MAŠINSKI FAKULTET NIŠ - autorizovana predavanja dr MIOMIR JOVANOVIĆ: 1 DIPLOMSKE AKADEMSKE STUDIJE STRUKTURNA ANALIZA KONSTRUKCIJA - 2010/2011 Predavanje br. 2 MATERIJALI NOSEĆIH STRUKTURA Klasifikacija: Glavni materijali za noseće strukture mašina i vozila su ĉelici, potom legure aluminijuma. U novije vreme za naroĉito opterećene delove struktura, koriste se slojeviti i vlaknasti materijali. Naj primenjeniji materijal nosećih struktura je ĉelik. Zato se ĉesto noseće konstrukcije nazivaju ĉeliĉne konstrukcije. Kod avio struktura su primenjene legure aluminijuma. Glavne konstrukcije mašina, vozila, letilica, plovila, koje primaju i prenose glavna fiziĉka dejstva – ubrzanja, sile, momente, kontaktne pritiske, (toplotu), svrstavaju se u kategoriju nosećih konstrukcija. Obzirom na važnost i funkcionalnost nosećih struktura mašina i opreme, ove konstrukcije ĉesto se nazivaju i odgovorne konstrukcije. Tehnologije: Ĉelik je legura gvožĊa dobijen iz ruda magnetit (Fe 3 O 4 ), hematit (Fe 2 O 3 ), ili limonit. Industrijska proizvodnja koksa (od 1735. godine) omogućila je današnju tehnologiju topljenja ruda gvožĊa. Godine 1855. englez Bessemer je razvio tehnologiju masovne proizvodnje neumirenog ĉelika topljenjem. Tako dobijeni topljeni ĉelici u Americi su zbog ruda sa manje fosfora bili bolji od evropskih ĉelika pa su zato u Evropi razvijene tehnologije topljenja, poznate kao Simens-Martinov postupak 1865. i Tompsonov postupak 1880. Proizvodnja ĉelika u konvertorima odvija se produvavanjem vrelog vazduha kroz teĉno sirovo gvoždje usled ĉega sagorevaju ugljenik i fosfor. Ova tehnologija zadržava fosfor (0.10 %) i azot (0.012 %) što povećava krtost ĉelika. Zato su razvijene savršenije konvertorske tehnologije uduvavanja obogaćenog vazduha kiseonikom ili ĉistog kiseonika u sirovo gvoždje ( Linz-Donawitz - LD postupak). Dobija se kvalitet ĉelika sa manje od 0.010 % azota, fosfora ispod 0.06 % i sumpora ispod 0.05 %, što je blisko kvalitetu Simens-Martinovog ĉelika. Danas se ĉelik dobija iz sivog sirovog gvožĊa. Sirovo gvožĊe je dobijeno topljenjem rude u visokim pećima na oko 1600 C. GvožĊe se zbog velikog sadržaja ugljenika i drugih neĉistoća odlikuje krtošću. Etapa prerade gvožĊa u ĉelik obavlja se u konvertorima ili u plamenim pećima u kojima se oslobaĊa od ugljenika i drugih neĉistoća a dodaju se potrebni legirajući hemijski elementi. Poslednjih pedesetak godina se primenjuje konvertorski LD postupak za proizvodnju kvalitetnih umirenih ĉelika pogodnih za zavarivanje. Proizvodnja visokokvalitetnih legiranih ĉelika se odvija u elektriĉnim pećima. Tehnološki dalje, ĉelik se izliva u manje livaĉke forme, mase 210 t (ingoti) ili u velike forme, mase veće od 25 t (brame). Ingoti i brame su polazni materijal valjaonica limova i valjaonica profila gde se ponovnim zagrevanjem dovode u testasto stanje i valjaju u finalne polu-proizvode. Posebna grupa ĉelika dobijena valjanjem, namenjena nosećim strukturama su konstrukcioni ĉelici. Postoje i jaĉi konstrukcioni ĉelici koji pripadaju kategoriji finozrnih konstrukcionih ĉelika. To su ĉelici pogodni za zavarivanje koji se koriste za sudove pod pritiskom, elemente drumskih vozila, mostove, razliĉite zavarene noseće ĉeliĉne konstrukcije, posebne namene. Umirenog su sastava. Imaju poseban sistem oznaĉavanja. Mogu biti kvalitetni i plemeniti. Mogu biti namenjeni za opšu namenu, upotrebu na povišenim temperaturama, na niskim temperaturama i ĉelici otporni prema starenju. Ranije oznake finozrnih ĉelika su Ĉ RO xxx, Ĉ RV xxx, Ĉ RN xxx. Mehaniĉka ĉvrstoća savremenih konstrukcionih ĉelika danas prelazi granicu od R m =80 kN/cm 2 . Standardi: Danas važe evropski standardi za klasifikaciju i oznaĉavanje ĉelika. EN 10025, EN 10113-2, EN 10137-2. Prethodni domaći standard koji je definisao opšte konstrukcione ĉelike je JUS C.B0.500/1989.
