Znanost o materijalima i tehnologija materijala kakva struka. Znanost i tehnologija materijala

Takva specijalnost kao što je "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" nedavno je postala tražena među kandidatima. Razmotrite glavne značajke ovog smjera, njegove karakteristike.

Područje profesionalne djelatnosti stručnjaka

Smjer "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" obuhvaća:

• istraživanje, razvoj, uporaba, modifikacija, rad, korištenje materijala organske i anorganske prirode u različitim smjerovima;
• tehnologije za njihovu izradu, formiranje strukture, obradu;
• upravljanje kvalitetom za instrumentaciju i strojarstvo, raketna i zrakoplovna oprema, kućanska i sportska oprema, medicinska oprema.

Predmeti djelatnosti majstora

Specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" povezana je sa sljedećim predmetima djelatnosti:

• s glavnim vrstama funkcionalnih organskih i anorganskih materijala; hibridni i kompozitni materijali; nanopremazi i polimerni filmovi;
• sredstva i metode dijagnostike i ispitivanja, istraživanja i kontrole kakvoće filmova, materijala, premaza, sirovina, poluproizvoda, proizvoda, svih vrsta opreme za ispitivanje i kontrolu, analitičke opreme, računalne programske opreme za obradu rezultata, kao i analizu podataka ;
• tehnološki proizvodni procesi, obrada i modifikacija premaza i materijala, oprema, tehnološka oprema, sustavi upravljanja proizvodnim lancem.

Specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" podrazumijeva posjedovanje vještine analize regulatorne i tehničke dokumentacije, sustava certificiranja proizvoda i materijala te izvještajne dokumentacije. Majstor mora poznavati dokumentaciju o sigurnosti života i sigurnosti.

Područja obuke

Specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" povezana je s osposobljavanjem u sljedećim vrstama stručnih aktivnosti:

• Istraživačko-računski i analitički rad.
• Proizvodne i projektantsko-tehnološke djelatnosti.
• Organizacijski i menadžerski smjer.

Nakon što ste dobili specijalnost "znanost o materijalima i tehnologija materijala", s čime raditi? Diplomant koji uspješno položi završnu certifikaciju dobiva kvalifikaciju "Master-Engineer". Može se zaposliti u raznim tvrtkama radi obavljanja obračunskih i analitičko-istraživačkih poslova.

Osim toga, specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija novih materijala" omogućuje provođenje znanstvenih i primijenjenih eksperimenata, sudjelovanje u procesima stvaranja i testiranja inovativnih materijala i novih proizvoda.

Majstori s takvim kvalifikacijama uključeni su u razvoj planova rada, programa, metoda usmjerenih na stvaranje tehnoloških preporuka za uvođenje inovacija u proizvodni proces, pripremaju određene zadatke za obične radnike.

Specifičnosti smjera

Specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija konstrukcijskih materijala" uključuje izradu publikacija, prikaza, znanstvenih i tehničkih izvješća na temelju rezultata istraživanja. Takvi stručnjaci provode sistematizaciju znanstvenih, inženjerskih, patentnih informacija o problemu istraživanja, preglede i zaključke o provedenim projektima.

Inženjeri koji su savladali smjer "znanost o materijalima i tehnologija materijala" bave se ne samo projektantsko-tehnološkim, već i proizvodnim djelatnostima.

Značajke smjera

Inženjeri koji su stekli takvu specijalizaciju pripremaju zadatke za izradu projektne dokumentacije, provode patentna istraživanja usmjerena na stvaranje inovativnih smjerova. Traže najbolje mogućnosti obrade i obrade raznih materijala, uređaja, instalacija, njihove tehnološke opreme pomoću sustava za automatsko projektiranje.

Ovlašteni stručnjaci procjenjuju ekonomsku isplativost određenog tehnološkog procesa, sudjeluju u analizi alternativnih metoda proizvodnje, organiziraju obradu i obradu proizvoda, sudjeluju u procesu certificiranja proizvoda i tehnologija.

Specifičnosti treninga

Prvostupnici ovog profila obučeni su za sljedeće vještine:

• odabrati podatke o dostupnoj građi koristeći baze podataka, kao i različite literarne izvore;
• analizirati, odabrati, procijeniti materijale prema pogonskim značajkama, uz izvođenje analize konstrukcijskog sklopa;
• komunikativnost, kao i sposobnost timskog rada;
• prikupljati podatke iz područja pokusa koji su u tijeku, sastavljati izvješća, prikaze, određene znanstvene publikacije;
• sastaviti dokumente, zapisnike, protokole pokusa.

Prvostupnici imaju vještine provjere usklađenosti izrađenih projekata sa svim zakonskim propisima. Projektiraju visokotehnološke procese namijenjene početnim istraživanjima i dizajnu i tehnološkim strukturama, organiziraju i opremaju radna mjesta potrebnom opremom.

Odgovornosti

Diplomirani sa smjerom "znanost o materijalima i tehnologija materijala" obvezni su provoditi dijagnostiku opreme. Posebnu pozornost posvećuju sigurnosti okoliša na radnom mjestu. Pri razvoju tehničkih specifikacija za stvaranje određenih čvorova u složenim mehanizmima, inženjeri uzimaju u obzir njihove operativne značajke.

Nakon završetka rada provjeravaju usklađenost dobivenih rezultata s deklariranim uvjetima, sigurnost stvorenih mehanizama. Upravo ti stručnjaci pripremaju dokumente za registraciju novih slika i izrađuju posebnu tehničku dokumentaciju.

Vrlo često diplomanti započinju svoju profesionalnu karijeru na poziciji "inženjer kemijske i spektralne analize", kao i "inženjer za ispitivanje premaza i materijala".

Zaključak

Nakon što je dobio specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija materijala", novopečeni stručnjak neće imati problema sa zapošljavanjem. Može postati inženjer u bilo kojoj velikoj tvornici ili kombinatu. Oni stručnjaci koji imaju određena znanja iz područja obrade metala i diplomu visokog obrazovanja mogu računati na radna mjesta toplinskog tehnologa i detektora nedostataka.

Dovoljan broj industrijskih poduzeća i organizacija teške industrije ima potrebu za metalurgima i metalografima. Ako inicijalno stječete teorijska znanja iz područja obrade metala, u ovom slučaju možete najprije pronaći posao inženjera, nastaviti školovanje, dobivši specijalizaciju "inženjer kemijske i spektralne analize" ili "inženjer ispitivanja premaza".

Specijalnost "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" sada je postala jedna od glavnih disciplina za one studente koji se bave strojarstvom.

Studenti proučavaju raspon onih materijala koji se već koriste u teškoj industriji, te predviđaju stvaranje novih tvari namijenjenih metalurškoj industriji.

Znanost i tehnologija materijala

Uvod

Disciplina "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" jedna je od glavnih disciplina opće tehničke izobrazbe inženjera zaštite od požara u specijalnosti 330400 i temelji se na takvim disciplinama Državnog obrazovnog standarda za visoko stručno obrazovanje kao što su fizika, kemija, matematika , inženjerska grafika i primijenjena mehanika.

Disciplina se sastoji od dvije cjeline, strukturno i metodički međusobno usklađene, što omogućuje studentima ne samo poznavanje prirode inženjerskih materijala, već i proučavanje njihovih svojstava ovisno o kemijskom sastavu, strukturi i naknadnoj obradi. Upoznavanje s tradicionalnim i novim tehnološkim postupcima za dobivanje metalnih i nemetalnih materijala, kao i tehnologijama za dobivanje sirovina i gotovih proizvoda može se smatrati vrlo važnim.

Kontrolni rad uključuje samostalno razvijanje od strane studenata rute tehnologije izrade određenog proizvoda, uzimajući u obzir sve moguće faze metalurške proizvodnje. Materijal za obuku mora se razmatrati redoslijedom kojim je predstavljen u smjernicama. Pažljivo pročitajte ove upute prije proučavanja svake teme. Zatim, koristeći predloženu literaturu, obraditi nastavno gradivo uz obveznu izradu sažetka. Nakon proučavanja svake teme odgovorite na pitanja za samotestiranje.

Smjernice za disciplinski program

Počevši proučavati kolegij, potrebno je razumjeti ulogu metalurške i strojograđevne proizvodnje u stvaranju materijalne i tehničke baze zemlje i upoznati se s smjerovima tehničkog napretka u tim industrijama.

Nakon odslušanog kolegija student treba poznavati glavne vrste konstrukcijskih materijala, metode njihove proizvodnje, kao i tehnološke postupke oblikovanja proizvoda i dijelova od konstrukcijskih materijala.

Konstrukcijski materijali koriste se za izradu strojnih dijelova, konstrukcija i konstrukcija. Koncept „konstrukcijskih materijala” uključuje željezne i obojene metale, podrazumijeva širok raspon nemetalnih materijala, kao što su plastika, gumeni materijali, kao i silikatna stakla, staklokeramika i keramika. U posebnu skupinu konstrukcijskih materijala izdvajaju se kompozitni materijali, materijali i proizvodi metalurgije praha. Konstrukcijski materijali moraju ispunjavati određene zahtjeve, uzimajući u obzir njihova mehanička, fizikalno-kemijska, tehnološka i pogonska svojstva.

Prilikom izučavanja kolegija posebnu pozornost treba posvetiti mogućnostima dobivanja jedne vrste proizvoda različitim metodama dobivanja te sposobnosti tehničke i ekonomske usporedbe tih metoda.

Pitanja za samoispitivanje

1. Koji metali i legure spadaju u obojene metale?

2. Koji su metali i legure željezni?

3. Nabrojite glavne skupine nemetalnih konstrukcijskih materijala.

Odjeljak 1. TEHNOLOGIJA MATERIJALA

Tehnologija konstrukcijskih materijala je skup znanja o načinima proizvodnje materijala i tehnologiji njihove obrade u svrhu izrade proizvoda i proizvoda različite namjene. Ovaj odjeljak sustavno i koherentno uključuje različite preraspodjele suvremene proizvodnje, koje omogućuju oblikovanje materijala na metalnim i nemetalnim osnovama s različitom točnošću obrade i kvalitetom površine.

Tema 1. Osnove metalurške proizvodnje

Suvremena metalurška proizvodnja složen je kompleks različitih industrija temeljen na nalazištima rude, koksnog ugljena, energetskih kapaciteta

Slušatelj treba razumjeti shemu suvremene metalurške proizvodnje, uzimajući u obzir sve moguće glavne i pomoćne faze. Potrebno je poznavati glavne vrste proizvoda crne i obojene metalurgije.

1.1 Fizikalne i kemijske osnove metalurške proizvodnje

U prirodi se gotovo svi metali zbog svoje visoke kemijske aktivnosti nalaze u vezanom stanju u obliku raznih kemijskih spojeva. Ruda je prirodna mineralna sirovina koja sadrži metal koji se može ekstrahirati na ekonomski povoljan industrijski način. Zadaća metalurgije je dobivanje metala i metalnih legura iz ruda i drugih sirovina. Za to, ovisno o prirodi metala i vrsti sirovine, moguće je koristiti različite metode. Rastaviti bit oporabe, elektrolize i metalotermije u metalurškoj proizvodnji. Razmotrite glavne materijale koji se koriste u proizvodnji metala iz ruda (industrijska ruda, fluksevi, goriva, vatrostalni materijali).

Pitanja za samoispitivanje

1. Struktura suvremene metalurške proizvodnje.

2. Materijali za proizvodnju metala i legura.

3. Glavne vrste metalurških procesa.

1.2. Proizvodnja željeza

Za taljenje sirovog željeza uglavnom se koristi proizvodnja visokih peći. Pri proučavanju procesa proizvodnje sirovog željeza potrebno je razmotriti dizajn visoke peći i pomoćnih jedinica. Polazni materijali za proizvodnju sirovog željeza su rude željeza i mangana, topilac i gorivo. Pri proučavanju svojstava željeznih ruda treba naučiti da je metalurška vrijednost rude određena sadržajem željeza u rudi, mogućnošću obogaćivanja rude, prisutnošću štetnih primjesa, agregatnim stanjem rude (poroznost, veličina komada), te sastav jalovine. Glavne operacije za pripremu rude za taljenje uključuju drobljenje, obogaćivanje i aglomeraciju.

Za metalurške procese od velike su važnosti topilice, tj. tvari koje se dodaju tijekom taljenja ruda kako bi se snizila temperatura taljenja jalovine i dobila tekuća troska. Osim toga, fluksevi doprinose rafiniranju metala od štetnih nečistoća i uklanjanju pepela koksa. Razumjeti koji se fluksevi koriste u proizvodnji visokih peći.

Procesi proizvodnje lijevanog željeza odvijaju se na visokim temperaturama. Treba proučiti svojstva i zahtjeve za gorivo za visoke peći. Također je potrebno upoznati se s vrstama vatrostalnih materijala (kiseli, bazični, neutralni).

Fizička i kemijska bit procesa domene je sljedeća. U visokoj peći, željezo se mora odvojiti od otpadne stijene, reducirati u metalno stanje i konačno spojiti s pravom količinom ugljika da se smanji talište. Za provedbu ovih promjena potrebni su složeni procesi: 1) izgaranje goriva; 2) redukcija oksida željeza i drugih elemenata; 3) karburizacija željeza; 4) stvaranje troske. Ovi se procesi odvijaju u ložištu istovremeno, ali različitim intenzitetom i na različitim razinama ložišta. Razmotrite svaki od ovih procesa.

Proizvodi visoke pećne proizvodnje su lijevano željezo i feroslitine raznih kvaliteta, troska iz visokih peći i gornji plin.

Rad na poboljšanju pokazatelja proizvodnje visokih peći provodi se u nekoliko smjerova: 1) poboljšanje dizajna peći; 2) poboljšanje pripreme materijala za punjenje; 3) intenziviranje domenskog procesa; 4) unapređenje sustava složene mehanizacije i automatizacije upravljanja procesima visokih peći.

Pitanja za samoispitivanje

1. Recite nam o tehnološkim procesima pripreme rude za proizvodnju.

2. Koja je uloga fluksa u proizvodnji visokih peći?

3. Koje vrste goriva se koriste u visokoj peći?

4. Podjela vatrostalnih materijala.

5. Fizikalni i kemijski procesi koji se odvijaju u visokoj peći.

6. Nacrtajte dijagram unutarnjeg profila visoke peći i navedite njezine glavne dijelove. Navedite približne temperature u raznim dijelovima visoke peći.

7. Zašto i u kojim jedinicama se zagrijava zrak koji se dovodi u visoku peć?

8. Što se postiže korištenjem pjeskarenja obogaćenog kisikom, kao i ovlaživanjem pjeskarenja?

9. Navedite produkte taljenja u visokim pećima i navedite područje njihove primjene.

10. Recite nam nešto o aktivnostima za povećanje produktivnosti visoke peći.

1.3. Proizvodnja čelika

Glavne sirovine za proizvodnju čelika su: sirovo željezo i čelični otpad (otpad).

Čelik se od lijevanog željeza razlikuje po nižem sadržaju ugljika, silicija, mangana, sumpora i fosfora. Uklanjanje nečistoća, odnosno pretvorba lijevanog željeza u čelik, događa se zbog oksidativnih reakcija koje se odvijaju pri visokim temperaturama. Stoga se sve metode prerade sirovog željeza u čelik svode uglavnom na djelovanje kisika na sirovo željezo pri visokim temperaturama. Međutim, tijekom selektivne oksidacije ugljika i drugih nečistoća, rastaljeno željezo također apsorbira nešto kisika, što nepovoljno utječe na kvalitetu gotovog čelika. Stoga se u posljednjoj fazi procesa proizvodnje čelika višak kisika veže u okside drugih metala i odvodi u trosku, tj. provodi se dezoksidacija uz dodatak silicija, mangana i aluminija.

