Επιστήμη υλικών και τεχνολογία υλικών, τι είδους επάγγελμα; Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών

Μια ειδικότητα όπως η «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών» έχει γίνει πρόσφατα ζήτηση μεταξύ των αιτούντων. Ας εξετάσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής της κατεύθυνσης και τα χαρακτηριστικά της.

Τομέας επαγγελματικής δραστηριότητας ειδικών

Η κατεύθυνση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών» περιλαμβάνει:

• έρευνα, ανάπτυξη, χρήση, τροποποίηση, λειτουργία, διάθεση υλικών οργανικής και ανόργανης φύσης διαφόρων κατευθύνσεων.
• τεχνολογίες για τη δημιουργία, το σχηματισμό δομής, την επεξεργασία τους.
• διαχείριση ποιότητας για την κατασκευή οργάνων και τη μηχανολογία, την τεχνολογία πυραύλων και αεροπορίας, οικιακό και αθλητικό εξοπλισμό, ιατρικό εξοπλισμό.

Αντικείμενα δραστηριότητας πλοιάρχων

Η ειδικότητα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών» συνδέεται με τα ακόλουθα αντικείμενα δραστηριότητας:

• με τους κύριους τύπους λειτουργικών οργανικών και ανόργανων υλικών. υβριδικά και σύνθετα υλικά. νανοεπικαλύψεις και πολυμερείς μεμβράνες.
• μέσα και μέθοδοι διάγνωσης και δοκιμών, έρευνας και ποιοτικού ελέγχου μεμβρανών, υλικών, επιστρώσεων, ακατέργαστων προϊόντων, ημικατεργασμένων προϊόντων, προϊόντων, όλων των τύπων εξοπλισμού δοκιμών και ελέγχου, αναλυτικού εξοπλισμού, λογισμικού υπολογιστών για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων, καθώς και ανάλυση δεδομένων ;
• τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής, επεξεργασία και τροποποίηση επιστρώσεων και υλικών, εξοπλισμός, τεχνολογικός εξοπλισμός, συστήματα διαχείρισης αλυσίδας παραγωγής.

Η ειδικότητα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών» απαιτεί την ικανότητα ανάλυσης κανονιστικής και τεχνικής τεκμηρίωσης, συστημάτων πιστοποίησης προϊόντων και υλικών και τεκμηρίωσης αναφοράς. Ο πλοίαρχος πρέπει να γνωρίζει την τεκμηρίωση για την ασφάλεια της ζωής και τις προφυλάξεις ασφαλείας.

Τομείς εκπαίδευσης

Η ειδικότητα «Επιστήμη Υλικών και Τεχνολογία Υλικών» συνδέεται με εκπαίδευση στους ακόλουθους τύπους επαγγελματικών δραστηριοτήτων:

• Ερευνητική, υπολογιστική και αναλυτική εργασία.
• Παραγωγή και σχεδιασμός και τεχνολογικές δραστηριότητες.
• Οργανωτική και διευθυντική κατεύθυνση.

Έχοντας λάβει την ειδικότητα «υλική επιστήμη και τεχνολογία υλικών», με ποια δουλειά πρέπει να εργαστείτε; Ένας απόφοιτος που περνά με επιτυχία την τελική πιστοποίηση λαμβάνει το προσόν «κύριος μηχανικός». Μπορεί να βρει εργασία σε διάφορες εταιρείες για να πραγματοποιήσει υπολογιστικές, αναλυτικές και ερευνητικές δραστηριότητες.

Επιπλέον, η ειδικότητα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Νέων Υλικών» παρέχει τη δυνατότητα διεξαγωγής επιστημονικών και εφαρμοσμένων πειραμάτων, συμμετοχής στις διαδικασίες δημιουργίας και δοκιμής καινοτόμων υλικών και νέων προϊόντων.

Οι πλοίαρχοι με παρόμοια προσόντα ασχολούνται με την ανάπτυξη σχεδίων εργασίας, προγραμμάτων, μεθόδων που στοχεύουν στη δημιουργία τεχνολογικών συστάσεων για την εισαγωγή καινοτομιών στην παραγωγική διαδικασία και ασχολούνται με την προετοιμασία ορισμένων εργασιών για απλούς εργαζόμενους.

Στοιχεία κατεύθυνσης

Η ειδικότητα «επιστήμη υλικών και τεχνολογία δομικών υλικών» περιλαμβάνει την προετοιμασία δημοσιεύσεων, επισκοπήσεων, επιστημονικών και τεχνικών εκθέσεων με βάση τα αποτελέσματα της έρευνας. Τέτοιοι ειδικοί συστηματοποιούν επιστημονικές, μηχανικές, πληροφορίες διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας σχετικά με το ερευνητικό πρόβλημα, ανασκοπήσεις και συμπεράσματα για έργα που υλοποιήθηκαν.

Οι μηχανικοί που έχουν κατακτήσει τον τομέα της «επιστήμης υλικών και τεχνολογίας υλικών» ασχολούνται όχι μόνο με το σχεδιασμό και τις τεχνολογικές δραστηριότητες, αλλά και με δραστηριότητες παραγωγής.

Χαρακτηριστικά της σκηνοθεσίας

Οι μηχανικοί που έχουν λάβει αυτήν την εξειδίκευση ασχολούνται με την προετοιμασία αναθέσεων για την ανάπτυξη τεκμηρίωσης έργου και τη διεξαγωγή έρευνας για διπλώματα ευρεσιτεχνίας με στόχο τη δημιουργία καινοτόμων περιοχών. Αναζητούν βέλτιστες επιλογές για την επεξεργασία και την επεξεργασία διαφόρων υλικών, συσκευών, εγκαταστάσεων και του τεχνολογικού τους εξοπλισμού χρησιμοποιώντας αυτόματα συστήματα σχεδιασμού.

Πιστοποιημένοι ειδικοί αξιολογούν την οικονομική κερδοφορία μιας συγκεκριμένης τεχνολογικής διαδικασίας, συμμετέχουν στην ανάλυση εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής, οργανώνουν την επεξεργασία και μεταποίηση προϊόντων και συμμετέχουν στη διαδικασία πιστοποίησης προϊόντων και τεχνολογιών.

Οι ιδιαιτερότητες της εκπαίδευσης

Οι πτυχιούχοι σε αυτό το προφίλ εκπαιδεύονται στις ακόλουθες δεξιότητες:

• επιλέξτε πληροφορίες σχετικά με το διαθέσιμο υλικό χρησιμοποιώντας βάσεις δεδομένων, καθώς και διάφορες λογοτεχνικές πηγές.
• αναλύουν, επιλέγουν, αξιολογούν υλικά με βάση τα χαρακτηριστικά απόδοσης τους, ενώ εκτελούν μια ολοκληρωμένη δομική ανάλυση.
• επικοινωνιακές δεξιότητες και ικανότητα εργασίας σε ομάδα·
• συλλέγουν πληροφορίες στον τομέα των εν εξελίξει πειραμάτων, συντάσσουν εκθέσεις, κριτικές, ορισμένες επιστημονικές δημοσιεύσεις.
• συντάσσει έγγραφα, αρχεία, πειραματικά πρωτόκολλα.

Οι πτυχιούχοι έχουν τις δεξιότητες να ελέγχουν τα δημιουργημένα έργα για πλήρη συμμόρφωση με όλα τα νομοθετικά πρότυπα. Σχεδιάζουν διαδικασίες υψηλής τεχνολογίας που προορίζονται για αρχική έρευνα και σχεδιαστικές-τεχνολογικές δομές, οργανώνουν και εξοπλίζουν τους χώρους εργασίας με τον απαραίτητο εξοπλισμό.

Ευθύνες

Οι κάτοχοι διπλώματος στον τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας των υλικών υποχρεούνται να πραγματοποιούν διαγνωστικά στοιχεία εξοπλισμού. Δίνουν ιδιαίτερη προσοχή στην περιβαλλοντική ασφάλεια στο χώρο εργασίας. Κατά την ανάπτυξη τεχνικών προδιαγραφών για τη δημιουργία ορισμένων εξαρτημάτων σε πολύπλοκους μηχανισμούς, οι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη τα λειτουργικά χαρακτηριστικά τους.

Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας, ελέγχουν τη συμμόρφωση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν με τις αναφερόμενες συνθήκες και την ασφάλεια των δημιουργούμενων μηχανισμών. Είναι αυτοί οι ειδικοί που προετοιμάζουν έγγραφα για την καταχώριση νέων εικόνων και συντάσσουν ειδική τεχνική τεκμηρίωση.

Πολύ συχνά, οι απόφοιτοι ξεκινούν την επαγγελματική τους πορεία με τη θέση του «μηχανικού χημικής και φασματικής ανάλυσης», καθώς και «μηχανικού δοκιμών επιστρώσεων και υλικών».

συμπέρασμα

Έχοντας λάβει την ειδικότητα «Επιστήμη Υλικών και Τεχνολογία Υλικών», ένας νέος ειδικός δεν θα έχει προβλήματα εύρεσης εργασίας. Μπορεί να γίνει μηχανικός σε οποιοδήποτε μεγάλο εργοστάσιο ή εργοστάσιο. Όσοι ειδικοί έχουν ορισμένες γνώσεις στον τομέα της επεξεργασίας μετάλλων και δίπλωμα τριτοβάθμιας εκπαίδευσης μπορούν να βασίζονται στις θέσεις του θερμοτεχνίτη και του ανιχνευτή ελαττωμάτων.

Ένας επαρκής αριθμός βιομηχανικών επιχειρήσεων και οργανισμών βαριάς βιομηχανίας χρειάζονται μεταλλουργούς και μεταλλογράφους. Εάν αρχικά κατέχετε θεωρητικές γνώσεις στον τομέα της επεξεργασίας μετάλλων, σε αυτήν την περίπτωση μπορείτε πρώτα να βρείτε δουλειά ως μηχανικός και να συνεχίσετε την εκπαίδευσή σας, λαμβάνοντας την εξειδίκευση «μηχανικός χημικών και φασματικών αναλύσεων» ή «μηχανικός δοκιμών επικαλύψεων».

Η ειδικότητα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών» έχει γίνει πλέον ένας από τους κύριους κλάδους για όσους σπουδαστές ασχολούνται με τη μηχανολογία.

Οι μαθητές μελετούν το φάσμα των υλικών που χρησιμοποιούνται ήδη στη βαριά βιομηχανία και προβλέπουν επίσης τη δημιουργία νέων ουσιών που προορίζονται για τη μεταλλουργική βιομηχανία.

Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών

Εισαγωγή

Ο κλάδος «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών» είναι ένας από τους κύριους κλάδους της γενικής τεχνικής κατάρτισης μηχανικού πυρασφάλειας στην ειδικότητα 330400 και βασίζεται σε κλάδους του κρατικού εκπαιδευτικού προτύπου τριτοβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης όπως φυσική, χημεία, μαθηματικά, μηχανικών γραφικών και εφαρμοσμένης μηχανικής.

Η πειθαρχία αποτελείται από δύο ενότητες, δομικά και μεθοδολογικά συντονισμένα μεταξύ τους, τα οποία επιτρέπουν στους μαθητές όχι μόνο να κατανοήσουν τη φύση των υλικών μηχανικής, αλλά και να μελετήσουν τις ιδιότητές τους ανάλογα με τη χημική σύνθεση, τη δομή και τις επόμενες επεξεργασίες. Η εξοικείωση με παραδοσιακές και νέες τεχνολογικές διαδικασίες για την παραγωγή μεταλλικών και μη μεταλλικών υλικών, καθώς και με τεχνολογίες για την παραγωγή ακατέργαστων και τελικών προϊόντων μπορεί να θεωρηθεί πολύ σημαντική.

Το τεστ περιλαμβάνει τους μαθητές που αναπτύσσουν ανεξάρτητα μια τεχνολογία διαδρομής για την κατασκευή ενός συγκεκριμένου προϊόντος, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα πιθανά στάδια της μεταλλουργικής παραγωγής. Το εκπαιδευτικό υλικό πρέπει να εξετάζεται με τη σειρά με την οποία παρουσιάζεται στις οδηγίες. Διαβάστε προσεκτικά αυτές τις οδηγίες πριν μελετήσετε κάθε θέμα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την προτεινόμενη βιβλιογραφία, δουλέψτε το εκπαιδευτικό υλικό με την υποχρεωτική σύνταξη σημειώσεων. Αφού μελετήσετε κάθε θέμα, απαντήστε στις ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου.

Οδηγίες για το πρόγραμμα πειθαρχίας

Κατά την έναρξη της μελέτης του μαθήματος, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τον ρόλο της παραγωγής μεταλλουργίας και μηχανολογίας στη δημιουργία της υλικοτεχνικής βάσης της χώρας και να εξοικειωθείτε με τις κατευθύνσεις της τεχνικής προόδου σε αυτές τις βιομηχανίες.

Μετά τη μελέτη του μαθήματος, ο φοιτητής θα πρέπει να γνωρίζει τους κύριους τύπους δομικών υλικών, τις μεθόδους παραγωγής τους, καθώς και τις τεχνολογικές διαδικασίες για τη διαμόρφωση προϊόντων και εξαρτημάτων από δομικά υλικά.

Τα δομικά υλικά είναι υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, κατασκευών και κατασκευών. Η έννοια των «δομικών υλικών» περιλαμβάνει σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα και συνεπάγεται ένα ευρύ φάσμα μη μεταλλικών υλικών, όπως πλαστικά, ελαστικά υλικά, καθώς και πυριτικά γυαλιά, υαλοκεραμικά και κεραμικά. Μια ειδική ομάδα δομικών υλικών περιλαμβάνει σύνθετα υλικά, υλικά και προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης. Τα δομικά υλικά πρέπει να πληρούν ορισμένες απαιτήσεις λαμβάνοντας υπόψη τις μηχανικές, φυσικοχημικές, τεχνολογικές και λειτουργικές τους ιδιότητες.

Κατά τη μελέτη του μαθήματος, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις δυνατότητες απόκτησης ενός τύπου προϊόντος χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους παραγωγής και στην ικανότητα διεξαγωγής τεχνικής και οικονομικής σύγκρισης αυτών των μεθόδων.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Ποια μέταλλα και κράματα είναι μη σιδηρούχα;

2. Ποια μέταλλα και κράματα ταξινομούνται ως σιδηρούχα;

3. Να αναφέρετε τις κύριες ομάδες μη μεταλλικών δομικών υλικών.

Ενότητα 1. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ

Η τεχνολογία των δομικών υλικών είναι ένα σύνολο γνώσεων σχετικά με τις μεθόδους παραγωγής υλικών και την τεχνολογία επεξεργασίας τους με σκοπό την κατασκευή ακατέργαστων υλικών και προϊόντων για διάφορους σκοπούς. Αυτό το τμήμα περιλαμβάνει συστηματικά και συνεκτικά διάφορα στάδια σύγχρονης παραγωγής, τα οποία καθιστούν δυνατή τη διαμόρφωση υλικών τόσο σε μεταλλικές όσο και σε μη μεταλλικές βάσεις με διαφορετική ακρίβεια επεξεργασίας και ποιότητα επιφάνειας.

Θέμα 1. Βασικές αρχές μεταλλουργικής παραγωγής

Η σύγχρονη μεταλλουργική παραγωγή είναι ένα σύνθετο σύμπλεγμα διαφόρων βιομηχανιών που βασίζεται σε κοιτάσματα μεταλλευμάτων, άνθρακα οπτανθρακοποίησης και ενεργειακές εγκαταστάσεις

Ο ακροατής πρέπει να κατανοήσει το σχήμα της σύγχρονης μεταλλουργικής παραγωγής, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα πιθανά κύρια και βοηθητικά στάδια. Είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τους κύριους τύπους προϊόντων σιδηρούχου και μη σιδηρούχου μεταλλουργίας.

1.1 Φυσικοχημικά θεμέλια μεταλλουργικής παραγωγής

Στη φύση σχεδόν όλα τα μέταλλα, λόγω της υψηλής χημικής τους δράσης, βρίσκονται σε δεσμευμένη κατάσταση με τη μορφή διαφόρων χημικών ενώσεων. Το μετάλλευμα είναι ένα φυσικό ορυκτό που περιέχει μέταλλο που μπορεί να εξαχθεί χρησιμοποιώντας μια οικονομικά συμφέρουσα βιομηχανική μέθοδο. Το καθήκον της μεταλλουργίας είναι να αποκτά μέταλλα και κράματα μετάλλων από μεταλλεύματα και άλλες πρώτες ύλες. Για να γίνει αυτό, ανάλογα με τη φύση του μετάλλου και τον τύπο της πρώτης ύλης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μέθοδοι. Κατανοήστε την ουσία της αναγωγής, της ηλεκτρόλυσης και της μεταλλοθερμίας στη μεταλλουργική παραγωγή. Εξετάστε τα κύρια υλικά που χρησιμοποιούνται για τη λήψη μετάλλων από μεταλλεύματα (βιομηχανικό μετάλλευμα, ροές, καύσιμα, πυρίμαχα υλικά).

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Δομή σύγχρονης μεταλλουργικής παραγωγής.

2. Υλικά για την παραγωγή μετάλλων και κραμάτων.

3. Κύριοι τύποι μεταλλουργικών διεργασιών.

1.2. Παραγωγή σιδήρου

Για την τήξη χυτοσιδήρου χρησιμοποιείται κυρίως η παραγωγή υψικαμίνων. Κατά τη μελέτη της διαδικασίας παραγωγής χυτοσιδήρου, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο σχεδιασμός μιας υψικαμίνου και βοηθητικών μονάδων. Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή χυτοσιδήρου είναι τα μεταλλεύματα σιδήρου και μαγγανίου, η ροή και τα καύσιμα. Κατά τη μελέτη των χαρακτηριστικών των μεταλλευμάτων σιδήρου, θα πρέπει να κατανοηθεί ότι η μεταλλουργική αξία του μεταλλεύματος καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε σίδηρο στο μετάλλευμα, τη δυνατότητα εμπλουτισμού του μεταλλεύματος, την παρουσία επιβλαβών ακαθαρσιών, τη φυσική κατάσταση του μεταλλεύματος (πορώδες, μέγεθος τεμαχίων), και τη σύνθεση των απορριμμάτων πετρωμάτων. Οι κύριες εργασίες προετοιμασίας του μεταλλεύματος για τήξη περιλαμβάνουν τη σύνθλιψη, τον εμπλουτισμό και τη συσσωμάτωση.

Οι ροές έχουν μεγάλη σημασία για τις μεταλλουργικές διεργασίες, δηλαδή, ουσίες που προστίθενται κατά την τήξη μεταλλευμάτων για τη μείωση της θερμοκρασίας τήξης των αποβλήτων πετρωμάτων και την παραγωγή ρευστή σκωρία. Επιπλέον, οι ροές βοηθούν στον καθαρισμό του μετάλλου από επιβλαβείς ακαθαρσίες και στην απομάκρυνση της τέφρας οπτάνθρακα. Μάθετε ποιες ροές χρησιμοποιούνται στην παραγωγή υψικαμίνων.

Οι διαδικασίες παραγωγής σιδήρου πραγματοποιούνται σε υψηλές θερμοκρασίες. Θα πρέπει να μελετηθούν οι ιδιότητες και οι απαιτήσεις για τα καύσιμα υψικαμίνων. Απαραίτητη είναι επίσης η εξοικείωση με τα είδη των πυρίμαχων υλικών (όξινα, βασικά, ουδέτερα).

Η φυσική και χημική ουσία της διαδικασίας υψικάμινου είναι η εξής. Σε έναν υψικάμινο, ο σίδηρος πρέπει να διαχωριστεί από το γκάζι, να αναχθεί στη μεταλλική του κατάσταση και τελικά να συνδυαστεί με τη σωστή ποσότητα άνθρακα για να μειωθεί το σημείο τήξης του. Για την εφαρμογή αυτών των αλλαγών, απαιτούνται πολύπλοκες διαδικασίες: 1) καύση καυσίμου. 2) μείωση των οξειδίων του σιδήρου και άλλων στοιχείων. 3) ενανθράκωση σιδήρου. 4) σχηματισμός σκωρίας. Αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν στον κλίβανο ταυτόχρονα, αλλά με διαφορετικές εντάσεις και σε διαφορετικά επίπεδα του κλιβάνου. Εξετάστε κάθε μία από αυτές τις διαδικασίες.

Τα προϊόντα της παραγωγής υψικαμίνων είναι χυτοσίδηρος και σιδηροκράματα διαφόρων ποιοτήτων, σκωρία υψικαμίνου και αέριο υψικαμίνου.

Οι εργασίες για τη βελτίωση της απόδοσης της παραγωγής υψικαμίνων εκτελούνται σε διάφορες κατευθύνσεις: 1) βελτίωση του σχεδιασμού των κλιβάνων. 2) βελτίωση της προετοιμασίας των υλικών φόρτισης. 3) εντατικοποίηση της διαδικασίας υψικάμινου. 4) βελτίωση συστημάτων σύνθετης μηχανοποίησης και αυτοματοποίησης ελέγχου διεργασιών υψικαμίνων.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Μιλήστε μας για τις τεχνολογικές διαδικασίες προετοιμασίας μεταλλεύματος για παραγωγή.

2. Ποιος είναι ο ρόλος της ροής στην παραγωγή υψικαμίνων;

3. Τι είδη καυσίμων χρησιμοποιούνται σε μια υψικάμινο;

4. Ταξινόμηση πυρίμαχων υλικών.

5. Φυσικοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν σε υψικάμινο.

6. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα του εσωτερικού προφίλ μιας υψικάμινου και ονομάστε τα κύρια μέρη της. Δώστε κατά προσέγγιση θερμοκρασίες σε διαφορετικές περιοχές μιας υψικάμινου.

7. Γιατί και σε ποιες μονάδες θερμαίνεται ο αέρας που παρέχεται στην υψικάμινο;

8. Τι επιτυγχάνεται με τη χρήση εμπλουτισμένης με οξυγόνο έκρηξης, καθώς και με την ύγρανση της έκρηξης;

9. Ονομάστε τα προϊόντα τήξης υψικαμίνων και αναφέρετε τους τομείς εφαρμογής τους.

10. Μιλήστε μας για μέτρα για την αύξηση της παραγωγικότητας μιας υψικαμίνου.

1.3. Παραγωγή χάλυβα

Τα κύρια υλικά πηγής για την παραγωγή χάλυβα είναι: χυτοσίδηρος και σκραπ χάλυβα (σκραπ).

Ο χάλυβας διαφέρει από τον χυτοσίδηρο στο ότι έχει λιγότερο άνθρακα, πυρίτιο, μαγγάνιο, θείο και φώσφορο. Η απομάκρυνση των ακαθαρσιών, δηλαδή η μετατροπή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα, συμβαίνει λόγω οξειδωτικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, όλες οι μέθοδοι επεξεργασίας χυτοσιδήρου σε χάλυβα καταλήγουν κυρίως στην έκθεση του χυτοσιδήρου σε οξυγόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία της επιλεκτικής οξείδωσης του άνθρακα και άλλων ακαθαρσιών, ο λιωμένος σίδηρος απορροφά επίσης λίγο οξυγόνο, το οποίο επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα του τελικού χάλυβα. Επομένως, στο τελευταίο στάδιο της διαδικασίας κατασκευής χάλυβα, η περίσσεια οξυγόνου δεσμεύεται σε οξείδια άλλων μετάλλων και απομακρύνεται σε σκωρία, δηλαδή, η αποξείδωση πραγματοποιείται με την προσθήκη πυριτίου, μαγγανίου και αλουμινίου.

Ο χυτοσίδηρος μπορεί να μετατραπεί σε χάλυβα σε διάφορες μεταλλουργικές μονάδες. Οι κυριότεροι είναι οι μετατροπείς οξυγόνου, οι φούρνοι ανοιχτής εστίας και οι ηλεκτρικοί φούρνοι.

Εξοικειωθείτε με το σχεδιασμό αυτών των μονάδων, την αρχή της λειτουργίας τους, τα χαρακτηριστικά της τεχνολογικής διαδικασίας για την παραγωγή χάλυβα σε αυτές και τους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες της λειτουργίας τους.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο τελικός χάλυβας μπορεί να μην πληροί πάντα τις απαιτήσεις για αυτό. Για την απόκτηση χάλυβων ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας, χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι: χύτευση χάλυβα σε αδρανή ατμόσφαιρα. επεξεργασία με συνθετική σκωρία. απαέρωση υπό κενό? επανατήξη ηλεκτροσκωρίας, τόξου κενού, δέσμης ηλεκτρονίων και τόξου πλάσματος. Εξερευνήστε αυτές τις μεθόδους.