8
Embed
Predavanje br. 2 MATERIJALI NOSEĆIH STRUKTURAttl.masfak.ni.ac.rs/MS-SA/PREDAVANJE-2.pdf · Zato se ĉesto noseće konstrukcije nazivaju ... plovila, koje primaju i prenose glavna
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MAŠINSKI FAKULTET NIŠ - autorizovana predavanja dr MIOMIR JOVANOVIĆ: 1
DIPLOMSKE AKADEMSKE STUDIJE
STRUKTURNA ANALIZA KONSTRUKCIJA - 2010/2011
Predavanje br. 2
MATERIJALI NOSEĆIH STRUKTURA
Klasifikacija: Glavni materijali za noseće strukture mašina i vozila su ĉelici, potom legure aluminijuma.
U novije vreme za naroĉito opterećene delove struktura, koriste se slojeviti i vlaknasti materijali.
Naj primenjeniji materijal nosećih struktura je ĉelik. Zato se ĉesto noseće konstrukcije nazivaju ĉeliĉne
konstrukcije. Kod avio struktura su primenjene legure aluminijuma. Glavne konstrukcije mašina, vozila,
letilica, plovila, koje primaju i prenose glavna fiziĉka dejstva – ubrzanja, sile, momente, kontaktne pritiske,
(toplotu), svrstavaju se u kategoriju nosećih konstrukcija. Obzirom na važnost i funkcionalnost nosećih
struktura mašina i opreme, ove konstrukcije ĉesto se nazivaju i odgovorne konstrukcije.
Tehnologije: Ĉelik je legura gvožĊa dobijen iz ruda magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), ili limonit.
Industrijska proizvodnja koksa (od 1735. godine) omogućila je današnju tehnologiju topljenja ruda gvožĊa.
Godine 1855. englez Bessemer je razvio tehnologiju masovne proizvodnje neumirenog ĉelika topljenjem.
Tako dobijeni topljeni ĉelici u Americi su zbog ruda sa manje fosfora bili bolji od evropskih ĉelika pa su zato
u Evropi razvijene tehnologije topljenja, poznate kao Simens-Martinov postupak 1865. i Tompsonov
postupak 1880. Proizvodnja ĉelika u konvertorima odvija se produvavanjem vrelog vazduha kroz teĉno
sirovo gvoždje usled ĉega sagorevaju ugljenik i fosfor. Ova tehnologija zadržava fosfor (0.10 %) i azot
(0.012 %) što povećava krtost ĉelika. Zato su razvijene savršenije konvertorske tehnologije uduvavanja
obogaćenog vazduha kiseonikom ili ĉistog kiseonika u sirovo gvoždje (Linz-Donawitz - LD postupak).