Moguće je pretvoriti lijevano željezo u čelik u različitim metalurškim jedinicama. Glavni su pretvarači kisika, otvorene peći i električne peći.

Upoznajte se s uređajem ovih jedinica, principom njihova rada, značajkama tehnološkog procesa dobivanja čelika u njima, tehničkim i ekonomskim pokazateljima njihova rada.

U nekim slučajevima gotovi čelik možda neće uvijek ispunjavati zahtjeve za njega. Za dobivanje čelika posebno visoke kvalitete koriste se posebne metode: lijevanje čelika u inertnoj atmosferi; obrada sintetičkom troskom; vakuumsko otplinjavanje; elektrotroskom, vakuumskim lukom, elektronskim snopom i plazma lučnim pretaljivanjem. Istražite ove načine.

Trenutno su gotovo svi procesi taljenja čelika ciklički, diskontinuirani. Zamjena diskontinuiranog procesa kontinuiranim omogućuje povećanje produktivnosti jedinica i poboljšanje kvalitete čelika. Upoznati se s principom rada postrojenja za kontinuiranu proizvodnju čelika.

Progresivne metode dobivanja čelika (željeza) uključuju metode bez domene, koje omogućuju dobivanje izravno iz rude, zaobilazeći visoku peć, metalno željezo u obliku spužve, krekera ili tekućeg metala. Potrebno je proučiti sheme i značajke ovih procesa.

Gotovi čelik podvrgava se lijevanju kako bi se dobile praznine. Treba poznavati konstrukciju lijevka i kalupa, kao i glavne metode lijevanja čelika: lijevanje odozgo, sifonsko lijevanje, kontinuirano lijevanje. Navedenim metodama dobivaju se prirobci koji se kasnije koriste za izradu dijelova različitim tehnološkim metodama. Struktura metalnih ingota dobivenih u kalupima ima veliki utjecaj na svojstva sirovina. Proučiti strukturu ingota mirnog i kipućeg čelika.

Pitanja za samoispitivanje

1. Navedite glavne razlike u kemijskom sastavu lijevanog željeza i slala.

2. Recite nam fizikalnu i kemijsku prirodu preraspodjele lijevanog željeza u čelik,

3. Svrha procesa deoksidacije čelika.

4. Kisikovo-konvertorska metoda proizvodnje čelika. Njegove značajke i prednosti.

5. Uređaj otvorene peći i princip njegovog rada.

6. Značajke proizvodnje čelika u otvorenim pećima.

7. Dobivanje čelika u lučnim i indukcijskim električnim pećima.

8. Koji tehničko-ekonomski pokazatelji karakteriziraju proizvodnju čelika u konvertorima, ložištima i električnim pećima? Koji je od ovih načina dobivanja isplativiji i zašto?

9. Navedite i opišite metode dobivanja visokokvalitetnih čelika.

10. Postrojenja za taljenje čelika kontinuiranog rada: uređaj, princip rada.

11. Recite nam o nedomenskim metodama dobivanja čelika (željeza).

12. Raspored kutlače za izlijevanje i kalupa.

13. Metode lijevanja čelika u kalupe.

14. Prednosti postupka kontinuiranog lijevanja čelika.

15. Struktura ingota mirnog i ključajućeg čelika.

1.4. Proizvodnja obojenih metala

Proizvodnja bakra. Bakar se u prirodi nalazi u obliku oksidnih i sulfidnih spojeva. Razvijene su hidrometalurške i pirometalurške metode ekstrakcije bakra iz bakrenih ruda. Proučite pirometaluršku metodu dobivanja bakra, upoznajte fizikalnu i kemijsku bit svake faze u tehnološkoj shemi proizvodnje bakra.

Proizvodnja aluminija. Po proizvodnji aluminij je na drugom mjestu u svijetu nakon željeza. Glavna sirovina za proizvodnju aluminija je boksit, a aluminij se dobiva elektrolizom glinice otopljene u rastaljenom kriolitu. Ovo je složen i energetski intenzivan proces. Rastavite shemu za dobivanje aluminija i metode za njegovo rafiniranje.

Proizvodnja titana. Titan ima niz vrijednih svojstava: nisku specifičnu težinu, visoka mehanička svojstva, dobru otpornost na koroziju. Prema ovim pokazateljima, titan i njegove legure znatno su bolji od mnogih metalnih materijala. Međutim, široka uporaba titana u modernoj tehnologiji ograničena je visokom cijenom ovog metala zbog iznimnih poteškoća u njegovom izdvajanju iz ruda. Jedna od najčešćih metoda za dobivanje titana je magnezijeva termalna metoda. Naučite na ovaj način proizvoditi titan.

Pitanja za samoispitivanje

1. Navedite glavne rude bakra.

2. Recite nam nešto o metodama obogaćivanja bakrenih ruda.

3. Navedite pojednostavljenu shemu proizvodnje bakra.

4. Navedite industrijsku shemu za proizvodnju aluminija

5. Koja je sirovina za proizvodnju glinice i kriolita?

6. Navedite glavne rude titana.

7. Opišite bit magnezijsko-termalne metode proizvodnje titana.

1.5 Tehnologije bez otpada i koje štede resurse

metalurška proizvodnja

U stvaranju bezotpadnih i niskootpadnih tehnologija u metalurškoj proizvodnji mogu se razlikovati sljedeća područja:

1. Sveobuhvatno korištenje metalnih ruda. Na primjer, iz bakrenih ruda u pirometalurškom načinu proizvodnje bakra ne izdvaja se samo bakar, već i zlato, srebro, selen i telur; uz titan iz titanomagnetita se dobiva i željezo.

2. Korištenje pratećih rudarskih materijala. Ispostavilo se da je oko 70% otkrivke i rudničkih stijena koje idu na odlagališta tijekom rudarenja prikladno za dobivanje topitelja, vatrostalnih i građevinskih materijala. Trenutno se koristi samo 3-4% takvih materijala.

3. Korištenje otpada iz koksno-kemijske i metalurške industrije. U tim je industrijama akutno pitanje prerade cjelokupnog otpada u proizvode. Trenutno se provode sljedeći procesi zbrinjavanja otpada: u koksnoj industriji iz otpada se dobivaju amonijak, lijekovi, boje, naftalin i druge tvari; u proizvodnji visokih peći, otpad se koristi za proizvodnju građevinskog materijala (šljaka) i za zagrijavanje zraka koji ulazi u visoku peć (gornji plin). U procesu proizvodnje bakra i usput, iz ispušnog sumpornog dioksida dobiva se sumporna kiselina.

4. Stvaranje zatvorenih ciklusa. Podrazumijeva višekratnu upotrebu određenih tvari u proizvodnom ciklusu. Na primjer, u proizvodnji titana, nakon rafiniranja titanske spužve, cirkulirajući magnezij ponovno se šalje u proizvodnju - za obnavljanje titana.

Pitanja za samoispitivanje

1. Navedite glavne smjerove u stvaranju bezotpadnih tehnologija.

Tema 2. Osnove dobivanja metalnih proizvoda

Počevši proučavati ovaj odjeljak, potrebno je razumjeti da je oblikovanje proizvoda, dijelova i proizvoda moguće kada su metali i legure u različitim agregatnim stanjima: u čvrstom (oblikovanje, strojna obrada, zavarivanje), tekuće (lijevanje), plinovito ( prskanje). Jedan od kriterija za odabir metode oblikovanja proizvoda su svojstva materijala proizvoda, kao što su plastičnost, tvrdoća, zavarljivost, svojstva lijevanja i niz drugih.

2.1. Osnove tehnologije ljevanja

Ljevaštvo je grana strojarstva koja se bavi izradom oblikovanih dijelova ulijevanjem rastaljenog metala u kalup čija šupljina ima oblik dijela. Glavne prednosti i prednosti proizvodnje odljevaka su relativna jeftinost u usporedbi s drugim metodama izrade dijelova i mogućnost dobivanja proizvoda najsloženije konfiguracije od različitih legura.

Prikladnost legura za izradu odljevaka određena je sljedećim svojstvima lijevanja: fluidnošću, skupljanjem, segregacijom, apsorpcijom plina. Upoznati svojstva lijevanja metala i legura.

Trenutno postoji više od 100 različitih načina izrade kalupa i dobivanja odljevaka. Štoviše, suvremene metode za proizvodnju kalupa lijevanjem daju zadanu točnost, parametre hrapavosti površine, fizikalna i mehanička svojstva proizvoda prilično široko. Stoga je pri odabiru metode za dobivanje obratka potrebno procijeniti sve prednosti i nedostatke svake uspoređene opcije.

U općoj proizvodnji lijevanih gredica, lijevanje u pješčano-glinenim kalupima zauzima značajan volumen, što se objašnjava njegovom tehnološkom svestranošću. Ova metoda lijevanja je ekonomski isplativa za bilo koju vrstu proizvodnje, za dijelove bilo koje težine, konfiguracije, dimenzija, za izradu odljevaka od gotovo svih legura za lijevanje. Tehnološki proces izrade lijevanog okova u pješčano-glinenim kalupima sastoji se od značajnog broja operacija: priprema kalupnih i jezgri, izrada kalupa i jezgri, izlijevanje kalupa, vađenje odljevaka iz kalupa, obrezivanje i čišćenje odljevaka. Promjenom načina kalupljenja, korištenjem različitih materijala modela i kalupnih pijesaka, moguće je dobiti odljevke prilično čiste površine i točnih dimenzija.

Izrada kalupa od mješavina pijeska i gline je najsloženija i najodgovornija operacija. Potrebno je proučiti tehnologiju izrade kalupa za ručno i strojno prešanje, upoznati se s alatom ljevaonice. Izbijanje i čišćenje odljevaka najzahtjevniji su i slabo mehanizirani procesi. Treba zapamtiti metode izbijanja odljevaka, metode rezanja i čišćenja odljevaka, upoznati se s nedostacima odljevaka i mjerama za njihovo otklanjanje.

Unatoč svestranosti i niskoj cijeni, metoda lijevanja u pješčano-glinenim kalupima povezana je s velikim protokom pomoćnih materijala, povećanim intenzitetom rada. Osim toga, do 25% mase odljevaka pretvara se u strugotine tijekom strojne obrade.

U usporedbi s lijevanjem u pješčano-glinenim kalupima, prednost posebnih vrsta lijevanja je u sljedećem: povećanje točnosti i poboljšanje kvalitete površine odljevaka; smanjenje težine sustava zatvarača; naglo smanjenje potrošnje materijala za oblikovanje. Osim toga, tehnološki proces proizvodnje odljevaka posebnim metodama lako se mehanizira i automatizira, što povećava produktivnost rada, poboljšava kvalitetu odljevaka i smanjuje njihovu cijenu.

Posebne metode lijevanja uključuju: lijevanje u kalupe, livenje u kalupe, lijevanje u kalupe, centrifugalno lijevanje, injekcijsko prešanje i kontinuirano lijevanje u kalupe. Trebali biste pažljivo razumjeti bit, značajke i primjene posebnih vrsta lijevanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Značaj i opseg ljevaoničke proizvodnje.

2. Klasifikacija metoda dobivanja odljevaka.

3. Glavne prednosti dobivanja lijevanih dijelova.

4. Ljevačka svojstva legura.

5. Kalupni materijali koji se koriste za proizvodnju kalupa i jezgri.

6. Koji su zahtjevi za materijale za kalupljenje?

7. Osnovne operacije u proizvodnji odljevaka.

8. Ručno i strojno oblikovanje kod lijevanja u pješčano-glinenim kalupima.

9. Imenovanje i izrada šipki.

10. Metode izbijanja i čišćenja odljevaka.

11. Opišite suštinu metode investicijskog lijevanja, prednosti i nedostatke ove metode.

12. Bit metode lijevanja u kalupe za ljuske i njene prednosti.

13. Navedite prednosti lijevanja u metalne kalupe (kokile).

14. Opišite suštinu metode injekcijskog prešanja.

15. Navedite bit dobivanja fazonskih odljevaka na centrifugalnim strojevima.

16. Opseg kontinuiranog lijevanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Opišite bit procesa prešanja izravnom i obrnutom metodom.

2. Glavni alat i oprema za prešanje.

3. Tehnologija procesa prešanja.

4. Proizvodi prešanja.

5. Koje su prednosti i nedostaci prešanja kao jedne od metoda OMD?

Crtanje- deformacija metalnih materijala u hladnom stanju. U procesu hladnog plastičnog deformiranja dolazi do kaljenja metala (zakivanje). Proizvodi za crtanje imaju visoku točnost dimenzija i dobru kvalitetu površine. Potrebno je dobro poznavati operacije tehnološkog procesa izvlačenja, posebno u operacijama prethodne pripreme metala, proučiti alat i opremu za izvlačenje, prednosti i nedostatke ove metode, te poznavati proizvode crtanje.

Pitanja za samoispitivanje

1. Bit i značajke procesa crtanja.

2. Sheme i principi izvlačenja mlinova.

3. Proizvodi za crtanje.

Proizvodnja valjanih profila- metoda profiliranja pločastog materijala u hladnom stanju. U ovom slučaju dobivaju se oblikovani profili tankih stijenki vrlo složene konfiguracije i velike duljine. Razumjeti bit ove metode i njezin opseg.

Pitanja za samoispitivanje

1. Recite nam o tehnološkom procesu dobivanja savijenog profila iz praznog lima.

slobodno kovanje- vruća obrada metala pritiskom, u kojoj se deformacija obratka provodi univerzalnim alatom. Tijekom kovanja promjena oblika nastaje zbog strujanja metala na strane okomito na kretanje alata za deformiranje - udarača. Kovanje je racionalan i isplativ postupak za dobivanje visokokvalitetnih proizvoda visokih mehaničkih svojstava u maloserijskoj i pojedinačnoj proizvodnji.

Upoznajte se s sirovinama koje se koriste u kovanju, operacijama slobodnog kovanja i srodnim alatima. Razmotrite opremu koja se koristi u svakom slučaju, prednosti i nedostatke slobodnog kovanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Što je bit postupka slobodnog kovanja?

2. Što je izradak za kovanje?

3. Koje operacije slobodnog kovanja poznajete i kakav se kovački alat koristi?

Žigosanje- vrsta kovanja, koja omogućuje mehanizaciju i automatizaciju ovog procesa. Štancanje je toplo i hladno, rasuto i lim. Potrebno je proučiti osnovne metode i operacije volumetrijskog i limnog štancanja, alate, opremu, prednosti i nedostatke. Obratite pozornost na progresivne metode kovanja: poprečno klinasto valjanje, rotacijsko sabijanje, kovanje s podijeljenim kalupom itd.

Pitanja za samoispitivanje

1. Usporedite kovanje i žigosanje. Koja je vrsta obrade naprednija? Zašto?

2. Opišite glavne faze procesa toplog kovanja.

3. Koje su početne sirovine za kovanje?

4. Usporedite prednosti i nedostatke kovanja u otvorenim i zatvorenim kalupima.

5. Nacrtati dijagrame operacija hladnog kovanja.

6. Što je izvorni izradak i proizvodi od lima?

