Kwalifikacja: MEC.09 - Organizacja i nadzorowanie procesów produkcji maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Jaką stal należy wybrać do produkcji sworznia o powierzchni przekroju 300 mm2, poddanego ścinającej sile o wartości 30 kN?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Wybór stali C35 (kt = 115MPa) do wykonania sworznia o polu przekroju poprzecznego 300 mm2, ścinanego poprzecznie siłą 30 kN, jest uzasadniony jej odpowiednią wytrzymałością na ścinanie. Stal C35 charakteryzuje się wyższą granicą plastyczności i wytrzymałości na ścinanie w porównaniu do pozostałych typów materiałów. Obliczając rzeczywiste obciążenie, można zauważyć, że maksymalne napięcie ścinające wynosi 100 MPa (30 kN / 0,0003 m2), co mieści się w granicach wytrzymałości stali C35. W praktyce stal ta jest często stosowana w konstrukcjach mechanicznych oraz elementach maszyn, gdzie wymagana jest dobra odporność na obciążenia statyczne i dynamiczne. Przykłady zastosowań obejmują sworznie, wały napędowe oraz inne elementy przenoszące obciążenia. Wybór odpowiedniego materiału nie tylko zapewnia trwałość, ale również bezpieczeństwo i efektywność działania konstrukcji. W branży inżynieryjnej ważne jest, aby stosować materiały, które nie tylko spełniają podstawowe wymagania, ale również mają rezerwy wytrzymałościowe, co jest zgodne z zasadami projektowania zgodnymi z normami EN 1993 oraz PN-EN 10025.
Wybór stali S185, S275 czy C25 do wykonania sworznia o polu przekroju poprzecznego 300 mm2, ścinanego siłą 30 kN, jest nietrafiony ze względu na niższą wytrzymałość na ścinanie w porównaniu do stali C35. Stal S185, która ma wartość kt równą 60 MPa, nie zapewni wystarczającej nośności, gdyż obliczone napięcie wynosi aż 100 MPa, co przewyższa jej zdolność nośną. S275 z kt równym 85 MPa również nie osiągnie wymaganej wytrzymałości, a C25, mimo że ma wytrzymałość 90 MPa, nadal nie spełnia kryteriów bezpieczeństwa, które powinny być zachowane podczas projektowania. Typowe błędy myślowe przy wyborze odpowiedniego materiału polegają na ignorowaniu rzeczywistych obciążeń oraz nieprawidłowym porównywaniu wytrzymałości materiałów, co prowadzi do wyboru stali, która nie jest w stanie wytrzymać przewidywanych warunków pracy. W inżynierii mechanicznej kluczowe jest, aby wziąć pod uwagę nie tylko granice plastyczności materiału, ale też jego zachowanie w różnych warunkach obciążeniowych. Używając niewłaściwego materiału, narażamy konstrukcje na awarie i niebezpieczeństwo, co jest sprzeczne z zasadami dobrych praktyk inżynieryjnych oraz normami, które zalecają odpowiednie marginesy bezpieczeństwa.