Επί του παρόντος, σχεδόν όλες οι διαδικασίες παραγωγής χάλυβα είναι κυκλικές και διακοπτόμενες. Η αντικατάσταση μιας διακοπτόμενης διαδικασίας με μια συνεχή σάς επιτρέπει να αυξήσετε την παραγωγικότητα των μονάδων και να βελτιώσετε την ποιότητα του χάλυβα. Εξοικειωθείτε με την αρχή λειτουργίας των μονάδων συνεχούς χαλυβουργίας.

Οι προοδευτικές μέθοδοι για την παραγωγή χάλυβα (σίδηρος) περιλαμβάνουν μεθόδους μη υψικαμίνου, οι οποίες καθιστούν δυνατή τη λήψη μεταλλικού σιδήρου με τη μορφή σφουγγαριού, κρούστας ή υγρού μετάλλου απευθείας από το μετάλλευμα, παρακάμπτοντας την υψικάμινο. Είναι απαραίτητο να μελετηθούν τα πρότυπα και τα χαρακτηριστικά αυτών των διαδικασιών.

Ο τελικός χάλυβας υποβάλλεται σε χύτευση για να ληφθούν ακατέργαστα. Θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τη δομή της κουτάλας χύτευσης και των καλουπιών, καθώς και με τις κύριες μεθόδους χύτευσης χάλυβα: χύτευση κορυφής, χύτευση με σιφόνι, συνεχής χύτευση. Χρησιμοποιώντας τις μεθόδους που αναφέρονται παραπάνω, λαμβάνονται κενά, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνολογικές μεθόδους. Η δομή των μεταλλικών πλινθωμάτων που παράγονται σε καλούπια έχει μεγάλη επίδραση στις ιδιότητες των τεμαχίων εργασίας. Μελετήστε τη δομή χαλύβδινων πλινθωμάτων ήρεμων και βραστών.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Αναφέρετε τις κύριες διαφορές στη χημική σύνθεση του χυτοσιδήρου και του χυτοσιδήρου.

2. Πείτε μας για τη φυσική και χημική ουσία της μετατροπής του χυτοσιδήρου σε χάλυβα,

3. Σκοπός της διαδικασίας αποξείδωσης του χάλυβα.

4. Μέθοδος παραγωγής χάλυβα με μετατροπέα οξυγόνου. Τα χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματά του.

5. Η δομή ενός κλιβάνου ανοιχτής εστίας και η αρχή της λειτουργίας του.

6. Χαρακτηριστικά παραγωγής χάλυβα σε φούρνους ανοιχτής εστίας.

7. Παραγωγή χάλυβα σε ηλεκτρικούς κλιβάνους τόξου και επαγωγής.

8. Ποιοι τεχνικοί και οικονομικοί δείκτες χαρακτηρίζουν την παραγωγή χάλυβα σε μετατροπείς, ανοιχτές εστίες και ηλεκτρικούς κλιβάνους; Ποια από αυτές τις μεθόδους παραγωγής είναι πιο κερδοφόρα από οικονομική άποψη και γιατί;

9. Καταγράψτε και περιγράψτε τις μεθόδους για την παραγωγή χάλυβα υψηλής ποιότητας.

10. Μονάδες συνεχούς τήξης χάλυβα: δομή, αρχή λειτουργίας.

11. Μιλήστε μας για μεθόδους παραγωγής χάλυβα (σιδήρου) εκτός τομέα.

12. Κατασκευή κουτάλας έκχυσης και καλουπιών.

13. Μέθοδοι χύτευσης χάλυβα σε καλούπια.

14. Πλεονεκτήματα της διαδικασίας συνεχούς χύτευσης χάλυβα.

15. Δομή πλινθώματος από ήρεμο και βραστό χάλυβα.

1.4. Παραγωγή μη σιδηρούχων μετάλλων

Παραγωγή χαλκού. Ο χαλκός βρίσκεται στη φύση με τη μορφή οξειδίων και θειούχων ενώσεων. Έχουν αναπτυχθεί υδρομεταλλουργικές και πυρομεταλλουργικές μέθοδοι εξόρυξης χαλκού από μεταλλεύματα χαλκού. Μελετήστε την πυρομεταλλουργική μέθοδο παραγωγής χαλκού, εξοικειωθείτε με τη φυσικοχημική ουσία κάθε σταδίου στο τεχνολογικό σχήμα παραγωγής χαλκού.

Παραγωγή αλουμινίου. Όσον αφορά τον όγκο παραγωγής, το αλουμίνιο κατέχει τη δεύτερη θέση στον κόσμο μετά τον σίδηρο. Η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή του αλουμινίου είναι ο βωξίτης Το αλουμίνιο παράγεται με ηλεκτρόλυση αλουμίνας διαλυμένης σε λιωμένο κρυόλιθο. Αυτή είναι μια πολύπλοκη και ενεργοβόρα διαδικασία. Αναλύστε το σχέδιο για την απόκτηση αλουμινίου και τις μεθόδους διύλισής του.

Παραγωγή τιτανίου. Το τιτάνιο έχει μια σειρά από πολύτιμες ιδιότητες: χαμηλό ειδικό βάρος, υψηλές μηχανικές ιδιότητες, καλή αντοχή στη διάβρωση. Σύμφωνα με αυτούς τους δείκτες, το τιτάνιο και τα κράματά του υπερτερούν σημαντικά από πολλά μεταλλικά υλικά. Ωστόσο, η ευρεία χρήση του τιτανίου στη σύγχρονη τεχνολογία παρεμποδίζεται από το υψηλό κόστος αυτού του μετάλλου λόγω της εξαιρετικής δυσκολίας εξόρυξής του από τα μεταλλεύματα. Μία από τις πιο κοινές μεθόδους για την παραγωγή τιτανίου είναι η θερμική μέθοδος μαγνησίου. Μάθετε αυτή τη μέθοδο παραγωγής τιτανίου.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Ονομάστε τα κύρια μεταλλεύματα χαλκού.

2. Μιλήστε μας για τις μεθόδους εμπλουτισμού των μεταλλευμάτων χαλκού.

3. Δώστε ένα απλοποιημένο διάγραμμα παραγωγής χαλκού.

4. Δώστε ένα βιομηχανικό σχήμα για την παραγωγή αλουμινίου

5. Ποιες είναι οι πρώτες ύλες για την παραγωγή αλουμίνας και κρυόλιθου;

6. Ονομάστε τα κύρια μεταλλεύματα τιτανίου.

7. Περιγράψτε την ουσία της μεθόδου μαγνησίου-θερμικής για την παραγωγή τιτανίου.

1.5 Τεχνολογίες χωρίς απόβλητα και εξοικονόμηση πόρων σε

μεταλλουργική παραγωγή

Οι ακόλουθοι τομείς μπορούν να διακριθούν στη δημιουργία τεχνολογιών χωρίς απόβλητα και χαμηλών αποβλήτων στη μεταλλουργική παραγωγή:

1. Πολύπλοκη χρήση μεταλλευμάτων. Για παράδειγμα, από μεταλλεύματα χαλκού που χρησιμοποιούν την πυρομεταλλουργική μέθοδο παραγωγής χαλκού, δεν εξάγεται μόνο χαλκός, αλλά και χρυσός, ασήμι, σελήνιο και τελλούριο. Μαζί με το τιτάνιο, ο σίδηρος λαμβάνεται επίσης από τιτανομαγνητίτες.

2. Χρήση σχετικών υλικών εξόρυξης. Αποδεικνύεται ότι περίπου το 70% των πετρωμάτων υπερκείμενου και ορυχείου που εισέρχονται σε χωματερές κατά τη διάρκεια της εξόρυξης είναι κατάλληλα για την παραγωγή ροών, πυρίμαχων και οικοδομικών υλικών. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται μόνο το 3-4% αυτών των υλικών.

3. Χρήση απορριμμάτων από βιομηχανίες οπτάνθρακα και μεταλλουργίας. Σε αυτές τις βιομηχανίες, υπάρχει οξύ ζήτημα επεξεργασίας όλων των απορριμμάτων σε προϊόντα. Επί του παρόντος, εφαρμόζονται οι ακόλουθες διαδικασίες διάθεσης αποβλήτων: στη βιομηχανία οπτάνθρακα, αμμωνία, φάρμακα, βαφές, ναφθαλίνη και άλλες ουσίες λαμβάνονται από τα απόβλητα. στην παραγωγή υψικαμίνων, τα απόβλητα χρησιμοποιούνται για την απόκτηση οικοδομικών υλικών (σκωρία) και για τη θέρμανση του αέρα υψικαμίνου που εισέρχεται στην υψικάμινο (πάνω αέριο). Κατά τη διαδικασία παραγωγής χαλκού, το θειικό οξύ παράγεται από το απόβλητο αέριο διοξείδιο του θείου ως υποπροϊόν.

4. Δημιουργία κλειστών κύκλων. Αυτό συνεπάγεται την επαναλαμβανόμενη χρήση ορισμένων ουσιών στον κύκλο παραγωγής. Για παράδειγμα, στην παραγωγή τιτανίου, μετά τον καθαρισμό του σπόγγου τιτανίου, το ανακυκλωμένο μαγνήσιο αποστέλλεται και πάλι στην παραγωγή - για την αποκατάσταση του τιτανίου.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Να αναφέρετε τις κύριες κατευθύνσεις στη δημιουργία τεχνολογιών χωρίς απόβλητα.

Θέμα 2. Βασικά στοιχεία απόκτησης μεταλλικών ακατέργαστων

Κατά την έναρξη της μελέτης αυτής της ενότητας, είναι απαραίτητο να κατανοήσετε ότι η διαμόρφωση των τεμαχίων, των εξαρτημάτων και των προϊόντων είναι δυνατή όταν τα μέταλλα και τα κράματα βρίσκονται σε διάφορες καταστάσεις συσσωμάτωσης: στερεά (μορφοποίηση, μηχανική κατεργασία, συγκόλληση), υγρό (χύτευση), αέρια ( ψεκασμός). Ένα από τα κριτήρια για την επιλογή μιας μεθόδου σχηματισμού τεμαχίων είναι οι ιδιότητες του ακατέργαστου υλικού, όπως η ολκιμότητα, η σκληρότητα, η συγκολλησιμότητα, οι ιδιότητες χύτευσης και ένας αριθμός άλλων.

2.1. Βασικές αρχές της τεχνολογίας χυτηρίου

Το χυτήριο είναι ένας κλάδος της μηχανολογίας που παράγει διαμορφωμένα μέρη ρίχνοντας λιωμένο μέταλλο σε ένα καλούπι, η κοιλότητα του οποίου έχει τη διαμόρφωση του εξαρτήματος. Τα κύρια πλεονεκτήματα και πλεονεκτήματα της παραγωγής χυτών είναι η σχετική φθηνότητα σε σύγκριση με άλλες μεθόδους κατασκευής εξαρτημάτων και η ικανότητα παραγωγής προϊόντων της πιο πολύπλοκης διαμόρφωσης από διάφορα κράματα.

Η καταλληλότητα των κραμάτων για την παραγωγή προϊόντων χύτευσης καθορίζεται από τις ακόλουθες ιδιότητες χύτευσης: ρευστότητα, συρρίκνωση, διαχωρισμός, απορρόφηση αερίου. Θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τις ιδιότητες χύτευσης μετάλλων και κραμάτων.

Επί του παρόντος, υπάρχουν περισσότερες από 100 διαφορετικές μέθοδοι για την κατασκευή καλουπιών και την παραγωγή χυτών. Επιπλέον, οι σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής ακατέργαστων τεμαχίων με χύτευση παρέχουν ευρέως την καθορισμένη ακρίβεια, τις παραμέτρους τραχύτητας επιφάνειας, τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των ακατέργαστων. Επομένως, όταν επιλέγετε μια μέθοδο για την απόκτηση ενός τεμαχίου εργασίας, είναι απαραίτητο να αξιολογήσετε όλα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε συγκριμένης επιλογής.

Στη γενική παραγωγή χυτών μπιγιετών, σημαντικός όγκος καταλαμβάνει η χύτευση σε καλούπια από άμμο-πηλό, γεγονός που εξηγείται από την τεχνολογική ευελιξία του. Αυτή η μέθοδος χύτευσης είναι οικονομικά εφικτή για κάθε τύπο παραγωγής, για μέρη οποιουδήποτε βάρους, διαμόρφωσης, μεγέθους, για την παραγωγή χυτών από όλα σχεδόν τα κράματα χύτευσης. Η τεχνολογική διαδικασία κατασκευής χυτών προϊόντων σε καλούπια άμμου-πηλού αποτελείται από έναν σημαντικό αριθμό εργασιών: προετοιμασία μιγμάτων καλουπώματος και πυρήνων, κατασκευή καλουπιών και πυρήνων, έκχυση καλουπιών, απελευθέρωση χυτών από καλούπια, κοπή και καθαρισμός χυτών. Με την αλλαγή της μεθόδου καλουπώματος, με τη χρήση διαφορετικών υλικών μοντέλων και μειγμάτων χύτευσης, είναι δυνατό να ληφθούν χυτά υλικά με αρκετά καθαρή επιφάνεια και ακριβείς διαστάσεις.

Η κατασκευή καλουπιών χύτευσης από μείγματα άμμου-πηλού είναι η πιο περίπλοκη και υπεύθυνη λειτουργία. Είναι απαραίτητο να μελετηθεί η τεχνολογία κατασκευής καλουπιών χύτευσης για χειροκίνητη και μηχανική χύτευση και να εξοικειωθείτε με τον τεχνολογικό εξοπλισμό χυτηρίου. Το νοκ-άουτ και ο καθαρισμός των χυτών είναι οι πιο απαιτητικές και λιγότερο μηχανοποιημένες διαδικασίες. Θα πρέπει να θυμάστε τις μεθόδους απόρριψης των χυτών, τις μεθόδους κοπής και καθαρισμού των χυτών, να εξοικειωθείτε με ελαττώματα στα χυτά και μέτρα για την εξάλειψή τους.

Παρά την ευελιξία και το χαμηλό κόστος της, η μέθοδος χύτευσης σε καλούπια άμμου-πηλού συνδέεται με μεγάλη ροή βοηθητικών υλικών και αυξημένη ένταση εργασίας. Επιπλέον, έως και το 25% της μάζας των χυτών μετατρέπεται σε τσιπς κατά τη μηχανική κατεργασία.

Σε σύγκριση με τη χύτευση σε καλούπια άμμου-πηλού, τα πλεονεκτήματα των ειδικών τύπων χύτευσης είναι τα εξής: αύξηση της ακρίβειας και βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας των χυτών. μείωση του βάρους του συστήματος πύλης. απότομη μείωση της κατανάλωσης υλικών χύτευσης. Επιπλέον, η τεχνολογική διαδικασία κατασκευής χυτών με ειδικές μεθόδους μηχανοποιείται και αυτοματοποιείται εύκολα, γεγονός που αυξάνει την παραγωγικότητα της εργασίας, βελτιώνει την ποιότητα των χυτών και μειώνει το κόστος τους.

Οι ειδικές μέθοδοι χύτευσης περιλαμβάνουν: χύτευση κελύφους, χύτευση επένδυσης ακριβείας, χύτευση μεταλλικών καλουπιών (καλούπια), φυγοκεντρική χύτευση, χύτευση υπό πίεση και χύτευση συνεχούς καλουπιού. Θα πρέπει να κατανοήσετε προσεκτικά την ουσία, τα χαρακτηριστικά και τους τομείς εφαρμογής ειδικών τύπων χύτευσης.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Η έννοια και το εύρος της παραγωγής χυτηρίου.

2. Ταξινόμηση μεθόδων παραγωγής χυτών.

3. Τα κύρια πλεονεκτήματα της απόκτησης χυτών εξαρτημάτων.

4. Ιδιότητες χύτευσης κραμάτων.

5. Υλικά χύτευσης που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή καλουπιών και πυρήνων χύτευσης.

6. Ποιες είναι οι απαιτήσεις για τα υλικά χύτευσης;

7. Βασικές λειτουργίες κατά την απόκτηση χυτών.

8. Χύτευση, χειροκίνητη και μηχανή, κατά τη χύτευση σε καλούπια άμμου και πηλού.

9. Σκοπός και παραγωγή ράβδων.

10. Μέθοδοι για το νοκ άουτ και τον καθαρισμό των χυτών.

11. Περιγράψτε την ουσία της μεθόδου χύτευσης του χαμένου κεριού, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου.

12. Η ουσία της μεθόδου χύτευσης κελύφους και τα πλεονεκτήματά της.

13. Αναφέρετε τα πλεονεκτήματα της χύτευσης σε μεταλλικά καλούπια (καλούπια).

14. Περιγράψτε την ουσία της μεθόδου χύτευσης με έγχυση.

15. Εξηγήστε την ουσία της παραγωγής μορφοποιημένων χυτών με χρήση φυγοκεντρικών μηχανών.

16. Πεδίο εφαρμογής συνεχούς χύτευσης.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Εξηγήστε την ουσία της διαδικασίας συμπίεσης χρησιμοποιώντας άμεσες και αντίστροφες μεθόδους.

2. Βασικά εργαλεία και εξοπλισμός για πρεσάρισμα.

3. Τεχνολογία διαδικασίας πίεσης.

4. Πρεσαριστά προϊόντα.

5. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της πρέσας ως μίας από τις μεθόδους της OMD;

Σχέδιο- παραμόρφωση μεταλλικών υλικών σε ψυχρή κατάσταση. Κατά τη διαδικασία της ψυχρής πλαστικής παραμόρφωσης, το μέταλλο σκληραίνει (σκληραίνει). Τα προϊόντα σχεδίασης έχουν υψηλή ακρίβεια διαστάσεων και καλή ποιότητα επιφάνειας. Είναι απαραίτητο να έχουμε καλή κατανόηση των λειτουργιών της τεχνολογικής διαδικασίας σχεδίασης, ειδικά στις εργασίες προκαταρκτικής προετοιμασίας μετάλλου, να μελετήσουμε τα εργαλεία και τον εξοπλισμό σχεδίασης, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου, να γνωρίζουμε τα προϊόντα της σχέδιο.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Η ουσία και τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας σχεδίασης.

2. Σχέδια και αρχές λειτουργίας ελασματουργείων.

3. Προϊόντα σχεδίασης.

Παραγωγή λυγισμένων προφίλ– μέθοδος μορφοποίησης φύλλου υλικού σε ψυχρή κατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνονται διαμορφωμένα προφίλ λεπτού τοιχώματος πολύ περίπλοκης διαμόρφωσης και μεγάλου μήκους. Κατανοήστε την ουσία αυτής της μεθόδου και το πεδίο εφαρμογής της.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Πείτε μας για την τεχνολογική διαδικασία παραγωγής ενός λυγισμένου προφίλ από ένα κενό φύλλο.

Δωρεάν σφυρηλάτηση- θερμή διαμόρφωση μετάλλων, κατά την οποία το τεμάχιο εργασίας παραμορφώνεται χρησιμοποιώντας ένα γενικό εργαλείο. Κατά τη σφυρηλάτηση, η αλλαγή του σχήματος συμβαίνει λόγω της ροής του μετάλλου σε κατευθύνσεις κάθετες προς την κίνηση του εργαλείου παραμόρφωσης - του κρούσης. Η σφυρηλάτηση είναι μια λογική και οικονομικά αποδοτική διαδικασία για την παραγωγή τεμαχίων κατεργασίας υψηλής ποιότητας με υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε μικρής κλίμακας και ατομική παραγωγή.

Εξοικειωθείτε με τα τεμάχια εργασίας που χρησιμοποιούνται στη σφυρηλάτηση, τις εργασίες σφυρηλάτησης ανοιχτής μήτρας και τα σχετικά εργαλεία. Εξετάστε τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται σε κάθε εφαρμογή και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της σφυρηλάτησης ανοιχτής μήτρας.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Ποια είναι η ουσία της διαδικασίας ανοιχτής σφυρηλάτησης;

2. Τι είναι το τεμάχιο εργασίας κατά τη σφυρηλάτηση;

3. Ποιες εργασίες ανοιχτής σφυρηλάτησης γνωρίζετε και ποια εργαλεία σφυρηλάτησης χρησιμοποιούνται;

Σφράγιση- ένας τύπος σφυρηλάτησης που σας επιτρέπει να μηχανοποιήσετε και να αυτοματοποιήσετε αυτή τη διαδικασία. Η σφράγιση μπορεί να είναι ζεστή και κρύα, ογκομετρική και φύλλο. Είναι απαραίτητο να μελετηθούν οι βασικές μέθοδοι και λειτουργίες ογκομετρικής σφράγισης και σφράγισης φύλλων, εργαλεία, εξοπλισμός, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Δώστε προσοχή στις προοδευτικές μεθόδους ογκομετρικής σφράγισης: κύλιση σταυρωτής σφήνας, περιστροφική συμπίεση, σφράγιση σε διαχωρισμένες μήτρες κ.λπ.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Συγκρίνετε σφυρηλάτηση και σφράγιση. Ποιος τύπος επεξεργασίας είναι πιο προοδευτικός; Γιατί;

2. Περιγράψτε τα κύρια στάδια της διαδικασίας σφυρηλάτησης θερμής μήτρας.

3. Ποια είναι τα αρχικά κενά για σφυρηλάτηση μήτρας;

4. Συγκρίνετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της σφυρηλάτησης καλουπιών σε ανοιχτές και κλειστές μήτρες.

5. Σχεδιάστε διαγράμματα εργασιών σφυρηλάτησης ψυχρής μήτρας.

6. Ποιες είναι οι πρώτες ύλες και τα προϊόντα σφράγισης λαμαρίνας;

7. Ποιες εργασίες σφράγισης λαμαρίνας γνωρίζετε;

2.3. Βασικά στοιχεία τεχνολογίας συγκόλλησης

Η συγκόλληση είναι η πιο προοδευτική, ιδιαίτερα παραγωγική και πολύ οικονομική τεχνολογική μέθοδος για την παραγωγή μόνιμων αρμών. Η συγκόλληση μπορεί να θεωρηθεί ως λειτουργία συναρμολόγησης (ειδικά στον κατασκευαστικό κλάδο) και ως μέθοδος παραγωγής τεμαχίων. Σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας, χρησιμοποιούνται ευρέως συνδυασμένα συγκολλημένα μέρη, τα οποία αποτελούνται από μεμονωμένα τεμάχια κατεργασίας που κατασκευάζονται με διαφορετικές τεχνολογικές διαδικασίες και μερικές φορές διαφορετικά υλικά. Το εξάρτημα τεμαχίζεται στα συστατικά μέρη του με την επακόλουθη συγκόλλησή τους, εάν η κατασκευή του ως στερεού χυτού ή συμπαγούς σφυρηλάτησης συνδέεται με μεγάλες δυσκολίες παραγωγής, έλλειψη εξοπλισμού, περίπλοκη μηχανική κατεργασία ή εάν μεμονωμένα μέρη του εξαρτήματος λειτουργούν σε ιδιαίτερα δύσκολες συνθήκες. συνθήκες (αυξημένη φθορά και θερμοκρασία, διάβρωση κ.λπ.) και η παραγωγή τους απαιτεί τη χρήση ακριβότερων υλικών.

Κατά την έναρξη της μελέτης του τμήματος συγκόλλησης, είναι απαραίτητο, πρώτα απ 'όλα, να κατανοήσουμε τη φυσική ουσία των διεργασιών συγκόλλησης, η οποία συνίσταται στο σχηματισμό ισχυρών ατομικών-μοριακών δεσμών μεταξύ των επιφανειακών στρωμάτων των τεμαχίων που συνδέονται. Για να αποκτήσετε μια συγκολλημένη ένωση, είναι απαραίτητο να καθαρίσετε τις συγκολλημένες επιφάνειες από ρύπους και οξείδια, να φέρετε τις ενωμένες επιφάνειες πιο κοντά μεταξύ τους και να τους προσδώσετε λίγη ενέργεια (ενέργεια ενεργοποίησης). Αυτή η ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί με τη μορφή θερμότητας (θερμική ενεργοποίηση) και με τη μορφή ελαστοπλαστικής παραμόρφωσης (μηχανική ενεργοποίηση). Ανάλογα με τη μέθοδο ενεργοποίησης, όλες οι μέθοδοι συγκόλλησης χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: θερμική, θερμομηχανική και μηχανική.

Θα πρέπει να εξοικειωθείτε με την πιθανή πηγή θερμότητας κατά τη συγκόλληση και τα κριτήρια για τη συγκολλησιμότητα των υλικών και επίσης να δώσετε προσοχή στη δυνατότητα κατασκευής των συγκολλημένων αρμών.

Θερμική κατηγορία συγκόλλησης- σύνδεση με τήξη με χρήση θερμικής ενέργειας (τόξο, ηλεκτροσκωρία, πλάσμα, δέσμη ηλεκτρονίων, λέιζερ, αέριο).