7. Koje vrste operacija štancanja lima poznajete?

2.3. Osnove tehnologije zavarivanja

Zavarivanje je najprogresivnija, visokoučinkovita i vrlo ekonomična tehnološka metoda za izradu nerastavljivih spojeva. Zavarivanje se može promatrati kao operacija montaže (osobito u građevinskoj industriji) i kao način proizvodnje izradaka. U mnogim industrijama naširoko se koriste kompozitni zavareni spojevi koji se sastoje od zasebnih prirobaka izrađenih različitim tehnološkim postupcima, a ponekad i različitim materijalima. Dio se dijeli na sastavne dijelove s njihovim naknadnim zavarivanjem, ako je izrada njegovog punog ili punog kovanog povezana s velikim poteškoćama u proizvodnji, nedostatkom opreme, kompliciranom strojnom obradom ili ako pojedini dijelovi dijela rade u posebno teškim uvjetima. (povećano trošenje i temperatura, korozija i dr.) ) i njihova izrada zahtjeva upotrebu skupljih materijala.

Počevši proučavati dio zavarivanja, potrebno je, prije svega, razumjeti fizikalnu bit procesa zavarivanja, koji se sastoji u stvaranju jakih atomsko-molekularnih veza između površinskih slojeva obradaka koji se spajaju. Za dobivanje zavarenog spoja potrebno je zavarene površine očistiti od nečistoća i oksida, spojiti površine koje se spajaju i predati im određenu energiju (energiju aktivacije). Ta se energija može prenositi u obliku topline (toplinska aktivacija) i u obliku elastično-plastičnih deformacija (mehanička aktivacija). Ovisno o načinu aktiviranja, sve metode zavarivanja dijele se u tri klase: toplinska, termomehanička i mehanička.

Treba se upoznati s mogućim izvorom topline tijekom zavarivanja i kriterijima zavarljivosti materijala, te obratiti pozornost na obradivost zavarenih spojeva.

Toplinska klasa zavarivanja- spajanje taljenjem pomoću toplinske energije (luk, elektrotroska, plazma, elektronski snop, laser, plin).

Kod elektrolučnog zavarivanja, izvor topline za taljenje metala je električni luk koji se javlja između obratka i elektrode. Izučavajući elektrolučno zavarivanje, student treba upoznati suštinu lučnog procesa, proučiti tehnologiju, opremu, područja primjene ručnog elektrolučnog zavarivanja, kao i druge metode elektrolučnog zavarivanja: automatsko zavarivanje pod praškom i zavarivanje u zaštitnim plinovima. . Posebno treba razmotriti pitanje elektrozavarivanja troskom. Treba imati na umu da električni luk ovdje gori samo na samom početku procesa kako bi se pripremila kupka troske, a daljnje topljenje punila i osnovnog metala postiže se toplinom koja se oslobađa kada električna struja prolazi kroz trosku. kupka.

Zavarivanje elektronskim snopom u vakuumu, plazma mlazom, laserskim snopom odnosi se na posebne metode električnog zavarivanja. Razmotrite tehnologiju ovih vrsta zavarivanja, značajke zavarenih spojeva, opseg.

Značajka plinskog zavarivanja je korištenje plinskog plamena kao izvora topline. Preporuča se proučiti proces izgaranja i strukturu plamena zavarivanja, dizajn plinskog plamenika, opremu i tehnologiju zavarivanja.

Sljedeća stvar koju treba razmotriti je rezanje metala. Postoje tri glavne vrste rezanja: odvajanje, površinsko rezanje i rezanje kisikom. Ovisno o načinu zagrijavanja metala do taljenja, razlikuju se kisikovo, kisikovo rezanje, plazma, zračno-lučno rezanje metala.

Pitanja za samoispitivanje

1. Navedite bit postupka elektrolučnog zavarivanja.

2. Značajke i karakteristike zavarivanja toplim i neplavljivim elektrodama.

3. Zašto se na metalne elektrode nanose prevlake i kakve?

4. Ručno elektrolučno zavarivanje.

5. Nacrtati shemu automatskog zavarivanja pod praškom.

6. Navedite suštinu procesa elektrolučnog zavarivanja u zaštitnom okruženju.

7. Nacrtati shemu zavarivanja elektrotroskom.

8. Nabrojite i opišite posebne metode zavarivanja taljenjem.

9. Navedite tehnologiju plinskog zavarivanja.

10. Recite nam nešto o opsegu plinskog zavarivanja.

Elektrokontaktno zavarivanje odnosi se na vrste zavarivanja s kratkotrajnim zagrijavanjem spoja i propuhom zagrijanih obratka. Ovo je vrsta zavarivanja visokih performansi, lako je podložna automatizaciji i mehanizaciji, zbog čega se široko koristi u strojarstvu. Potrebno je upoznati se s elektrootpornim zavarivanjem i njegovim vrstama: čeono, točkasto, šavno, reljefno. Potrebno je detaljno proučiti tehnologiju, načine i opremu elektrootpornog zavarivanja.

Kod difuzijskog zavarivanja spoj nastaje kao rezultat međusobne difuzije atoma površinskih slojeva materijala koji dodiruju. Ova metoda zavarivanja omogućuje dobivanje visokokvalitetnih spojeva metala i legura u homogenim i heterogenim kombinacijama. Razumjeti značajke tehnologije i primjene difuzijskog zavarivanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Nacrtati i objasniti sheme točkastog, valjkastog, šavnog i izbočenog elektrokontaktnog zavarivanja.

2. Navedite primjere primjene otpornog zavarivanja u strojogradnji.

3. Recite nam u kojim sektorima nacionalnog gospodarstva se koristi difuzijsko zavarivanje.

Razred mehaničkog zavarivanja- zavarivanje koje se izvodi mehaničkom energijom i pritiskom bez prethodnog zagrijavanja obratka koji se spajaju (hladno zavarivanje, ultrazvučno zavarivanje, zavarivanje eksplozijom, zavarivanje trenjem). Potrebno je upoznati se s tehnologijom, prednostima i opsegom ovih vrsta zavarivanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Nacrtati i objasniti dijagrame vrsta zavarivanja strojarske klase.

Navarivanje- metoda obnavljanja istrošenih i otvrdnjavanja originalnih dijelova. Trenutno su razvijene i naširoko korištene različite metode navarivanja i premazivanja. Navarivanje se koristi za stvaranje površinskih slojeva na dijelovima sa potrebnim svojstvima. Potrebno je proučiti tehnologiju različitih metoda navarivanja, materijala i opreme koja se koristi u operacijama navarivanja.

Pitanja za samoispitivanje

1. Navesti tehnike i metode navarivanja.

2. Recite nam o područjima primjene navarivanja.

Lemljenje- tehnološki postupak spajanja metalnih proizvoda bez njihovog taljenja uvođenjem rastaljenog metala između njih - lem.

Lem ima talište niže od tališta metala koji se spajaju. Potrebno je razumjeti fizikalnu bit procesa lemljenja, poznavati načine lemljenja i vrste lemnih spojeva. Važno je razumjeti u kojim slučajevima treba koristiti meki lem, au kojim tvrdi lem. Potrebno je proučiti opseg lemljenja metala i legura.

Pitanja za samoispitivanje

1. Fizička suština procesa lemljenja.

2. Čemu služi topilo kod lemljenja?

3. Koja se oprema koristi za lemljenje?

Kvaliteta zavarenih i lemljenih spojeva ocjenjuje se metodama destruktivne kontrole. Potrebno je proučiti vanjske i unutarnje nedostatke zglobova i metode za njihovu kontrolu.

Povreda tehnoloških načina zavarivanja dovodi u nekim slučajevima do pojave naprezanja i deformacija u zavarenim spojevima. Potrebno je upoznati se s mjerama za rješavanje naprezanja koja nastaju tijekom zavarivanja i načinima ispravljanja deformiranih elemenata i konstrukcija.

Pitanja za samoispitivanje

1. Nabrojati nedostatke zavarenih i lemljenih spojeva.

2. Nabrojati razorne i nedestruktivne metode kontrole zavarenih i lemljenih spojeva.

3. Navedite uzroke zaostalih naprezanja u zavarenim konstrukcijama.

4. Kako se može smanjiti ili potpuno eliminirati deformacija konstrukcija tijekom zavarivanja?

Tema 3. Osnove dimenzijske obrade proizvoda za strojne dijelove

Dimenzijska obrada podrazumijeva davanje detalja dimenzija i oblika koji odgovaraju crtežu različitim metodama rezanja pomoću specijaliziranih strojeva i alata. Strojna obrada se može smatrati završnom operacijom u ciklusu izrade različitih proizvoda strojograđevne proizvodnje, jer samo ona osigurava zadanu kvalitetu točnosti.

3.1. Osnovni podaci o procesu obrade metala rezanjem

Rezanje metala osmišljeno je kako bi se dijelovima dala potrebna geometrija s odgovarajućom završnom obradom površine. U isto vrijeme, prije početka obrade, budući dio se naziva obratkom, tijekom obrade ovaj se obradak naziva obradak, a na kraju svih vrsta obrade dobiva se gotov dio.

Sloj metala koji se uklanja tijekom obrade naziva se dodatak, a uklanjanje dodatka rukom odgovara obradi metala, a uklanjanje dodatka na alatnim strojevima odgovara strojnoj obradi.

Kretanje izvršnih tijela strojeva za rezanje metala dijeli se na radna i pomoćna. Razumjeti koja se kretanja nazivaju radnicima i shematski ih prikazati na slici. U tom slučaju imajte na umu da se ukupno pomicanje alata za rezanje u odnosu na radni komad naziva rezultirajuće pomicanje rezanja.

Kod strojne obrade razmatraju se sljedeće vrste operacija: tokarenje, bušenje, glodanje, blanjanje, provlačenje, brušenje. Imajte na umu da je ova podjela relativna, budući da svaka vrsta obrade ima niz podvrsta, na primjer, kada se dodatno koriste bušenje, upuštanje, razvrtanje itd.

Prema dijagramima i crtežima danim u udžbenicima razumjeti vrste površina koje se obrađuju. U tom slučaju obratite posebnu pozornost na geometriju alata za rezanje na primjeru alata za tokarenje. Proces stvaranja strugotine je glavni mehanizam rezanja i ovisi o sili rezanja i načinu rezanja. Sve to karakterizira snaga rezanja. Na temelju ovih parametara proučite smjernice za rezanje i razumite principe odabira podataka za rezanje, uključujući izračun vremena obrade.

Pitanja za samoispitivanje

1. Koja se gibanja pri obradi nazivaju radna, a koja pomoćna?

2. Koje se vrste površina izoliraju tijekom strojne obrade?

3. Koji se kutovi razlikuju u reznom dijelu alata:

4. Što se podrazumijeva pod presjecima ravnina u statičkom koordinatnom sustavu?

5. Opišite proces nastanka strugotine.

6. Što se podrazumijeva pod silom rezanja?

7. Koje operacije uključuju način rezanja i kako se bira?

8. Kako se računa vrijeme obrade?

3.2. Podjela strojeva i tehnologija rezanja

rezanje

Svi strojevi za rezanje metala podijeljeni su u skupine prema prirodi obavljenog posla i vrsti alata koji se koriste. Razmotrite detaljno klasifikaciju usvojenu u Rusiji i razumite jedinstveni sustav simboličkog označavanja alatnih strojeva, shvaćen kao numeriranje. Zatim detaljno razmotrite tehnologije rezanja koje se izvode na različitim strojevima za rezanje metala.

Obrada na strugovima. Pomoću ilustracija ispitajte glavne komponente tokarilice za rezanje vijaka i shvatite zašto se tokarilice često nazivaju univerzalnim tokarilicama. Analizirati vrste strojeva tokarske skupine.

Obrada na strojevima za bušenje i bušenje. Razumjeti što se podrazumijeva pod obradom okruglih rupa na strojevima grupe za bušenje.

Obrada na glodalicama. Razumjeti što je glodanje i koje se vrste rezača za to koriste.

Obrada na strojevima za blanjanje, urezovanje i provlačenje. S obzirom na vrste površinske obrade blanjanjem, istaknuti značajke ove skupine strojeva. Proučite vrstu alata koji se koriste u te svrhe. Napravite shemu rada na strojevima ove skupine.

Obrada na strojevima za brušenje i završnu obradu. Naučite postupak mljevenja i alate koji se koriste u tu svrhu. Imajte na umu da se brušenje također odnosi na operacije rezanja i shvatite s čime je to povezano. Razmotrite metode mljevenja i vrste mlinaca.

Za sve razmatrane tehnologije rezanja proučite moguće vrste radova.

Zaključno, obratite pozornost na mogućnosti mehanizacije i automatizacije alatnih strojeva. Razumjeti što su strojevi s numeričkim upravljanjem (CNC) i kako se od njih sastavljaju fleksibilne automatske linije (FAP). Uđite sami u koncept robota i manipulatora.

Pitanja za samoispitivanje

1. Čemu služe strojevi tokarske grupe?

2. Zašto se tokarilice često nazivaju univerzalnima?

3. Što se podrazumijeva pod upuštanjem i razvrtanjem velikih rupa.

4. Koje su glavne vrste rezača?

5. Koje su karakteristike blanjalica?

6. Što se podrazumijeva pod postupkom mljevenja?

7. Što se podrazumijeva pod brusnim alatom?

8. U koje svrhe se koriste roboti i manipulatori u strojnoj obradi?

3.3. Elektrofizička i kemijska obrada materijala

U usporedbi s konvencionalnim rezanjem metala, ove vrste obrade imaju niz prednosti: omogućuju obradu materijala visokih mehaničkih svojstava čija je obrada konvencionalnim metodama teška ili potpuno nemoguća (tvrde legure, rubini, dijamanti, pa čak i supertvrdi materijali) , a također omogućuje obradu najsloženijih površina (rupe sa zakrivljenom osi, slijepe rupe oblikovanog profila itd.).

Sve ove metode obično se dijele u dvije velike skupine, koje uključuju:

Elektrofizičke metode obrade. Metode koje pripadaju ovoj skupini najčešće se nazivaju elektroerozivne i elektrozračne, ovisno o načinu dovođenja energije na obrađenu površinu.

Elektroerozivna obrada vodljivih metala i legura temelji se na fenomenu lokalnog razaranja materijala pod djelovanjem impulsne električne struje koja prolazi između njega i posebne elektrode.

Strujna pražnjenja se provode izravno u zoni obrade, gdje se pretvaraju u toplinu, topeći čestice metala koji se obrađuje.

Dodijeliti:

obrada elektroiskrom;

Elektroimpulsna obrada;

Elektrokontaktno-lučna obrada;

ultrazvučna obrada.

Obrada elektrozrakom provodi se na svim materijalima i ne ovisi o njihovoj električnoj vodljivosti. U ovom slučaju, energija se dovodi na tretiranu površinu pomoću kvantnih generatora (lasera) ili elektronskih topova.

Dodijeliti:

Obrada svjetlosnim snopom (laser);

Obrada elektronskim snopom.

Razmotrite svaku metodu zasebno i nacrtajte shemu obrade u sažetku.

Metode elektrokemijske obrade. Ove metode imaju široku primjenu u industriji i temelje se na anodnom otapanju metala (anode) prolaskom kroz otopinu elektrolita istosmjerne struje.

Dodijeliti:

Elektrokemijsko jetkanje (poliranje);

Dimenzionalna elektrokemijska obrada;

Elektrokemijsko-mehanička obrada;

Kemijsko-mehanička obrada.

Sami shvatite bit svake metode, njezine mogućnosti i opseg. Sažetak popratiti dijagramima procesa obrade.

Pitanja za samoispitivanje

1. Što je bit elektrofizičkih metoda obrade?

