1. Zastosowanie Materiałów Konstrukcyjnych
w materiałach konstrukcyjnych, narzędziowych; opakowania; materiały odporne cieplne.
2. Podział materiałów inżynierskich
3. Klasyfikacja konstrukcyjnych materiałów metalowych
4. Wpływ mikrostruktury stopów żelaza na ich właściwości
Własności wytrzymałościowe i technologiczne stali są związane z jej mikrostrukturą zależną
w zasadniczy sposób od obróbki cieplnej, tj. od różnorodnych zabiegów cieplnych, którym stal
podlegała. Wykorzystując fizykochemiczne zjawiska występujące przy ogrzewaniu i oziębianiu
stali można doprowadzić do wytworzenia się w niej najbardziej pożądanych składników
strukturalnych, nadających je określone własności wytrzymałościowe.
5. Podział tworzyw sztucznych
6. Wpływ temperatury na właściwości tworzyw polimerowych
Tworzywa termoplastyczne ze względu na brak poprzecznego sieciowania miękną ze wzrostem temperatury,
stają się plastyczne, gęstopłynne, rzadkopłynne. Po oziębieniu odzyskują poprzednie własności. Dalsze
ogrzewanie prowadzi do degradacji (wrzenia, parowania, spalania). Można je łatwo utylizować przez
przetopienie i ponowne formowanie.
Duroplasty w wyniku poprzecznego sieciowania stają się twarde i kruche. Po podgrzewaniu nie miękną i nie
topią się. Po przekroczeniu temperatur krytycznych ulegają degradacji rozkładając się lub spalając się. Ich
utylizacja (recykling) jest ograniczony. Można je rozdrobnić i dodawać jako dodatek do świeżego tworzywa
przed polimeryzacją, ale to obniża wytrzymałość tworzywa.
7. Wybrane metody badań tworzyw polimerowych
-wg przeznaczenia
-wg oznaczenia (kody na opakowaniach)
-wg gęstości
- zachowanie się w rozpuszczalniku
- metody spektroskopowe: częstotliwość drgań grup ceramicznych
- dyfrakcja promieni rentgenowskich
- metody termiczne- ozn. precyzyjne puntku topnienia
- metoda płomieniowa (spalanie)
8. Interpretacja krzywej rozciągania t.s.
Próba rozciągania polega na jednoosiowym odkształcaniu odpowiednio przygotowanych próbek i mierzeniu
powstających sił.
Właściwości mechaniczne tworzyw sztucznych można mierzyć m.in. maszynami wytrzymałościowymi.
W celu scharakteryzowania właściwości tworzywa poddanego rozciąganiu lub ściskaniu są stosowane
następujące pojęcia:
wytrzymałość na ściskanie,
granica plastyczności,
umowna granica plastyczności,
odkształcenie przy zniszczeniu,
odkształcenie na granicy plastyczności,
naprężenie ściskające przy założonym odkształceniu względnym.
9. Wybrane metody badań elastomerów
10. Ogólne zasady i wytyczne w projektowaniu wyrobów z tworzyw polimerowych
Porównanie materiałów
Wpływ konstrukcji na koszty
Dobór materiału
Technika łączenia - ogólnie
Grubości ścian
Technika łączenia - zgrzewanie
Wzmacnianie
Tolerancje
Położenie wlewka
Sprawdzanie konstrukcji
11. Technologiczność wyrobów z uwzględnieniem warunków przetwarzania
12. Kryteria doboru materiałów i technologii wykonania (dotyczy tworzyw)
Badania tworzyw sztucznych dostarczają informacji o trwałości, wytrzymałości mechanicznej, bezpieczeństwie
stosowania, degradowalności i wielu innych, decydują o kierunku zastosowania Najważniejszymi badaniami,
którym poddaje się praktycznie każde tworzywo użytkowe i nowy materiał polimerowy są:
• Badania właściwości fizycznych np: gęstości, porowatości, rozpuszczalności, wilgotności, nasiąkliwości
• Badania własności mechanicznych np. wytrzymałości podczas rozciągania, ściskania, zginania, stopnia
ścieralności, wytrzymałości zmęczeniowej
• Badania odporności na czynniki chemiczne i klimatyczne np.: odporności korozyjnej, procesu starzenia
tworzywa
• Badania właściwości cieplnych i palności np.: wyznaczanie temperatury zeszklenia i płynięcia, badanie
odporności cieplnej, badanie zapalności, badanie
zmian tworzywa podczas długotrwałego ogrzewania
• Badania właściwości elektrycznych np.: wyznaczanie oporu elektrycznego, odporności na łuk elektryczny,
pomiar elektrostatycznego ładowania się tworzywa
• Badania fizykochemiczne np.: wyznaczanie lepkości, masy cząsteczkowej, oznaczanie
współczynnika przepuszczania światła i stopnia zamglenia, oznaczanie stopnia
krystaliczności, składu tworzywa za pomocą spektroskopii IR, spektroskopii UV/VIS
13. Zasady projektowania i podstawowe obliczenia zaczepów wspornikowych
zaczepy z tworzyw sztucznych na łączonych elementach zwykle są wykonywane jako wspornikowe,
prętowe lub cylindryczne. Do sprawnego działania połączenia zaczepowego potrzebna jest możliwość
dużego odkształcenia sprężystego zaczepu przy jednocześnie znacznej sprężystości. Duże odkształcenia
wykazują termoplasty krystaliczne, które mogą być krótkotrwałe obciążenie prawie do granicy
plastyczności.