Στη συγκόλληση τόξου, η πηγή θερμότητας για την τήξη του μετάλλου είναι ένα ηλεκτρικό τόξο που εμφανίζεται μεταξύ του τεμαχίου εργασίας και του ηλεκτροδίου. Κατά τη μελέτη της συγκόλλησης ηλεκτρικού τόξου, ο μαθητής πρέπει να εξοικειωθεί με την ουσία της διαδικασίας τόξου, να μελετήσει την τεχνολογία, τον εξοπλισμό, τους τομείς εφαρμογής της χειροκίνητης συγκόλλησης τόξου, καθώς και άλλες μεθόδους συγκόλλησης τόξου: αυτόματη συγκόλληση με βυθισμένο τόξο και συγκόλληση σε προστατευτικό περιβάλλον αερίου. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στο θέμα της ηλεκτροσυγκόλλησης με ηλεκτροσκωρία. Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι το ηλεκτρικό τόξο καίγεται εδώ μόνο στην αρχή της διαδικασίας για την προετοιμασία του λουτρού σκωρίας και η περαιτέρω τήξη του πληρωτικού και του βασικού μετάλλου επιτυγχάνεται λόγω της θερμότητας που παράγεται όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από το λουτρό σκωρίας.

Η συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων σε κενό, πίδακα πλάσματος ή δέσμη λέιζερ είναι μια ειδική μέθοδος ηλεκτρικής συγκόλλησης. Εξετάστε την τεχνολογία αυτών των τύπων συγκόλλησης, τα χαρακτηριστικά των συγκολλημένων αρμών και το πεδίο εφαρμογής.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της συγκόλλησης αερίου είναι η χρήση φλόγας αερίου ως πηγή θερμότητας. Συνιστάται η μελέτη της διαδικασίας καύσης και της δομής της φλόγας συγκόλλησης, ο σχεδιασμός του φακού αερίου, ο εξοπλισμός και η τεχνολογία συγκόλλησης.

Στη συνέχεια πρέπει να εξετάσουμε το ενδεχόμενο κοπής μετάλλων. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι κοπής: διαχωρισμός, επιφανειακή και κοπή με λόγχη οξυγόνου. Ανάλογα με τη μέθοδο θέρμανσης του μετάλλου μέχρι την τήξη, υπάρχουν κοπή μετάλλων με οξυγόνο, ροή οξυγόνου, πλάσμα και τόξο αέρα.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Εξηγήστε την ουσία της διαδικασίας συγκόλλησης με ηλεκτρικό τόξο.

2. Χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά συγκόλλησης με αναλώσιμα και μη ηλεκτρόδια.

3. Γιατί τα μεταλλικά ηλεκτρόδια επικαλύπτονται με επιστρώσεις και τι είδους;

4. Χειροκίνητη συγκόλληση τόξου.

5. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα αυτόματης συγκόλλησης με βυθισμένο τόξο.

6. Εξηγήστε την ουσία των διαδικασιών συγκόλλησης τόξου σε προστατευτικό περιβάλλον.

7. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα συγκόλλησης με ηλεκτροσκωρία.

8. Καταγράψτε και χαρακτηρίστε ειδικές μεθόδους συγκόλλησης με σύντηξη.

9. Εξηγήστε την τεχνολογία της συγκόλλησης αερίου.

10. Πείτε μας για το εύρος της συγκόλλησης αερίου.

Η συγκόλληση με ηλεκτρική επαφή ήταν ένας τύπος συγκόλλησης με βραχυπρόθεσμη θέρμανση του συνδέσμου και ανατροπή των θερμαινόμενων τεμαχίων. Αυτός είναι ένας ιδιαίτερα παραγωγικός τύπος συγκόλλησης· μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί και να μηχανοποιηθεί, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανολογία. Είναι απαραίτητο να εξοικειωθείτε με τη συγκόλληση με ηλεκτρική αντίσταση και τις ποικιλίες της: πισινό, σημείο, ραφή, ανάγλυφο. Είναι απαραίτητο να μελετήσουμε λεπτομερώς την τεχνολογία, τους τρόπους και τον εξοπλισμό της συγκόλλησης ηλεκτρικής επαφής.

Στη συγκόλληση διάχυσης, σχηματίζεται ένας σύνδεσμος ως αποτέλεσμα της αμοιβαίας διάχυσης των ατόμων των επιφανειακών στρωμάτων των υλικών που έρχονται σε επαφή. Αυτή η μέθοδος συγκόλλησης σας επιτρέπει να αποκτήσετε υψηλής ποιότητας αρμούς μετάλλων και κραμάτων σε ομοιογενείς και ετερογενείς συνδυασμούς. Κατανοήστε τα χαρακτηριστικά τεχνολογίας και τις εφαρμογές της συγκόλλησης διάχυσης.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Σχεδιάστε και εξηγήστε διαγράμματα συγκόλλησης με σημείο, ρολό, ραφή και ανακούφιση με ηλεκτρική επαφή.

2. Δώστε παραδείγματα χρήσης της συγκόλλησης με αντίσταση στη μηχανολογία.

3. Πείτε μας σε ποιους τομείς της εθνικής οικονομίας χρησιμοποιείται η συγκόλληση διάχυσης.

Κατηγορία μηχανικής συγκόλλησης- συγκόλληση που πραγματοποιείται με μηχανική ενέργεια και πίεση χωρίς προθέρμανση των τεμαχίων που ενώνονται (ψυχρή συγκόλληση, συγκόλληση με υπερήχους, συγκόλληση με έκρηξη, συγκόλληση με τριβή). Είναι απαραίτητο να εξοικειωθείτε με την τεχνολογία, τα πλεονεκτήματα και το εύρος αυτών των τύπων συγκόλλησης.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Σχεδιάστε και εξηγήστε διαγράμματα των τύπων συγκόλλησης της μηχανικής κατηγορίας.

Επιφανειακά- μέθοδος αποκατάστασης φθαρμένων και ενίσχυσης γνήσιων εξαρτημάτων. Επί του παρόντος, έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται ευρέως διάφορες μέθοδοι επίστρωσης και επίστρωσης. Οι επιφανειακές εργασίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία επιφανειακών στρωμάτων με τις απαιτούμενες ιδιότητες σε μέρη. Είναι απαραίτητο να μελετηθεί η τεχνολογία των διαφόρων μεθόδων επιφανειών, υλικών και εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται στις εργασίες επιφανειών.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Αναφέρετε τις τεχνικές και τις μεθόδους επίστρωσης.

2. Εξηγήστε τις εφαρμογές της επιφανείας.

Συγκόλληση- μια τεχνολογική διαδικασία ένωσης μεταλλικών τεμαχίων χωρίς τήξη τους με την εισαγωγή λιωμένου μετάλλου - συγκόλλησης - μεταξύ τους.

Η συγκόλληση έχει σημείο τήξης χαμηλότερο από το σημείο τήξης των μετάλλων που ενώνονται. Θα πρέπει να κατανοήσετε τη φυσική ουσία των διαδικασιών συγκόλλησης, να γνωρίζετε μεθόδους συγκόλλησης και τύπους αρμών συγκόλλησης. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε σε ποιες περιπτώσεις πρέπει να χρησιμοποιείται μαλακή συγκόλληση και σε ποιες σκληρή συγκόλληση. Είναι απαραίτητο να μελετηθούν οι περιοχές εφαρμογής συγκόλλησης μετάλλων και κραμάτων.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Η φυσική ουσία της διαδικασίας συγκόλλησης.

2. Ποιος είναι ο σκοπός της ροής κατά τη συγκόλληση;

3. Τι εξοπλισμός χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση;

Η ποιότητα των συγκολλημένων και συγκολλημένων αρμών αξιολογείται χρησιμοποιώντας καταστροφικές μεθόδους δοκιμών. Είναι απαραίτητο να μελετηθούν εξωτερικά και εσωτερικά ελαττώματα στις συνδέσεις και μέθοδοι για τον έλεγχό τους.

Η παραβίαση των τεχνολογικών συνθηκών συγκόλλησης οδηγεί σε ορισμένες περιπτώσεις στην εμφάνιση τάσεων και παραμορφώσεων στους συγκολλημένους αρμούς. Είναι απαραίτητο να εξοικειωθείτε με μέτρα για την καταπολέμηση των τάσεων που προκύπτουν κατά τη συγκόλληση και τις μεθόδους διόρθωσης παραμορφωμένων στοιχείων και δομών.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Καταγράψτε τα ελαττώματα των συγκολλημένων και συγκολλημένων αρμών.

2. Καταγράψτε καταστροφικές και μη καταστροφικές μεθόδους για τη δοκιμή συγκολλημένων και συγκολλημένων αρμών.

3. Να αναφέρετε τους λόγους εμφάνισης υπολειμματικών τάσεων σε συγκολλημένες κατασκευές.

4. Πώς μπορεί να μειωθεί ή να εξαλειφθεί πλήρως η παραμόρφωση των κατασκευών κατά τη συγκόλληση;

Θέμα 3. Βασικά στοιχεία επεξεργασίας διαστάσεων κενών εξαρτημάτων μηχανής

Η επεξεργασία διαστάσεων νοείται ως η παροχή μεγεθών και σχημάτων εξαρτημάτων που αντιστοιχούν στο σχέδιο χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους κοπής χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα μηχανήματα και εργαλεία. Η κοπή μπορεί να θεωρηθεί η τελική λειτουργία στον κύκλο παραγωγής διαφόρων προϊόντων μηχανουργικής κατασκευής, αφού μόνο αυτή παρέχει ένα δεδομένο επίπεδο ακρίβειας.

3.1. Βασικές πληροφορίες για τη διαδικασία κοπής μετάλλων

Η κοπή μετάλλων έχει σκοπό να δώσει στα μέρη την απαιτούμενη γεωμετρία με την κατάλληλη καθαριότητα της επιφάνειας. Σε αυτή την περίπτωση, πριν από την έναρξη της επεξεργασίας, το μελλοντικό τμήμα ονομάζεται τεμάχιο εργασίας, κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας αυτό το τεμάχιο εργασίας ονομάζεται τεμάχιο εργασίας και στο τέλος όλων των τύπων επεξεργασίας λαμβάνεται ένα τελικό μέρος.

Το στρώμα μετάλλου που αφαιρείται κατά την επεξεργασία ονομάζεται επιτρεπόμενο και η χειροκίνητη αφαίρεση του επιδόματος αντιστοιχεί στην κατεργασία μετάλλου και η αφαίρεση του περιθωρίου από τις μηχανές αντιστοιχεί στη μηχανική επεξεργασία.

Η κίνηση των εκτελεστικών οργάνων των μεταλλοκοπτικών μηχανών διακρίνεται σε εργασιακή και βοηθητική. Συζητήστε ποιες κινήσεις ονομάζονται εργάτες και απεικονίστε τις σχηματικά στο σχήμα. Λάβετε υπόψη ότι η συνολική κίνηση του κοπτικού εργαλείου σε σχέση με το τεμάχιο εργασίας ονομάζεται κίνηση κοπής που προκύπτει.

Κατά την κοπή, λαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθοι τύποι εργασιών: στροφή, διάτρηση, φρεζάρισμα, πλάνισμα, διάνοιξη, λείανση. Κατανοήστε ότι αυτή η διαίρεση είναι σχετική, καθώς οποιοσδήποτε τύπος επεξεργασίας έχει έναν αριθμό υποτύπων, για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιούνται επιπρόσθετα γεωτρήσεις, βύθιση, διόγκωση κ.λπ.

Χρησιμοποιώντας τα διαγράμματα και τα σχέδια που δίνονται στα σχολικά βιβλία, κατανοήστε τους τύπους των επιφανειών που επεξεργάζονται. Σε αυτή την περίπτωση, δώστε ιδιαίτερη προσοχή στη γεωμετρία του κοπτικού εργαλείου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός εργαλείου τόρνευσης. Η διαδικασία σχηματισμού τσιπ είναι ο κύριος μηχανισμός κοπής και εξαρτάται από τη δύναμη κοπής και τις συνθήκες κοπής. Όλα αυτά χαρακτηρίζονται από δύναμη κοπής. Με βάση αυτές τις παραμέτρους, μελετήστε τις τυπικές παραμέτρους κοπής και κατανοήστε τις αρχές επιλογής των συνθηκών κοπής, συμπεριλαμβανομένου του υπολογισμού του χρόνου επεξεργασίας.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Ποιες κινήσεις κατά τη μηχανική κατεργασία ονομάζονται εργασιακές και ποιες βοηθητικές;

2. Ποια είδη επιφανειών διακρίνονται κατά τη μηχανική επεξεργασία;

3. Ποιες γωνίες διακρίνονται στο τμήμα κοπής του εργαλείου:

4. Τι σημαίνει κοπή επιπέδων σε σύστημα στατικών συντεταγμένων;

5. Περιγράψτε τη διαδικασία σχηματισμού τσιπ.

6. Τι σημαίνει δύναμη κοπής;

7. Ποιες λειτουργίες περιλαμβάνουν τη λειτουργία κοπής και πώς επιλέγεται;

8. Πώς υπολογίζεται ο χρόνος επεξεργασίας;

3.2. Ταξινόμηση κοπτικών μηχανών και τεχνολογία

επεξεργασία κοπής

Όλες οι μηχανές κοπής μετάλλων χωρίζονται σε ομάδες ανάλογα με τη φύση της εργασίας που εκτελείται και τον τύπο των εργαλείων που χρησιμοποιούνται. Εξετάστε λεπτομερώς την ταξινόμηση που υιοθετήθηκε στη Ρωσία και κατανοήστε το ενιαίο σύστημα συμβολικής ονομασίας των εργαλειομηχανών, που νοείται ως αρίθμηση. Στη συνέχεια, ρίξτε μια λεπτομερή ματιά στις τεχνολογίες κοπής που εκτελούνται σε διαφορετικές μηχανές κοπής μετάλλων.

Επεξεργασία σε τόρνους.Χρησιμοποιώντας εικόνες, εξετάστε τα κύρια εξαρτήματα ενός τόρνου κοπής με βίδες και κατανοήστε γιατί οι τόρνοι ονομάζονται συχνά γενικοί. Αναλύστε τους τύπους μηχανών τόρνου.

Επεξεργασία σε μηχανές διάτρησης και διάτρησης.Κατανοήστε τι σημαίνει επεξεργασία στρογγυλών οπών σε μηχανές διάτρησης.

Επεξεργασία σε φρέζες.Κατανοήστε τι είναι το φρεζάρισμα και ποιοι τύποι κοπτικών χρησιμοποιούνται για αυτό.

Επεξεργασία σε μηχανές πλάνισης, κουλοχέρηδων και πλαναρίσματος.Λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους επεξεργασίας επιφανειών με πλάνισμα, επισημάνετε τα χαρακτηριστικά αυτής της ομάδας μηχανών. Μελετήστε το είδος των εργαλείων που χρησιμοποιούνται για αυτούς τους σκοπούς. Σχεδιάστε ένα διάγραμμα εργασίας στις μηχανές αυτής της ομάδας.

Επεξεργασία σε μηχανές λείανσης και φινιρίσματος.Μάθετε τη διαδικασία λείανσης και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για αυτό το σκοπό. Λάβετε υπόψη ότι η λείανση αναφέρεται επίσης σε εργασίες κοπής και κατανοήστε τι περιλαμβάνει αυτό. Ελέγξτε τις μεθόδους λείανσης και τους τύπους τριβείων.

Για όλες τις τεχνολογίες κοπής που εξετάζονται, μελετήστε τους πιθανούς τύπους εργασίας.

Συμπερασματικά, προσέξτε τις δυνατότητες μηχανοποίησης και αυτοματοποίησης των μεταλλοκοπτικών μηχανημάτων. Κατανοήστε τι είναι τα μηχανήματα αριθμητικού ελέγχου υπολογιστών (CNC) και πώς συναρμολογούνται σε ευέλικτες αυτόματες γραμμές (FAL). Εισαγάγετε μόνοι σας την έννοια των ρομπότ και των χειριστών.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Σε τι χρησιμεύουν οι τόρνοι;

2. Γιατί οι τόρνοι ονομάζονται συχνά καθολικοί;

3. Τι εννοείται με τον όρο βύθιση και διάνοιξη μεγάλων οπών.

4. Ποιοι είναι οι κύριοι τύποι κοπτικών;

5. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των μηχανών πλανίσματος;

6. Τι σημαίνει η διαδικασία λείανσης;

7. Τι σημαίνει λειαντικό εργαλείο;

8. Για ποιους σκοπούς χρησιμοποιούνται τα ρομπότ και οι χειριστές στη μηχανική κατεργασία;

3.3. Ηλεκτροφυσική-χημική επεξεργασία υλικών

Σε σύγκριση με τη συμβατική κοπή μετάλλων, αυτοί οι τύποι επεξεργασίας έχουν πολλά πλεονεκτήματα: επιτρέπουν την επεξεργασία υλικών με υψηλές μηχανικές ιδιότητες, η επεξεργασία των οποίων με συμβατικές μεθόδους είναι δύσκολη ή εντελώς αδύνατη (σκληρά κράματα, ρουμπίνια, διαμάντια, ακόμη και υπερσκληρά υλικά). και επίσης καθιστούν δυνατή την επεξεργασία των πιο πολύπλοκων επιφανειών (τρύπες με καμπύλο άξονα, τυφλές οπές διαμορφωμένου προφίλ κ.λπ.).

Όλες αυτές οι μέθοδοι συνήθως χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες, οι οποίες περιλαμβάνουν:

Μέθοδοι ηλεκτροφυσικής επεξεργασίας.Οι μέθοδοι που ανήκουν σε αυτή την ομάδα ονομάζονται συχνότερα ηλεκτροδιαβρωτικές και ηλεκτροδέσμες, ανάλογα με τη μέθοδο παροχής ενέργειας στην επιφάνεια που υποβάλλεται σε επεξεργασία.

Η κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης αγώγιμων μετάλλων και κραμάτων βασίζεται στο φαινόμενο της τοπικής καταστροφής του υλικού υπό την επίδραση ενός παλμικού ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται μεταξύ αυτού και ενός ειδικού ηλεκτροδίου.

Οι εκκενώσεις ρεύματος πραγματοποιούνται απευθείας στη ζώνη επεξεργασίας, όπου μετατρέπονται σε θερμότητα, τήκοντας σωματίδια του υπό επεξεργασία μετάλλου.

Αποκορύφωμα:

Επεξεργασία με ηλεκτρικό σπινθήρα;

Ηλεκτρική επεξεργασία παλμών;

Επεξεργασία ηλεκτρικού τόξου επαφής;

Θεραπεία με υπερήχους.

Η επεξεργασία ηλεκτροδέσμης πραγματοποιείται σε οποιοδήποτε υλικό και δεν εξαρτάται από την ηλεκτρική αγωγιμότητά τους. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια παρέχεται στην επιφάνεια που επεξεργάζεται με τη χρήση κβαντικών γεννητριών (λέιζερ) ή πυροβόλων δέσμης ηλεκτρονίων.

Αποκορύφωμα:

Θεραπεία με δέσμη φωτός (λέιζερ).

Επεξεργασία δέσμης ηλεκτρονίων.

Εξετάστε κάθε μέθοδο ξεχωριστά και σχεδιάστε ένα διάγραμμα επεξεργασίας στις σημειώσεις σας.

Μέθοδοι ηλεκτροχημικής επεξεργασίας.Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία και βασίζονται στην ανοδική διάλυση του μετάλλου (άνοδος) με τη διέλευση ενός ηλεκτρολύτη συνεχούς ρεύματος μέσω του διαλύματος.

Αποκορύφωμα:

Ηλεκτροχημική χάραξη (γυάλισμα);

Διαστατική ηλεκτροχημική επεξεργασία;

Ηλεκτροχημική-μηχανική επεξεργασία;

Χημική-μηχανική επεξεργασία.

Κατανοήστε μόνοι σας την ουσία κάθε μεθόδου, τις δυνατότητές της και το πεδίο εφαρμογής της. Συνοδέψτε την περίληψη με διαγράμματα της διαδικασίας επεξεργασίας.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Ποια είναι η ουσία των μεθόδων ηλεκτροφυσικής επεξεργασίας;

2. Γιατί μόνο τα ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης;

3. Ποια είναι η πηγή ενέργειας κατά την υπερηχητική επεξεργασία;

4. Ποιες τεχνολογικές λειτουργίες μπορούν να πραγματοποιηθούν με χρήση λέιζερ;

5. Ποια είναι η ουσία των μεθόδων ηλεκτροχημικής επεξεργασίας;

6. Για ποιους σκοπούς χρησιμοποιείται η ηλεκτροχημική χάραξη (γυάλισμα);

7. Γιατί ένας τύπος ηλεκτροχημικής επεξεργασίας ονομάζεται διαστασιακή;

Θέμα 4. Βασικές αρχές της τεχνολογίας παραγωγής για κενά και εξαρτήματα

μηχανήματα κατασκευασμένα από μη μεταλλικά και σύνθετα υλικά

Η έννοια των «μη μεταλλικών υλικών» περιλαμβάνει πλαστικά, ελαστικά υλικά, ξύλο, πυριτικά γυαλιά, κεραμικά, υαλοκεραμικά και άλλα υλικά.

Τα μη μεταλλικά υλικά δεν είναι μόνο υποκατάστατα των μετάλλων, αλλά συχνά χρησιμοποιούνται ως ανεξάρτητα υλικά, μερικές φορές ακόμη και ως αναντικατάστατα υλικά (καουτσούκ, γυαλί). Μερικά υλικά έχουν υψηλή μηχανική και ειδική αντοχή, ελαφρότητα, θερμική και χημική αντοχή, υψηλά χαρακτηριστικά ηλεκτρικής μόνωσης κ.λπ. Ιδιαίτερα αξιοσημείωτη είναι η δυνατότητα κατασκευής μη μεταλλικών υλικών. Η χρήση μη μεταλλικών υλικών παρέχει σημαντική οικονομική απόδοση.

Μη μεταλλικά δομικά υλικά

Κατά τη μελέτη των μη μεταλλικών δομικών υλικών, είναι απαραίτητο, πρώτα απ 'όλα, να κατανοήσουμε ότι η βάση των μη μεταλλικών υλικών είναι τα πολυμερή. Είναι γνωστό ότι τα πολυμερή μακρομόρια είναι γραμμικά, διακλαδισμένα, διασταυρωμένα και με δομή κλειστού χωρικού δικτύου. Ο τύπος των πολυμερών μακρομορίων καθορίζει τη συμπεριφορά τους όταν θερμαίνονται. Ανάλογα με αυτό, τα πολυμερή χωρίζονται σε θερμοπλαστικά και θερμοσκληρυνόμενα. Μελετήστε τα δομικά χαρακτηριστικά των πολυμερών και την ταξινόμηση τους. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στη φυσική κατάσταση και τη σύσταση φάσης των πολυμερών.

Τα πλαστικά είναι τεχνητά υλικά κατασκευασμένα από οργανικά πολυμερή. Είναι απαραίτητο να μελετηθεί η σύνθεση απλών και πολύπλοκων πλαστικών, να εξοικειωθείτε με τις ιδιότητες και την ταξινόμηση τους. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στη χρήση θερμοπλαστικών και θερμοσκληρυνόμενων πλαστικών.

Η επεξεργασία πλαστικών σε προϊόντα και μέρη είναι δυνατή και στις τρεις φυσικές καταστάσεις των πολυμερών: παχύρρευστο, εξαιρετικά ελαστικό και στερεό. Επιπλέον, η κύρια διαμόρφωση και παραγωγή των ακατέργαστων τεμαχίων πραγματοποιείται σε παχύρρευστη ρευστή κατάσταση. Η απόδοση του τελικού σχήματος και μεγέθους σε εξαρτήματα και προϊόντα από πλαστικό πραγματοποιείται σε εξαιρετικά ελαστική και σκληρή κατάσταση. Μελέτη μεθόδων επεξεργασίας πλαστικών σε προϊόντα και μεθόδων παραγωγής μόνιμων αρμών από πλαστικά με συγκόλληση και κόλληση. Κατανοήστε την ουσία των μεθόδων, εργαλείων και εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται.

Μια σημαντική ομάδα πολυμερών είναι τα καουτσούκ, τα οποία αποτελούν τη βάση μιας ξεχωριστής κατηγορίας δομικών υλικών - καουτσούκ. Ως τεχνικό υλικό, το καουτσούκ έχει υψηλές πλαστικές ιδιότητες. Επιπλέον, το καουτσούκ έχει μια σειρά από σημαντικές ιδιότητες όπως αντοχή σε αέρια και νερό, χημική αντοχή, πολύτιμες ηλεκτρικές ιδιότητες κ.λπ. Κατανοήστε τη σύνθεση των καουτσούκ και την επίδραση των διαφόρων προσθέτων στις ιδιότητές τους. Μελετήστε τις φυσικές και χημικές ιδιότητες και τους τομείς εφαρμογής του καουτσούκ διαφόρων μάρκες.