2. Zašto se elektroerozivnom obradom mogu podvrgnuti samo elektrovodljivi materijali?

3. Što je izvor energije u ultrazvučnoj obradi?

4. Koje tehnološke operacije se mogu izvesti pomoću lasera?

5. Što je bit metoda elektrokemijske obrade?

6. U koje svrhe se koristi elektrokemijsko jetkanje (poliranje)?

7. Zašto se jedna od vrsta elektrokemijske obrade naziva dimenzionalna?

Tema 4. Osnove tehnologije za proizvodnju obradaka i dijelova

strojevi od nemetala i kompozitnih materijala

Koncept "nemetalnih materijala" uključuje plastiku, gumene materijale, drvo, silikatna stakla, keramiku, staklokeramiku i druge materijale.

Nemetalni materijali ne samo da su zamjena za metale, već se često koriste kao samostalni, ponekad i kao nezamjenjivi (guma, staklo). Pojedini materijali imaju visoku mehaničku i specifičnu čvrstoću, lakoću, toplinsku i kemijsku otpornost, visoka elektroizolaciona svojstva itd. Posebno treba istaknuti proizvodljivost nemetalnih materijala. Upotreba nemetalnih materijala osigurava značajnu ekonomsku učinkovitost.

Nemetalni građevinski materijali

Pri proučavanju nemetalnih konstrukcijskih materijala potrebno je, prije svega, shvatiti da su polimeri osnova nemetalnih materijala. Poznato je da su polimerne makromolekule linearne, razgranate, umrežene i sa zatvorenom prostornom mrežnom strukturom. Vrsta polimernih makromolekula određuje njihovo ponašanje pri zagrijavanju. Ovisno o tome polimeri se dijele na termoplastične i termoreaktivne. Proučiti strukturne značajke polimera, njihovu klasifikaciju. Obratite posebnu pozornost na agregatno stanje i fazni sastav polimera.

Plastika je umjetni materijal dobiven od organskih polimera. Potrebno je proučiti sastav jednostavnih i složenih plastičnih masa, upoznati se s njihovim svojstvima i klasifikacijom. Posebnu pozornost treba obratiti na upotrebu termoplasta i duroplasta.

Prerada plastike u proizvode i dijelove moguća je u sva tri agregatna stanja polimera: viskozno, visokoelastično i kruto. Štoviše, glavno oblikovanje i priprema sirovina provodi se u viskozno-tekućem stanju. Davanje konačnog oblika i dimenzija plastičnim dijelovima i proizvodima provodi se u visoko elastičnom i čvrstom stanju. Naučite prerađivati ​​plastiku u proizvode te kako zavarivanjem i lijepljenjem dobiti trajne spojeve od plastike. Razumjeti bit metoda, alata i opreme koja se koristi.

Važna skupina polimera su gume, koje čine osnovu zasebne klase konstrukcijskih materijala - gume. Kao tehnički materijal gumu karakteriziraju visoka plastična svojstva. Osim toga, guma ima niz važnih svojstava kao što su nepropusnost za plinove i vodu, otpornost na kemikalije, vrijedna električna svojstva itd. Razumjeti sastav guma i učinak raznih aditiva na njihova svojstva. Proučavati fizikalna i kemijska svojstva i primjenu guma različitih kvaliteta.

Tehnološka shema za proizvodnju gumenih proizvoda uključuje pripremu gumene smjese, njezino oblikovanje i vulkanizaciju (kemijska interakcija gume i sumpora). Razmotrite metode oblikovanja gumenih proizvoda i metode dobivanja proizvoda od gumenih tkanina.

Posebnu skupinu čine boje i lakovi te ljepila. Sami shvatite što su lakovi i emajli. Ovdje je važno razumjeti da su to složeni višekomponentni sustavi koji uključuju različite tvari koje daju traženi skup svojstava. Istaknite karakteristične značajke i napravite klasifikaciju boja i lakova.

Uloga ljepila u suvremenoj proizvodnji vrlo je velika. Omogućuju postizanje trajnih veza, uključujući i materijale koji su potpuno različite prirode. Proučite klasifikaciju ljepila prema sastavu i namjeni, značajkama njihove promjene i mehaničkim svojstvima.

Pitanja za samoispitivanje

1. Što se naziva polimer?

2. Što je u osnovi klasifikacije polimera kao "termoplasta" i "termoplasta"?

3. Što karakterizira kristalno stanje polimera.

4. Recite nam tri agregatna stanja polimera: staklasto (kruto), visoko elastično i viskozno.

5. Navedite razloge starenja polimera.

6. Nabrojite uključene komponente i sastav složene plastike.

7. Koje vrste plastičnih punila poznajete?

8. Navedite opseg termoplasta i termoplasta.

9. Koje su prednosti plastike u odnosu na metalne materijale? Koji su im nedostaci?

10. Koje komponente ulaze u sastav gume i kako one utječu na njihova svojstva?

11. Recite nam o tehnološkim metodama proizvodnje proizvoda od gume.

12. Koja je razlika između uljanih boja i emajla?

13. Koji pokazatelji karakteriziraju kvalitetu ljepljivog spoja?

Anorganski građevinski materijali

Skupina anorganskih materijala uključuje anorganska stakla, staklokeramičke materijale (sitale), keramiku, grafit i azbest. Shvatiti da su osnova anorganskih materijala uglavnom oksidi i metalni spojevi bez kisika. Napominjemo da većina ovih materijala sadrži različite spojeve silicija s drugim elementima pa se često spajaju pod općim nazivom - silikatni materijali. Trenutno se raspon anorganskih materijala značajno proširio. Koriste se čisti oksidi aluminija, magnezija, cirkonija itd. čija su svojstva znatno bolja od konvencionalnih spojeva silicija. Razmotrite kompleks fizikalno-kemijskih i mehaničkih svojstava anorganskih materijala i usporedite ga sa sličnim pokazateljima za organske polimerne materijale.

Posebnu skupinu čine prirodni anorganski materijali u koje spadaju grafit, azbest, drvo i niz stijena (mramor, bazalt, opsidijan). Proučite značajke ovih materijala i njihove tehničke mogućnosti.

Pitanja za samoispitivanje

1 Koji su mineralni materijali silikatno staklo?

2. Što je staklokeramika, navesti načine dobivanja.

3. Što je tehnička keramika?

Kompozitni konstrukcijski materijali

Kompozitni materijali su umjetni materijali dobiveni spajanjem kemijski različitih komponenti. U kompozitnim materijalima, za razliku od legura, komponente zadržavaju svoja inherentna svojstva i postoji jasno sučelje između njih. Odvojite prirodne (eutektičke) i umjetne kompozitne materijale.

Znanost o materijalima i tehnologija novih materijala

Informacije o profilu

Smjer obuke certificiranog prvostupnika 22. ožujka 01. - "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" odobren je naredbom Ministarstva obrazovanja Ruske Federacije od 12. studenog 2015. br. 1331. Standardni rok za svladavanje glavni obrazovni program za pripremu prvostupnika smjera "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" u redovnom obrazovanju traje 4 godine.

Glavne aktivnosti diplomanta (tko se osposobljava), što diplomant može učiniti

Područje profesionalnog djelovanja diplomanata:

• razvoj, istraživanje, modificiranje i korištenje materijala anorganske i organske prirode za razne namjene; procesi njihova nastanka, formiranje oblika i strukture; transformacije u fazama proizvodnje, prerade i rada;
• procesi dobivanja materijala, sirovina, poluproizvoda, dijelova i proizvoda, kao i upravljanje njihovom kvalitetom za različita područja tehnike i tehnologije (strojarstvo i instrumentacija, zrakoplovna i raketno-svemirska tehnika, nuklearna energija, elektronika čvrstog stanja, nanoindustrija, medicinska oprema, sportski i kućanski aparati i sl.)

Objekti profesionalne djelatnosti diplomanta:

• glavne vrste suvremenih konstrukcijskih i funkcionalnih anorganskih (metalnih i nemetalnih) i organskih (polimernih i ugljičnih) materijala; kompoziti i hibridni materijali; supertvrdi materijali;
• intelektualni i nanomaterijali, filmovi i premazi;
• metode i sredstva ispitivanja i dijagnostike, istraživanja i kontrole kakvoće materijala, filmova i premaza, poluproizvoda, preratka, dijelova i proizvoda, sve vrste opreme za istraživanje, kontrolu i ispitivanje, analitička
• oprema, računalni softver za obradu rezultata i analizu dobivenih podataka, modeliranje ponašanja materijala, procjenu i predviđanje njihovih radnih karakteristika;
• tehnološki procesi proizvodnje, obrade i modifikacije materijala i prevlaka, dijelova i proizvoda; oprema, tehnološka oprema i inventar; sustavi upravljanja procesima;
• regulatorna i tehnička dokumentacija i sustavi certificiranja materijala i proizvoda, tehnološki procesi njihove proizvodnje i prerade; izvještajna dokumentacija, zapisnici i protokoli o tijeku i rezultatima pokusa, dokumentacija o sigurnosti i zaštiti života.

Vrste profesionalne aktivnosti diplomanta:

istraživanje i proračun i analitika:

• prikupljanje podataka o postojećim vrstama i kvalitetama materijala, njihovoj strukturi i svojstvima u vezi s rješavanjem postavljenih zadataka korištenjem baza podataka i literarnih izvora;
• sudjelovanje u radu skupine stručnjaka pri izvođenju pokusa i obradi njihovih rezultata na izradi, istraživanju i izboru materijala, ocjeni njihovih tehnoloških i uslužnih kvaliteta sveobuhvatnom analizom njihove strukture i svojstava,
• fizičko-mehanička, korozijska i druga ispitivanja;
• prikupljanje znanstvenih i tehničkih informacija o predmetu pokusa za izradu prikaza, izvješća i znanstvenih publikacija, sudjelovanje u izradi izvješća o obavljenom zadatku;
• papirologija i evidentiranje projektne i radne tehničke dokumentacije, zapisnika i protokola; provjera usklađenosti izrađenih projekata i tehničke dokumentacije s regulatornim dokumentima.

proizvodno-dizajnersko-tehnološki:

• sudjelovanje u proizvodnji materijala sa zadanim tehnološkim i funkcionalnim svojstvima, projektiranje visokotehnoloških procesa u sklopu primarne projektantsko-tehnološke ili istraživačke cjeline;
• organizaciju radnih mjesta, njihovu tehničku opremljenost, održavanje i dijagnostiku tehnološke opreme, kontrolu poštivanja tehnološke discipline i zaštite okoliša u proizvodnoj jedinici za obradu i obradu materijala, kontrolu kvalitete proizvoda;
• izrada tehničke specifikacije za projektiranje pojedinih jedinica armature, opreme i specijalnih alata predviđenih tehnologijom dobivanja i obrade materijala;
• sudjelovanje u radu na normizaciji, pripremi i certificiranju procesa, opreme i materijala, izradi dokumenata pri izradi sustava upravljanja kvalitetom u poduzeću ili organizaciji.

organizacijski i menadžerski:

• upravljanje tehnološkim procesom, osiguravanje tehničke i ekološke sigurnosti proizvodnje na mjestu njihove profesionalne djelatnosti;
• izrada tehničke dokumentacije (planovi rada, upute, planovi, predračuni, prijave materijala i opreme i sl.), izrada utvrđenog izvješćivanja prema odobrenim obrascima;
• sprječavanje ozljeda, profesionalnih bolesti, sprječavanje povreda okoliša u području njihove profesionalne djelatnosti.

Kratak opis profila obuke

“Znanost o materijalima i tehnologija novih materijala” osnova je moderne tehnologije: zrakoplovi i rakete, automobili i brodovi, zgrade i strukture, mikroelektronika i računala, mobilni telefoni i navigatori. To su konstrukcijski materijali (čvrsti, lagani, otporni na koroziju) i funkcionalni materijali (s posebnim magnetskim, električnim, optičkim i drugim svojstvima). Novi materijali sve više postaju dio naše svakodnevice, radikalno mijenjajući njegovu kvalitetu. No, ostalo je još mnogo neriješenih problema koje vi, današnji pristupnici, morate riješiti. Na primjer, problem stoljeća s kojim se suočavaju znanstvenici za materijale je stvaranje keramičkog motora. Takav će motor biti lagan, visokotemperaturan, visoke učinkovitosti, male potrošnje goriva i niske emisije ispušnih plinova u okoliš. Ali do sada je keramika vrlo krhki materijal od kojeg je nemoguće napraviti motor.

Temeljne discipline

• Uvod u znanost o materijalima i tehnologiju novih materijala.
• Izrada dijelova od kompozitnih materijala.
• Uređaji i metode za proučavanje nanomaterijala.
• Tvrde legure i navarivanje.
• Svojstva i primjena nanomaterijala.
• Ispitivanje materijala i nanomaterijala.
• Keramički materijali i staklo.

Moguća područja djelovanja diplomanata

• Inženjer za kemijsku i spektralnu analizu materijala.
• Inženjer radiologije.
• Inženjer elektronske mikroskopije.
• Inženjer metalografije.
• Inženjer za ispitivanje materijala i premaza.
• Inženjer detektora grešaka.
• Inženjer za ispitivanje uzroka uništenja materijala.
• Inženjer kompozitnih materijala.
• Inženjer zaštitnih premaza.
• inženjer materijala.
• Marketing inženjer za materijale i premaze.

• Igolkina Nadezhda - JSC "Gidroavtomatika", inženjer,
• Valeriy Kondratiev - Federalno državno jedinstveno poduzeće GNP RCC "TsSKB-Progress", voditelj sektora za zavarivanje,
• Podkatov Alexander - OJSC "Volgaburmash", predradnik,
• Shibanov Denis - JSC "Volgaburmash", inženjer dizajna,
• Shuldeshov Dmitry - SPRP ORC u Nk CHPP-1, Novokuibyshevsk, predradnik zavarivanja.

Tvrtke s kojima odjel surađuje, komunikacija s tvrtkama u kojima se izvodi praksa

• OJSC "Volgaburmash";
• OJSC "Volga Territorial Generation Company";
• JSC "VNIIT NEFT";
• OJSC "Rafinerija nafte Samara";
• Savezno državno jedinstveno poduzeće GNP RCC "TsSKB - Napredak";
• OJSC "Metalist - Samara";
• OJSC Tvornica zrakoplovnih ležajeva;
• ZAO Alcoa-SMZ;
• OJSC "Aviaagregat";
• DD "KOTROKO";
• LLC IDC AE-Systems;
• Državno poduzeće "Samara tvornica za izradu instrumenata - Reid";
• JSC "AVTOVAZ" (Tolyatti);
• AD "DAAZ" (Dimitrovgrad);
• JSC "Tyazhmash", (Sizran)
• Institut za strukturnu makrokinetiku i probleme znanosti o materijalima Ruske akademije znanosti (ISMAN), Černogolovka, Moskovska oblast.

Kontakti

Telefoni odjela "Metalurgija, metalurgija praha, nanomaterijali": 242-28-89

Katedra "Metalurgija, metalurgija praha, nanomaterijali"

G. Samara, ul. Molodogvardejskaja, 133

Nanotehnologija

Tehnologije polimernih, kompozitnih materijala i zaštitnih premaza

Informacije o obrazovnom programu

Osnovna zadaća Zavoda je osposobljavanje visokostručnog kadra u području obrade plastike, kompozitnih materijala i zaštitnih premaza.

odjelu "Kemija i tehnologija polimernih i kompozitnih materijala" priprema i diplomira prvostupnike u smjeru 22.03.01 "Znanost o materijalima i tehnologija materijala" po programu "Tehnologija polimernih, kompozitnih materijala i zaštitnih prevlaka".