a) siła załączająca do ok. 100 N, gdy alfa r 90 stopni to połączenie nie rozłączne
b) obciążenie jakiemu poddawany jest wspornik (siła poprzeczna lub ugięcia)
W-wskaźnik wytrzymałości na zginanie wspornika
L-dł, wspornika, E
s
-moduł sprężystości, epsilon- wydłużenie
c) strzałka ugięcia
-> obliczamy f
d)strzałka złączania(wtłaczania)
mikro-współczynnik tarcia; mikro
0
-wielkość określona; alfa
z
-kąt wejścia(im większy tym lepsza siła
wtłaczania);
14. Zasady projektowania i podstawowe obliczenia wirników wentylatorów
wentylatory osiowe- mały przyrost ciśnień przy dużej wydajności; zast. chłodnice samochodowe,
wentylatory stołowe,
Wentylatory promieniowe- napływ do wentylatora i wirnika jest osiowy. W komorze wlotowej wirnika
zmienia się na promieniowy. Efekt odśrodkowy, dodatkowo zwiększa przyrost ciśnienia. Nie występuje to
w wentylatorach osiowych. Duży przyrost ciśnienia uzyskuje się przy mniejszej wydajności. zast. przemysł
do wentylacji, transport pneumatyczny. umożliwiają transport ma duże odległości.
a) największa dopuszczalna prędkość obwodowa (obracającej się tarczy)
V- prędk. obwodowa m/s; k
r
-dopuszcz. naprężenie materiału na rozciąganie KG/cm
2
; r-
cięzar właściwy materiału G/cm
3
15. Łożyska ślizgowe z materiałów kompozytowych
stal-brąz-tworzywo (PTFE); charakteryzują się: dobrymi właściwościami ślizgowymi przy niskiej
cenie; duże zast. w maszynach i urządz. ze względu na cenę; nie stos. w warunkach ciągłej
wilgoci.; odporne na zużycia; niski współczynnik tarcia.
Podst. kryteria wyboru typu łożyska:
- wielkość występującego obciążenia dynamicznego P[N/mm
2
],
- prędkość ślizgowa v [m/s]
-współczynnik obciąż., czyli iloczyn obciąż. P i prędk. v
Dodatkowe:
-temp °C
- praca w środ. zanieczyszcz.,
- odporność na korozję (praca w wilgotnym środowisku),
- oczekiwana trwałość łożyska, zależna od typu procesu,
- rodzaj pracy wałka(obrotowa itp.)
zast .: maszyny rolnicze; cylindry hydrauliczne; urządz. dźwigowe
16. Łożyska ślizgowe z tworzyw polimerowych
łożyska z warstwą ślizgową z polimerów, łożyska wykonane całkowicie z tw. sztucz.
łożyska ślizgowe:
- dobór materiału
- obliczenia wytrzymałościowe
- naciski jednostkowe
- rozgrzewanie się łożysk
- przyrost temp. łożyska
- zużycie
- nadmiar na wycisk
- luz łożyskowy
zalety:
-mały współcz. tarcia suchego i związ. z inim małe straty energii;
- zdolność wchłaniania wody i smarów (efekt samosmarowności)
- zdolność samodocierania łożysk
- dobra odporność na ścieranie
- duża wytrzym na ściskanie
- mały ciężar właściwy
- odporność na działanie wody i smarów
- odpornośc na korozję
-łatwość kształtowania
- zdolnośc tłumienia drgań
wady:
duża higroskopijność i nasiąkliwość, powodująca niestabilność wymiarową
- mała przewodność cieplna stwarzająca problem odprowadzania ciepła
- duża rozszerzalność cieplna, wpływająca na zmiany luzów.