Το τεχνολογικό σχέδιο για την παραγωγή προϊόντων από καουτσούκ περιλαμβάνει τις εργασίες παρασκευής μίγματος καουτσούκ, χύτευσης και βουλκανισμού (χημική αλληλεπίδραση καουτσούκ και θείου). Εξετάστε τις μεθόδους σχηματισμού προϊόντων από καουτσούκ και τις μεθόδους παραγωγής προϊόντων από ύφασμα από καουτσούκ.

Μια ειδική ομάδα αποτελείται από χρώματα και κόλλες. Καταλάβετε μόνοι σας τι είναι τα βερνίκια και τα σμάλτα. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε εδώ ότι πρόκειται για πολύπλοκα συστήματα πολλαπλών συστατικών, τα οποία περιέχουν διαφορετικές ουσίες που παρέχουν το απαιτούμενο σύνολο ιδιοτήτων. Εντοπίστε τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα και κάντε μια ταξινόμηση χρωμάτων και βερνικιών.

Ο ρόλος των συγκολλητικών στη σύγχρονη παραγωγή είναι πολύ σημαντικός. Καθιστούν δυνατή την απόκτηση μόνιμων συνδέσεων, μεταξύ άλλων μεταξύ υλικών που είναι εντελώς διαφορετικά στη φύση. Μελετήστε την ταξινόμηση των κόλλων ανά σύνθεση και σκοπό, χαρακτηριστικά των αλλαγών τους και μηχανικές ικανότητες.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1. Τι είναι ένα πολυμερές;

2. Ποια είναι η βάση για την ταξινόμηση των πολυμερών ως «θερμοπλαστικά» και «θερμοσκληρυνόμενα»;

3. Τι χαρακτηρίζει την κρυσταλλική κατάσταση των πολυμερών.

4. Εξηγήστε τις τρεις φυσικές καταστάσεις των πολυμερών: υαλώδη (στερεά), εξαιρετικά ελαστικά και παχύρρευστα.

5. Να αναφέρετε τους λόγους γήρανσης των πολυμερών.

6. Καταγράψτε τα συστατικά που περιλαμβάνονται και τη σύνθεση των σύνθετων πλαστικών.

7. Ποια πλαστικά πληρωτικά γνωρίζετε;

8. Υποδείξτε το πεδίο εφαρμογής των θερμοπλαστικών και των θερμοσκληρυνόμενων.

9. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των πλαστικών έναντι των μεταλλικών υλικών; Ποια είναι τα μειονεκτήματά τους;

10. Ποια συστατικά αποτελούν το καουτσούκ και πώς επηρεάζουν τις ιδιότητές τους;

11. Μιλήστε μας για τις τεχνολογικές μεθόδους κατασκευής προϊόντων από καουτσούκ.

12. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των λαδομπογιών και των σμάλτων;

13. Ποιοι δείκτες χαρακτηρίζουν την ποιότητα του συγκολλητικού συνδέσμου;

Ανόργανα δομικά υλικά

Η ομάδα των ανόργανων υλικών περιλαμβάνει ανόργανα γυαλιά, υαλοκρυσταλλικά υλικά (κεραμικά), κεραμικά, γραφίτη και αμίαντο. Κατανοήστε ότι η βάση των ανόργανων υλικών είναι κυρίως οξείδια και ενώσεις μετάλλων χωρίς οξυγόνο. Λάβετε υπόψη ότι τα περισσότερα από αυτά τα υλικά περιέχουν διάφορες ενώσεις πυριτίου με άλλα στοιχεία και επομένως συχνά ονομάζονται συλλογικά πυριτικά υλικά. Επί του παρόντος, η γκάμα των ανόργανων υλικών έχει επεκταθεί σημαντικά. Χρησιμοποιούνται καθαρά οξείδια αλουμινίου, μαγνησίου, ζιρκονίου κ.λπ., οι ιδιότητες των οποίων υπερβαίνουν σημαντικά αυτές των συμβατικών ενώσεων πυριτίου. Εξετάστε το σύμπλεγμα των φυσικοχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων των ανόργανων υλικών και συγκρίνετε τα με παρόμοιους δείκτες για οργανικά πολυμερή υλικά.

Μια ειδική ομάδα αποτελείται από φυσικά ανόργανα υλικά, τα οποία περιλαμβάνουν γραφίτη, αμίαντο, ξύλο και μια σειρά από πετρώματα (μάρμαρο, βασάλτης, οψιανός). Μελετήστε τα χαρακτηριστικά αυτών των υλικών και τις τεχνικές τους δυνατότητες.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

1 Ποια ορυκτά υλικά ανήκουν στο πυριτικό γυαλί;

2. Τι είναι τα υαλοκεραμικά, υποδείξτε πώς να τα αποκτήσετε.

3. Τι είναι τα τεχνικά κεραμικά;

Σύνθετα δομικά υλικά

Τα σύνθετα υλικά είναι τεχνητά υλικά που λαμβάνονται με συνδυασμό χημικά ανόμοιων συστατικών. Στα σύνθετα υλικά, σε αντίθεση με τα κράματα, τα συστατικά διατηρούν τις εγγενείς ιδιότητές τους και υπάρχει μια σαφής διεπαφή μεταξύ τους. Υπάρχουν φυσικά (ευτηκτικά) και τεχνητά σύνθετα υλικά.

Επιστήμη υλικών και τεχνολογία νέων υλικών

Πληροφορίες ΠΡΟΦΙΛ

Η κατεύθυνση εκπαίδευσης για πιστοποιημένο πτυχιούχο 22/03/01 - «Επιστήμη υλικών και Τεχνολογία Υλικών» εγκρίθηκε με εντολή του Υπουργείου Παιδείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας με ημερομηνία 12 Νοεμβρίου 2015 αρ. 1331. Η τυπική περίοδος για την κατάκτηση του Το κύριο εκπαιδευτικό πρόγραμμα για προπτυχιακή εκπαίδευση στην κατεύθυνση «Επιστήμη των Υλικών και Τεχνολογία Υλικών» για πλήρη φοίτηση είναι 4 χρόνια.

Οι κύριοι τύποι δραστηριοτήτων ενός πτυχιούχου (που εκπαιδεύεται), τι μπορεί να κάνει ένας απόφοιτος

Τομέας επαγγελματικής δραστηριότητας των αποφοίτων:

• ανάπτυξη, έρευνα, τροποποίηση και χρήση υλικών ανόργανης και οργανικής φύσης για διάφορους σκοπούς· διαδικασίες σχηματισμού, σχήματος και δομής. μετασχηματισμοί στα στάδια παραγωγής, μεταποίησης και λειτουργίας·
• διαδικασίες για την απόκτηση υλικών, ακατέργαστων προϊόντων, ημικατεργασμένων προϊόντων, ανταλλακτικών και προϊόντων, καθώς και διαχείριση της ποιότητάς τους για διάφορους τομείς της μηχανικής και της τεχνολογίας (μηχανολογία και μηχανική οργάνων, αεροπορία και πυραύλων και διαστημική τεχνολογία, πυρηνική ενέργεια, ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης, νανοβιομηχανία, ιατρικός εξοπλισμός, αθλητικές και οικιακές συσκευές κ.λπ.)

Αντικείμενα επαγγελματικής δραστηριότητας του πτυχιούχου:

• τους κύριους τύπους σύγχρονων δομικών και λειτουργικών ανόργανων (μεταλλικών και μη μεταλλικών) και οργανικών (πολυμερών και άνθρακα) υλικών· Σύνθετα και υβριδικά υλικά. Υπερσκληρά υλικά?
• ευφυή και νανοϋλικά, μεμβράνες και επιστρώσεις.
• μέθοδοι και μέσα δοκιμών και διαγνωστικών, έρευνα και ποιοτικός έλεγχος υλικών, μεμβρανών και επιστρώσεων, ημικατεργασμένων προϊόντων, τεμαχίων, εξαρτημάτων και προϊόντων, παντός τύπου εξοπλισμός έρευνας, ελέγχου και δοκιμών, αναλυτικός
• εξοπλισμός, λογισμικό υπολογιστή για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων και την ανάλυση των δεδομένων που λαμβάνονται, τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς των υλικών, την αξιολόγηση και την πρόβλεψη των χαρακτηριστικών απόδοσής τους·
• τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής, επεξεργασίας και τροποποίησης υλικών και επιστρώσεων, εξαρτημάτων και προϊόντων· εξοπλισμός, τεχνολογικός εξοπλισμός και συσκευές· συστήματα ελέγχου διαδικασιών·
• κανονιστική και τεχνική τεκμηρίωση και συστήματα πιστοποίησης για υλικά και προϊόντα, τεχνολογικές διαδικασίες για την παραγωγή και την επεξεργασία τους· τεκμηρίωση αναφοράς, αρχεία και πρωτόκολλα της προόδου και των αποτελεσμάτων των πειραμάτων, τεκμηρίωση σχετικά με τις προφυλάξεις ασφαλείας και την ασφάλεια της ζωής.

Τύποι επαγγελματικών δραστηριοτήτων του πτυχιούχου:

ερευνητικό και υπολογιστικό-αναλυτικό:

• συλλογή δεδομένων για υπάρχοντες τύπους και εμπορικά σήματα υλικών, τη δομή και τις ιδιότητές τους σε σχέση με την επίλυση προβλημάτων που έχουν εκχωρηθεί χρησιμοποιώντας βάσεις δεδομένων και λογοτεχνικές πηγές·
• συμμετοχή στο έργο μιας ομάδας ειδικών για τη διεξαγωγή πειραμάτων και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων τους σχετικά με τη δημιουργία, την έρευνα και την επιλογή υλικών, την αξιολόγηση των τεχνολογικών και υπηρεσιών ιδιοτήτων τους μέσω μιας ολοκληρωμένης ανάλυσης της δομής και των ιδιοτήτων τους,
• φυσικομηχανικές, διαβρωτικές και άλλες δοκιμές.
• συλλογή επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών σχετικά με το θέμα των πειραμάτων για την προετοιμασία ανασκοπήσεων, εκθέσεων και επιστημονικών δημοσιεύσεων, συμμετοχή στην προετοιμασία εκθέσεων σχετικά με την ολοκληρωμένη εργασία ·
• γραφική εργασία και προετοιμασία τεχνικής τεκμηρίωσης σχεδιασμού και εργασίας, αρχείων και πρωτοκόλλων· έλεγχος της συμμόρφωσης των αναπτυγμένων έργων και της τεχνικής τεκμηρίωσης με τα κανονιστικά έγγραφα.

παραγωγή και σχεδιασμός και τεχνολογία:

• συμμετοχή στην παραγωγή υλικών με καθορισμένες τεχνολογικές και λειτουργικές ιδιότητες, σχεδιασμός διαδικασιών υψηλής τεχνολογίας ως μέρος του αρχικού τμήματος σχεδιασμού, τεχνολογικού ή ερευνητικού τμήματος.
• οργάνωση χώρων εργασίας, τεχνικός εξοπλισμός τους, συντήρηση και διάγνωση τεχνολογικού εξοπλισμού, παρακολούθηση της συμμόρφωσης με την τεχνολογική πειθαρχία και την περιβαλλοντική ασφάλεια στο τμήμα παραγωγής για επεξεργασία και επεξεργασία υλικών, ποιοτικός έλεγχος των κατασκευασμένων προϊόντων.
• ανάπτυξη τεχνικών προδιαγραφών για το σχεδιασμό μεμονωμένων μονάδων συσκευών, εξοπλισμού και ειδικών εργαλείων που προβλέπονται από την τεχνολογία για την απόκτηση και την επεξεργασία υλικών.
• συμμετοχή σε εργασίες για την τυποποίηση, προετοιμασία και πιστοποίηση διαδικασιών, εξοπλισμού και υλικών, προετοιμασία εγγράφων κατά τη δημιουργία ενός συστήματος διαχείρισης ποιότητας σε μια επιχείρηση ή οργανισμό.

οργανωτική και διαχειριστική:

• διαχείριση της τεχνολογικής διαδικασίας, διασφαλίζοντας την τεχνική και περιβαλλοντική ασφάλεια της παραγωγής στον τομέα των επαγγελματικών τους δραστηριοτήτων·
• κατάρτιση τεχνικής τεκμηρίωσης (προγράμματα εργασιών, οδηγίες, σχέδια, εκτιμήσεις, αιτήματα για υλικά και εξοπλισμό, κ.λπ.), προετοιμασία καθορισμένων εκθέσεων σύμφωνα με εγκεκριμένα έντυπα·
• πρόληψη τραυματισμών, επαγγελματικών ασθενειών, πρόληψη περιβαλλοντικών παραβιάσεων στον τομέα των επαγγελματικών τους δραστηριοτήτων.

Σύντομη περιγραφή του προπονητικού προφίλ

«Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Νέων Υλικών»είναι η βάση της σύγχρονης τεχνολογίας: αεροπλάνα και πύραυλοι, αυτοκίνητα και πλοία, κτίρια και κατασκευές, μικροηλεκτρονική και υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα και πλοηγοί. Πρόκειται για δομικά υλικά (ισχυρά, ελαφριά, ανθεκτικά στη διάβρωση) και λειτουργικά υλικά (με ειδικές μαγνητικές, ηλεκτρικές, οπτικές και άλλες ιδιότητες). Νέα υλικά μπαίνουν ολοένα και περισσότερο στην καθημερινότητά μας και αλλάζουν ριζικά την ποιότητά τους. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη πολλά ανεπίλυτα προβλήματα που εσείς, οι σημερινοί αιτούντες, πρέπει να λύσετε. Για παράδειγμα, το πρόβλημα του αιώνα που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες υλικών είναι η δημιουργία ενός κεραμικού κινητήρα. Ένας τέτοιος κινητήρας θα είναι ελαφρύς, υψηλής θερμοκρασίας, με υψηλή απόδοση, χαμηλή κατανάλωση καυσίμου και χαμηλές εκπομπές καυσαερίων στο περιβάλλον. Αλλά προς το παρόν, τα κεραμικά είναι ένα πολύ εύθραυστο υλικό από το οποίο δεν μπορεί να κατασκευαστεί κινητήρας.

Βασικοί κλάδοι

• Εισαγωγή στην επιστήμη των υλικών και τεχνολογία νέων υλικών.
• Παραγωγή εξαρτημάτων από σύνθετα υλικά.
• Όργανα και μέθοδοι μελέτης νανοϋλικών.
• Σκληρά κράματα και επιφάνειες.
• Ιδιότητες και εφαρμογές των νανοϋλικών.
• Εξέταση υλικών και νανοϋλικών.
• Κεραμικά υλικά και γυαλί.

Πιθανοί τομείς δραστηριότητας για πτυχιούχους

• Μηχανικός χημικής και φασματικής ανάλυσης υλικών.
• Ακτινολόγος μηχανικός.
• Μηχανικός ηλεκτρονικής μικροσκοπίας.
• Μεταλλολόγος μηχανικός.
• Μηχανικός δοκιμών υλικών και επιστρώσεων.
• Μηχανικός ανίχνευσης ελαττωμάτων.
• Μηχανικός για εξέταση των αιτιών καταστροφής υλικών.
• Τεχνολόγος μηχανικός σύνθετων υλικών.
• Μηχανικός διεργασίας για προστατευτικές επιστρώσεις.
• Μηχανικός προμήθειας υλικών.
• Μηχανικός μάρκετινγκ για υλικά και επιστρώσεις.

• Igolkina Nadezhda - JSC "Gidroavtomatika", μηχανικός,
• Kondratyev Valery - FSUE GNP RKTs "TsSKB-Progress", επικεφαλής του τομέα συγκόλλησης,
• Alexander Podkatov - Volgaburmash OJSC, εργοδηγός,
• Shibanov Denis - Volgaburmash OJSC, μηχανικός σχεδιασμού,
• Shuldeshov Dmitry - SPRP ORC στο NK CHPP-1, Novokuibyshevsk, πλοίαρχος συγκόλλησης.

Εταιρείες με τις οποίες συνεργάζεται το τμήμα, επικοινωνία με επιχειρήσεις όπου πραγματοποιούνται πρακτική άσκηση

• OJSC "Volgaburmash"?
• OJSC "Volzhskaya Territorial Generating Company";
• OJSC "VNIIT NEFT"?
• OJSC Samara Oil Refinery;
• FSUE GNP RKTs "TSSKB - Πρόοδος".
• OJSC "Metalist - Samara"?
• OJSC "Εργοστάσιο ρουλεμάν αεροσκαφών"?
• ZAO Alcoa-SMZ;
• JSC "Aviaagregat"?
• JSC "KOTROKO";
• LLC "IDC "AE-Systems";
• Κρατική Επιχείρηση "Εργοστάσιο κατασκευής οργάνων Samara - Reid"
• OJSC "AVTOVAZ" (Togliatti);
• OJSC "DAAZ" (Dimitrovgrad);
• OJSC "Tyazhmash", (Syzran)
• Ινστιτούτο Δομικής Μακροκινητικής και Προβλημάτων Επιστήμης Υλικών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (ISMAN), Chernogolovka, Περιφέρεια Μόσχας.

Επαφές

Τηλέφωνα Τμήματος Μεταλλουργίας Σκόνης Μεταλλουργίας Νανοϋλικών: 242-28-89

Τμήμα Μεταλλουργίας, Μεταλλουργίας Σκόνης, Νανοϋλικών

Γ. Σαμαρά, αγ. Molodogvardeyskaya, 133

Νανοτεχνολογία

Τεχνολογίες πολυμερών, σύνθετων υλικών και προστατευτικών επιστρώσεων

Πληροφορίες για το εκπαιδευτικό πρόγραμμα

Κύριος στόχος του τμήματος είναι η εκπαίδευση υψηλού επιπέδου προσωπικού στον τομέα της επεξεργασίας πλαστικών, σύνθετων υλικών και προστατευτικών επιστρώσεων.

Τμήμα "Χημεία και τεχνολογία πολυμερών και σύνθετων υλικών"προετοιμάζει και αποφοιτά πτυχιούχους με κατεύθυνση 22/03/01 «Επιστήμη Υλικών και Τεχνολογίες Υλικών»στο πλαίσιο του προγράμματος «Τεχνολογία πολυμερών, σύνθετων υλικών και προστατευτικών επιστρώσεων».

Τύποι μεταπτυχιακών δραστηριοτήτων

Οι απόφοιτοι λαμβάνουν γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες που τους επιτρέπουν να κατέχουν προηγμένες μεθόδους παραγωγής και σύγχρονες μεθόδους επεξεργασίας πλαστικών και σύνθετων υλικών, καθώς και παραδείγματα.

Βασικοί κλάδοι

• Σύνθετα υλικά
• Γραφικά υπολογιστών σε συστήματα σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή
• Βασικές αρχές σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή
• Θεωρητική βάση επεξεργασίας πλαστικών
• Πολυμερείς κόλλες και επιστρώσεις
• Ελαστομερή. Χημεία εκπαίδευσης και τεχνολογίας επεξεργασίας
• Ιδιότητες και τεχνολογίες υλικών νανο-μεγέθους
• Βασικά στοιχεία σχεδιασμού εργοστασίων επεξεργασίας πλαστικών
• Μηχανικές διεργασίες
• Εξοπλισμός, τεχνολογία και υπολογισμοί για χύτευση με έγχυση
• Εξοπλισμός, τεχνολογία και υπολογισμοί για διέλαση κ.λπ.

Παραδείγματα απασχόλησης πτυχιούχων

Υπουργείο Παιδείας της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας

ΕΘΝΙΚΟΣ ΛΕΥΚΟΡΩΣΙΑΣ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Τμήμα Πληροφοριακού και Μετρητικού Εξοπλισμού και Τεχνολογιών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ

(ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ)

Με πειθαρχία

«Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Υλικών»

Μέρος 1

Μινσκ 2003 Εισαγωγή

Στη διαδικασία μελέτης του μαθήματος «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών των Υλικών», παράλληλα με τις διαλέξεις και τις πρακτικές ασκήσεις, σημαντικό ρόλο παίζει η εργαστηριακή πρακτική εργασία. Χωρίς να κατακτήσετε τις δεξιότητες χρήσης της ανάλυσης της συμπεριφοράς των υλικών υπό διάφορες συνθήκες, η στοχευμένη σύνθεση νέων υλικών και η λογική χρήση τους στην πράξη είναι αδύνατη.

Η ολοκλήρωση της εργαστηριακής εργασίας θα σας επιτρέψει να ενοποιήσετε τις θεωρητικές αρχές των κύριων κλάδων της επιστήμης των υλικών, να εξοικειωθείτε με τις σύγχρονες μεθόδους επιστημονικής έρευνας και να αναλύσετε τα πειραματικά αποτελέσματα που λαμβάνονται. Ως αποτέλεσμα, μπορείτε να εκτελέσετε μια μικρή, πλήρως ολοκληρωμένη επιστημονική μελέτη.

Το εγχειρίδιο (μέρος 1) περιέχει εργαστηριακή εργασία που αντικατοπτρίζει τη μελέτη των βασικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων των δομικών υλικών και τη δομή τους.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του παρουσιαζόμενου υλικού είναι η παρουσία ενός αρκετά εκτεταμένου θεωρητικού μέρους, το οποίο επιτρέπει στους μαθητές να προετοιμαστούν ανεξάρτητα για τα μαθήματα. Το εγχειρίδιο παρέχει μια λίστα πρόσθετης βιβλιογραφίας, η οποία θα διευκολύνει μια πιο λεπτομερή μελέτη των έργων.

Σκοπός του εγχειριδίου είναι να εξοικειωθείτε με διάφορα μεταλλικά και μη μεταλλικά δομικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην οργανοποιία και να αποκτήσουν οι μαθητές ξεκάθαρες ιδέες σχετικά με την ποικιλομορφία των φυσικών και χημικών φαινομένων που συμβαίνουν σε υλικά υπό διάφορες συνθήκες κατά τη σύνθεση και τη λειτουργία τους. .

Μετά την ολοκλήρωση των εργαστηριακών εργασιών συντάσσεται έκθεση η οποία περιλαμβάνει:

1) σελίδα τίτλου.

2) βασικές θεωρητικές αρχές.

3) τη διαδικασία εκτέλεσης εργασιών με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων με τη μορφή πινάκων και γραφικών εξαρτήσεων.

4) ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν και συμπεράσματα. Κατά την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών, είναι απαραίτητο να τηρούνται αυστηρά οι απαιτήσεις ασφαλείας.

Εργαστήριοδουλειά #1

ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΤΟΥΣ

Στόχος της εργασίας:μελετήστε το διάγραμμα κατάστασης σιδήρου-άνθρακα, εξοικειωθείτε με τη μικροδομή κραμάτων σιδήρου-άνθρακα (χάλυβες και χυτοσίδηροι), σύνθετα υλικά σε σκόνη.

Θεωρητικό μέρος

Όταν η συγκέντρωση των συστατικών στα κράματα αλλάζει, καθώς και κατά την ψύξη ή τη θέρμανσή τους (υπό σταθερή εξωτερική πίεση), συμβαίνουν σημαντικές αλλαγές φάσης και δομής σε αυτά τα κράματα, οι οποίες μπορούν να εντοπιστούν με σαφήνεια χρησιμοποιώντας διαγράμματακαταστάσεις, οι οποίες είναι μια γραφική αναπαράσταση της κατάστασης των κραμάτων. Κατασκευάζονται διαγράμματα για την κατάσταση ισορροπίας των κραμάτων. Ισορροπία κατάσταση- σταθερή κατάσταση που δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου και χαρακτηρίζεται από ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια του συστήματος.

Τα διαγράμματα φάσεων συνήθως κατασκευάζονται πειραματικά. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιείται η θερμική μέθοδος. Χρησιμοποιείται για τη λήψη καμπυλών ψύξης για κράματα. Από τις στάσεις και τις στροφές σε αυτές τις καμπύλες, που προκαλούνται από τις θερμικές επιδράσεις των μετασχηματισμών, προσδιορίζονται οι θερμοκρασίες των ίδιων των μετασχηματισμών. Χρησιμοποιώντας διαγράμματα φάσεων, προσδιορίζονται οι θερμοκρασίες τήξης και οι πολυμορφικοί μετασχηματισμοί στα κράματα, πόσες φάσεις και ποιες φάσεις υπάρχουν σε ένα κράμα μιας δεδομένης σύνθεσης σε μια δεδομένη θερμοκρασία, καθώς και η ποσοτική αναλογία αυτών των φάσεων στο κράμα. Εκτός από τη θερμική μέθοδο, η μελέτη μετασχηματισμών σε στερεά κατάσταση περιλαμβάνει τη μελέτη της μικροδομής με τη χρήση οπτικών και ηλεκτρονικών μικροσκοπίων, την ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, τη μελέτη των φυσικών ιδιοτήτων των κραμάτων κ.λπ.