Poslijediplomske aktivnosti

Diplomanti dobivaju znanja, vještine i sposobnosti koje im omogućuju svladavanje naprednih proizvodnih metoda i suvremenih metoda obrade plastike i kompozitnih materijala, te

Temeljne discipline

• Kompozitni materijali
• Računalna grafika u sustavima računalno potpomognutog projektiranja
• Osnove računalno potpomognutog projektiranja
• Teorijske osnove prerade plastičnih masa
• Polimerna ljepila i premazi
• Elastomeri. Kemija obrazovanja i tehnologije obrade
• Svojstva i tehnologije nano materijala
• Osnove projektiranja industrija prerade plastike
• Mehanički procesi
• Oprema, tehnologija i proračuni za injekcijsko prešanje
• Oprema, tehnologija i proračun za ekstruziju i dr.

Primjeri zapošljavanja diplomiranih studenata

Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije

BJELORUSKI NAC

TEHNIČKO SVEUČILIŠTE

Katedra za "Informacijsko-mjernu opremu i tehnologije"

LABORATORIJSKI RADOVI

(RADIONICA)

Po disciplini

"Znanost o materijalima i tehnologija materijala"

1. dio

Minsk 2003. Uvod

U procesu izučavanja kolegija "Znanost o materijalima i tehnologija materijala", uz predavanja i vježbe, važnu ulogu ima laboratorijska radionica. Bez svladavanja vještina korištenja analize ponašanja materijala u različitim uvjetima nemoguća je usmjerena sinteza novih materijala i njihova razumna uporaba u praksi.

Izvođenje laboratorijskih radova omogućit će konsolidaciju teorijskih odredbi glavnih dijelova znanosti o materijalima, upoznavanje sa suvremenim metodama znanstvenog istraživanja i analizu dobivenih eksperimentalnih rezultata. Kao rezultat toga, možete izvesti malu, potpuno dovršenu znanstvenu studiju.

Udžbenik (1. dio) sadrži laboratorijske radove koji odražavaju proučavanje osnovnih fizikalno-kemijskih svojstava konstrukcijskih materijala i njihove strukture.

Značajka prezentiranog materijala je prisutnost prilično opsežnog teorijskog dijela, koji studentima omogućuje da se samostalno pripreme za nastavu. Priručnik sadrži popis dodatne literature, koja će pridonijeti detaljnijem proučavanju djela.

Svrha priručnika je upoznavanje s različitim metalnim i nemetalnim konstrukcijskim materijalima koji se koriste u instrumentaciji, te stjecanje jasnih predodžbi učenika o raznolikoj prirodi fizikalnih i kemijskih pojava koje se događaju u materijalima pod različitim uvjetima u procesu njihove obrade. sinteza i rad.

Nakon obavljenog laboratorijskog rada daje se izvješće koje uključuje:

1) naslovna stranica;

2) osnovne teorijske odredbe;

3) postupak izvođenja radova uz prikaz rezultata u obliku tablica i grafičkih ovisnosti;

4) analiza dobivenih rezultata i zaključci. Prilikom izvođenja laboratorijskih radova potrebno je strogo pridržavati se sigurnosnih zahtjeva.

laboratorija rad broj 1

PROUČAVANJE STRUKTURE METALA I NJIHOVIH LEGURA

Cilj rada: proučiti dijagram stanja "željezo-ugljik", upoznati mikrostrukturu legura željezo-ugljik (čelici i lijevano željezo), praškastih kompozitnih materijala.

Teorijski dio

Pri promjeni koncentracije komponenata u legurama, kao i pri njihovom hlađenju ili zagrijavanju (u uvjetima stalnog vanjskog tlaka), u tim legurama dolazi do značajnih faznih i strukturnih promjena, koje se jasno mogu pratiti pomoću dijagrami stanje, koje je grafički prikaz stanja legura. Građeni su dijagrami za ravnotežno stanje legura. ravnoteža država- stabilno stanje koje se ne mijenja u vremenu i koje karakterizira minimum slobodne energije sustava.

Dijagrami stanja obično se grade eksperimentalno. Za njihovu konstrukciju koristi se toplinska metoda. Uz njegovu pomoć dobivaju se krivulje hlađenja legura. Iz zastoja i infleksija na tim krivuljama, zbog toplinskih učinaka transformacija, određuju se temperature samih transformacija. Pomoću dijagrama stanja određuju se temperature taljenja i polimorfnih pretvorbi u legurama, koliko i koje faze su prisutne u leguri zadanog sastava pri zadanoj temperaturi, kao i kvantitativni omjer tih faza u leguri. Uz termičku metodu za proučavanje pretvorbi u čvrstom stanju, uključena su i istraživanja mikrostrukture optičkim i elektronskim mikroskopima, analiza rendgenske difrakcije, proučavanje fizikalnih svojstava legura itd.

Kod binarnih legura temperatura se prikazuje okomito, a koncentracija komponenata vodoravno. Svaka točka na x-osi odgovara određenom sadržaju jedne i druge komponente, s tim da ukupni sadržaj komponenti u svakoj točki ove osi odgovara 100%.

Dakle, s povećanjem količine jedne komponente legure, trebao bi se smanjivati ​​sadržaj druge komponente u leguri.

Vrsta dijagrama stanja određena je prirodom interakcija koje se odvijaju između komponenti legura u tekućem i čvrstom stanju. Pretpostavlja se da u tekućem stanju postoji neograničena topljivost između komponenata, tj. tvore homogenu tekuću otopinu (talinu). U čvrstom stanju, komponente mogu tvoriti mehaničke smjese čistih komponenti, neograničene čvrste otopine, ograničene čvrste otopine, stabilne kemijske spojeve, nestabilne kemijske spojeve, a također doživjeti polimorfne transformacije.

Mehaničke smjese nastaju ako se elementi koji čine leguru, tijekom skrućivanja iz tekućeg stanja, ne otapaju jedan u drugom i ne međusobno djeluju. Struktura smjese je heterogeno tijelo. Na tankom rezu vidljivi su kristaliti različitih komponenti koje tvore mehaničku smjesu. Kemijskom analizom također se određuju razne komponente. Postoje dvije vrste kristalnih rešetki.

Čvrsto rješenja- faze u kojima jedna od komponenti (otapalo) zadržava svoju kristalnu rešetku, dok se atomi drugih (otopljenih) komponenti nalaze u njenoj rešetki, iskrivljujući je. Kemijska analiza krute otopine pokazuje prisutnost dva elementa, a rendgenska difrakcija - jednu vrstu rešetke otapala. Po strukturi - homogena zrna. Ako obje komponente imaju isti tip kristalne rešetke, a njihovi se atomski promjeri razlikuju za najviše 8 - 15%, tada je moguća neograničena topljivost (na primjer, zlato i srebro).

Kemijski spojevi nastaje kada elementi koji čine leguru međusobno djeluju. Strukturno su to homogene čvrste tvari. Svojstva kemijskih spojeva razlikuju se od svojstava elemenata koji ih tvore. Imaju stalnu talište. Kristalna rešetka kemijskog spoja razlikuje se od rešetki početnih komponenti. U kemijskom spoju sačuvan je određeni omjer atoma elemenata, t.j. Postoji kemijska formula za spoj.

Dijagram stanja sustava "željezo-ugljik".

Željezo i njegove legure s ugljikom

Polimorfizam - svojstvo tvari ili materijala da mijenja svoju kristalnu rešetku s promjenom temperature, Kristalni oblici α-Fe i ... Ugljik je nemetalni element. U prirodi se javlja u obliku dva ... Ugljik je u normalnim uvjetima u obliku modifikacije grafita s heksagonalnom slojevitom rešetkom. Izmjena…

Postati

Postati- legure željeza i ugljika koje sadrže do 2,14% ugljika. Osim toga, sastav legure obično uključuje mangan, silicij, sumpor i fosfor. Neki se elementi mogu uvesti posebno radi poboljšanja fizikalnih i kemijskih svojstava (elementi legiranja).

Po strukturi podijeljeni su na:

1) hipoeutektoidni koji sadrži do 0,8% ugljika (sastav P + F);

2) eutektoidni čelici koji sadrži 0,8% ugljika (P);

3) hipereutektoidni koji sadrži više od 0,8% ugljika (P + sek. C).

Točka D - eutektoidna točka(pri hlađenju austenita nastaje mehanička smjesa ferita i cementita). Eutektoidna transformacija ne događa se iz tekućine, već iz čvrste otopine.

Ovisno o kemijskom sastavu razlikuju se ugljični čelik i legirani čelik. Sa svoje strane ugljični čelici Može biti:

1) niske razine ugljika (sadržaj ugljika manji od 0,25%);

2) srednji ugljik (sadržaj ugljika je 0,25 - 0,60%);

3) visokougljične, u kojima koncentracija ugljika prelazi 0,60%.

Legirani čelici podijeljeno na:

1) niskolegirani - sadržaj legiranih elemenata je do 2,5%;

2) srednje legirani - t- 2,5 do 10% legirajućih elemenata;

3) visokolegirane - sadrže preko 10% legirajućih elemenata.

Po dogovoručelici su:

1) konstrukcijski, namijenjen za proizvode karoserije i strojeva;

2) alat od kojeg se izrađuju alati za rezanje, mjerenje, štancanje i drugi alati. Ovi čelici sadrže

više od 0,65% ugljika;

3) s posebnim fizikalnim svojstvima, na primjer, s određenim magnetskim karakteristikama ili niskim koeficijentom linearnog širenja (elektročelik, Invar);

4) s posebnim kemijskim svojstvima, kao što su nehrđajući čelici, čelici otporni na toplinu ili otporni na toplinu.

Ovisno o sadržaju štetnih primjesa(sumporni i fosforni) čelici se dijele na:

1. Čelik obične kvalitete, sadržaj do 0,06% sumpora i

do 0,07% fosfora.

2. Visokokvalitetni - do 0,035% sumpora i fosfora svaki zasebno.

3. Visoka kvaliteta - do 0,025% sumpora i fosfora.

4. Osobito kvalitetan, do 0,025% fosfora i do 0,0] 5% sumpora.

Stupanj uklanjanja kisika od čelika, tj. prema stupnju dezoksidacije razlikuju se:

1) mirni čelici, t.j. potpuno deoksidirani, označeni su slovima "sp" na kraju marke;

2) kipući čelik - malo deoksidiran, označen slovima "kp";

3) polumirni čelici, koji zauzimaju srednji položaj između dva prethodna; označena slovima "ps".

Ovisno o normaliziranim pokazateljima (vlačna čvrstoća σ, relativno istezanje δ%, granica tečenja δt, hladno savijanje), čelik svake skupine podijeljen je u kategorije, koje su označene arapskim brojevima.

Čelik standardne kvalitete označena slovima "St" i uvjetnim brojem marke (od 0 do 6) ovisno o kemijskom sastavu i mehaničkim svojstvima. Što je veći sadržaj ugljika i svojstva čvrstoće čelika, to je veći njegov broj. Za označavanje kategorije čelika, broj se dodaje oznaci marke na kraju odgovarajuće kategorije, prva kategorija obično nije naznačena.

Na primjer: St1kp2 - ugljični čelik uobičajene kvalitete, kipuće, stupanj br. 1, druga kategorija, isporučen potrošačima u smislu mehaničkih svojstava (skupina A).

kvalitetni čelici označite na sljedeći način: na početku oznake navedite sadržaj ugljika u stotinkama postotka za čelike,

Na primjer: ST45 - visokokvalitetni ugljični čelik, miran, sadrži 0,45% C.

U7 - visokokvalitetni ugljični alatni čelik koji sadrži 0,7% C, miran (svi alatni čelici su dobro deoksidirani).

Legirni elementi koji čine čelik označeni su ruskim slovima: A - dušik, K - kobalt, T - titan, B - niobij, M - molibden, F - vanadij, V - volfram, H - nikal, X - krom, G - mangan, P - fosfor, D - bakar, C - silicij.

Ako iza slova stoji broj koji označava legirajući element, onda to označava sadržaj ovog elementa u postocima. Ako nema broja, tada čelik sadrži 0,8 - 1,5% legirajućeg elementa.

Na primjer: 14G2 - niskolegirani kvalitetni čelik, miran, sadrži približno 14% ugljika i do 2,0% mangana.

OZKh16N15MZB - visokokvalitetni visokolegirani čelik, mirno sadrži 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, do 3,0% Mo, do 1,0% Nb.

Visokokvalitetni i ekstra kvalitetni čelici označeni su na isti način kao i visokokvalitetni, ali na kraju razreda visokokvalitetnog čelika stavljaju slovo A, (ovo slovo u sredini oznake marke označava prisutnost dušika posebno uvedenog u čelik ), a nakon ocjene posebno visoke kvalitete - kroz crticu slovo "Sh".

Na primjer: U8A - visokokvalitetni ugljični alatni čelik koji sadrži 0,8% ugljika;

ZOHGS-Sh je posebno visokokvalitetan srednje legirani čelik koji sadrži po 0,30% ugljika i 0,8 do 1,5% kroma, mangana i silicija.

Odvojene skupine čelika označene su nešto drugačije.

Čelici za kuglične ležaje označeni su slovima "ŠH", nakon čega je sadržaj kroma označen u desetinkama postotka (ŠH6).

Brzorezni čelici (kompleksno legirani) označeni su slovom "P", a broj koji slijedi označava postotak volframa u njemu (P18).

Čelici za slobodno rezanje označeni su slovom "A" i brojem koji označava prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka (A12).

lijevano željezo

lijevano željezo nazivaju se legure željeza i ugljika koje sadrže više od 2,14% ugljika. Sadrže iste nečistoće kao i čelik, ali u većim količinama.

Lijevano željezo, za razliku od čelika, potpuno kristalizira uz stvaranje eutektike, ima nisku sposobnost plastične deformacije i visoka svojstva lijevanja.

Ovisno o stanju ugljika u lijevanom željezu razlikujemo:

1) lijevano željezo, u kojem je sav ugljik u vezanom stanju u obliku karbida (bijelo lijevano željezo);

2) lijevano željezo, u kojem je ugljik većim dijelom ili potpuno u slobodnom stanju u obliku grafita (sivi, kovki ljevovi visoke čvrstoće).

bijelo lijevano željezo ne sadrži grafit, sav ugljik je vezan u cementit Fe 3 C. Bijeli lijevi se, ovisno o sadržaju ugljika, dijele na:

1) hipoeutektički - sadržaj ugljika do 4,3%. Struktura se sastoji od perlita, sekundarnog cementita i ledeburita;

2) eutektika - sadržaj ugljika 4,3%. Struktura se sastoji od ledeburita;

3) hipereutektika - sadržaj ugljika je veći od 4,3%. Struktura se sastoji od ledeburita i primarnog cementita.

Točka C - eutektik. Eutektička transformacija se događa iz tekućine. Dobiveni eutektik naziva se ledeburit. U točki C, tri faze koegzistiraju istovremeno u ravnoteži: tekuća talina, austenit i cementit.

Sivi lijevi sadrže slobodni ugljik u obliku lamelarnog grafita. Pod mikroskopom, grafit će izgledati kao tamne zakrivljene trake na svijetloj pozadini. U usporedbi s metalnom bazom, grafit ima nisku čvrstoću. Mjesta njegovog pojavljivanja mogu se smatrati diskontinuitetima. Sivi lijev ima loša mehanička svojstva kod vlačnih ispitivanja. Međutim, sivo lijevano željezo također ima niz prednosti: omogućuje vam jeftino lijevanje, ima dobar. obradivost, visoka svojstva prigušenja.

