TECHNIKI WYTWARZANIA Z MATERIAŁOZAWSTWA
03.10.2009
MATERIAŁOZNAWSTO - to dziedzina wiedzy technicznej, inżynierskiej zajmująca się opisem materiałów konstrukcyjnych w zależności od dziedziny można podzielić je na:
- materiałoznawstwo maszynowe zajmujące się materiałami konstrukcyjnymi używanymi w budowie maszyn i urządzeń mechanicznych,
- materiałoznawstwo budowlane zajmujące się materiałami budowlanymi.
Niektóre materiały konstrukcyjne mogą być przedmiotem rozważań obu dziedzin, choć każda z nich zwraca uwagę na inne charakterystyki materiałów.
TECHNOLOGIA - dział wiedzy technicznej obejmujący metody wytwarzania lub przetwarzania surowców półwyrobów i wyrobów.
W czasie prowadzenia procesów technologicznych następują zmiany składu chemicznego , struktury, własności, kształtu lub wyglądu przerabianych materiałów wyjściowych.
Zależnie od rodzaju otrzymywanych produktów rozróżnia się np. technologię metali, drewna, gumy.
W zależności od stosowanych metod technologie dzielimy na:
chemiczną obejmującą metody zmiany składu chemicznego i struktury materiału,
mechaniczną obejmującą metody kształtowania materiałów połączone ze zmianą niektórych własności np. wytrzymałościowych.
Do technologii mechanicznej zalicza się np. procesy kłucia, tłoczenia, obróbki, spawania.
W wielu…(?) występują procesy technologii mechanicznej jak i technologii chemicznej.
Suwmiarka
Mikromierz
Suwmiarka warsztatowa służy do pomiarów wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych i głębokości otworów.
Składa się ona z:
- prowadnicy stalowej wyposażonej w podziałkę milimetrową zakończonej dwiema szczękami nieruchomymi. Po prowadnicy przesuwa się suwak mający również dwie szczęki lecz przesuwane odpowiadające szczęką stałym. Na suwaku znajduję się specjalna podziałka o długości 9 mm zwana noniuszem składająca się z 10 równych części suwak ma zamontowaną dźwignię zacisku.
Mikromierz jest przeznaczony do pomiaru długości, grubości i średnicy z dokładnością do 0,01 mm.
Składa się z:
- kabłonka na jednym końcu znajduje się kowadełko, a na drugim nieruchoma tuleja z podziałką zdłużną i obrotowym bębnem z podziałką poprzeczną. Poza tym mikromierz jest wyposażony we wrzeciono, zacisk ustalający i pokrętło sprzęta ciernego.
TWORZYWA SZTUCZNE- materiały oparte na polimerach syntetycznych lub zmodyfikowanych naturalnych zastępują tradycyjne materiały takie jak drewno, szkło.
POLIMERY - wieloczęściowe substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanymi merami, stanowią grupę materiałów organicznych złożoną ze związków węgla, wodoru i innych pierwiastków niemetalicznych.
Polimery charakteryzują się:
małą gęstością,
dobrą plastycznością i odpornością na obciążenia dynamiczne,
są izolatorami cieplnymi i elektrycznymi,
łatwością nadawania skomplikowanych kształtów,
dobrą odpornością korozyjną,
niską temperaturą topnienia,
słabo odbijają światło i zwykle są przezroczyste,
Ze względu na zastosowanie dzielimy na:
konstrukcyjne,
powłokowe,
adhezyjne,
specjalne,
Ze względu na właściwości fizyko-chemiczne dzielimy na:
dwunomery - twarde, trudno topliwe, o wysokiej odporności mechanicznej (inaczej zwane sztucznymi metalami),
plastomery - popularnie zwane termoplastami, mniej sztywne od dwunomerów, ale łatwo topliwe i zwykle rozpuszczalne, przetworzone poprzez topnienie i wtryskiwanie do form dzięki czemu uzyskujemy skomplikowane kształty (zastępują metal i drewno),
elastomery - tworzywa, które mogą się rozciągać i ściskać, zmieniają swój kształt, ale po odjęciu sił wracają do poprzednich wymiarów i kształtów, Zastąpiły kauczuk naturalny.
GUMA - rozciągliwy materiał, elastomer, chemicznie zbudowany z poliolefin (polimery zawierające tylko węgiel i wodór).
Właściwości fizyczne gumy:
nie jest odporna na wysoką temperaturę i pali się wydzielając czarny, gryzący dym,
jest nierozpuszczalna dla wody,
może być elastyczna w zakresie temperatur od -90C do 220 C,
może się rozciągnąć aż 12 razy,
wytrzymałość na rozciąganie dla gumy od 2,5 do 5 mPa.
