием года выпуска. Например, в ГОСТ 1050—60 на сталь качественную углеродистую цифра 60 обозначает год выпуска этого ГОСТ. На один и тот же материал может быть выпущено несколько ГОСТ: па марку этого материала, на сортамент, на технические поставки. Во всех ГОСТ указывается, на какой материал они распространяются.

В ГОСТ на марку указывается классификация материала, химический состав с указанием допустимых отклонений. В ГОСТ на сортамент — размеры, которые может иметь поставляемый заводами-изготовителями материал с указанием точности его изготовления и веса. В ГОСТ на технические условия указываются механические и другие свойства материала, правила приемки и методы испытаний, маркировка и упаковка при отправке. Во многих ГОСТ указывается назначение и область применения материалов. На те материалы, на которые нет ГОСТ отдельно на марку, сортамент и технические условия, все сведения указываются в одном ГОСТ. Материалы, на которые отсутствуют ГОСТ или ОСТ, поставляются по специальным техническим условиям. При усовершенствовании конструкции или технологического процесса нужно по возможности выбирать стандартный материал, так как такой материал освоен, имеет высокое качество, проверенное практикой, и относительно низкую себестоимость. Заводы не имеют права выпускать продукцию (материал) с отклонениями от ГОСТ. Несоблюдение стандартов преследуется законом.

При использовании ГОСТ или ОСТ для выбора материала его следует внимательно прочитать с начала и до конца, так как в тексте могут быть оговорены различные особые условия изготовления этого материала. Например, часто оговаривается возможность поставки продукции с отклонением от указанных в стандарте марок, размеров, термической обработки или других условий поставки. С целью уменьшения номенклатуры применяемых материалов в производстве на заводах разрабатываются и утверждаются для обязательного использования заводские сортаменты и марочники, в которых используется только часть указанных в ГОСТ, ОСТ и ТУ материалов и их размеров. Рационализатор и изобретатель должен стараться придерживаться этих марочников и сортаментов, так как для удешевления выпускаемой продукции важно, чтобы завод не увеличивал номенклатуру потребляемых материалов.

От правильности выбора материала зависит качество изделия, его работоспособность, долговечность. Материалы, неправильно подобранные для данной конструкции изделия, могут вызвать неудовлетворительную работу его, что, в свою очередь, создаст неправильное представление о качестве конструкции машины. Для правильного выбора материала необходимо знать назначение детали, величину и направление нагрузок (сил), в каких условиях она будет работать, в частности при какой температуре и в какой среде (вода, пар, газ, кислоты и т. д.). В соответствии с этими условиями определятся требования к материалу детали и выбор его.

При выборе материала необходимо использовать имеющийся опыт — применять такой материал, который уже успешно использовался или применяется в условиях, подобных данным. Например, для поршневых колец двигателя, клапанов, цилиндров, станин станков, шпинделей и других деталей хорошо зарекомендовали себя определенные марки материалов. Их нужно использовать, обратившись к справочным материалам. Если есть возможность применить разные материалы, следует выбрать тот, который менее дефицитен и более дешев.

При выборе материала следует учесть возможности упрочнения его или увеличения мягкости, пластичности как по всему сечении детали, так и на поверхности путем термической обработки (закалка, цементация, отжиг и др.), при помощи нагартовки, наклепа, гальванопокрытия и т. д.

Необходимо принимать во внимание также и технологические свойства материала, т. е. жидкотекучесть и усадку — для литейных материалов, ковкость — для деформируемых, твердость и обрабатываемость резцом — для механически обрабатываемых. Стали имеют большую усадку и наименее текучи при отливке. Чугун имеет хорошую жидкотекучесть. Наиболее жидкотекучи цветные металлы и сплавы. Чугуны и цветные сплавы одновременно имеют хорошую обрабатываемость резцом. Стали имеют разную обрабатываемость резцом. Наиболее трудны в обработке резцом легированные стали, особенно те из них, которые имеют в своем составе никель, молибден, вольфрам или повышенное содержание других легирующих примесей. Обрабатываемость стали в большинстве случаев характеризует твердость. Однако это не всегда. Например, чугун и сталь одинаковой твердости имеют разную обрабатываемость резцом. При выборе материала, особенно для механически обрабатываемых деталей, следует считаться прежде всего с его твердостью, имея в виду, что резец из быстрорежущей стали может обрабатывать металл с твердостью по Бринеллю, не превышающей 300—320 кг /мм2.

После того как выбрана марка материала, важно знать сортамент материалов, поставляемых заводами-поставщиками по ГОСТ. Особенно это важно при выборе сортового и листового проката, труб, болтов, заклепок и других металлоизделий. В сортаменте указаны размеры стандартных материалов, и этих размеров следует придерживаться иначе материал нельзя будет приобрести. Примеры расчетов на прочность и выбора материалов см. в разделе "Конструирование и расчет деталей машин".