Στα δυαδικά κράματα, η θερμοκρασία εμφανίζεται κάθετα και η συγκέντρωση των συστατικών οριζόντια. Κάθε σημείο στον άξονα x αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο περιεχόμενο ενός και άλλου συστατικού, λαμβάνοντας υπόψη ότι η συνολική περιεκτικότητα των συστατικών σε κάθε σημείο αυτού του άξονα αντιστοιχεί σε 100%.

Επομένως, καθώς αυξάνεται η ποσότητα ενός συστατικού του κράματος, η περιεκτικότητα του άλλου συστατικού στο κράμα πρέπει να μειώνεται.

Ο τύπος του διαγράμματος φάσης καθορίζεται από τη φύση των αλληλεπιδράσεων που λαμβάνουν χώρα μεταξύ των συστατικών των κραμάτων σε υγρή και στερεή κατάσταση. Υποτίθεται ότι στην υγρή κατάσταση υπάρχει απεριόριστη διαλυτότητα μεταξύ των συστατικών, δηλ. σχηματίζουν ομοιογενές υγρό διάλυμα (τήγμα). Στη στερεά κατάσταση, τα συστατικά μπορούν να σχηματίσουν μηχανικά μείγματα καθαρών συστατικών, απεριόριστα στερεά διαλύματα, περιορισμένα στερεά διαλύματα, σταθερές χημικές ενώσεις, ασταθείς χημικές ενώσεις και επίσης να υποστούν πολυμορφικούς μετασχηματισμούς.

Μηχανικά μείγματασχηματίζονται εάν τα στοιχεία που αποτελούν το κράμα, όταν στερεοποιούνται από υγρή κατάσταση, δεν διαλύονται μεταξύ τους και δεν αλληλεπιδρούν. Η δομή του μείγματος είναι ένα ετερογενές σώμα. Η λεπτή τομή δείχνει κρυσταλλίτες διαφορετικών συστατικών που σχηματίζουν ένα μηχανικό μείγμα. Η χημική ανάλυση προσδιορίζει επίσης τα διαφορετικά συστατικά. Διακρίνονται δύο τύποι κρυσταλλικών δικτυωμάτων.

Στερεός λύσεις- φάσεις στις οποίες ένα από τα συστατικά (διαλύτης) διατηρεί το κρυσταλλικό του πλέγμα και τα άτομα άλλων (διαλυμένων) συστατικών βρίσκονται στο πλέγμα του, παραμορφώνοντάς το. Η χημική ανάλυση του στερεού διαλύματος δείχνει την παρουσία δύο στοιχείων και η περίθλαση ακτίνων Χ δείχνει έναν τύπο πλέγματος διαλύτη. Η δομή είναι ομοιογενείς κόκκοι. Εάν και τα δύο συστατικά έχουν τον ίδιο τύπο κρυσταλλικών δικτυωμάτων και οι ατομικές τους διάμετροι διαφέρουν όχι περισσότερο από 8 - 15%, τότε είναι δυνατή η απεριόριστη διαλυτότητα (για παράδειγμα, χρυσός και ασήμι).

Χημικές ενώσειςσχηματίζονται όταν τα στοιχεία που συνθέτουν ένα κράμα αντιδρούν μεταξύ τους. Στη δομή είναι ομοιογενή στερεά. Οι ιδιότητες των χημικών ενώσεων διαφέρουν από τις ιδιότητες των στοιχείων που τις σχηματίζουν. Έχουν σταθερό σημείο τήξης. Το κρυσταλλικό πλέγμα μιας χημικής ένωσης διαφέρει από τα πλέγματα των αρχικών συστατικών. Σε μια χημική ένωση, διατηρείται μια ορισμένη αναλογία ατόμων στοιχείων, δηλ. υπάρχει ένας χημικός τύπος για την ένωση.

Διάγραμμα κατάστασης του συστήματος σιδήρου-άνθρακα

Ο σίδηρος και τα κράματά του με άνθρακα

Ο πολυμορφισμός είναι η ιδιότητα μιας ουσίας ή υλικού να αλλάζει το κρυσταλλικό του πλέγμα με αλλαγές στη θερμοκρασία, κρυσταλλικές μορφές α-Fe και... Ο άνθρακας είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο. Στη φύση εμφανίζεται με τη μορφή δύο... Υπό κανονικές συνθήκες, ο άνθρακας βρίσκεται με τη μορφή τροποποίησης του γραφίτη με ένα εξαγωνικό στρωμένο πλέγμα. Τροποποίηση...

Γίνομαι

Γίνομαι- κράματα σιδήρου-άνθρακα που περιέχουν έως και 2,14% άνθρακα. Επιπλέον, το κράμα περιέχει συνήθως μαγγάνιο, πυρίτιο, θείο και φώσφορο. Μερικά στοιχεία μπορούν να εισαχθούν ειδικά για τη βελτίωση των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων (στοιχεία κράματος).

Κατά δομήΟι χάλυβες χωρίζονται σε:

1) υποευτεκτοειδήςπου περιέχει έως και 0,8% άνθρακα (σύνθεση P+P).

2) ευτηκτοειδής χάλυβεςπου περιέχει 0,8% άνθρακα (Ρ);

3) υπερευτεκτοειδήςπου περιέχει περισσότερο από 0,8% άνθρακα (P+sec.C).

Τελεία D - ευτεκτοειδές σημείο(κατά τη διάρκεια της ψύξης, σχηματίζεται ένα μηχανικό μείγμα φερρίτη και τσιμενίτη από ωστενίτη). Ο ευτηκτοειδής μετασχηματισμός δεν συμβαίνει από υγρό, αλλά από στερεό διάλυμα.

Ανάλογα με τη χημική σύσταση, διακρίνονται οι άνθρακας και οι κράμα χάλυβες. Με τη σειρά του ανθρακοχάλυβεςμπορεί να είναι:

1) χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,25%).

2) μεσαίου άνθρακα (η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι 0,25 - 0,60%).

3) υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, στην οποία η συγκέντρωση άνθρακα υπερβαίνει το 0,60%.

Κραματοποιημένοι χάλυβεςδιαιρείται σε:

1) χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα - περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος έως 2,5%.

2) μεσαίου κράματος- t- 2,5έως 10% στοιχεία κράματος.

3) πολύ κράμα - περιέχει πάνω από 10% στοιχεία κράματος.

Με σκοπόοι χάλυβες είναι:

1) δομικό, που προορίζεται για προϊόντα αμαξώματος και μηχανικής.

2) ενόργανη, από την οποία κατασκευάζονται εργαλεία κοπής, μέτρησης, σφράγισης και άλλα εργαλεία. Αυτοί οι χάλυβες περιέχουν

περισσότερο από 0,65% άνθρακα.

3) με ειδικές φυσικές ιδιότητες, για παράδειγμα, με ορισμένα μαγνητικά χαρακτηριστικά ή χαμηλό συντελεστή γραμμικής διαστολής (ηλεκτρικός χάλυβας, Invar).

4) με ειδικές χημικές ιδιότητες, για παράδειγμα, ανοξείδωτοι, ανθεκτικοί στη θερμότητα ή ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες.

Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ακαθαρσίεςΟι χάλυβες (θειούχου και φωσφόρου) χωρίζονται σε:

1. Χάλυβας συνήθους ποιότητας, περιεκτικότητας έως 0,06% σε θείο και

έως 0,07% φώσφορο.

2. Υψηλής ποιότητας - έως 0,035% θείου και φωσφόρου το καθένα ξεχωριστά.

3. Υψηλή ποιότητα - έως 0,025% θείο και φώσφορο.

4. Ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας, έως 0,025% φώσφορο και έως 0,0] 5% θείο.

Ανάλογα με το βαθμό απομάκρυνσης οξυγόνουαπό χάλυβα, δηλ. Ανάλογα με το βαθμό αποξείδωσής του διακρίνονται:

1) ήρεμος χάλυβας, δηλ. εντελώς αποοξειδωμένο, που υποδεικνύεται με τα γράμματα "sp" στο τέλος της μάρκας.

2) βραστοί χάλυβες - ελαφρώς αποοξειδωμένοι, σημειωμένοι με τα γράμματα "kp".

3) ημι-αθόρυβοι χάλυβες, που καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των δύο προηγούμενων. δηλώνονται με τα γράμματα "ps".

Ανάλογα με τους τυποποιημένους δείκτες (αντοχή εφελκυσμού σ, σχετική επιμήκυνση δ%, αντοχή διαρροής δ t, ψυχρή κάμψη), ο χάλυβας κάθε ομάδας χωρίζεται σε κατηγορίες, οι οποίες χαρακτηρίζονται με αραβικούς αριθμούς.

Χάλυβας συνήθους ποιότηταςσυμβολίζεται με τα γράμματα "St" και έναν συμβατικό αριθμό μάρκας (από 0 έως 6) ανάλογα με τη χημική σύνθεση και τις μηχανικές ιδιότητες. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα και οι ιδιότητες αντοχής του χάλυβα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός του. Για την ένδειξη της κατηγορίας του χάλυβα, ο αριθμός που αντιστοιχεί στην κατηγορία προστίθεται στην ονομασία της μάρκας στο τέλος· η πρώτη κατηγορία συνήθως δεν αναφέρεται.

Για παράδειγμα: St1kp2 - ανθρακούχο χάλυβας συνήθους ποιότητας, βρασμού, κατηγορίας Νο. 1, δεύτερης κατηγορίας, που παρέχεται στους καταναλωτές με βάση τις μηχανικές ιδιότητες (ομάδα Α).

Ποιοτικοί χάλυβεςσημειώνεται ως εξής: στην αρχή της ένδειξης υποδεικνύεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα σε εκατοστά του τοις εκατό για τους χάλυβες,

Για παράδειγμα: ST45 - υψηλής ποιότητας ανθρακούχο χάλυβα, ήρεμο, περιέχει 0,45% C.

U7 - ανθρακούχο χάλυβας εργαλείων, υψηλής ποιότητας χάλυβας, που περιέχει 0,7% C, ήρεμος (όλοι οι χάλυβες εργαλείων είναι καλά αποοξειδωμένοι).

Τα στοιχεία κράματος που περιλαμβάνονται στον χάλυβα χαρακτηρίζονται με ρωσικά γράμματα: A - άζωτο, K - κοβάλτιο, T - τιτάνιο, B - νιόβιο, M - μολυβδαίνιο, F - βανάδιο, B - βολφράμιο, N - νικέλιο, X - χρώμιο, G - μαγγάνιο , P - φώσφορος, D - χαλκός, C - πυρίτιο.

Εάν υπάρχει ένας αριθμός μετά το γράμμα που υποδεικνύει το στοιχείο κράματος, τότε υποδεικνύει το περιεχόμενο αυτού του στοιχείου ως ποσοστό. Εάν δεν υπάρχει αριθμός, τότε ο χάλυβας περιέχει 0,8 - 1,5% στοιχείο κράματος.

Για παράδειγμα: 14G2 - χάλυβας χαμηλής κραματοποίησης υψηλής ποιότητας, ήρεμος, περιέχει περίπου 14% άνθρακα και έως 2,0% μαγγάνιο.

OZH16N15MZB - χάλυβας υψηλής ποιότητας σε κράμα, ήρεμος χάλυβας περιέχει 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, έως 3,0% Mo, έως και 1,0% Nb.

Χάλυβες υψηλής ποιότητας και ιδιαίτερα υψηλής ποιότηταςεπισημαίνονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα υψηλής ποιότητας, αλλά στο τέλος της ποιότητας χάλυβα υψηλής ποιότητας βάζουν το γράμμα A (αυτό το γράμμα στη μέση της ονομασίας της μάρκας υποδηλώνει την παρουσία αζώτου που έχει εισαχθεί ειδικά στον χάλυβα), και μετά τον βαθμό ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας, το γράμμα "Ш" χωρίζεται με μια παύλα.

Για παράδειγμα: U8A - χάλυβας εργαλείων υψηλής ποιότητας άνθρακα που περιέχει 0,8% άνθρακα.

Το ZOKHGS-Sh είναι ένας ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας χάλυβας μεσαίου κράματος που περιέχει 0,30% άνθρακα και από 0,8 έως 1,5% χρώμιο, μαγγάνιο και πυρίτιο το καθένα.

Ορισμένες ομάδες χάλυβα χαρακτηρίζονται κάπως διαφορετικά.

Οι χάλυβες με ρουλεμάν σημειώνονται με τα γράμματα "ШХ", μετά από τα οποία η περιεκτικότητα σε χρώμιο υποδεικνύεται σε δέκατα του τοις εκατό (ШХ6).

Οι χάλυβες υψηλής ταχύτητας (σύνθετοι κραματοποιημένοι) χαρακτηρίζονται με το γράμμα "P", ο αριθμός που ακολουθεί δείχνει το ποσοστό βολφραμίου σε αυτό (P18).

Οι αυτόματοι χάλυβες χαρακτηρίζονται με το γράμμα "A" και έναν αριθμό που υποδεικνύει τη μέση περιεκτικότητα σε άνθρακα σε εκατοστά του τοις εκατό (A12).

Χυτοσίδηρος

Χυτοσίδηροςονομάζονται κράματα σιδήρου και άνθρακα που περιέχουν περισσότερο από 2,14% άνθρακα. Περιέχουν τις ίδιες ακαθαρσίες με τον χάλυβα, αλλά σε μεγαλύτερες ποσότητες.

Οι χυτοσίδηροι, σε αντίθεση με τους χάλυβες, η πλήρης κρυστάλλωση με το σχηματισμό ευτηκτικής, έχουν χαμηλή ικανότητα πλαστικής παραμόρφωσης και υψηλές ιδιότητες χύτευσης.

Ανάλογα με την κατάσταση του άνθρακαστο χυτοσίδηρο, υπάρχουν:

1) χυτοσίδηρος, στον οποίο όλος ο άνθρακας βρίσκεται σε δεσμευμένη κατάσταση με τη μορφή καρβιδίου (λευκός χυτοσίδηρος).

2) χυτοσίδηρος, στον οποίο ο άνθρακας βρίσκεται σε μεγάλο βαθμό ή πλήρως σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή γραφίτη (γκρίζος, υψηλής αντοχής, ελατός χυτοσίδηρος).

Λευκός χυτοσίδηροςδεν περιέχει γραφίτη, όλος ο άνθρακας δεσμεύεται σε τσιμεντίτη Fe 3 C. Ο λευκός χυτοσίδηρος, ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, χωρίζεται σε:

1) υποευτηκτική - περιεκτικότητα σε άνθρακα έως 4,3%. Η δομή αποτελείται από περλίτη, δευτερογενή τσιμεντίτη και λεδεβουρίτη.

2) ευτηκτική - περιεκτικότητα σε άνθρακα 4,3%. Η δομή αποτελείται από λεδεμπουρίτη.

3) υπερευτηκτική - περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 4,3%. Η δομή αποτελείται από λεδεμπουρίτη και πρωτογενή τσιμεντίτη.

Τελεία Γ - ευτηκτική. Ο ευτηκτικός μετασχηματισμός συμβαίνει από ένα υγρό. Η ευτηκτική που προκύπτει ονομάζεται λεδεβουρίτης. Στο σημείο Γ, τρεις φάσεις συνυπάρχουν ταυτόχρονα σε ισορροπία: υγρό τήγμα, ωστενίτης και τσιμεντίτης.

Γκρι χυτοσίδηροςπεριέχουν άνθρακα σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή γραφίτη σε σχήμα πλάκας. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, ο γραφίτης θα παρατηρηθεί με τη μορφή σκούρων καμπυλωτών λωρίδων σε ανοιχτόχρωμο φόντο. Σε σύγκριση με τη μεταλλική βάση, ο γραφίτης έχει χαμηλή αντοχή. Οι θέσεις του μπορούν να θεωρηθούν ως ασυνέχειες. Ο γκρίζος χυτοσίδηρος έχει κακές μηχανικές ιδιότητες όταν δοκιμάζεται σε δοκιμές εφελκυσμού. Ωστόσο, ο γκρίζος χυτοσίδηρος έχει επίσης μια σειρά από πλεονεκτήματα: σας επιτρέπει να αποκτήσετε φθηνά χυτά και έχει καλές ιδιότητες χύτευσης. μηχανική κατεργασία, υψηλές ιδιότητες απόσβεσης.

Ο γκρίζος χυτοσίδηρος επισημαίνεται με δύο γράμματα SC και δύο αριθμούς που αντιστοιχούν στην ελάχιστη τιμή αντοχής σε εφελκυσμό σε MPa.

Για παράδειγμα: SCh10 - γκρι χυτοσίδηρος με αντοχή εφελκυσμού 100 MPa.

Καθώς τα εγκλείσματα γραφίτη στρογγυλεύονται, ο αρνητικός ρόλος τους ως κοψίματα στη μεταλλική βάση μειώνεται και οι μηχανικές ιδιότητες του χυτοσιδήρου αυξάνονται. Το στρογγυλεμένο σχήμα του γραφίτη επιτυγχάνεται με τροποποίηση. Όταν χρησιμοποιείται μαγνήσιο ως τροποποιητής σε ποσότητα έως και 0,5%, λαμβάνεται χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής.

Ο όλκιμος σίδηρος περιέχει άνθρακα σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή σφαιρικών εγκλεισμάτων γραφίτη. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, στρογγυλεμένοι σκούροι κόκκοι διαφορετικών μεγεθών παρατηρούνται σε ανοιχτόχρωμο φόντο. Τα κρίσιμα μέρη είναι κατασκευασμένα από χυτοσίδηρο υψηλής αντοχής. Ο χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής επισημαίνεται με τα γράμματα HF και έναν αριθμό που χαρακτηρίζει την τιμή της αντοχής σε εφελκυσμό.

Για παράδειγμα: HF 35 - χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής με αντοχή εφελκυσμού 350 MPa.

Ελατό σίδεροπεριέχει άνθρακα σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή γραφίτη σε σχήμα νιφάδων. Ο ελατός χυτοσίδηρος λαμβάνεται από λευκό χυτοσίδηρο με ανόπτηση με γραφίτη (μακροχρόνια ανόπτηση σε θερμοκρασία 1000°C). Κάτω από ένα μικροσκόπιο, παρατηρείται μια κροκιδώδης φάση σε ανοιχτόχρωμο φόντο.

Ο ελατός χυτοσίδηρος σημειώνεται με τα γράμματα KCH και δύο αριθμούς: ο πρώτος είναι η αντοχή σε εφελκυσμό, ο δεύτερος είναι η σχετική επιμήκυνση.

Για παράδειγμα: KCh 35-10 - ελατός χυτοσίδηρος με αντοχή εφελκυσμού 350 MPa και σχετική επιμήκυνση 10%.

Η μικροδομή του χυτοσιδήρου αποτελείται από μεταλλική βάση και εγκλείσματα γραφίτη. Οι ιδιότητες του χυτοσιδήρου εξαρτώνται από τις ιδιότητες της μεταλλικής βάσης και τη φύση των εγκλεισμάτων γραφίτη.

Η μεταλλική βάση μπορεί να είναι:

1) περλίτης (σκούρα βάση κάτω από μικροσκόπιο).

2) φερρίτης-περλίτης (εναλλασσόμενες φωτεινές και σκοτεινές περιοχές κάτω από μικροσκόπιο).

3) φερριτικό (ελαφριά βάση σε μικροσκόπιο).

Η δομή της μεταλλικής βάσης καθορίζει τη σκληρότητα του χυτοσιδήρου.

Γραφιτισμόςείναι η διαδικασία καθίζησης του γραφίτη κατά την κρυστάλλωση ή την ψύξη κραμάτων σιδήρου-άνθρακα. Η γραφιτοποίηση είναι μια διαδικασία διάχυσης και συμβαίνει αργά. Η διαδικασία γραφιτοποίησης αποτελείται από διάφορα στάδια:

1) σχηματισμός κέντρων, γραφιτοποίηση.

2) διάχυση ατόμων άνθρακα σε κέντρα γραφιτοποίησης.

3) αύξηση των κοιτασμάτων γραφίτη.

Σύνθετα υλικά που λαμβάνονται με τη μέθοδο

Μεταλλουργία σκόνης

Η τεχνολογική διαδικασία κατασκευής προϊόντων από σκόνες περιλαμβάνει: λήψη σκονών, προετοιμασία γόμωσης, χύτευση, πυροσυσσωμάτωση, θερμή... Κατά τη χύτευση τεμαχίων εργασίας από σκόνες συγκεκριμένης χημικής σύνθεσης...

Μελέτη δομής κράματος

Η μελέτη της δομής των κραμάτων σε αυτή την εργασία πραγματοποιείται με τη χρήση οπτικού μικροσκοπίου. Η εικόνα σχηματίζεται σε ανακλώμενο φως. Για μικροανάλυση κατασκευάζονται δείγματα με γυαλισμένη επιφάνεια -... Ως αποτέλεσμα της ανάλυσης, το σχήμα των εγκλεισμάτων, το μέγεθος, η κατανομή τους, η ποσότητα γραφίτη, τα στοιχεία κράματος,...

πειραματικό μέρος

1. Χρησιμοποιώντας δείγματα μικροτομής υλικών σε σκόνη, εξετάστε και απεικονίστε γραφικά τη δομή των υλικών κάτω από ένα μικροσκόπιο. Συγκρίνετε τη δομή με την περιγραφή στο άλμπουμ.

2. Χρησιμοποιώντας δείγματα μικροτομής χάλυβα και βοηθητικό άλμπουμ με φωτογραφίες, μελετήστε και απεικονίστε γραφικά τη δομή τους. Προσδιορίστε την περιεκτικότητα σε άνθρακα στα δείγματα και τη σύνθεση φάσης χρησιμοποιώντας το διάγραμμα φάσεων που δίνεται στο θεωρητικό μέρος.

3. Χρησιμοποιώντας δείγματα μικροτομής από χυτοσίδηρο και βοηθητικό άλμπουμ με φωτογραφίες, μελετήστε και απεικονίστε γραφικά τη δομή τους. Προσδιορίστε τον τύπο του χυτοσιδήρου, το σχήμα των εγκλεισμάτων γραφίτη και τον τύπο της μεταλλικής βάσης. Προσδιορίστε την περιεκτικότητα σε άνθρακα του λευκού χυτοσιδήρου. Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα φάσεων, προσδιορίστε τη σύνθεση φάσης του λευκού χυτοσιδήρου.

4. Μελετήστε το διάγραμμα φάσης σιδήρου-άνθρακα. Προσδιορίστε τις γραμμές υγρού, τις γραμμές στερεού, τα ευτηκτοειδή και ευτηκτικά σημεία, τις γραμμές μετάβασης φάσης, τα σημεία τήξης του σιδήρου, του τσιμενίτη κ.λπ.

5. Με βάση τα αποτελέσματα της εργασίας που έγινε, διατυπώστε συμπεράσματα.

Εργαστηριακή εργασία Νο. 2,

ΜΕΛΕΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Στόχος της εργασίας:μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των δομικών υλικών και των μεθόδων εκτίμησης των ιδιοτήτων.

Θεωρητικό μέρος

Οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών εξαρτώνται από τον τύπο της κατάστασης τάσης (που δημιουργείται στα δείγματα κατά τη διάρκεια της δοκιμής), τις συνθήκες και τη φύση της φόρτισης, την ταχύτητα, τη θερμοκρασία και την κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο σκοπός των μηχανικών δοκιμών των υλικών είναι να προσδιοριστούν με ακρίβεια εκείνες ή άλλες ιδιότητες ή ο συνδυασμός τους που θα χαρακτηρίζουν πλήρως την αξιοπιστία λειτουργίας των αντίστοιχων προϊόντων υπό δεδομένες συνθήκες λειτουργίας. Το σύνολο τέτοιων μηχανικών ιδιοτήτων μπορεί να ονομαστεί δομική αντοχή.

Ως κριτήρια αξιολόγησης λαμβάνονται διαφορετικοί συνδυασμοί μηχανικών ιδιοτήτων. Διακρίνονται οι ακόλουθες ομάδες κριτηρίων:

1. Εκτιμήσεις των ιδιοτήτων αντοχής των υλικών, που καθορίζονται συχνά και ανεξάρτητα από τα χαρακτηριστικά των προϊόντων που παράγονται από αυτά και τις συνθήκες λειτουργίας τους. Συνήθως, αυτές οι ιδιότητες αντοχής προσδιορίζονται υπό συνθήκες εφελκυσμού υπό στατική φόρτιση.