Rodzaje gumy:
- naturalna (produkowana z kauczuku),
- syntetyczna (produkowana z polibutadienu).
Gumę otrzymuje się z kauczuku poprzez wulkanizację.
CERAMIKA - wyroby otrzymywane przez formowanie, a następnie wypalanie surowców mineralnych lub ich mieszanin.
Surowcami stosowanymi w ceramice są:
gliny, krzemionka, skalenie, skały węglanowe, tlenki metali.
Do materiałów ceramicznych zalicza się również szkło, beton, cement.
Właściwości ceramiki:
mała przewodność cieplna i elektryczna,
mała plastyczność,
niska odporność na obciążenia dynamiczne,
duża wytrzymałość,
dobra odporność na korozje,
Podział ceramiki:
ceramika inżynierska - materiały dla elektroniki, materiały narzędziowe i odporne na ścieranie, materiały ogniotrwałe wysokiej jakości, ceramika stosowana w energetyce jądrowej,
ceramika porowata (tradycyjna, klasyczna, wielkotonażowa), obejmuje przede wszystkim materiały budowlane (cement, gips) ceramikę sanitarną i ogniotrwałą.
FARBY - ciekłe lub maziste materiały malarskie stanowiące zawiesinę rozdrobnionych pigmentów w różnych spoiwach. Spoiwami są roztwory jednej lub kilku substancji błonotwórczych np. pokostu, żywicy naturalnej lub syntetycznej, kleju, szkła wodnego w odpowiednich rozpuszczalnikach.
Skład spoiwa decyduje o sposobie i szybkości jej schnięcia, przyczepności do podłoża oraz jej odporności na działanie określonych czynności zewnętrznych.
Rozróżnia się następujące typy farb:
artystyczne,
drukarskie,
malarskie (olejne, olejno-żywiczne, emulsyjne, wodne, do drewna, antykorozyjne, okrętowe, samoświecące),
podkładowe,
nawierzchniowe.
LAKIERY - produkty ciekłe, które po naniesieniu na podłoże wysychają tworząc stałe spoiste powłoki dostatecznie elastyczne, gładkie i przezroczyste odznaczające się dobrą przyczepnalnością. Chronią podłoże przed działaniem czynników chemicznych, fizycznych, mechanicznych oraz pełnią funkcję dekoracyjną.
Podstawowym składnikiem są substancje błonotwórcze najczęściej rozpuszczane w rozpuszczalnikach organicznych. Stosowane są tez lakiery stanowiące emulsje, zawiesiny lub roztwory substancji błonotwórczych w wodzie, a także tak zwane lakiery 100%, w których rozpuszczalnik jest też substancją błonotwórczą.
SZKŁO - ciało bezpostaciowe o właściwościach mechanicznych zbliżonych do ciała stałego powstałe w wyniku przechłodzenia stopionych surowców mineralnych i innych surowców nieorganicznych bez krystalizacji składników. Brak uporządkowania struktury w przestrzeni zbliża szkło do cieczy, sztywności i kruchości do ciał stałych.
Właściwości szkła:
dobrze przepuszcza promieniowanie widzialne,
dobry izolator techniczny i elektryczny,
duża wytrzymałość na ściskanie,
mała wytrzymałość na zginanie i rozciąganie, jest kruche,
mały współczynnik rozszerzalności cieplnej,
odporność na działanie kwasów mniejsza na działanie ługów.
Rodzaje szkła:
kwarcowe (krzemionkowe),
sodowo-wapniowe - najtańsze i najczęściej stosowane,
borowo-krzemowe - jako szkło laboratoryjne,
wysoko glinowe - odporne na działanie czynników chemicznych,
ołowiowe - szkło optyczne, kryształy.
Surowce do wyrobu szkła:
piasek kwarcowy - źródło krzemionka,
boroks - dostarczający tlenku boru,
skalenie sodowo-potasowe - źródło tlenku glinu,
tlenki wapnia, magnezu, ołowiu i cynku.
Surowce szklane zasypuje się do pieca szklarskiego, w którym w temperaturze 1400 - 1600 C występuje wytopienie i ujednolicenie masy szklanej.
DREWNO - surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę przez różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem, a warstwą łyka i kory.
Wady drewna:
sęki,
pęknięcia,
wady kształtu,
wady zabarwienia,
zgnilizny,
uszkodzenia mechaniczne.
Zalety drewna jako surowca:
łatwe w obróbce,
izoluje termicznie i elektrycznie,
materiał ekologiczny,
odporny na działanie wielu czynników chemicznych.