Sivi lijev je označen sa dva slova SCH i dva broja koji odgovaraju minimalnoj vrijednosti vlačne čvrstoće u MPa.

Na primjer: SCH10 - sivi lijev s vlačnom čvrstoćom od 100 MPa.

Kako se uključci grafita zaokružuju, njihova negativna uloga kao rezovi u metalnoj osnovi se smanjuje, a mehanička svojstva lijevanog željeza se povećavaju. Zaobljeni oblik grafita postiže se modifikacijom. Kada se koristi kao modifikator magnezija u količini do 0,5%, dobiva se nodularno željezo.

Nodularni lijev sadrži ugljik u slobodnom stanju u obliku kuglastih uključaka grafita. Pod mikroskopom se na svijetloj pozadini uočavaju zaobljena tamna zrnca različite veličine. Odgovorni dijelovi izrađeni su od lijevanog željeza visoke čvrstoće. Lijevano željezo visoke čvrstoće označeno je slovima HF i brojem koji karakterizira veličinu privremenog otpora.

Na primjer: VCh 35 - lijevano željezo visoke čvrstoće s vlačnom čvrstoćom od 350 MPa.

kovan lijev sadrži ugljik u slobodnom stanju u obliku grafita u obliku pahuljica. Nodularni lijev dobiva se iz bijelog željeza grafitizacijskim žarenjem (dugotrajno žarenje na 1000°C). Pod mikroskopom se uočava flokulentna faza na svijetloj pozadini.

Kovan lijev označen je slovima KCh i dva broja: prvi je vlačna čvrstoća, drugi je relativno istezanje.

Na primjer: KCh 35-10 - kovan lijev s vlačnom čvrstoćom od 350 MPa i relativnim istezanjem od 10%.

Mikrostruktura lijevanog željeza sastoji se od metalne baze i grafitnih inkluzija. Svojstva lijevanog željeza ovise o svojstvima metalne baze i prirodi grafitnih inkluzija.

Metalna baza može biti:

1) perlit (tamna baza pod mikroskopom);

2) ferit-perlit (izmjena svijetlih i tamnih područja pod mikroskopom);

3) feritna (svjetla baza pod mikroskopom).

Struktura metalne baze određuje tvrdoću lijevanog željeza.

grafitizacija naziva se proces odvajanja grafita tijekom kristalizacije ili hlađenja legura željeza i ugljika. Grafitizacija je difuzijski proces i odvija se sporo. Proces grafitizacije sastoji se od nekoliko faza:

1) formiranje centara, grafitizacija;

2) difuzija atoma ugljika u centre grafitizacije;

3) rast taloga grafita.

Kompozitni materijali dobiveni metodom

Metalurgija praha

Tehnološki proces proizvodnje proizvoda od praha uključuje: dobivanje praha, pripremu punjenja, kalupljenje, sinteriranje, vruće ... Kod kalupljenja proizvoda od praha određenog kemijskog sastava ...

Proučavanje strukture legura

Proučavanje strukture legura u ovom radu provodi se pomoću optičkog mikroskopa. Slika se formira u reflektiranoj svjetlosti. Za mikroanalizu izrađuju se uzorci s uglačanom površinom - ... Kao rezultat analize utvrđuje se oblik uključaka, njihova veličina, raspored, količina grafita, legirajućih elemenata, ...

eksperimentalni dio

1. Pomoću uzoraka-mikropresjeka praškastih materijala pregledati i grafički prikazati strukturu materijala pod mikroskopom. Usporedi strukturu s opisom u albumu.

2. Pomoću uzoraka-mikropresjeka čelika i pomoćnog albuma s fotografijama proučiti i grafički prikazati njihovu strukturu. Odredite sadržaj ugljika u uzorcima i fazni sastav prema dijagramu stanja danom u teoretskom dijelu.

3. Pomoću uzoraka-mikropresjeka lijevanog željeza i pomoćnog albuma s fotografijama proučiti i grafički prikazati njihovu strukturu. Odredite vrstu lijevanog željeza, oblik grafitnih inkluzija, vrstu metalne baze. Za bijeli lijev odredite sadržaj ugljika. Iz dijagrama stanja odredite fazni sastav bijelog lijeva.

4. Proučite dijagram stanja željezo-ugljik. Odredite linije likvidusa, solidusa, eutektoidne i eutektičke točke, linije faznih prijelaza, tališta željeza, cementita itd.

5. Na temelju rezultata obavljenog rada formulirati zaključke.

Laboratorijski rad br. 2,

PROUČAVANJE MEHANIČKIH SVOJSTAVA

KONSTRUKCIJSKI MATERIJALI

Cilj rada: proučavati mehanička svojstva konstrukcijskih materijala i metode za ocjenu svojstava.

Teorijski dio

Mehanička svojstva materijala ovise o vrsti stanja naprezanja (nastalog u uzorcima tijekom ispitivanja), uvjetima i prirodi opterećenja, brzini, temperaturi i stanju okoline. Svrha mehaničkog ispitivanja materijala je točno odrediti ona ili druga svojstva ili njihovu kombinaciju, koja će najpotpunije karakterizirati pouzdanost odgovarajućih proizvoda u određenim uvjetima rada. Kombinacija takvih mehaničkih svojstava može se nazvati čvrstoćom konstrukcije.

Kao kriteriji ocjenjivanja uzimaju se različite kombinacije mehaničkih svojstava. Razlikuju se sljedeće skupine kriterija:

1. Procjene svojstava čvrstoće materijala, koje se često određuju i neovisno o karakteristikama proizvoda izrađenih od njih i uvjetima njihove službe. Obično se ova svojstva čvrstoće određuju u vlačnim uvjetima pod statičkim opterećenjem.

2. Ocjenjivanje svojstava materijala koji su izravno povezani s uvjetima uporabe proizvoda, te utvrđivanje njihove trajnosti i pouzdanosti.

3. Procjene čvrstoće konstrukcije u cjelini, utvrđene tijekom ispitivanja na stolu i pogona.

Zatim se na uzorcima utvrđuju prve dvije skupine kriterija vrednovanja svojstava

kao potonji - na gotovim dijelovima i konstrukcijama.

Glavna mehanička svojstva materijala uključuju:

1) snaga- sposobnost materijala da se odupre lomu pod opterećenjem;

2) plastični- sposobnost materijala da pod djelovanjem opterećenja nepovratno mijenja oblik i veličinu bez razaranja;

3) krhkost- sposobnost materijala da se razgradi bez zaštitne apsorpcije energije;

4) viskoznost- sposobnost materijala da nepovratno apsorbira mehaničku energiju do trenutka razaranja;

5) elastičnost- sposobnost materijala da vrati svoj oblik i dimenzije nakon uklanjanja opterećenja;

6) tvrdoća- sposobnost materijala da se odupre prodiranju drugog tijela u njega u površinskom sloju.

Stretch Chart

Konstrukcija vlačnog dijagrama glavni je zadatak vlačnih ispitivanja. Za ova ispitivanja koriste se cilindrični uzorci od ... Zona OA naziva se elastična zona (nakon uklanjanja opterećenja Rpts, uzorak ...

Određivanje tvrdoće materijala

Tvrdoća- sposobnost materijala da se odupre deformacijama u površinskom sloju pod utjecajem lokalnog kontakta.

Prednosti ispitivanja tvrdoće

2. Mjerenje tvrdoće prema tehnici izvođenja mnogo je jednostavnije od određivanja čvrstoće (ne zahtijeva posebne uzorke, izvodi se ... 3. Mjerenje tvrdoće ne povlači za sobom uništavanje dijela koji se ispituje i . .. 4. Tvrdoća se može mjeriti na dijelovima male debljine, kao iu tankim slojevima.

Određivanje tvrdoće po Mohsovoj ljestvici

staklom, oštricom noža itd., kao što je prikazano u tablici. 2.1. Tablica 2.1

eksperimentalni dio

1. Ispitivanje zatezanjem.

1.1. Uzmite cilindrične uzorke čelika ispitane na napetost.

1.2. Pomoću čeljusti napravite potrebna mjerenja duljina i promjera uzoraka. Unesite podatke u tablicu 2.2.

Tablica 2.2

1.3. Odrediti glavne mehaničke karakteristike, i to vlačnu čvrstoću materijala, relativno istezanje i relativno skupljanje prema formulama danim u teoretskom dijelu rada.

1.4. Konstruirajte vlačni dijagram slika čelika u P-Δl koordinatama.

1.5. Upoznajte se s vlačnim dijagramima različitih konstrukcijskih materijala koje je izdao nastavnik, označite glavne zone, odredite mehanička svojstva.

2. Određivanje tvrdoće materijala.

2.1. Određivanje tvrdoće po Brinellu:

a) epruveta se postavlja na stol uređaja za ispitivanje tvrdoće;

b) postaviti vrijednost sile opterećenja i trajanje opterećenja;

c) napraviti otisak na uzorku, spustiti stol s instrumentima, izvaditi uzorak;

d) Mikroskopom izmjerite promjer dobivenog otiska i izračunajte Brinellovu tvrdoću.

2.2. Određivanje tvrdoće po Vickersu:

a) odrediti duljinu dijagonala otiska na uzorku postavljenom na postolje mikroskopa;

2.3. Proučavanje utjecaja sadržaja ugljika u čeliku na njegovu tvrdoću;

a) izmjeriti promjere otisaka dobivenih uzoraka za čelike ST20, ST45, U8;

b) odrediti vrijednosti Brinellove tvrdoće pomoću referentnih tablica;

c) grafički nacrtajte ovisnost tvrdoće o sadržaju ugljika i objasnite je.

3. Na temelju rezultata rada formulirati zaključke.

Laboratorija #3

PROUČAVANJE PROCESA KRISTALIZACIJE MATERIJALA

Cilj rada: proučiti značajke procesa kristalizacije materijala na primjeru soli i metala, utvrditi * utjecaj različitih čimbenika na strukturu kristaliziranog materijala, upoznati metodu termičke analize.

Teorijski dio

Svaka tvar može biti u jednom od tri agregatna stanja: čvrsto, tekuće i plinovito. Prijelaz iz jednog stanja u drugo događa se na određenoj temperaturi, koja se naziva talište, točka kristalizacije, vrelište ili točka sublimacije.

Čvrsta kristalna tijela imaju pravilnu strukturu, u kojoj su atomi i ioni smješteni u čvorovima kristalnih rešetki (tzv. poredak kratkog dometa), a pojedinačne ćelije i blokovi usmjereni su na određeni način jedni prema drugima (dugi -redoslijed raspona). U tekućinama se određena orijentacija ne proteže na cijeli volumen, već samo na mali broj atoma koji tvore relativno stabilne skupine, odnosno fluktuacije (red kratkog dometa). S padom temperature povećava se stabilnost fluktuacija i oni pokazuju sposobnost rasta.

Kako se temperatura krutine povećava, pokretljivost atoma na mjestima rešetke raste, amplituda oscilacija također raste kada

određenoj temperaturi, nazvanoj talištem, rešetka se urušava uz stvaranje tekuće faze.

Suprotna slika opaža se tijekom hlađenja tekućine (taline) i njenog naknadnog skrućivanja. Hlađenjem se smanjuje pokretljivost atoma, a u blizini tališta nastaju skupine atoma u kojima su atomi pakirani, kao u kristalima. Ove skupine su centri kristalizacije ili jezgre, na kojima naknadno raste sloj kristala. Kada se postigne temperatura "taljenja-stvrdnjavanja", ponovno se formira kristalna rešetka, a metal prelazi u čvrsto stanje. Prijelaz metala iz tekućeg stanja u čvrsto stanje pri određenoj temperaturi naziva se kristalizacija.

Karakteriziraju se kristalna tijela anizotropija- ovisnost svojstava o smjeru. Amorfna tijela (npr. staklo) su izotropan- njihova svojstva ne ovise o smjeru.

Razmotrimo termodinamičke uvjete kristalizacije. Energetsko stanje svakog sustava karakterizira određena količina unutarnje energije koju čini energija gibanja molekula, atoma itd. Slobodna energija je takva komponenta unutarnje energije, koja se u izotermnim uvjetima može pretvoriti u rad. Vrijednost slobodne energije mijenja se promjenom temperature, taljenjem, polimorfnim transformacijama itd.

Prema drugom zakonu termodinamike svaki sustav teži minimalnoj vrijednosti slobodne energije. Svaki spontano tekući proces ide dalje samo ako je novo stanje stabilnije, tj. ima manje slobodne energije. Na primjer, lopta ima tendenciju da se kotrlja niz nagnutu ravninu, dok smanjuje svoju slobodnu energiju. Spontano vraćanje loptice po kosoj ravnini nemoguće je jer će se time povećati njezina slobodna energija.

Proces kristalizacije slijedi isti zakon. Metal se skrućuje ako čvrsto stanje ima manje slobodne energije, a topi se ako tekuće stanje ima manje slobodne energije. Promjena slobodne energije tekućeg i čvrstog stanja s promjenom temperature prikazana je na sl. 3.1. Temperaturne promjene slobodne energije različite su za tekuće i čvrsto stanje tvari.

Riža. 3.1. Termodinamički uvjeti kristalizacije

Razlikovati teorijsku i stvarnu temperaturu kristalizacije.

T 0 - teorijska, odnosno ravnotežna temperatura kristalizacije, pri kojoj je F W = F TV. Pri ovoj temperaturi podjednako je vjerojatno postojanje metala i u tekućem i u čvrstom stanju. Prava kristalizacija će započeti kada je ovaj proces termodinamički koristan za sustav, pod uvjetom da je ΔF = F W - F TV, što zahtijeva određeno superhlađenje. Temperatura pri kojoj dolazi do kristalizacije naziva se stvarna temperatura kristalizacije T cr. Razlika između teoretskih i stvarnih temperatura kristalizacije naziva se stupanj hipotermije:ΔT \u003d T 0 - T cr. Što je veći stupanj prehlađenja ΔT, što je veća razlika u slobodnim energijama ΔF, to će kristalizacija biti intenzivnija.

Baš kao što skrućivanje zahtijeva pothlađivanje do stvarne temperature kristalizacije, taljenje zahtijeva pregrijavanje da bi se postigla stvarna temperatura taljenja.

Mehanizam procesa kristalizacije

1) nukleacija centara kristalizacije; 2) rast kristala iz tih centara. Na temperaturama blizu temperature skrućivanja, u tekućem metalu nastaju male skupine atoma, pa ...

Termička analiza

Riža. 3.5. Vrste krivulja hlađenja Kada kristalizira čisti element, odvođenje topline koje nastaje zbog hlađenja kompenzira se toplinom ...

Struktura ingota mirnog čelika

Dijagram strukture tihog čeličnog ingota prikazan je na sl. 3.7. Struktura ingota sastoji se od tri zone: vanjska sitnozrna zona 1, stupna zona… Sl. 3.7. Struktura metalnog ingota

eksperimentalni dio

1. Provesti toplinsku analizu metala.

1.1. Uključite peć u koju se nalazi uzorak metala.

1.2. Izvršiti zagrijavanje (taljenje) uzorka na temperaturu koju je odredio laborant.

1.3. Očitajte brojilo svakih 60 sekundi. Očitanja se prevode pomoću kalibracijske tablice.

1.4. Kada se postigne konačna temperatura pokusa, ugasiti peć i provesti proces hlađenja (kristalizacije) metala.

1.5. Očitajte brojilo svakih 60 sekundi.

1.6. Nacrtajte krivulje grijanja i hlađenja u koordinatama

"temperatura - vrijeme" na jednom grafu.