17. Ceramika konstrukcyjna (typy ceramiki, budowa ceramiki)
podział materiałów ceramicznych
-szkła- wszystkie na bazie SiO
2
z dodatkami obniżającymi temperaturę topnienia lub poprawiające
inne właściwości materiału;
-tradycyjne tworzywa wielofazowe z dużym udziałem fazy szklistej lub gliny, używane do
wyrobu naczyń domowych, ceramiki sanitarnej, dachówek;
- cement i beton - wielofazowa mieszanina ceramiczna, która jest podstawowym materiałem
budowlanym;
- skały i minerały
- nowoczesne tworzywa ceramiczne o szczególnych właściwościach (narzędzia skrawające, do
obróbki plastycznej)
Ceramika funkcjonalna - materiały spełniające specjalną funkcje: dielektryczną, magnetyczną,
optyczną, chemiczną.
Ceramika konstrukcyjna -przenoszą obciążenia mechaniczne, podlegają rozciąganiu, ściskaniu,
zginaniu.
techniczne materiały ceramiczne - zagęszczone tworzywa polikrystaliczne, nieorganiczne,
niemetalowe, uzyskujące charakterystyczne właściwości podczas wytwarzania w wys. temp.
Rodzaje
a) ceramika kowalencyjna - związki dwóch niemetali lub czyste pierwiastki; sąsiadujące ze sobą
atomy wiązą się przez wymianę elektronów.
b) ceramika jonowa- połączenie metalu z niemetalem.
budowa polikrystaliczna, z powodu łączenie silnie zdyspergowanych cząstek o wielkości
mikrometrów.
18. Wybrane kierunki zastosowań ceramiki technicznej
19. Nowe materiały polimerowe (polietylen bimodalny, usieciowany, materiały
mikroporowate)
polietylen bimodalny- duża gęstość, do produkcji seryjnej, wyższa wydajność przetwórstwa dla
bimodalnego HDPE.
właściwości charakterystyczne biomodalnych HDPE:
• wyższa sztywność (większa gęstość),
• wyższa odporność na korozję naprężeniową, ESCR (ang. Environmental Stress Cracking Resistance),
• wyższa udarność,
• niski stopień rozszerzania strugi (efekt Barusa),
• mniejsza degradacja polimeru,
• eliminacja nieprzyjemnego zapachu.
Bimodalne HDPE znajdują zastosowanie tam gdzie tworzywa unimodalane, czyli: folie, butelki, rury,
zamknięcia i stanowią doskonały przykład rozwoju na płaszczyźnie tworzyw sztucznych.
Polietylen usieciowany (XLPE) to tworzywo, którego łańcuchy polimerów połączone są dodatkowymi
wiązaniami poprzecznymi, powstającymi w procesie sieciowania (wulkanizacji). Polietylen usieciowany
(nazywany też usieciowanym) ma własności elektryczne równie dobre, jak polietylen naturalny, ma jednak
lepsze własności mechaniczne. Izolacja z polietylenu usieciowanego może być stosowana w szerszym
zakresie temperatur. do produkcji rur gorącej wody.
20. Kompozyty WPC
kompozyty z wypełniaczem drzewnym
budowa WPC:
- Składnik naturalny: min. 50% wagi, odpad drzewny lub drewnopochodny, rośliny jednoroczne,
włókna drzewne,
- materiał polimerowy: max 50% wagi, termoplasty PE,PP,PVC lub PS; termoplasty pozyskane na
drodze recyklingu.
Charakterystyka WPC:
- Łączą w sobie pozytywne cechy drewna i materiałów polimerowych
- nie mają cech ograniczających zastosowanie drewna i termoplastów
- umożliwiają wytwarzanie skomplikowanych kształtów przy użyciu metod przetwórstwa
tworzyw sztucznych wilgotność<8%, granulat 3-8 mm, proszek 0,8-2 mm
zastosowanie: profile i deski, palety przewożone, drzwi i okna, ogrodzenia i płoty.
21. Kompozyty jednopolimerowe
składa się z włókna i osnowy, przy czym zarówno włókno jak i osnowa wykonane są z tego samego
tworzywa.
materiał jpk:
lekki, b. duża wytrzymałość właściwa, całkowita odporność na czynniki atmosferyczne, brak odpadów, tani,
100% recykling.
22. Materiały konstrukcyjne z odpadów
zast.
- ocieplanie domów
- ocieplanie posadzek na gruncie
- podłoże pod ogrzewanie podłogowe
- izolowanie ścian piwnic i cokołów przed uszkodzeniem mechanicznym
- płyty do stabilizacji gruntu na skarpach