Właściwości fizyczne:
barwa,
rysunek drewna różni się w zależności od przekroju i barwy drewna, wielkości przyrostów i sęków, itp.
połysk - związany jest z twardością drewna i powierzchnią,
gęstość pozorna drewna zależy od jego wilgotności oraz rodzaju drzewa z jakiego jest otrzymane,
higroskopijność (pochłanianie wilgoci),
skurcz i pęcznienie,
wilgotność - bezpośrednio po ścięciu wilgotność drewna wynosi 35%, drewno w stanie określonym jako powietrzno suche (wyschnięte na wolnym powietrzu) ma wilgotność ok. 15-20%, przechowywane w suchych pomieszczeniach ma wilgotność 8-15%,
zapach.
06.12.2009
METALE
Właściwości fizyczne metali:
ciężar właściwy - stosunek ciężaru ciała jednorodnego do jego objętości
temperatura topnienia,
ciepło właściwe
rozszerzalność cieplna,
przewodność elektryczna,
właściwości magnetyczne,
właściwości chemiczne (odporność na korozje),
właściwości mechaniczne obejmują zespół cech określających zdolność do przeciwstawiania się działaniu sił zewnętrznych oraz zmian temperatur.
Do tych właściwości zaliczamy:
wytrzymałość
na rozciąganie
na ściskanie
na skręcanie
na zginanie
na wyboczenie
twardości - określa odporność materiału na odkształcenia trwałe powstające wskutek wciskania weń głębnika,
udarność materiałów - odporność na uderzenia.
Właściwości technologiczne - zaliczamy do nich:
właściwości odlewnicze (lejność, skurcz metalu podczas stygnięcia),
skrobalność - określa zdolność poddawaniu się materiału obróbce za pomocą narzędzi skrobalniczych,
ścieralność - skłonność materiału do zużywania się wskutek tarcia śladowego,
plastyczne - określają podatność materiału do odkształceń trwałych niezbędnych do nadania właściwych kształtów produktu.
Ocenę technologicznych właściwości plastycznych przeprowadza się na podstawie prób:
tłoczności
kłucia
spawalności
nawijania drutów
zginania
SURÓWKA -stop żelaza z węglem powyżej 2% węgla, krzemem, magnezem, fosforem i siarką (siarka i fosfor są domieszkami szkodliwymi - siarka powoduje kruchość stopu na gorąco, a fosfor na zimno oraz pogarsza własności plastyczne).
Ze względu na budowę rozróżnia się surówki:
białą (węgiel w postaci cementytu),
szarą (węgiel występuje w stanie wolnym w postaci grafitu),
pstrą.
Ze względu na przeznaczenie dzielimy na:
besemerowska,
martenowska,
tomasowska,
odlewnicza - przeznaczona do przetopów odlew żeliwa,
ŻELIWO - surówka przetopiona z dodatkiem złomu żeliwnego i stalowego w piecach zwanych żeliwiakami, a zawierająca od 2 - 4,5% węgla.
Żeliwa dzielą się na:
szare,
białe,
ciągliwe,
sferoidalne,
modyfikowane,
połowiczne,
stopowe.
Żeliwo charakteryzuje się niewielkim ( 1 - 2%) skurczem odlewniczym, łatwością wypełniania form, a po zastygnięciu obrabialnością.
STAL - stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%. W miarę zawartości węgla w stali wzrasta jej wartość i hartowność, natomiast pogarsza się ciągliwość i zgrzewalność.
Stal otrzymuje się z surówki przez świeżenie, które polega na wypalaniu nadmiaru węgla i innych domieszek.
Świeżenie odbywa się w:
piecach martenowskich,
konwektorach Thomasa Bessenova,
piecach elektrycznych.
W zależności od składu chemicznego stale dzieli się na:
węglowe,
stopowe.
Ze względu na zawartość węgla i strukturę zewnętrzną stal dzielimy na:
podeutektoidalna - zawartość poniżej 0,77% węgla,
eutektoidalna - zawartość 0,77% węgla,
nadeuktoidalna - zawartość powyżej 0,77% węgla.
Ze względu na zastosowanie:
- stal konstrukcyjna - do budowy konstrukcji stalowych i części maszyn i urządzeń o typowym przeznaczeniu
ogólnego przeznaczenia
wyższej jakości
podlegające obróbce skrobaniem na całej powierzchni
podlegające obróbce skrobaniem na niektórych powierzchniach
nie podlegające
niskostopowa
do nawęglania
do azotowania
do ulepszania cieplnego
stal sprężynowa
stal automatowa
9
Wyszukiwarka