2. Εκτίμηση των ιδιοτήτων των υλικών που σχετίζονται άμεσα με τις συνθήκες εξυπηρέτησης των προϊόντων και προσδιορισμός της αντοχής και της αξιοπιστίας τους.

3. Εκτιμήσεις της αντοχής της κατασκευής στο σύνολό της, που προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια δοκιμών πάγκου και λειτουργίας.

Στη συνέχεια, οι δύο πρώτες ομάδες κριτηρίων για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων καθορίζονται σε δείγματα

όπως το τελευταίο - σε τελικά εξαρτήματα και δομές.

Οι κύριες μηχανικές ιδιότητες των υλικών περιλαμβάνουν:

1) δύναμη- την ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην καταστροφή υπό φορτίο.

2) πλαστική ύλη- την ικανότητα ενός υλικού να αλλάζει αμετάκλητα σχήμα και μέγεθος χωρίς να καταστρέφεται υπό φορτίο.

3) εύθραυστο- την ικανότητα ενός υλικού να καταρρέει χωρίς προστατευτική απορρόφηση ενέργειας.

4) ιξώδες- την ικανότητα ενός υλικού να απορροφά μη αναστρέψιμα μηχανική ενέργεια μέχρι τη στιγμή της καταστροφής.

5) ελαστικότητα- την ικανότητα του υλικού να αποκαθιστά το σχήμα και το μέγεθός του μετά την αφαίρεση του φορτίου.

6) σκληρότητα- την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στη διείσδυση άλλου σώματος σε αυτό στο επιφανειακό στρώμα.

Διάγραμμα τάσης

Η κατασκευή ενός διαγράμματος τάσης-παραμόρφωσης είναι ο κύριος στόχος της δοκιμής εφελκυσμού. Για αυτές τις δοκιμές, χρησιμοποιούνται κυλινδρικά δείγματα από... Η ζώνη ΟΑ ονομάζεται ελαστική ζώνη (μετά την αφαίρεση του δείγματος φορτίου Rpts...

Προσδιορισμός σκληρότητας υλικών

Σκληρότητα- την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στην παραμόρφωση στο επιφανειακό στρώμα υπό τοπικές επιδράσεις επαφής.

Οφέλη από τη δοκιμή σκληρότητας

2. Η μέτρηση της σκληρότητας με την τεχνική είναι πολύ πιο απλή από τον προσδιορισμό της αντοχής (δεν απαιτεί ειδικά δείγματα, πραγματοποιείται... 3. Η μέτρηση της σκληρότητας δεν συνεπάγεται καταστροφή του εξαρτήματος που δοκιμάζεται και... 4. Η σκληρότητα μπορεί να μετρηθεί σε μέρη μικρού πάχους, καθώς και σε λεπτές στρώσεις.

Προσδιορισμός σκληρότητας σύμφωνα με την κλίμακα Mohs

με γυαλί, λεπίδα μαχαιριού κ.λπ., όπως φαίνεται στον πίνακα. 2.1. Πίνακας 2.1

πειραματικό μέρος

1. Δοκιμές εφελκυσμού.

1.1. Λάβετε κυλινδρικά δείγματα χάλυβα που έχουν δοκιμαστεί για τάση.

1.2. Χρησιμοποιώντας ένα παχύμετρο, λάβετε τις απαραίτητες μετρήσεις των μηκών και διαμέτρων των δειγμάτων. Εισαγάγετε τα δεδομένα στον Πίνακα 2.2.

Πίνακας 2.2

1.3. Προσδιορίστε τα κύρια μηχανικά χαρακτηριστικά, δηλαδή την αντοχή σε εφελκυσμό του υλικού, τη σχετική επιμήκυνση και τη σχετική συστολή χρησιμοποιώντας τους τύπους που δίνονται στο θεωρητικό μέρος της εργασίας.

1.4. Κατασκευάστε ένα διάγραμμα εφελκυσμού εικόνων από χάλυβα σε συντεταγμένες P-Δl.

1.5. Εξοικειωθείτε με τα διαγράμματα εφελκυσμού διαφόρων δομικών υλικών που δίνει ο δάσκαλος, επισημάνετε τις κύριες ζώνες και προσδιορίστε τα μηχανικά χαρακτηριστικά.

2. Προσδιορισμός της σκληρότητας των υλικών.

2.1. Προσδιορισμός σκληρότητας Brinell:

α) το δείγμα δοκιμής τοποθετείται στο τραπέζι της συσκευής μέτρησης σκληρότητας·

β) να καθορίσει το μέγεθος της δύναμης φόρτισης και τη διάρκεια του φορτίου.

γ) κάντε ένα αποτύπωμα στο δείγμα, χαμηλώστε το τραπέζι οργάνων, αφαιρέστε το δείγμα.

δ) χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο, μετρήστε τη διάμετρο της εκτύπωσης που προκύπτει και υπολογίστε τη σκληρότητα Brinell.

2.2. Προσδιορισμός σκληρότητας Vickers:

α) να προσδιορίσει τα μήκη των διαγωνίων του αποτυπώματος σε ένα δείγμα που είναι τοποθετημένο στη βαθμίδα του μικροσκοπίου·

2.3. Μελέτη της επίδρασης της περιεκτικότητας σε άνθρακα στον χάλυβα στη σκληρότητά του.

α) μετρήστε τις διαμέτρους των εσοχών των ληφθέντων δειγμάτων για χάλυβες ST20, ST45, U8.

β) προσδιορίστε τις τιμές σκληρότητας Brinell χρησιμοποιώντας πίνακες αναφοράς.

γ) να κατασκευάσετε μια γραφική εξάρτηση της σκληρότητας από την περιεκτικότητα σε άνθρακα και να την εξηγήσετε.

3. Με βάση τα αποτελέσματα της εργασίας, διατυπώστε συμπεράσματα.

Εργαστηριακή εργασία Νο 3

ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΩΣΗΣ ΥΛΙΚΩΝ

Στόχος της εργασίας: μελετήστε τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας κρυστάλλωσης υλικών χρησιμοποιώντας το παράδειγμα αλάτων και μετάλλων, προσδιορίστε* την επίδραση διαφόρων παραγόντων στη δομή του κρυσταλλοποιημένου υλικού, εξοικειωθείτε με τις μεθόδους θερμικής ανάλυσης.

Θεωρητικό μέρος

Οποιαδήποτε ουσία μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης: στερεή, υγρή και αέρια. Η μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη συμβαίνει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται θερμοκρασία τήξης, κρυστάλλωσης, βρασμού ή εξάχνωσης.

Τα στερεά κρυσταλλικά σώματα έχουν μια κανονική δομή, στην οποία τα άτομα και τα ιόντα βρίσκονται στους κόμβους των κρυσταλλικών δικτύων (η λεγόμενη τάξη μικρής εμβέλειας) και τα μεμονωμένα κύτταρα και μπλοκ προσανατολίζονται με συγκεκριμένο τρόπο μεταξύ τους (μακριά -σειρά σειράς). Στα υγρά, ένας συγκεκριμένος προσανατολισμός δεν επεκτείνεται σε ολόκληρο τον όγκο, αλλά μόνο σε έναν μικρό αριθμό ατόμων που σχηματίζουν σχετικά σταθερές ομάδες ή διακυμάνσεις (τάξη μικρής εμβέλειας). Με τη μείωση της θερμοκρασίας, η σταθερότητα των διακυμάνσεων αυξάνεται και παρουσιάζουν την ικανότητα να αναπτύσσονται.

Καθώς η θερμοκρασία ενός στερεού αυξάνεται, η κινητικότητα των ατόμων στις θέσεις του πλέγματος αυξάνεται, το πλάτος των κραδασμών αυξάνεται και όταν φτάσει

Σε μια ορισμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται σημείο τήξης, το πλέγμα καταρρέει για να σχηματίσει μια υγρή φάση.

Η αντίθετη εικόνα παρατηρείται όταν το υγρό (τήγμα) ψύχεται και στη συνέχεια στερεοποιείται. Όταν ψύχονται, η κινητικότητα των ατόμων μειώνεται και κοντά στο σημείο τήξης, σχηματίζονται ομάδες ατόμων στις οποίες συσκευάζονται τα άτομα, όπως στους κρυστάλλους. Αυτές οι ομάδες είναι κέντρα κρυστάλλωσης ή πυρήνες πάνω στους οποίους αναπτύσσεται στη συνέχεια ένα στρώμα κρυστάλλων. Όταν επιτευχθεί η θερμοκρασία «τήξης-στερεοποίησης», σχηματίζεται πάλι ένα κρυσταλλικό πλέγμα και το μέταλλο περνά σε στερεή κατάσταση. Η μετάβαση ενός μετάλλου από υγρό σε στερεό σε μια ορισμένη θερμοκρασία ονομάζεται αποκρυστάλλωση.

Χαρακτηρίζονται τα κρυσταλλικά σώματα ανισοτροπία- εξάρτηση των ιδιοτήτων από την κατεύθυνση. Τα άμορφα σώματα (όπως το γυαλί) είναι ισοτροπικό- οι ιδιότητές τους δεν εξαρτώνται από την κατεύθυνση.

Ας εξετάσουμε τις θερμοδυναμικές συνθήκες της κρυστάλλωσης. Η ενεργειακή κατάσταση οποιουδήποτε συστήματος χαρακτηρίζεται από ένα ορισμένο απόθεμα εσωτερικής ενέργειας, το οποίο αποτελείται από την ενέργεια κίνησης μορίων, ατόμων κ.λπ. Η ελεύθερη ενέργεια είναι εκείνο το συστατικό της εσωτερικής ενέργειας που μπορεί να μετατραπεί σε έργο υπό ισοθερμικές συνθήκες. Η ποσότητα της ελεύθερης ενέργειας μεταβάλλεται με τις αλλαγές θερμοκρασίας, την τήξη, τους πολυμορφικούς μετασχηματισμούς κ.λπ.

Σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, κάθε σύστημα τείνει σε μια ελάχιστη τιμή ελεύθερης ενέργειας. Οποιαδήποτε αυθόρμητα συνεχιζόμενη διαδικασία συμβαίνει μόνο εάν η νέα κατάσταση είναι πιο σταθερή, δηλ. έχει λιγότερη ελεύθερη ενέργεια. Για παράδειγμα, μια μπάλα τείνει να κυλήσει κάτω από ένα κεκλιμένο επίπεδο, μειώνοντας έτσι την ελεύθερη ενέργειά της. Η αυθόρμητη επιστροφή της μπάλας πάνω στο κεκλιμένο επίπεδο είναι αδύνατη, καθώς αυτό θα αυξήσει την ελεύθερη ενέργειά της.

Η διαδικασία της κρυστάλλωσης υπακούει στον ίδιο νόμο. Ένα μέταλλο στερεοποιείται εάν η στερεή κατάσταση έχει λιγότερη ελεύθερη ενέργεια και λιώνει εάν η υγρή κατάσταση έχει λιγότερη ελεύθερη ενέργεια. Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας της υγρής και στερεάς κατάστασης με τις αλλαγές θερμοκρασίας φαίνεται στο Σχ. 3.1. Οι αλλαγές θερμοκρασίας στην ελεύθερη ενέργεια είναι διαφορετικές για την υγρή και τη στερεή κατάσταση της ύλης.

Ρύζι. 3.1. Συνθήκη θερμοδυναμικής κρυστάλλωσης

Γίνεται διάκριση μεταξύ θεωρητικής και πραγματικής θερμοκρασίας κρυστάλλωσης.

T 0 είναι η θεωρητική θερμοκρασία ή η θερμοκρασία κρυστάλλωσης ισορροπίας στην οποία F υγρό = F στερεό. Σε αυτή τη θερμοκρασία, η ύπαρξη του μετάλλου τόσο σε υγρή όσο και σε στερεή κατάσταση είναι εξίσου πιθανή. Η πραγματική κρυστάλλωση θα ξεκινήσει όταν αυτή η διαδικασία είναι θερμοδυναμικά ευεργετική για το σύστημα, υπό την προϋπόθεση ΔF = F l - F στερεό, το οποίο απαιτεί κάποια υπερψύξη. Η θερμοκρασία στην οποία πρακτικά συμβαίνει η κρυστάλλωση ονομάζεται πραγματική θερμοκρασία κρυστάλλωσης T cr. Η διαφορά μεταξύ της θεωρητικής και της πραγματικής θερμοκρασίας κρυστάλλωσης ονομάζεται βαθμό υποθερμίας:ΔT = T 0 - T cr. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός υπερψύξης ΔT, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στις ελεύθερες ενέργειες ΔF, τόσο πιο έντονη θα συμβεί η κρυστάλλωση.

Ακριβώς όπως η στερεοποίηση απαιτεί υπερψύξη για να φτάσει στην πραγματική θερμοκρασία κρυστάλλωσης, η τήξη απαιτεί υπερθέρμανση για να φτάσει στην πραγματική θερμοκρασία τήξης.

Μηχανισμός της διαδικασίας κρυστάλλωσης

1) η πυρήνωση των κέντρων κρυστάλλωσης. 2) ανάπτυξη κρυστάλλων από αυτά τα κέντρα. Σε θερμοκρασίες κοντά στη θερμοκρασία στερεοποίησης, σχηματίζονται μικρές ομάδες ατόμων στο υγρό μέταλλο, οπότε...

Θερμική ανάλυση

Ρύζι. 3.5. Τύποι καμπυλών ψύξης Όταν ένα καθαρό στοιχείο κρυσταλλώνεται, η απομάκρυνση θερμότητας που συμβαίνει λόγω ψύξης αντισταθμίζεται από τη θερμότητα...

Δομή από μαλακό χάλυβα πλινθώματος

Ένα διάγραμμα της δομής ενός αθόρυβου χαλύβδινου πλινθώματος φαίνεται στο Σχ. 3.7. Η δομή του πλινθώματος αποτελείται από τρεις ζώνες: την εξωτερική λεπτόκοκκη ζώνη 1, τη στηλώδη ζώνη... Εικ. 3.7. Δομή μεταλλικού πλινθώματος

πειραματικό μέρος

1. Πραγματοποιήστε θερμική ανάλυση του μετάλλου.

1.1. Ενεργοποιήστε τον κλίβανο στον οποίο τοποθετείται το μεταλλικό δείγμα.

1.2. Θερμάνετε (λιώστε) το δείγμα στη θερμοκρασία που καθορίζεται από τον βοηθό εργαστηρίου.

1.3. Λάβετε μετρήσεις από τη συσκευή μέτρησης κάθε 60 δευτερόλεπτα. Οι μετρήσεις μεταφράζονται χρησιμοποιώντας έναν πίνακα βαθμονόμησης.

1.4. Όταν επιτευχθεί η τελική θερμοκρασία του πειράματος, σβήστε τον κλίβανο και πραγματοποιήστε τη διαδικασία ψύξης (κρυστάλλωση) του μετάλλου.

1.5. Λάβετε μετρήσεις από τη συσκευή μέτρησης κάθε 60 δευτερόλεπτα.

1.6. Κατασκευάστε καμπύλες θέρμανσης και ψύξης σε συντεταγμένες

«Θερμοκρασία - χρόνος» σε ένα γράφημα.

1.7. Προσδιορίστε τα κρίσιμα σημεία των αθροιστικών μετασχηματισμών και

βαθμό υποθερμίας.

2. Μελετήστε τη διαδικασία κρυστάλλωσης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα μεταλλικών αλάτων.

2.1. Εφαρμόστε σταγόνες κορεσμένων διαλυμάτων αλατιού σε μια γυάλινη πλάκα και τοποθετήστε στη σκηνή του μικροσκοπίου.

2.2. Εξετάστε και απεικονίστε γραφικά τις δομές των αλάτων που λαμβάνονται μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα κατά τη διαδικασία της φυσικής εξάτμισης του νερού. Προσδιορίστε τους τύπους κρυσταλλικών σχηματισμών, την ακολουθία σχηματισμού ζωνών, τον αριθμό τους.

3. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα να διατυπώσετε συμπεράσματα.

Εργαστηριακή εργασία Νο 4

ΕΡΕΥΝΑ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Στόχοςεργασία: μελέτη των θερμοφυσικών ιδιοτήτων των υλικών. Προσδιορίστε τον συντελεστή θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής του κράματος.

Θεωρητικό μέρος

Ορισμένες βιομηχανίες οργάνων απαιτούν τη χρήση υλικών με αυστηρά ρυθμιζόμενες θερμικές ιδιότητες.Οι κύριες θερμοφυσικές ιδιότητες περιλαμβάνουν: αντοχή στη θερμότητα, αντίσταση στο κρύο, θερμική αγωγιμότητα, αντοχή στη θερμότητα, θερμική ικανότητα, θερμική διαστολή.

Θερμική αντίστασηαναφέρεται στην ικανότητα των υλικών να αντέχουν αξιόπιστα σε υψηλές θερμοκρασίες (βραχυπρόθεσμα ή για χρόνο συγκρίσιμο με τον κανονικό χρόνο λειτουργίας) χωρίς ζημιές και χωρίς αποδεκτή φθορά άλλων πρακτικά σημαντικών ιδιοτήτων. Το μέγεθος της αντίστασης στη θερμότητα εκτιμάται από τις αντίστοιχες τιμές θερμοκρασίας στις οποίες εμφανίστηκαν αλλαγές στις ιδιότητες (για παράδειγμα, ηλεκτρικές ιδιότητες για ανόργανα διηλεκτρικά). Η θερμική αντίσταση των οργανικών διηλεκτρικών συχνά καθορίζεται από την έναρξη της μηχανικής παραμόρφωσης. Εάν η υποβάθμιση των ιδιοτήτων ανιχνεύεται μόνο μετά από παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες - λόγω χημικών διεργασιών που συμβαίνουν αργά, τότε αυτό είναι το λεγόμενο θερμική γήρανση του υλικού. Εκτός από τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας, ο ρυθμός γήρανσης μπορεί να επηρεαστεί σημαντικά από: αυξημένη πίεση αέρα, συγκέντρωση οξυγόνου,

διάφορα χημικά αντιδραστήρια κ.λπ.

Για μια σειρά εύθραυστων υλικών (γυαλί, κεραμικά), η αντοχή σε απότομες αλλαγές θερμοκρασίας - θερμικές ώσεις - είναι σημαντική. Η ικανότητα να αντέχει τις θερμικές αλλαγές ονομάζεται θερμική αντίσταση.Όταν η επιφάνεια ενός υλικού θερμαίνεται ή ψύχεται γρήγορα, λόγω της δημιουργίας διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού στρώματος του υλικού και της ανομοιόμορφης θερμικής διαστολής ή συστολής, μπορεί να σχηματιστούν ρωγμές. Η θερμική αντίσταση εκτιμάται από τον αριθμό των κύκλων θερμότητας που έχει αντέξει ένα δείγμα υλικού χωρίς αξιοσημείωτη αλλαγή στις ιδιότητες.

Ως αποτέλεσμα των δοκιμών, προσδιορίζεται η αντίσταση του υλικού στις θερμικές επιδράσεις και αυτή η αντίσταση μπορεί να μην είναι η ίδια σε διαφορετικές περιπτώσεις. Για παράδειγμα, ένα υλικό που μπορεί εύκολα να αντέξει τη βραχυπρόθεσμη θέρμανση σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία μπορεί να αποδειχθεί ασταθές σε σχέση με τη θερμική γήρανση υπό παρατεταμένη έκθεση σε ακόμη χαμηλότερη θερμοκρασία ή ένα υλικό που μπορεί να αντέξει παρατεταμένη θέρμανση σε υψηλή, σταθερή η θερμοκρασία μπορεί να σπάσει και να αλλάξει τις ιδιότητές του όταν ψύχεται γρήγορα. Η δοκιμή αυξημένης θερμοκρασίας μπορεί μερικές φορές να χρειαστεί να πραγματοποιηθεί με ταυτόχρονη έκθεση σε αυξημένη υγρασία αέρα (τροπικό κλίμα).

Όταν ο εξοπλισμός είναι σχεδιασμένος να λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, η αντίστασή του στο κρύο είναι σημαντική - η ικανότητα του υλικού να αντέχει αξιόπιστα χαμηλές θερμοκρασίες, για παράδειγμα, από -60°C και κάτω, χωρίς ζημιά και χωρίς απαράδεκτη φθορά άλλων πρακτικά σημαντικών ιδιοτήτων. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, κατά κανόνα, οι ηλεκτρικές ιδιότητες των μονωτικών υλικών βελτιώνονται· ωστόσο, πολλά υλικά, εύκαμπτα και ελαστικά σε κανονικές θερμοκρασίες, γίνονται πολύ εύθραυστα και άκαμπτα σε χαμηλές θερμοκρασίες, γεγονός που οδηγεί σε αναξιόπιστη λειτουργία.

Όλα τα στερεά είναι ικανά να μεταφέρουν τη θερμότητα στον ένα ή τον άλλο βαθμό. Άλλα είναι χειρότερα, άλλα είναι καλύτερα. Η θερμική αγωγιμότητα είναι η ιδιότητα των υλικών να μεταφέρουν θερμότητα από πιο θερμαινόμενα μέρη του σώματος σε λιγότερο θερμαινόμενα, οδηγώντας σε εξίσωση της θερμοκρασίας.

Κατ 'αρχήν, υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι μεταφοράς θερμικής ενέργειας στην ύλη:

1) ακτινοβολία- όλα τα σώματα, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία τους, εκπέμπουν ενέργεια. Αυτό μπορεί να είναι ένα καθαρά θερμικό φαινόμενο (θερμική ακτινοβολία) και

φωταύγεια (φωσφορισμός και φθορισμός), η οποία είναι μη θερμικής προέλευσης.

2) μεταγωγή- άμεση μεταφορά θερμότητας που σχετίζεται με την κίνηση υγρών και αερίων.

3) θερμική αγωγιμότητα- μεταφορά θερμότητας λόγω της αλληλεπίδρασης ατόμων ή μορίων μιας ουσίας. Στα στερεά, η μεταφορά θερμικής ενέργειας πραγματοποιείται κυρίως με αυτή τη μέθοδο.

Ο βασικός νόμος του Fourier για τη θερμική αγωγιμότητα δηλώνει ότι η πυκνότητα της θερμικής ροής είναι ανάλογη της βαθμίδας θερμοκρασίας. Ο νόμος ισχύει για ισότροπα σώματα (οι ιδιότητες δεν εξαρτώνται από την κατεύθυνση). Τα ανισότροπα στερεά χαρακτηρίζονται από συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας προς την κατεύθυνση των κύριων αξόνων.

Στη γενική περίπτωση, η θερμική αγωγιμότητα στα στερεά πραγματοποιείται με δύο μηχανισμούς - την κίνηση των φορέων ρεύματος (ηλεκτρόνια, κυρίως) και τις ελαστικές θερμικές δονήσεις των ατόμων του πλέγματος. Το αλουμίνιο, ο χρυσός, ο χαλκός και το ασήμι έχουν τον μέγιστο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Οι κρύσταλλοι με πιο σύνθετη δομή πλέγματος έχουν χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα, επειδή ο βαθμός διάχυσης των θερμικών ελαστικών κυμάτων είναι μεγαλύτερος εκεί. Μείωση της θερμικής αγωγιμότητας παρατηρείται και κατά το σχηματισμό στερεών διαλυμάτων, επειδή σε αυτή την περίπτωση εμφανίζονται επιπλέον κέντρα διάχυσης θερμικών κυμάτων. Στα κράματα ετεροφάσης (πολυφασικών), ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας είναι το άθροισμα των θερμικών αγωγιμότητας των φάσεων που προκύπτουν. Η θερμική αγωγιμότητα των ενώσεων είναι πάντα σημαντικά χαμηλότερη από τη θερμική αγωγιμότητα των συστατικών που τις σχηματίζουν.

Θερμοχωρητικότητα- αυτή είναι μια ιδιότητα της ίδιας της ουσίας· δεν εξαρτάται από τα δομικά χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου προϊόντος, το πορώδες και την πυκνότητά του, τα μεγέθη των κρυστάλλων και άλλους παράγοντες. Θερμοχωρητικότητα είναι η ποσότητα θερμότητας που αντιστοιχεί σε μεταβολή της θερμοκρασίας μιας μοναδιαίας ποσότητας μιας ουσίας κατά 1°C.

Θερμική διαστολή- αύξηση του όγκου και των γραμμικών διαστάσεων των σωμάτων με μεταβολή της θερμοκρασίας. Είναι χαρακτηριστικό σχεδόν όλων των υλικών.

Αν και η δύναμη των δυνάμεων σύνδεσης σε ένα στερεό είναι πολύ υψηλή, υπάρχουν δυνατότητες για κίνηση στοιχειωδών σωματιδίων (άτομα, ιόντα). Τόσο σε άμορφα σώματα όσο και σε κρυσταλλικά, τα άτομα δονούνται κοντά στο κέντρο ισορροπίας.

Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος των ταλαντώσεων αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η πρακτική δείχνει ότι ο ειδικός όγκος των περισσότερων ουσιών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, δηλ. εμφανίζεται θερμική διαστολή. Το φαινόμενο της θερμικής διαστολής, ωστόσο, δεν συνδέεται με αύξηση του πλάτους της δονητικής κίνησης των ατόμων, αλλά με την αναρμονικότητά της. Για να κατανοήσουμε την ουσία του φαινομένου, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η αλληλεπίδραση δύναμης κατά το σχηματισμό ενός χημικού δεσμού μεταξύ των ατόμων, καθώς και η εξάρτηση της δυναμικής ενέργειας του συστήματος από τη διατομική απόσταση. Οποιοσδήποτε τύπος χημικού δεσμού περιλαμβάνει μια ισορροπία ελκτικών και απωστικών δυνάμεων μεταξύ των ατόμων. Όταν τα άτομα πλησιάζουν το ένα το άλλο, οι δυνάμεις έλξης κυριαρχούν αρχικά. Η προσέγγιση των ατόμων σε ένα ορισμένο όριο μειώνει την ενέργεια του συστήματος, δηλ. του παρέχει μεγαλύτερη σταθερότητα. Σε αρκετά μικρή διατομική απόσταση, ωστόσο, εμφανίζονται απωστικές δυνάμεις, που εμποδίζουν την περαιτέρω προσέγγιση των ατόμων. Η επίδραση αυτών των δυνάμεων αυξάνεται με τη μείωση της διατομικής απόστασης, η οποία αντιστοιχεί σε αύξηση της ενέργειας του συστήματος. Σε μια ορισμένη τιμή της διατομικής απόστασης, οι δυνάμεις απώθησης και έλξης θα εξισορροπηθούν, μετά την οποία η περαιτέρω προσέγγιση απαιτεί την εφαρμογή μιας εξωτερικής δύναμης, η οποία αντιστοιχεί σε θετικές τιμές της προκύπτουσας δύναμης F res.

Ρύζι. 4.1. Σχέδιο αλληλεπίδρασης δυνάμεων μεταξύ

αντίθετα φορτισμένα σωματίδια

Το πηγάδι δυναμικού χαρακτηρίζεται από έντονη ασυμμετρία. Ας πούμε ότι σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ένα δονούμενο άτομο έχει μια συγκεκριμένη ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, ταλαντώνεται σε σχέση με το κέντρο, παρεκκλίνοντας εναλλάξ «αριστερά-δεξιά». Αφού οι μετατοπίσεις από τη θέση

η ισορροπία πρέπει να είναι πανομοιότυπη, τότε μια αύξηση της ενέργειας του συστήματος προκαλεί μετατόπιση του κέντρου των ταλαντώσεων κατά μήκος του άξονα της διατομικής απόστασης. Έτσι, η μέση απόσταση μεταξύ των ατόμων αυξάνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, η οποία αντιστοιχεί στη θερμική διαστολή του σώματος.

Έτσι, το φαινόμενο της θερμικής διαστολής των στερεών βασίζεται στην αναρμονικότητα της δονητικής κίνησης των ατόμων του, και στον βαθμό απόκλισης των θερμικών δονήσεων από τον αρμονικό νόμο, δηλ. το μέγεθος της θερμικής διαστολής του σώματος καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον βαθμό ασυμμετρίας του φρέατος δυναμικού. Κατά κανόνα, σε ουσίες με ιοντικό δεσμό, το πηγάδι δυναμικού χαρακτηρίζεται από σημαντικό πλάτος και ασυμμετρία. Το γεγονός αυτό καθορίζει τη σημαντική αύξηση των μέσων διατομικών αποστάσεων όταν θερμαίνονται ή τη σημαντική θερμική διαστολή των ιοντικών ενώσεων.

Αντίθετα, σε ουσίες με κυρίως ομοιοπολικό δεσμό (βορίδια, νιτρίδια, καρβίδια), το δυναμικό πηγάδι έχει το σχήμα μυτερής κοιλότητας και επομένως ο βαθμός συμμετρίας του είναι υψηλότερος. Επομένως, η αύξηση της απόστασης μεταξύ των ατόμων κατά τη θέρμανση είναι σχετικά μικρή, πράγμα που αντιστοιχεί στη σχετικά μικρή θερμική τους διαστολή. Τα μέταλλα, κατά κανόνα, έχουν αυξημένη θερμική διαστολή, επειδή Οι μεταλλικοί δεσμοί είναι γενικά πιο αδύναμοι από τους ιοντικούς και τους ομοιοπολικούς δεσμούς. Τέλος, τα οργανικά πολυμερή χαρακτηρίζονται από πολύ μεγάλη διαστολή όταν θερμαίνονται, λόγω των ασθενών δυνάμεων van der Waals που δρουν μεταξύ των μορίων, ενώ ισχυρές ομοιοπολικές δυνάμεις δρουν μέσα στα μόρια.

Ποσοτικά, η θερμική διαστολή των υλικών εκτιμάται με τις ακόλουθες τιμές:

1. Ο συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής σε δεδομένη θερμοκρασία (TCLE), που αντιστοιχεί στη σχετική επιμήκυνση του δείγματος με απειροελάχιστη μεταβολή της θερμοκρασίας.

2. Ο συντελεστής θερμοκρασίας ογκομετρικής διαστολής, που χαρακτηρίζει την τρισδιάστατη διαστολή μιας ουσίας.

Μια σημαντική πρακτική συνέπεια είναι η ανάγκη χρήσης δεδομένων TCLE που λαμβάνονται στο συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας στο οποίο λειτουργεί το υλικό. Οι συντελεστές θερμοκρασίας δεν μπορούν να συγκριθούν
διαστολή υλικών που μετράται σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Για ισοτροπικά υλικά (κρύσταλλα με κυβικό πλέγμα, γυαλί), ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι ο ίδιος προς όλες τις κατευθύνσεις. Οι περισσότερες κρυσταλλικές ουσίες, ωστόσο, είναι ανισότροπες (η διαστολή είναι διαφορετική κατά μήκος διαφορετικών αξόνων). Αυτό το φαινόμενο είναι πιο έντονο, για παράδειγμα, σε στρωματοποιημένα υλικά (γραφίτης), όταν οι χημικοί δεσμοί έχουν έντονη κατευθυντικότητα. Ως αποτέλεσμα, η διαστολή του γραφίτη κατά μήκος του στρώματος είναι πολύ μικρότερη από την κάθετη σε αυτό. Για ορισμένα παρόμοια υλικά με έντονη ανισοτροπία, η τιμή LTEC σε μία από τις κατευθύνσεις μπορεί ακόμη και να αποδειχθεί αρνητική. Για παράδειγμα, ο κορδιερίτης 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2, στον οποίο, κατά τη θερμική διαστολή, παρατηρείται διαστολή κρυστάλλου κατά μήκος του ενός άξονα και συμπίεση κατά μήκος του άλλου άξονα, που αντιστοιχεί στη σύγκλιση των στρωμάτων της δομής. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται στην τεχνολογία. Σε ένα πεδίο και κρυσταλλικό υλικό, η χαοτική κατανομή των κρυστάλλων οδηγεί στον αμοιβαίο προσανατολισμό της θετικής και αρνητικής διαστολής τους. Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό με χαμηλή τιμή TCLE, που χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλή αντοχή στη θερμότητα. Ταυτόχρονα, σε τέτοια υλικά, μπορεί να προκύψουν σημαντικές τάσεις στα όρια των κόκκων, γεγονός που επηρεάζει τη μηχανική αντοχή τους. Για πολυφασικά υλικά, στο όριο δύο φάσεων επαφής με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής, οι θλιπτικές τάσεις θα δράσουν στη φάση με μεγάλο συντελεστή διαστολής και οι τάσεις εφελκυσμού θα δράσουν στη φάση με έναν μικρό συντελεστή θερμικής διαστολής (όταν θερμαίνεται). Κατά την ψύξη, οι τάσεις αλλάζουν σημάδια. Όταν ξεπεραστούν οι κρίσιμες τιμές τάσης, μπορεί να εμφανιστούν ρωγμές και ακόμη και καταστροφή του υλικού.

Έτσι, το TCLE είναι μια ιδιότητα ευαίσθητη στη δομή και είναι ευαίσθητη σε αλλαγές στη δομή του υλικού, για παράδειγμα, στην παρουσία πολυμορφικών μετασχηματισμών σε αυτό. Από αυτή την άποψη, μπορεί να παρατηρηθούν στροφές στις καμπύλες διαστολής πολυφασικών υλικών και ο μονοτονικός τους χαρακτήρας διαταράσσεται.

Εάν η διαστολή ενός σώματος σε ένα δεδομένο εύρος θερμοκρασίας συμβαίνει ομοιόμορφα, τότε γραφικά η διαστολή θα εκφραστεί ως ευθεία γραμμή (Εικ. 4.2.) και ο μέσος συντελεστής γραμμικής διαστολής θα είναι αριθμητικά ίσος με την εφαπτομένη της γωνίας κλίση αυτής της ευθείας προς τον άξονα θερμοκρασίας, που σχετίζεται με τη σχετική μεταβολή στο μήκος του δείγματος.

Ρύζι. 4.2. Ομοιόμορφη διαστολή του σώματος όταν θερμαίνεται

Ωστόσο, η επέκταση του δείγματος δεν συμβαίνει πάντα ομοιόμορφα. Η μελέτη των χαρακτηριστικών της θερμικής διαστολής σε διαφορετικά εύρη θερμοκρασιών μας επιτρέπει επίσης να βγάλουμε έμμεσα συμπεράσματα σχετικά με τη θερμοκρασία και τη φύση των διαφόρων δομικών μετασχηματισμών στο υλικό. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η εξάρτηση της θερμικής διαστολής από τη θερμοκρασία δεν θα εκφραστεί από μια ευθεία γραμμή, αλλά από μια πιο σύνθετη εξάρτηση (Εικ. 4.3).

Ρύζι. 4.3. Ανώμαλη διαστολή του σώματος όταν θερμαίνεται

Για να βρείτε την τιμή του συντελεστή διαστολής σε μεμονωμένα σημεία της καμπύλης διαστολής, πρέπει να σχεδιάσετε μια εφαπτομένη στον άξονα θερμοκρασίας μέσω του σημείου της καμπύλης που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία μέτρησης. Το μέγεθος του γραμμικού συντελεστή διαστολής θα εκφραστεί με την εφαπτομένη της γωνίας κλίσης της εφαπτομένης στον άξονα θερμοκρασίας.

Η ποσότητα της θερμικής διαστολής των σωμάτων όταν θερμαίνονται εξαρτάται κυρίως από τη φύση του υλικού, δηλ. σχετικά με τη χημική και ορυκτολογική του σύσταση, τη δομή του χωρικού πλέγματος, την αντοχή του χημικού δεσμού κ.λπ. Ετσι,

Η τιμή του συντελεστή θερμικής διαστολής των κεραμικών καθορίζεται, πρώτα απ 'όλα, από τη φύση της κρυσταλλικής φάσης, το γυαλί - από τη χημική σύνθεση και τα υαλοκεραμικά - από τη φύση της κρυσταλλικής φάσης, τη χημική σύνθεση του υπολειπόμενου υαλώδους φάση και η αναλογία τους.

Τα γυάλινα υλικά παρουσιάζουν μια πολύπλοκη εξάρτηση διαστολής από τη θερμοκρασία. Αρχικά, μέχρι τη λεγόμενη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού, κοντά στη θερμοκρασία αποσκλήρυνσης, η διαστολή είναι ανάλογη της θερμοκρασίας. Σε θερμοκρασίες πάνω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού, ο ρυθμός επιμήκυνσης αυξάνεται απότομα. Αυτό το τμήμα αντιστοιχεί στο διάστημα μετάβασης από την εύθραυστη στην πολύ ιξώδη κατάσταση, στην οποία συμβαίνουν οι διαδικασίες δομικής αναδιάρθρωσης του γυαλιού και η θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού θεωρείται το όριο της εύθραυστης κατάστασης. Αφού φτάσει στο μέγιστο, η επιμήκυνση αρχίζει να μειώνεται, η οποία σχετίζεται με συρρίκνωση του δείγματος γυαλιού ως αποτέλεσμα της μαλάκωσής του.

Το TCLE είναι ένα τεχνικό χαρακτηριστικό του υλικού και υπολογίζεται από τον τύπο

όπου l 0 είναι το μήκος του σώματος στην αρχική θερμοκρασία T 0 ;

l t - μήκος του σώματος που θερμαίνεται σε θερμοκρασία T.

TCLE είναι η αλλαγή στο μήκος με μια αλλαγή θερμοκρασίας 1 βαθμού, που σχετίζεται με το αρχικό μήκος του δείγματος. Τα υλικά με χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής χρησιμοποιούνται ως μέρη οργάνων και εξοπλισμού υψηλής ακρίβειας, τα οποία δεν πρέπει να αλλάζουν διαστάσεις όταν θερμαίνονται. Όταν συνδέετε άκαμπτα μέρη μιας συσκευής, για παράδειγμα, σε μια διασταύρωση μετάλλου-γυαλιού, είναι απαραίτητο να επιλέξετε υλικά με παρόμοιες τιμές TCLE, διαφορετικά, κατά την ψύξη, θα προκύψουν τάσεις στη διασταύρωση των εξαρτημάτων και μπορεί να δημιουργηθούν ρωγμές στο εύθραυστο γυαλί και η διασταύρωση δεν θα είναι στεγανή. Η εγγύτητα του TCLE είναι επίσης απαραίτητη για στρώματα μικροκυκλωμάτων που υπόκεινται σε αλλαγές θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια τεχνολογικών εργασιών ή κατά τη λειτουργία, διαφορετικά μπορεί να προκληθεί καταστροφή των στρωμάτων του κυκλώματος.

Ο συντελεστής θερμικής διαστολής παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην εκτίμηση της θερμικής αντίστασης των υλικών: όσο χαμηλότερο είναι το TCLE, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αντίσταση.

Υπάρχουν κράματα μετάλλων που δεν υπακούουν στους γενικούς νόμους των θερμικών ιδιοτήτων. Τέτοια κράματα είναι τα κράματα σιδήρου-νικελίου Re-M1. Ένα κράμα που περιέχει 36% νικέλιο έχει τιμή TCLE κοντά στο μηδέν και ονομάζεται invar(Λατινικά σημαίνει «αμετάβλητο»).

Οι μηχανικοί εκμεταλλεύονται μια άλλη θερμική ιδιότητα, δηλαδή θερμικός συντελεστής συντελεστή ελαστικότητας(TKMU). Σε οποιοδήποτε στερεό σώμα, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, όταν θερμαίνεται, παρατηρείται μείωση του συντελεστή ελαστικότητας, που είναι ένα μέτρο των δυνάμεων των διατομικών δεσμών. Για το κράμα Fe-Ni, αυτή η ιδιότητα έχει μια ανώμαλη εξάρτηση: ο συντελεστής TKMU αυξάνεται ή παραμένει σταθερός με την αύξηση της θερμοκρασίας. Το ίδιο invar με νικέλιο 36% έχει το μέγιστο TKMU. Η επιλογή μιας συγκεκριμένης χημικής σύνθεσης καθιστά δυνατή την ανάπτυξη κραμάτων των οποίων τα TMC είναι πρακτικά ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία. Αυτά τα κράματα ονομάζονται ελινβαρς.

Για την κατασκευή χρησιμοποιούνται χάλυβες με συγκεκριμένη θερμική διαστολή θερμομεταλλικά, όταν ένα στρώμα με χαμηλή θερμική διαστολή (παθητικό στρώμα) συνδέεται με ασφάλεια με κύλιση σε άλλο στρώμα με υψηλότερη θερμική διαστολή (ενεργό στρώμα). Οι διμεταλλικές πλάκες χρησιμοποιούνται ως ρυθμιστής θερμοκρασίας στην κατασκευή οργάνων.

Η θέρμανση μιας τέτοιας πλάκας οδηγεί στην καμπυλότητά της, η οποία επιτρέπει το κλείσιμο του ηλεκτρικού κυκλώματος. Η κύρια ιδιότητα των θερμομετάλλων είναι θερμική ευαισθησία- ικανότητα κάμψης όταν αλλάζει η θερμοκρασία.

Περιγραφή ενός διαλατομέτρου χαλαζία που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του συντελεστή θερμοκρασίας της γραμμικής διαστολής

Το άλλο άκρο της ράβδου συνδέεται με τη ράβδο της κεφαλής του δείκτη. Η κεφαλή ένδειξης είναι τοποθετημένη σε μεταλλική βάση. Η στενή επαφή της ράβδου με το δείγμα επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας την πίεση του ελατηρίου ένδειξης. Κατά την επέκταση, το δείγμα πιέζεται μέσα από...

πειραματικό μέρος

1. Εξοικειωθείτε με τη συσκευή του διαλατομέτρου.

2. Τοποθετήστε το σωληνάριο που περιέχει το δείγμα μπρούντζου στον κλίβανο σωλήνων.

3. Ενεργοποιήστε το φούρνο και το μετρητή συνδυασμού για να λάβετε μετρήσεις.

4. Ρυθμίστε την ένδειξη στο μηδέν.

5. Σε τακτά χρονικά διαστήματα (για παράδειγμα, μετά από 20°C), λαμβάνετε μετρήσεις δεικτών χρησιμοποιώντας τον πίνακα βαθμονόμησης.

6. Εισαγάγετε τα πειραματικά δεδομένα στον πίνακα. 4.2.

όπου α είναι ο γραμμικός συντελεστής διαστολής.

n- μετρήσεις δεικτών.

κ- τιμή διαίρεσης δείκτη.

(T 2 - T 1) - διαφορά θερμοκρασίας (δωμάτιο και τελικό) για το επιλεγμένο διάστημα.

μεγάλο- αρχική χρωστική ουσία του δείγματος.

α kv - διόρθωση για διαστολή χαλαζία.

8. Κατασκευάστε και εξηγήστε μια γραφική εξάρτηση της επιμήκυνσης του δείγματος από τη θερμοκρασία.

9. Αναλύστε τα αποτελέσματα που προέκυψαν για τον μπρούντζο, που είναι κράμα χαλκού και κασσίτερου, λαμβάνοντας υπόψη ότι α χαλκός = 160 ·10 -7 g -1, α κασσίτερος = 230 ·10 -7 g -1.

10. Εξοικειωθείτε με τις καμπύλες διαστολής για μη μεταλλικά υλικά, επισημάνετε χαρακτηριστικές ζώνες, εξηγήστε τις διεργασίες που συμβαίνουν στα υλικά όταν θερμαίνονται.

11. Με βάση τα αποτελέσματα της εργασίας, διατυπώστε συμπεράσματα.

Εργαστηριακή εργασία Νο 5

ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣ ΠΟΡΩΝ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Στόχος της εργασίας: εξοικειωθείτε με διάφορα πορώδη υλικά και την τεχνολογία κατασκευής τους. Προσδιορίστε την απορρόφηση νερού από πολυμερή, σύνθετα και υαλοκεραμικά υλικά και κάντε μια συγκριτική ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν.

Θεωρητικό μέρος

Όλα τα υλικά έχουν, σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, απορρόφηση νερού, δηλ. ικανότητα απορρόφησης Vυγρασία από το περιβάλλον και διαπερατότητα υγρασίας,εκείνοι. ικανότητα να περνάει νερό από τον εαυτό του. Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει πάντα κάποια ποσότητα υδρατμών.

Η απορρόφηση νερού ενός υλικού επηρεάζεται σημαντικά από τη δομή και τη χημική του φύση. Η παρουσία και το μέγεθος των τριχοειδών κενών στο εσωτερικό του υλικού στο οποίο διεισδύει η υγρασία παίζει σημαντικό ρόλο. Υψηλά πορώδη υλικά, ιδιαίτερα τα ινώδη, έχουν υψηλή απορρόφηση νερού. Ο προσδιορισμός της απορρόφησης νερού από την αύξηση της μάζας του υγρανθέντος δείγματος δίνει κάποια ιδέα για την ικανότητα του υλικού να απορροφά την υγρασία.

Οποιοδήποτε πορώδες δομικό υλικό (μέταλλο, κεραμικό, υαλοκεραμικό ή πολυμερές) είναι κατά κανόνα συνδυασμός στερεάς ουσίας με κενά - πόρους. Ο όγκος των πόρων, τα μεγέθη και τα πρότυπα κατανομής τους έχουν σημαντικό αντίκτυπο σε μια σειρά από ιδιότητες προϊόντων και υλικών. Για παράδειγμα, η μηχανική αντοχή των κεραμικών εξαρτάται όχι μόνο από το συνολικό πορώδες, αλλά και από το μέγεθος των πόρων και την ομοιομορφία της κατανομής τους. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι με την αύξηση του πορώδους, η αντοχή των κεραμικών μειώνεται λόγω της αύξησης των δομικών ελαττωμάτων και της μείωσης της αντοχής του δεσμού.

Έχει διαπιστωθεί ότι ο όγκος των πόρων που είναι γεμάτοι με νερό καθορίζει την αντοχή στον παγετό των προϊόντων. Ο αριθμός, το μέγεθος και η φύση της κατανομής των πόρων καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την αντίσταση στη σκωρία των επενδύσεων του κλιβάνου. Το πορώδες επηρεάζει τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών.

Οι πόροι στα υλικά έχουν ποικίλα σχήματα, περιγράμματα και μπορούν να κατανεμηθούν άνισα σε όλο τον όγκο, επομένως είναι εξαιρετικά δύσκολο να αποκτήσουμε ένα πλήρες χαρακτηριστικό πορώδους, ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται σύγχρονα πορόμετρα. Παρά την ποικιλία των σχημάτων, οι πόροι μπορούν να χωριστούν σε:

1. Κλειστοί πόροι- υγρά και αέρια απρόσιτα για διείσδυση σε αυτά.

2. Ανοιξε- πόροι προσβάσιμοι για διείσδυση.

Οι ανοιχτοί πόροι με τη σειρά τους χωρίζονται σε:

1) αδιέξοδο- πόροι γεμάτοι με υγρό και αέριο, ανοιχτοί στη μία πλευρά.

2) σχηματισμός καναλιών- Οι πόροι ανοίγουν και στα δύο άκρα, δημιουργώντας κανάλια πόρων.

Η διαπερατότητα υγρασίας του υλικού προσδιορίζεται κυρίως από πόρους που σχηματίζουν κανάλι παρουσία διαφορών πίεσης στα ανοιχτά άκρα τους. Το πορώδες και η διαπερατότητα είναι σημαντικά χαρακτηριστικά υφής για όλους τους τύπους τεχνικών υλικών.

Δεδομένου ότι οι άμεσες μέθοδοι για τη μέτρηση του πορώδους των υλικών είναι εξαιρετικά περίπλοκες, αυτός ο δείκτης συχνά αξιολογείται με τον προσδιορισμό άλλων ιδιοτήτων που εξαρτώνται άμεσα από το πορώδες. Αυτοί οι δείκτες περιλαμβάνουν την πυκνότητα υλικού και την απορρόφηση νερού.

Ας δούμε μερικούς ορισμούς.

Αληθινή Πυκνότητα- η αναλογία της μάζας ενός υλικού προς τον όγκο του χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι πόροι.

Φαινόμενη πυκνότητα- αυτή είναι η αναλογία του σωματικού βάρους προς ολόκληρο τον όγκο που καταλαμβάνει, συμπεριλαμβανομένων των πόρων.

Σχετική πυκνότητα- ο λόγος της φαινομενικής πυκνότητας προς την πραγματική πυκνότητα. Αντιπροσωπεύει το κλάσμα όγκου των στερεών στο υλικό.

Απορρόφηση νερούείναι η αναλογία της μάζας του νερού που απορροφάται από το υλικό σε πλήρη κορεσμό προς τη μάζα του ξηρού δείγματος (εκφρασμένη ως ποσοστό).

Με τη μέτρηση των παραπάνω χαρακτηριστικών μπορεί να εκτιμηθεί το συνολικό, ανοιχτό και κλειστό πορώδες του κεραμικού.

Αληθινό (ολικό) πορώδες- ο συνολικός όγκος όλων των ανοιχτών και κλειστών πόρων, εκφρασμένος ως ποσοστό του συνολικού όγκου του υλικού. Η τιμή αυτή συμβολίζεται με P και είναι αριθμητικά ίση με το άθροισμα του κλειστού και του ανοιχτού πορώδους.

Φαινόμενο (ανοιχτό) πορώδες- αυτή είναι η αναλογία του όγκου όλων των ανοιχτών πόρων του σώματος (γεμάτοι με νερό κατά τη διάρκεια του βρασμού) προς ολόκληρο τον όγκο του υλικού, συμπεριλαμβανομένου του όγκου όλων των πόρων. Η τιμή ορίζεται P 0 και εκφράζεται σε %.