Dobija se kvalitet ĉelika sa manje od 0.010 % azota, fosfora ispod 0.06 % i sumpora ispod 0.05 %, što je
blisko kvalitetu Simens-Martinovog ĉelika.
Danas se ĉelik dobija iz sivog sirovog gvožĊa. Sirovo gvožĊe je dobijeno topljenjem rude u visokim pećima
na oko 1600 C. GvožĊe se zbog velikog sadržaja ugljenika i drugih neĉistoća odlikuje krtošću. Etapa
prerade gvožĊa u ĉelik obavlja se u konvertorima ili u plamenim pećima u kojima se oslobaĊa od ugljenika
i drugih neĉistoća a dodaju se potrebni legirajući hemijski elementi. Poslednjih pedesetak godina se
primenjuje konvertorski LD postupak za proizvodnju kvalitetnih umirenih ĉelika pogodnih za zavarivanje.
Proizvodnja visokokvalitetnih legiranih ĉelika se odvija u elektriĉnim pećima. Tehnološki dalje, ĉelik se
izliva u manje livaĉke forme, mase 210 t (ingoti) ili u velike forme, mase veće od 25 t (brame). Ingoti i
brame su polazni materijal valjaonica limova i valjaonica profila gde se ponovnim zagrevanjem dovode u
testasto stanje i valjaju u finalne polu-proizvode. Posebna grupa ĉelika dobijena valjanjem, namenjena
nosećim strukturama su konstrukcioni ĉelici.
Postoje i jaĉi konstrukcioni ĉelici koji pripadaju kategoriji finozrnih konstrukcionih ĉelika. To su
ĉelici pogodni za zavarivanje koji se koriste za sudove pod pritiskom, elemente drumskih vozila, mostove,
razliĉite zavarene noseće ĉeliĉne konstrukcije, posebne namene. Umirenog su sastava. Imaju poseban sistem
oznaĉavanja. Mogu biti kvalitetni i plemeniti. Mogu biti namenjeni za opšu namenu, upotrebu na povišenim
temperaturama, na niskim temperaturama i ĉelici otporni prema starenju. Ranije oznake finozrnih ĉelika su Ĉ
RO xxx, Ĉ RV xxx, Ĉ RN xxx. Mehaniĉka ĉvrstoća savremenih konstrukcionih ĉelika danas prelazi granicu
od Rm=80 kN/cm2.
Standardi: Danas važe evropski standardi za klasifikaciju i oznaĉavanje ĉelika. EN 10025, EN 10113-2,
EN 10137-2. Prethodni domaći standard koji je definisao opšte konstrukcione ĉelike je JUS C.B0.500/1989.
MAŠINSKI FAKULTET NIŠ - autorizovana predavanja dr MIOMIR JOVANOVIĆ: 2
Tabela 1. Standardizovane vrste ĉelika i njihove karakteristike
Tabela 2: Uporedne oznake ĉelika
MAŠINSKI FAKULTET NIŠ - autorizovana predavanja dr MIOMIR JOVANOVIĆ: 3
Primarna svojstva: Osnovni konstrukcioni ĉelici: Zatezna ĉvrstoća i granica razvlaĉenja. Dopunska svojstva:
Pogodnost za zavarivanje, otpornost na udar. Finozrni ĉelici: Otpornost na niske i visoke temperature. Termiĉki
tretman.
Pojam stanja ĉelika: Posle izlivanja ĉelika, dobija se šupljikava struktura sa gasnim mehurima, sklona izdvajanju ugljenika
(segregacija), sklona ubrzanom starenju i koncentraciji fosfora u pojedinim zonama profilisanih poluproizvoda. Takav ĉelik naziva
se neumiren ĉelik. Primera radi, koncentracija fosfora se može i tri puta uvećati na mestu segregacije i dostići koncentraciju od 0.20
%. Dezoksidacija je proces u proizvodnji ĉelika kojim se sirovom gvoždju dodaju hemijski elementi afini prema kiseoniku. To je