1.7. Odrediti kritične točke transformacija agregata i

stupanj hipotermije.

2. Proučiti proces kristalizacije na primjeru metalnih soli.

2.1. Stavite kapi zasićene otopine soli na stakalce i stavite na postolje mikroskopa.

2.2. Razmotrite i grafički oslikajte strukture soli dobivenih nakon određenog vremena u procesu prirodnog isparavanja vode. Odredite vrste kristalnih formacija, redoslijed formiranja zona, njihov broj.

3. Na temelju eksperimentalnih rezultata formulirati zaključke.

Laboratorija #4

ISPITIVANJE TOPLINSKIH SVOJSTAVA

KONSTRUKCIJSKI MATERIJALI

Cilj rad: proučavati termofizička svojstva materijala. Odredite temperaturni koeficijent linearnog rastezanja legure.

Teorijski dio

Za niz grana instrumentacije potrebno je koristiti materijale sa strogo propisanim toplinskim svojstvima.Glavna termofizička svojstva uključuju: otpornost na toplinu, otpornost na hladnoću, toplinsku vodljivost, otpornost na toplinu, toplinski kapacitet, toplinsko rastezanje.

otpornost na toplinu odnosi se na sposobnost materijala da bez oštećenja i bez prihvatljivog pogoršanja drugih praktično važnih svojstava pouzdano izdrže djelovanje povišene temperature (kratkotrajno ili kroz vrijeme usporedivo s normalnim radnim vremenom). Vrijednost toplinske otpornosti procjenjuje se iz odgovarajućih temperaturnih vrijednosti na kojima su se pojavile promjene svojstava (na primjer, električna svojstva za anorganske dielektrike). Toplinska otpornost organskih dielektrika često je određena početkom mehaničkih deformacija. Ako se pogoršanje svojstava otkrije tek nakon duljeg izlaganja povišenim temperaturama - zbog sporo odvijajućih kemijskih procesa, tada je riječ o tzv. toplinsko starenje materijala. Osim utjecaja temperature, na brzinu starenja značajno mogu utjecati: porast tlaka zraka, koncentracija kisika,

razni kemijski reagensi itd.

Za niz krhkih materijala (staklo, keramika) važna je otpornost na nagle promjene temperature - toplinske impulse. Sposobnost podnošenja toplinskih promjena naziva se otpornost na toplinu. Naglim zagrijavanjem ili hlađenjem površine materijala, zbog stvaranja temperaturne razlike između vanjskog i unutarnjeg sloja materijala i neravnomjernog toplinskog širenja ili skupljanja, mogu nastati pukotine. Otpornost na toplinu procjenjuje se brojem toplinskih ciklusa koje je uzorak materijala izdržao bez zamjetne promjene svojstava.

Kao rezultat ispitivanja utvrđuje se otpornost materijala na toplinske učinke, a ta otpornost može varirati u različitim slučajevima. Na primjer, materijal koji lako podnosi kratkotrajno zagrijavanje na određenu temperaturu može se pokazati nestabilnim u odnosu na termičko starenje kada je duže vrijeme izložen čak i nižim temperaturama, ili materijal koji može izdržati produljeno zagrijavanje do visoke konstante temperatura puca i mijenja svojstva pri brzom hlađenju. Ispitivanje povišenom temperaturom ponekad je potrebno provesti uz istodobnu izloženost visokoj vlazi zraka (tropska klima).

Kada je oprema projektirana za rad na niskim temperaturama, važna je njena otpornost na hladnoću - sposobnost materijala da pouzdano izdrži izlaganje niskim temperaturama, na primjer, od -60 °C i niže, bez oštećenja i neprihvatljivog pogoršanja drugih praktički važnih Svojstva. Pri niskim temperaturama u pravilu se poboljšavaju električna svojstva izolacijskih materijala, no mnogi materijali koji su na običnim temperaturama savitljivi i elastični postaju vrlo krti i kruti na niskim temperaturama, što dovodi do nepouzdanog rada.

Sve čvrste tvari mogu donekle provoditi toplinu. Neki su gori, drugi su bolji. Toplinska vodljivost je svojstvo materijala da provode toplinu s jače grijanih dijelova tijela na manje grijane, što dovodi do izjednačavanja temperature.

U načelu postoje sljedeći načini prijenosa toplinske energije u tvari:

1) radijacija- Sva tijela, bez obzira na temperaturu, zrače energiju. To može biti čisto toplinski fenomen (toplinsko zračenje) i

luminiscencija (fosforescencija i fluorescencija), koja je netermalnog podrijetla;

2) konvekcija- izravni prijenos topline povezan s kretanjem tekućina i plinova;

3) toplinska vodljivost- prijenos topline uslijed međudjelovanja atoma ili molekula tvari. U čvrstim tijelima, prijenos toplinske energije provodi se uglavnom ovom metodom.

Fourierov osnovni zakon provođenja topline kaže da je gustoća toplinskog toka proporcionalna temperaturnom gradijentu. Zakon vrijedi za izotropna tijela (svojstva ne ovise o smjeru). Anizotropna krutina karakterizira toplinska vodljivost u smjeru glavnih osi.

U općem slučaju, toplinska vodljivost u čvrstim tijelima provodi se pomoću dva mehanizma - kretanjem nositelja struje (uglavnom elektrona) i elastičnim toplinskim vibracijama atoma rešetke. Aluminij, zlato, bakar, srebro imaju najveći koeficijent toplinske vodljivosti. Kristali sa složenijom strukturom rešetke imaju nižu toplinsku vodljivost, tk. tu je stupanj disperzije termoelastičnih valova veći. Smanjenje toplinske vodljivosti također se opaža tijekom stvaranja čvrstih otopina, jer u tom se slučaju pojavljuju dodatni centri raspršenja toplinskih valova. U heterofaznim (višefaznim) legurama toplinska vodljivost je zbroj toplinskih vodljivosti nastalih faza. Toplinska vodljivost spojeva uvijek je znatno niža od toplinske vodljivosti komponenti koje ih tvore.

Toplinski kapacitet- ovo je svojstvo same tvari, ne ovisi o strukturnim značajkama određenog proizvoda, njegovoj poroznosti i gustoći, veličini kristala i drugim čimbenicima. Toplinski kapacitet je količina topline koja odgovara promjeni temperature jedinice količine tvari za 1 °C.

toplinsko širenje- povećanje volumena i linearnih dimenzija tijela s promjenom temperature. Svojstveno je gotovo svim materijalima.

Iako je jakost veznih sila u čvrstom tijelu vrlo velika, postoje mogućnosti za kretanje elementarnih čestica (atoma, iona). I u amorfnim tijelima iu kristalnim, atomi titraju oko središta ravnoteže.

U tom slučaju amplituda oscilacija raste s porastom temperature. Praksa pokazuje da se specifični volumen većine tvari povećava s porastom temperature, tj. dolazi do toplinske ekspanzije. Pojava toplinskog širenja, međutim, nije povezana s povećanjem amplitude oscilatornog gibanja atoma, već s njegovom anharmoničnosti. Za razumijevanje suštine fenomena potrebno je razmotriti međudjelovanje sila tijekom stvaranja kemijske veze između atoma, kao i ovisnost potencijalne energije sustava o međuatomskoj udaljenosti. Bilo koja vrsta kemijske veze uključuje ravnotežu privlačnih i odbojnih sila između atoma. Kada se atomi približavaju jedan drugome, u početku dominiraju privlačne sile. Približavanje atoma određenoj granici smanjuje energiju sustava, tj. daje veću stabilnost. Na dovoljno maloj međuatomskoj udaljenosti, međutim, pojavljuju se odbojne sile koje sprječavaju daljnje približavanje atoma. Djelovanje tih sila raste sa smanjenjem međuatomske udaljenosti, što odgovara porastu energije sustava. Pri određenoj vrijednosti međuatomske udaljenosti, sile odbijanja i privlačenja će se uravnotežiti, nakon čega je za daljnje približavanje potrebna primjena vanjske sile, koja odgovara pozitivnim vrijednostima rezultirajuće sile F res.

Riža. 4.1. Shema međudjelovanja sila između

suprotno nabijene čestice

Potencijalnu jamu karakterizira jako izražena asimetrija. Pretpostavimo da na određenoj temperaturi atom koji oscilira ima određenu energiju. U ovom slučaju oscilira oko središta, naizmjenično skrećući "lijevo-desno". Budući da su pomaci s položaja

ravnoteža mora biti ista, tada povećanje energije sustava uzrokuje pomicanje središta titranja duž osi međuatomske udaljenosti. Dakle, prosječna udaljenost između atoma raste s porastom temperature, što odgovara toplinskom širenju tijela.

Dakle, fenomen toplinskog širenja čvrstih tijela temelji se na anharmoničnosti oscilatornog gibanja njegovih atoma, te stupnju odstupanja toplinskih vibracija od harmonijskog zakona, tj. vrijednost toplinskog rastezanja tijela uvelike je određena stupnjem asimetrije potencijalne jame. U pravilu, u tvarima s ionskom prirodom veze, potencijalna jama karakterizira značajna širina i asimetrija. Ova činjenica određuje značajno povećanje prosječnih međuatomskih udaljenosti kada se zagrijavaju, odnosno značajno toplinsko širenje ionskih spojeva.

Naprotiv, u tvarima s pretežno kovalentnom prirodom veze (boridi, nitridi, karbidi) potencijalna jama ima oblik šiljaste udubine, pa je stoga stupanj njezine simetrije veći. Stoga je povećanje udaljenosti među atomima tijekom zagrijavanja relativno malo, što odgovara njihovom relativno malom toplinskom širenju. Metali imaju, u pravilu, povećanu toplinsku ekspanziju, tk. metalna veza općenito je slabija od ionske i kovalentne veze. Konačno, organske polimere karakterizira vrlo veliko toplinsko širenje zbog slabih van der Waalsovih sila koje djeluju između molekula, dok jake kovalentne sile djeluju unutar molekula.

Kvantitativno, toplinsko rastezanje materijala procjenjuje se sljedećim vrijednostima:

1. Temperaturni koeficijent linearnog širenja pri danoj temperaturi (TCLE), koji odgovara relativnom produljenju uzorka s infinitezimalnom promjenom temperature.

2. Temperaturni koeficijent ekspanzije volumena, koji karakterizira trodimenzionalno širenje tvari.

Važna praktična posljedica je potreba korištenja podataka o koeficijentu toplinskog rastezanja dobivenih u određenom temperaturnom području u kojem materijal radi. Temperaturni koeficijenti se ne mogu uspoređivati
ekspanzije materijala mjerene na različitim temperaturama.

Za izotropne materijale (kristali s kubičnom rešetkom, stakla) CLTE je isti u svim smjerovima. Međutim, većina kristalnih tvari je anizotropna (širenje je različito duž različitih osi). Ova pojava je najizraženija npr. kod slojevitih materijala (grafit), kada kemijske veze imaju izraženu usmjerenost. Kao rezultat toga, širenje grafita duž sloja je mnogo manje nego okomito na njega. Za neke slične materijale s jako izraženom anizotropijom, vrijednost LTEC u jednom od smjerova može čak ispasti negativna. Na primjer, kordijerit 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2, u kojem se tijekom toplinskog širenja duž jedne osi opaža širenje kristala, a duž druge osi kompresija koja odgovara približavanju slojeva strukture. Ovaj se fenomen koristi u tehnologiji; u polju i kristalnom materijalu, kaotična raspodjela kristala dovodi do međusobne usmjerenosti njihovog pozitivnog i negativnog širenja. Rezultat je materijal s niskom TLEC vrijednošću, karakteriziran vrlo visokom toplinskom stabilnošću. Istodobno, u takvim materijalima mogu nastati značajna naprezanja na granicama zrna, što utječe na njihovu mehaničku čvrstoću. Za polifazne materijale na granici dviju dodirnih faza s različitim koeficijentom toplinskog rastezanja, faza s velikim koeficijentom rastezanja bit će tlačna, a vlačna naprezanja djelovat će na fazu s malim koeficijentom toplinskog rastezanja (tijekom zagrijavanja). Kada se ohladi, naponi mijenjaju predznak. Ako su kritične vrijednosti naprezanja prekoračene, mogu se pojaviti pukotine, pa čak i uništenje materijala.

Dakle, LTEC je strukturno osjetljivo svojstvo i osjetljivo reagira na promjene u strukturi materijala, na primjer, na prisutnost polimorfnih transformacija u njemu. U tom smislu, na krivuljama ekspanzije višefaznih materijala mogu se uočiti infleksije, njihova monotona priroda je narušena.

Ako se širenje tijela u određenom temperaturnom području događa jednoliko, tada će se grafički širenje izraziti kao pravac (sl. 4.2.), a prosječni koeficijent linearnog širenja bit će numerički jednak tangensu nagiba ovu ravnu liniju na temperaturnu os, povezanu s relativnom promjenom duljine uzorka.

Riža. 4.2. Jednoliko širenje tijela kada se zagrije

Međutim, širenje uzorka nije uvijek ravnomjerno. Proučavanje značajki toplinskog širenja u različitim temperaturnim rasponima također omogućuje izvlačenje neizravnih zaključaka o temperaturi i prirodi različitih strukturnih transformacija u materijalu. U takvim slučajevima ovisnost toplinskog rastezanja o temperaturi neće biti izražena ravnom linijom, već složenijom ovisnošću (sl. 4.3).

Riža. 4.3. Neravnomjerno širenje tijela pri zagrijavanju

Za određivanje vrijednosti koeficijenta rastezanja u pojedinim točkama krivulje širenja potrebno je povući tangentu na temperaturnu os kroz točku krivulje koja odgovara mjernoj temperaturi. Vrijednost koeficijenta linearnog širenja izrazit ćemo tangensom kuta nagiba tangente na temperaturnu os.

Vrijednost toplinskog rastezanja tijela pri zagrijavanju prvenstveno ovisi o prirodi danog materijala, tj. na njegov kemijski i mineraloški sastav, strukturu prostorne rešetke, čvrstoću kemijske veze itd. Tako,

Vrijednost koeficijenta toplinskog rastezanja keramike određena je prvenstveno prirodom kristalne faze, stakla - kemijskim sastavom, a keramičkog stakla - prirodom kristalne faze, kemijskim sastavom zaostale staklaste faze i njihovim omjerom. .

Staklasti materijali daju složenu temperaturnu ovisnost ekspanzije. U početku, do takozvane temperature staklenog prijelaza, blizu temperature omekšavanja, ekspanzija je proporcionalna temperaturi. Na temperaturama iznad temperature staklastog prijelaza, brzina istezanja se naglo povećava. Ovaj dio odgovara intervalu prijelaza iz krtog u stanje visoke viskoznosti, u kojem se odvijaju procesi strukturne pregradnje stakla, a temperatura staklastog prijelaza smatra se granicom krtog stanja. Nakon postizanja maksimuma, istezanje se počinje smanjivati, što je povezano sa skupljanjem uzorka stakla kao rezultat njegovog omekšavanja.

CLTE je tehnička karakteristika materijala i izračunava se formulom

gdje je l 0 duljina tijela pri početnoj temperaturi T 0 ;

l t je duljina tijela zagrijanog na temperaturu T.