Κλειστό πορώδες- αυτός είναι ο λόγος του όγκου όλων των κλειστών πόρων του σώματος προς τον όγκο του, συμπεριλαμβανομένου του όγκου όλων των πόρων, που συμβολίζεται με P 3 και εκφράζεται σε %.

Υδατοαπορρόφηση πολυμερών υλικών

Σε χαμηλές θερμοκρασίες και σύντομο χρόνο επαφής του νερού με το πολυμερές, η διόγκωση περιορίζεται και επεκτείνεται σε μικρό... Σε σύνθετα υλικά, που είναι πλαστικά, αντοχή στο νερό... Τα πλαστικά είναι μη μεταλλικά υλικά με βάση το φυσικό ή συνθετικό υψηλομοριακές ενώσεις...

Ταξινόμηση πλαστικών

Τα πλαστικά μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια, για παράδειγμα, κατά σύνθεση, σχέση με τη θερμότητα και τους διαλύτες κ.λπ.

Κατά σύνθεσηΤα πλαστικά χωρίζονται σε:

1) απλήρωτο. Είναι ρητίνη στην καθαρή της μορφή.

2) συμπληρωμένο (σύνθετο). Εκτός από ρητίνη, περιέχουν πληρωτικά, πλαστικοποιητές, σταθεροποιητές, σκληρυντικά και ειδικά πρόσθετα.

Γεμιστικάπροστίθεται σε ποσότητα 40-70% (κατά βάρος) για αύξηση των μηχανικών ιδιοτήτων, μείωση της συρρίκνωσης και μείωση του κόστους υλικού (το κόστος του πληρωτικού είναι χαμηλότερο από το κόστος της ρητίνης). Ωστόσο, το πληρωτικό αυξάνει την υγροσκοπικότητα των πλαστικών και επιδεινώνει τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά.

Πλαστικοποιητές(γλυκερίνη, καστορέλαιο ή παραφινέλαιο) εισάγεται σε ποσότητα 10-20% για τη μείωση της ευθραυστότητας και τη βελτίωση του σχήματος της σπονδυλικής στήλης.

Σταθεροποιητές(αιθάλη, θειούχες ενώσεις, φαινόλες) εισάγονται σε ποσότητα αρκετών τοις εκατό για την επιβράδυνση της γήρανσης, η οποία σταθεροποιεί τις ιδιότητες και παρατείνει τη διάρκεια ζωής. Η γήρανση είναι μια αυθόρμητη μη αναστρέψιμη αλλαγή στα πιο σημαντικά λειτουργικά χαρακτηριστικά ενός υλικού κατά τη λειτουργία και την αποθήκευση, που προκύπτει ως αποτέλεσμα πολύπλοκων φυσικών και χημικών διεργασιών.

ΣκληρυντέςΕισάγονται επίσης σε ποσότητα αρκετών τοις εκατό για τη σύνδεση μορίων πολυμερούς με χημικούς δεσμούς.

Ειδικά πρόσθετα- λιπαντικά, βαφές, για μείωση στατικών φορτίων, μείωση ευφλεκτότητας, προστασία από μούχλα.

Κατά την παραγωγή αφρού και πορωδών πλαστικών, προστίθενται διαμορφωτές πόρων - ουσίες που μαλακώνουν όταν θερμαίνονται, απελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα αερίων που αφρίζουν τη ρητίνη.

Σε σχέση με τη θέρμανσηκαι διαλύτες, τα πλαστικά χωρίζονται σε θερμοπλαστικά και θερμοσκληρυνόμενα.

Θερμοπλαστικά πολυμερή(θερμοπλαστικά) - πολυμερή που μπορούν επανειλημμένα να μαλακώνουν όταν θερμαίνονται και να σκληραίνουν όταν ψύχονται χωρίς να αλλάζουν οι ιδιότητές τους. Σε αυτά τα πολυμερή, οι αδύναμες δυνάμεις van der Waaps δρουν μεταξύ των μορίων και δεν υπάρχουν χημικοί δεσμοί. Τα θερμοπλαστικά έχουν επίσης διαλυτότητα σε διαλύτες.

Θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή(θερμοσκληρυνόμενα) λιώνουν όταν θερμαίνονται σε μια ορισμένη θερμοκρασία και, ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων στην ίδια θερμοκρασία, κατά την ψύξη, σκληραίνουν (όπως λένε, «ψημένο»), μετατρέπονται σε σκληρή, μη λιώσιμη και αδιάλυτη ουσία. Σε αυτή την περίπτωση, μαζί με τις αδύναμες δυνάμεις van der Waals, λειτουργούν ισχυροί χημικοί δεσμοί μεταξύ των μορίων, που ονομάζονται εγκάρσιοι. Η εμφάνισή τους είναι η ουσία της διαδικασίας πολυμερούς σκλήρυνσης.

Με τη μείωση της επίδρασης του πληρωτικούΤα πλαστικά χωρίζονται στους εξής τύπους:

1) με φύλλοπληρωτικό (getinax, textolite, fiberglass, πλαστικό με πλαστικοποίηση ξύλου).

2) με πληρωτικό ινών(fiberglass, fiberglass αμιάντου, fiberglass)?

3) με πληρωτικό σε σκόνη(φαινοπλάστες, αμινοπλάστες,

εποξειδικές σκόνες πρέσας).

4) χωρίς πληρωτικό(πολυαιθυλένιο, πολυστυρένιο);

5) με πλήρωση αερίου-αέρα(αφρώδη πλαστικά).

Getinaxαποτελείται από δύο ή περισσότερα στρώματα ανθεκτικού, ανθεκτικού στη θερμότητα, εμποτισμένου χαρτιού επεξεργασμένου με θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη τύπου ρεζόλης φαινόλης-φορμαλδεΰδης (Βακελίτης). Προκειμένου να αυξηθεί η αντίσταση στη θερμότητα, οι ουσίες οργανοπυριτίου εισάγονται επιπλέον σε ορισμένες μάρκες getinax και προστίθενται εποξειδικές ρητίνες για να αυξηθεί η ικανότητα συγκόλλησης. Το Getinax είναι ένα φθηνό υλικό που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό για την κατασκευή διαφόρων τύπων επίπεδων ηλεκτρικών μονωτικών εξαρτημάτων και βάσεων τυπωμένων κυκλωμάτων.

Η θερμική αντίσταση του getinax είναι 135°C. Μειονεκτήματα: ευκολία αποκόλλησης κατά μήκος των φύλλων πλήρωσης, υγροσκοπικότητα (αυτό επιδεινώνει τις ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες). Για προστασία από την υγρασία, η επιφάνεια επικαλύπτεται με βερνίκι.

Ο Textolite είναι ένα συμπιεσμένο υλικό που βασίζεται σε φύλλα βαμβακερού υφάσματος, εμποτισμένα, όπως το getinax, με βακελίτη. Είναι πιο εύκολο στην επεξεργασία από το getinax και έχει υψηλότερη αντοχή στο νερό, αντοχή σε θλίψη και αντοχή σε κρούση. Το Textolite είναι 5-6 φορές πιο ακριβό από το getinax. Αντοχή στη θερμότητα 150°C.

Fiberglass- ένα υλικό που αποτελείται από δύο ή περισσότερες στρώσεις γυάλινου υφάσματος χωρίς αλκάλια εμποτισμένο με διάφορες θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες.

Το Fiberglass, σε σύγκριση με το getinax και τον textolite, έχει αυξημένη αντοχή στην υγρασία, αντοχή στη θερμότητα και καλύτερες ηλεκτρικές και μηχανικές παραμέτρους, αλλά υφίσταται λιγότερο μηχανική επεξεργασία. Το Fiberglass έχει καλή ικανότητα απόσβεσης (την ικανότητα απόσβεσης των κραδασμών) και είναι ανώτερο από το χάλυβα και τα κράματα τιτανίου από αυτή την άποψη. Από πλευράς θερμικής διαστολής, είναι κοντά στον χάλυβα. Αντοχή στη θερμότητα - 185°C. Το fiberglass χρησιμοποιείται ευρέως επειδή συνδυάζει χαμηλό βάρος, υψηλή αντοχή, αντοχή στη θερμότητα και καλές ηλεκτρικές ιδιότητες.

Το πλαστικό με πλαστικοποίηση ξύλου είναι ένα υλικό γεμάτο με πριονίδι ή καπλαμά.

Φύλλο φύλλο πλαστικούέχουν ειδικό σκοπό και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων. Είναι πλαστικοποιημένο με επένδυση στη μία ή και στις δύο πλευρές με φύλλο χαλκού ηλεκτρολυτικής παραγωγής.

Αυτή η μέθοδος παραγωγής φύλλου εξασφαλίζει ομοιόμορφη σύνθεση και τραχιά επιφάνεια στη μία πλευρά, η οποία βελτιώνει την πρόσφυση του φύλλου στο διηλεκτρικό κατά τη διάρκεια της κόλλησης. Τα σύνθετα πλαστικά γεμάτα με βαμβακερές ίνες και υφάσματα, καθώς και υλικά με βάση το ξύλο, μπορούν να έχουν υψηλή απορρόφηση νερού λόγω του πληρωτικού. Σύμφωνα με το GOST 4650-73, η απορρόφηση νερού των πολυμερών υλικών προσδιορίζεται με διατήρηση του δείγματος σε νερό για 24 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου (ή με βρασμό για 30 λεπτά).

Πίνακας 5.1.

Ιδιότητες πλαστικών

2. Τα πλαστικά είναι ανθεκτικά σε μακροχρόνια έκθεση σε βιομηχανικά επιθετικά περιβάλλοντα και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή προστατευτικών επικαλύψεων σε μέταλλα... 3. Υπό την επίδραση του περιβάλλοντος, τα πλαστικά γηράσκουν αργά, δηλαδή... 4. Τα περισσότερα πολυμερή μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα μόνο σε θερμοκρασίες κάτω των 100°C. Πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, καθώς...

Πορώδη κεραμικά και υαλοκεραμικά υλικά

1) λήψη αρχικών σκονών, 2) ενοποίηση σκονών, δηλ. παραγωγή συμπαγών υλικών. 3) επεξεργασία και έλεγχος προϊόντων.

Πορώδη μεταλλικά υλικά

Υψηλά πορώδη μεταλλικά υλικά σε σκόνη, λόγω του άκαμπτου χωρικού πλαισίου τους, έχουν υψηλότερη αντοχή. Αντέχουν... Η τεχνολογία κατασκευής μεταλλικών πορωδών στοιχείων εξαρτάται από το σχήμα και...

πειραματικό μέρος

1. Προσδιορίστε την απορρόφηση νερού των πολυμερών υλικών.

1.1. Ζυγίστε δείγματα πολυμερών υλικών πριν από τη δοκιμή (μάζα m 1).

1.2. Τοποθετήστε τα δείγματα σε ένα ποτήρι ζέσεως Μενερό, φέρτε σε. βράζουμε και διατηρούμε σε θερμοκρασία βρασμού για 30 λεπτά.

1.3. Αφαιρέστε τα δείγματα από το ποτήρι ζέσεως, στυπώστε με φίλτρο

χαρτί και ζυγίστε (μάζα m 2).

1.4. Εισαγάγετε τα αποτελέσματα των μετρήσεων στον πίνακα. 5.2.

1.5. Προσδιορίστε την απορρόφηση νερού κάθε δείγματος χρησιμοποιώντας τον τύπο

Πίνακας 5.2

2. Προσδιορίστε την απορρόφηση νερού και το ανοιχτό πορώδες των κεραμικών υλικών από γυαλί.

2.1. Ζυγίστε δείγματα υαλοκεραμικών υλικών. Μετρήστε τις διαστάσεις των δειγμάτων που απαιτούνται για τον υπολογισμό του όγκου χρησιμοποιώντας ένα παχύμετρο.

2.2. Τοποθετούμε τα δείγματα σε ένα ποτήρι ζέσεως, τα αφήνουμε να βράσουν και τα διατηρούμε σε θερμοκρασία βρασμού για 60 λεπτά.

2.3. Αφαιρέστε τα δείγματα από το ποτήρι ζέσεως και ζυγίστε. Προσοχή!Τα δείγματα δεν πρέπει να στυπώνονται καλά γιατί Το νερό θα αφαιρεθεί από σχετικά μεγάλα λαγούμια.

2.4. Προσδιορίστε την απορρόφηση νερού κάθε δείγματος χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο.

2.5. Προσδιορίστε τη φαινομενική πυκνότητα των δειγμάτων χρησιμοποιώντας τον τύπο

2.6. Υπολογίστε το φαινομενικό (ανοιχτό) πορώδες Pc:

2.7. Εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον Πίνακα 5.3.

Πίνακας 5.3

3. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα, πραγματοποιήστε συγκριτική ανάλυση και διατυπώστε συμπεράσματα.

Τι θα κάνουμε με το υλικό που λάβαμε:

Εάν αυτό το υλικό σας ήταν χρήσιμο, μπορείτε να το αποθηκεύσετε στη σελίδα σας στα κοινωνικά δίκτυα:

Η ειδικότητα «επιστήμη και τεχνολογία υλικών» είναι ένας από τους σημαντικότερους κλάδους για όλους σχεδόν τους φοιτητές μηχανολόγων μηχανικών. Η δημιουργία νέων εξελίξεων που θα μπορούσαν να ανταγωνιστούν στη διεθνή αγορά είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς και να υλοποιήσει χωρίς ενδελεχή γνώση του αντικειμένου.

Το μάθημα επιστήμης υλικών μελετά το εύρος των διαφόρων πρώτων υλών και τις ιδιότητές τους. Οι διάφορες ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούνται καθορίζουν το εύρος της εφαρμογής τους στην τεχνολογία. Η εσωτερική δομή ενός μετάλλου ή ενός σύνθετου κράματος επηρεάζει άμεσα την ποιότητα του προϊόντος.

Βασικές ιδιότητες

Η επιστήμη των υλικών και η τεχνολογία υλικών μηχανικής υπογραμμίζουν τα τέσσερα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε μετάλλου ή κράματος. Πρώτα απ 'όλα, αυτά είναι φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά που καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη των λειτουργικών και τεχνολογικών ιδιοτήτων του μελλοντικού προϊόντος. Η κύρια μηχανική ιδιότητα εδώ είναι η αντοχή - επηρεάζει άμεσα την άφθαρτη ικανότητα του τελικού προϊόντος υπό την επίδραση των φορτίων εργασίας. Η μελέτη της θραύσης και της αντοχής είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά του βασικού μαθήματος «επιστήμη υλικών και τεχνολογία των υλικών». Αυτή η επιστήμη χρησιμοποιείται για την εύρεση των απαραίτητων δομικών κραμάτων και εξαρτημάτων που προορίζονται για την κατασκευή εξαρτημάτων με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά αντοχής. Τα τεχνολογικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά καθιστούν δυνατή την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του τελικού προϊόντος υπό λειτουργικά και ακραία φορτία, τον υπολογισμό των ορίων αντοχής και την αξιολόγηση της ανθεκτικότητας ολόκληρου του μηχανισμού.

Βασικά υλικά

Τους τελευταίους αιώνες, το κύριο υλικό για τη δημιουργία μηχανών και μηχανισμών ήταν το μέταλλο. Ως εκ τούτου, η επιστήμη των υλικών δίνει μεγάλη προσοχή στην επιστήμη των μετάλλων - την επιστήμη των μετάλλων και των κραμάτων τους. Οι Σοβιετικοί επιστήμονες συνέβαλαν πολύ στην ανάπτυξή του: P. P. Anosov, N. S. Kurnakov, D. K. Chernov και άλλοι.

Στόχοι της επιστήμης των υλικών

Τα βασικά στοιχεία της επιστήμης των υλικών απαιτούνται για να μελετήσουν οι μελλοντικοί μηχανικοί. Σε τελική ανάλυση, ο κύριος σκοπός της συμπερίληψης αυτού του κλάδου στο πρόγραμμα σπουδών είναι να διδάξει στους τεχνικούς φοιτητές να κάνουν τη σωστή επιλογή υλικού για σχεδιασμένα προϊόντα προκειμένου να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους.

Η επίτευξη αυτού του στόχου θα βοηθήσει τους μελλοντικούς μηχανικούς να λύσουν τα ακόλουθα προβλήματα:

• Αξιολογήστε σωστά τις τεχνικές ιδιότητες ενός υλικού αναλύοντας τις συνθήκες κατασκευής του προϊόντος και τη διάρκεια ζωής του.
• Να έχουν σχηματίσει σωστά επιστημονικές ιδέες σχετικά με τις πραγματικές δυνατότητες βελτίωσης οποιωνδήποτε ιδιοτήτων ενός μετάλλου ή κράματος αλλάζοντας τη δομή του.
• Γνωρίστε όλες τις μεθόδους ενίσχυσης υλικών που μπορούν να εξασφαλίσουν την ανθεκτικότητα και την απόδοση των εργαλείων και των προϊόντων.
• Να έχει ενημερωμένη γνώση για τις κύριες ομάδες υλικών που χρησιμοποιούνται, τις ιδιότητες αυτών των ομάδων και το πεδίο εφαρμογής.

Απαιτούμενες γνώσεις

Το μάθημα «επιστήμη υλικών και τεχνολογία δομικών υλικών» απευθύνεται σε φοιτητές που ήδη κατανοούν και μπορούν να εξηγήσουν την έννοια χαρακτηριστικών όπως η τάση, το φορτίο, η πλαστική και η αθροιστική κατάσταση της ύλης, η ατομική-κρυσταλλική δομή των μετάλλων, οι τύποι χημικών δεσμούς και τις βασικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλων. Στη διαδικασία της φοίτησης, οι μαθητές περνούν βασική εκπαίδευση, η οποία θα τους φανεί χρήσιμη για να κατακτήσουν εξειδικευμένους κλάδους. Πιο ανώτερα μαθήματα εξετάζουν διάφορες διαδικασίες και τεχνολογίες παραγωγής, στις οποίες η επιστήμη των υλικών και η τεχνολογία υλικών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο.

Με ποιον να συνεργαστείς;

Η γνώση των σχεδιαστικών χαρακτηριστικών και των τεχνικών χαρακτηριστικών των μετάλλων και των κραμάτων θα είναι χρήσιμη σε έναν σχεδιαστή που εργάζεται στον τομέα της λειτουργίας σύγχρονων μηχανών και μηχανισμών. Οι ειδικοί στον τομέα της τεχνολογίας νέων υλικών μπορούν να βρουν τον τόπο εργασίας τους στους τομείς της μηχανολογίας, της αυτοκινητοβιομηχανίας, της αεροπορίας, της ενέργειας και του διαστήματος. Πρόσφατα, παρατηρήθηκε έλλειψη ειδικών με δίπλωμα στην επιστήμη και την τεχνολογία των υλικών στην αμυντική βιομηχανία και στον τομέα της ανάπτυξης των επικοινωνιών.

Ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών

Ως ξεχωριστός κλάδος, η επιστήμη των υλικών είναι ένα παράδειγμα τυπικής εφαρμοσμένης επιστήμης που εξηγεί τη σύνθεση, τη δομή και τις ιδιότητες διαφόρων μετάλλων και των κραμάτων τους υπό διαφορετικές συνθήκες.

Ο άνθρωπος απέκτησε την ικανότητα να εξορύσσει μέταλλο και να κατασκευάζει διάφορα κράματα κατά την περίοδο της αποσύνθεσης του πρωτόγονου κοινοτικού συστήματος. Αλλά ως ξεχωριστή επιστήμη, η επιστήμη των υλικών και η τεχνολογία των υλικών άρχισαν να μελετώνται λίγο περισσότερο από 200 χρόνια πριν. Οι αρχές του 18ου αιώνα ήταν η περίοδος των ανακαλύψεων του Γάλλου επιστήμονα-εγκυκλοπαιδιστή Reaumur, ο οποίος ήταν ο πρώτος που προσπάθησε να μελετήσει την εσωτερική δομή των μετάλλων. Παρόμοιες μελέτες διεξήχθησαν από τον Άγγλο κατασκευαστή Grignon, ο οποίος το 1775 έγραψε μια σύντομη αναφορά σχετικά με τη στήλη που ανακάλυψε ότι σχηματίζεται όταν ο σίδηρος στερεοποιείται.

Στη Ρωσική Αυτοκρατορία, οι πρώτες επιστημονικές εργασίες στον τομέα της μεταλλουργίας ανήκαν στον M.V. Lomonosov, ο οποίος στο εγχειρίδιό του προσπάθησε να εξηγήσει εν συντομία την ουσία διαφόρων μεταλλουργικών διεργασιών.

Η επιστήμη των μετάλλων έκανε ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός στις αρχές του 19ου αιώνα, όταν αναπτύχθηκαν νέες μέθοδοι μελέτης διαφόρων υλικών. Το 1831, τα έργα του P. P. Anosov έδειξαν τη δυνατότητα μελέτης μετάλλων κάτω από μικροσκόπιο. Μετά από αυτό, αρκετοί επιστήμονες από διάφορες χώρες απέδειξαν επιστημονικά δομικούς μετασχηματισμούς στα μέταλλα κατά τη συνεχή ψύξη τους.

Εκατό χρόνια αργότερα, η εποχή των οπτικών μικροσκοπίων έπαψε να υπάρχει. Η τεχνολογία των δομικών υλικών δεν μπορούσε να κάνει νέες ανακαλύψεις χρησιμοποιώντας απαρχαιωμένες μεθόδους. Τα οπτικά έχουν αντικατασταθεί από ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Η μεταλλουργία άρχισε να καταφεύγει σε μεθόδους ηλεκτρονικής παρατήρησης, ειδικότερα, τη διάθλαση νετρονίων και την περίθλαση ηλεκτρονίων. Με τη βοήθεια αυτών των νέων τεχνολογιών, είναι δυνατό να αυξηθούν οι τομές μετάλλων και κραμάτων έως και 1000 φορές, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότεροι λόγοι για επιστημονικά συμπεράσματα.

Θεωρητικές πληροφορίες για τη δομή των υλικών

Στη διαδικασία της μελέτης του κλάδου, οι μαθητές αποκτούν θεωρητικές γνώσεις σχετικά με την εσωτερική δομή των μετάλλων και των κραμάτων. Στο τέλος του μαθήματος, οι φοιτητές θα πρέπει να αποκτήσουν τις ακόλουθες δεξιότητες και ικανότητες:

• για εσωτερικα?
• για την ανισοτροπία και την ισοτροπία. Τι προκαλεί αυτές τις ιδιότητες και πώς μπορούν να επηρεαστούν.
• σχετικά με διάφορα ελαττώματα στη δομή των μετάλλων και των κραμάτων.
• σχετικά με τις μεθόδους μελέτης της εσωτερικής δομής ενός υλικού.

Πρακτικά μαθήματα στον κλάδο της επιστήμης των υλικών

Σε κάθε Πολυτεχνείο υπάρχει τμήμα επιστήμης υλικών. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος ο φοιτητής μελετά τις ακόλουθες μεθόδους και τεχνολογίες:

• Βασικές αρχές της μεταλλουργίας - ιστορία και σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής μεταλλικών κραμάτων. Παραγωγή χάλυβα και χυτοσιδήρου σε σύγχρονες υψικάμινους. Χύτευση χάλυβα και χυτοσιδήρου, μέθοδοι για τη βελτίωση της ποιότητας μεταλλουργικών προϊόντων. Ταξινόμηση και σήμανση του χάλυβα, τα τεχνικά και φυσικά χαρακτηριστικά του. Τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων και κραμάτων τους, παραγωγή αλουμινίου, χαλκού, τιτανίου και άλλων μη σιδηρούχων μετάλλων. Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση.

Σύγχρονη ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών

Πρόσφατα, η επιστήμη των υλικών έχει λάβει μια ισχυρή ώθηση για ανάπτυξη. Η ανάγκη για νέα υλικά ανάγκασε τους επιστήμονες να σκεφτούν την απόκτηση καθαρών και εξαιρετικά καθαρών μετάλλων· η εργασία βρίσκεται σε εξέλιξη για τη δημιουργία διαφόρων πρώτων υλών σύμφωνα με τα αρχικά υπολογισμένα χαρακτηριστικά. Η σύγχρονη τεχνολογία δομικών υλικών προτείνει τη χρήση νέων ουσιών αντί των τυπικών μεταλλικών. Περισσότερη προσοχή δίνεται στη χρήση πλαστικών, κεραμικών και σύνθετων υλικών, τα οποία έχουν παραμέτρους αντοχής συμβατές με μεταλλικά προϊόντα, αλλά είναι απαλλαγμένα από τα μειονεκτήματά τους.