TCLE - promjena duljine s promjenom temperature za 1 stupanj, u odnosu na izvornu duljinu uzorka. Materijali s niskim koeficijentom toplinskog rastezanja koriste se kao dijelovi visokopreciznih instrumenata i opreme, koji ne bi trebali mijenjati dimenzije pri zagrijavanju. Kada su dijelovi uređaja kruto povezani, na primjer, u spoju metala sa staklom, potrebno je odabrati materijale s bliskim vrijednostima koeficijenta toplinskog širenja, inače će tijekom hlađenja nastati naprezanja na spoju dijelova , a na lomljivom staklu mogu nastati pukotine, a spoj neće biti otporan na vakuum. Blizina TCLE također je neophodna za slojeve mikro krugova koji su izloženi temperaturnim promjenama tijekom tehnoloških operacija ili tijekom rada, inače se slojevi kruga mogu uništiti.

Koeficijent toplinskog rastezanja također igra važnu ulogu u ocjeni toplinske stabilnosti materijala: što je niži koeficijent toplinskog širenja, to je veća toplinska stabilnost.

Postoje metalne legure koje se ne pokoravaju općim zakonima toplinskih svojstava. Takve legure su legure željeza s niklom Re-M1. Legura koja sadrži 36% nikla ima vrijednost TCLE blizu nule i naziva se invar(lat. "nepromjenjiv").

Inženjeri koriste još jedno toplinsko svojstvo, naime toplinski modul elastičnosti(TKMU). U svim čvrstim tijelima, uključujući metale, kada se zagrijavaju, dolazi do smanjenja modula elastičnosti, što je mjera sila međuatomskih veza. Za Fe-Ni leguru, ovo svojstvo ima anomalnu ovisnost: TCMU modul raste ili ostaje konstantan s povećanjem temperature. Isti Invar s 36% nikla ima najveći TKMU. Izborom određenog kemijskog sastava moguće je razviti legure čiji su TCMC praktički neovisni o temperaturi. Ove legure nazivaju se elinvari.

Za izradu se koriste čelici s određenim toplinskim rastezanjem termomobimetali kada je sloj s malim toplinskim rastezanjem (pasivni sloj) valjanjem sigurno vezan za drugi sloj koji ima veće toplinsko širenje (aktivni sloj). Bimetalne ploče se koriste kao regulator temperature u instrumentaciji.

Zagrijavanje takve ploče dovodi do njegove zakrivljenosti, što omogućuje zatvaranje električnog kruga. Glavno svojstvo termomobimetala je toplinska osjetljivost- sposobnost savijanja s promjenama temperature.

Opis kvarcnog dilatometra koji se koristi za mjerenje temperaturnog koeficijenta linearnog širenja

Drugi kraj šipke spojen je na šipku glave indikatora. Indikatorska glava je postavljena na metalni stalak. Čvrsti kontakt šipke s uzorkom ostvaruje se pritiskom opruge indikatora. Prilikom širenja uzorak se probija kroz ...

eksperimentalni dio

1. Upoznati uređaj dilatometra.

2. Stavite cijev s uzorkom bronce u cijevnu peć.

3. Uključite pećnicu i kombinirani instrument za očitavanje.

4. Postavite indikator na nulu.

5. U redovitim intervalima (na primjer, nakon 20°C), očitajte indikator pomoću kalibracijske tablice.

6. Eksperimentalne podatke unesite u tablicu. 4.2.

gdje je α koeficijent linearnog širenja;

n- očitanja indikatora;

k- pokazatelj cijena podjele;

(T 2 - T 1) - temperaturna razlika (sobna i završna) za odabrani interval;

l- početna dina uzorka;

α q - korekcija za ekspanziju kvarca.

8. Grafički konstruirajte i objasnite ovisnost istezanja uzorka o temperaturi.

9. Analizirajte dobivene rezultate za broncu, koja je legura bakra i kositra, uzimajući u obzir da je α bakar = 160 ·10 -7 g -1 , α kositar = 230 ·10 -7 g -1 .

10. Upoznati krivulje rastezanja nemetalnih materijala, prepoznati karakteristične zone, objasniti procese koji se odvijaju u materijalima pri zagrijavanju.

11. Na temelju rezultata rada formulirati zaključke.

Laboratorija #5

METODE PROUČAVANJA POROZNIH KOMPOZITNIH MATERIJALA

Cilj rada: Upoznati se s raznim poroznim materijalima i tehnologijom njihove izrade. Odrediti vodoupojnost polimernih, kompozitnih i staklokeramičkih materijala te napraviti usporednu analizu dobivenih rezultata.

Teorijski dio

Svi materijali, u većoj ili manjoj mjeri, imaju upijanje vode, tj. sposobnost upijanja V vlage iz okoline i propusnost vlage, oni. sposobnost propuštanja vode. Atmosferski zrak uvijek sadrži nešto vodene pare.

Na upijanje vode materijala značajno utječu njegova struktura i kemijska priroda. Važnu ulogu igra prisutnost i veličina kapilarnih praznina unutar materijala, u koje prodire vlaga. Visoko porozni materijali, posebno vlaknasti materijali, imaju visoku apsorpciju vode. Određivanje upijanja vode povećanjem mase navlaženog uzorka daje neku ideju o sposobnosti materijala da upija vlagu.

Bilo koji porozni strukturni materijal (metal, keramika, staklokeramika ili polimer) u pravilu je kombinacija čvrste tvari s šupljinama - porama. Volumen pora, njihova veličina i priroda raspodjele imaju značajan utjecaj na niz svojstava proizvoda i materijala. Na primjer, mehanička čvrstoća keramike ne ovisi samo o ukupnoj poroznosti, već i o veličini pora i jednoličnosti njihove raspodjele. Bez sumnje, s povećanjem poroznosti, čvrstoća keramike opada zbog povećanja defektnosti strukture i smanjenja čvrstoće veza.

Utvrđeno je da volumen pora ispunjenih vodom određuje otpornost proizvoda na mraz; broj, veličina i priroda raspodjele pora uvelike određuju otpornost obloge peći na trosku; poroznost utječe na toplinsku vodljivost materijala.

Pore ​​u materijalima imaju različite oblike, obrise i mogu biti neravnomjerno raspoređene po volumenu, stoga je izuzetno teško dobiti potpunu karakterizaciju poroznosti, čak i pri korištenju modernih mjerača poroznosti. Unatoč raznolikosti oblika, pore se mogu podijeliti na:

1. Zatvorene pore- nedostupan prodoru tekućina i plinova.

2. otvoren- pore dostupne za prodiranje.

Otvorene pore se pak dijele na:

1) slijepe ulice- pore ispunjene tekućinom i plinom, otvorene s jedne strane;

2) formiranje kanala- pore se otvaraju na oba kraja, stvarajući kanale za pore.

Propusnost materijala za vlagu određena je prvenstveno porama koje stvaraju kanale u prisutnosti padova tlaka na njihovim otvorenim krajevima. Poroznost i propusnost važne su karakteristike teksture za sve vrste inženjerskih materijala.

Budući da su izravne metode mjerenja poroznosti materijala izuzetno složene, ovaj se pokazatelj često procjenjuje određivanjem drugih svojstava koja izravno ovise o poroznosti. Ovi pokazatelji uključuju gustoću materijala i upijanje vode.

Pogledajmo neke definicije.

Prava gustoća- omjer mase materijala i njegovog volumena, isključujući pore.

Prividna gustoća- ovo je omjer tjelesne težine i cjelokupnog volumena koji zauzima, uključujući pore.

Relativna gustoća je omjer prividne gustoće prema stvarnoj gustoći. Predstavlja volumni udio čvrstih tvari u materijalu.

Upijanje vode je omjer mase vode koju je apsorbirao materijal pri punoj zasićenosti i mase suhog uzorka (izražen u postocima).

Mjerenjem navedenih karakteristika moguće je procijeniti ukupnu, otvorenu i zatvorenu poroznost keramike.

Prava (totalna) poroznost- ukupni volumen svih otvorenih i zatvorenih pora, izražen kao % ukupnog volumena materijala. Ta se vrijednost označava s P i brojčano je jednaka zbroju zatvorene i otvorene poroznosti.

Prividna (otvorena) poroznost- ovo je omjer volumena svih otvorenih pora tijela (napunjenih vodom tijekom vrenja) prema cjelokupnom volumenu materijala, uključujući volumen svih pora. Vrijednost je označena P 0 i izražena u %.

zatvorena poroznost- ovo je omjer volumena svih zatvorenih pora tijela i njegovog volumena, uključujući volumen svih pora, označava se s P 3 i izražava u%.

Apsorpcija vode polimernih materijala

Pri niskim temperaturama i kratkom vremenu kontakta vode s polimerom, bubrenje je ograničeno i proteže se do malog ... U kompozitnim materijalima, koji su plastika, otpornost na vodu ... Plastika je nemetalni materijal na bazi prirodnih ili sintetskih visokomolekularni spojevi ...

Klasifikacija plastike

Plastika se može klasificirati prema različitim kriterijima, kao što su sastav, toplina i otapala itd.

Sastav plastika se dijeli na:

1) neispunjeno. Čista su smola.

2) ispunjen (složen). Sadrže, osim smole, punila, plastifikatore, stabilizatore, učvršćivače i posebne aditive.

Punila dodaje se u količini od 40-70% (težinski) za poboljšanje mehaničkih svojstava, smanjenje skupljanja i smanjenje cijene materijala (cijena punila niža je od cijene smole). Međutim, punilo povećava higroskopnost plastike i pogoršava električnu izvedbu.

plastifikatori(glicerin, ricinusovo ili parafinsko ulje) uvodi se u količini od 10-20% kako bi se smanjila lomljivost i poboljšala sposobnost oblikovanja osi.

Stabilizatori(čađ, sumporni spojevi, fenoli) uvode se u količini od nekoliko posto za usporavanje starenja, čime se stabiliziraju svojstva i produljuje vijek trajanja. Starenje je spontana ireverzibilna promjena najvažnijih radnih svojstava materijala tijekom rada i skladištenja, koja nastaje kao posljedica složenih fizikalno-kemijskih procesa.

Učvršćivači također se uvode u količini od nekoliko posto za povezivanje polimernih molekula kemijskim vezama.

Specijalni aditivi- maziva, bojila, za smanjenje statičkog naboja, za smanjenje zapaljivosti, za zaštitu od plijesni.

U proizvodnji pjene i pjenaste plastike dodaju se sredstva za puhanje - tvari koje se zagrijavanjem omekšavaju, pri čemu se oslobađa velika količina plinova koji pjene smolu.

U odnosu na grijanje a plastične mase otapala dijele se na termoplastične i duroplastične.

Termoplastični polimeri(termoplasti) - polimeri koji mogu više puta omekšati kada se zagrijavaju i stvrdnu kada se ohlade bez promjene svojih svojstava. U tim polimerima između molekula djeluju slabe van der Waapsove sile i nema kemijskih veza. Termoplasti su također topljivi u otapalima.

Duroplastični polimeri(termoplasti), kada se zagriju na određenu temperaturu, tope se i kao rezultat kemijskih reakcija na istoj temperaturi, kada se ohlade, otvrdnu (kako se kaže, "peku"), pretvarajući se u tvrdu, netaljivu i netopljivu tvar . U ovom slučaju, uz slabe van der Waalsove sile, postoje jake kemijske veze između molekula, koje se nazivaju transverzalne. Njihova pojava bit je procesa otvrdnjavanja polimera.

Prema opadajućem učinku punila plastika se dijeli na sljedeće vrste:

1) s plahtom punilo (getinaks, tekstolit, stakloplastika, laminirana plastika);

2) s vlaknastim punjenjem(vlakna, azbestna vlakna, stakloplastika);

3) s praškastim punjenjem(fenol, amino,

epoksidni prahovi za prešanje);

4) bez punila(polietilen, polistiren);

5) s plinsko-zračnim punjenjem(pjene).

Getinax sastoji se od dva ili više slojeva čvrstog papira za impregniranje otpornog na toplinu, tretiranog termoreaktivnom fenol-formaldehidnom rezolnom smolom (bakelit). Kako bi se povećala otpornost na toplinu, u neke vrste getinaxa dodatno se uvode organosilikonske tvari, a za povećanje adhezivne sposobnosti dodaju se epoksidne smole. Getinaks je jeftin materijal koji se u REA koristi za izradu raznih vrsta ravnih elektroizolacijskih dijelova i baza tiskanih ploča.

Otpornost getinaksa na toplinu - 135°C. Nedostaci: lakoća odvajanja duž listova punila, higroskopnost (ovo pogoršava električna izolacijska svojstva). Za zaštitu od vlage, površina je lakirana.

Tekstolit je prešani materijal koji se sastoji od listova pamučne tkanine impregnirane, poput getinaksa, bakelitom. Lakši je za obradu od getinaksa, ima veću otpornost na vodu, čvrstoću na pritisak i otpornost na udar. Tekstolit je 5-6 puta skuplji od getinaksa. Otpornost na toplinu 150°S.

Stakloplastika- materijal koji se sastoji od dva ili više slojeva staklene tkanine bez alkalija impregnirane raznim termoreaktivnim smolama.

Stakloplastika u usporedbi s getinaxom i tekstolitom ima povećanu otpornost na vlagu, toplinu i bolje električne i mehaničke parametre, ali je manje mehanički obrađena. Stakloplastika ima dobru sposobnost prigušivanja (sposobnost prigušivanja vibracija) iu tom je pogledu superiornija od čelika i legura titana. Po toplinskom rastezanju blizak je čelicima. Otpornost na toplinu - 185°S. Stakloplastika ima široku primjenu jer kombinira malu težinu, veliku čvrstoću, otpornost na toplinu i dobra električna svojstva.

Drvena laminirana plastika - materijal s punilom u obliku piljevine ili furnira.

Plastične folije imaju posebnu namjenu i koriste se za izradu tiskanih pločica. Oni su laminirana plastika obložena s jedne ili obje strane elektrolitičkom bakrenom folijom.

Ovakav način dobivanja folije osigurava jednoličan sastav i hrapavu površinu s jedne strane, što poboljšava prianjanje folije na dielektrik tijekom lijepljenja. Kompozitne plastike punjene pamučnim vlaknima i tkaninama, kao i na bazi drvnih materijala, mogu imati visoku vodoupojnost zbog punila. Prema GOST 4650-73, upijanje vode polimernih materijala određuje se držanjem uzorka u vodi 24 sata na sobnoj temperaturi (ili kuhanjem 30 minuta).

Tablica 5.1.

Svojstva plastike

2. Plastika je otporna na dugotrajno djelovanje industrijskih agresivnih sredina i koristi se za izradu zaštitnih premaza na metalima ... 3. Pod utjecajem okoline plastika sporo stari, odnosno ... 4. Većina polimeri mogu dugo raditi samo na temperaturama ispod 100 °C. Iznad ove temperature...

Porozni keramički i staklokeramički materijali

1) dobivanje početnih prahova, 2) konsolidacija prahova, tj. proizvodnja kompaktnih materijala; 3) obrada i kontrola proizvoda.

Porozni metalni materijali

Visoko porozni metalni prahovi imaju veću čvrstoću zbog krutog prostornog okvira. Podnose… Tehnologija izrade metalnih poroznih elemenata ovisi o obliku i…

eksperimentalni dio

1. Odrediti vodoupojnost polimernih materijala.

1.1. Prije ispitivanja izvagati uzorke polimernih materijala (masa m 1).

1.2. Stavite uzorke u čašu S vode, dovesti do. vrenja i držite na temperaturi vrenja 30 minuta.

1.3. Uklonite uzorke iz čaše, pobrišite filtrom

papir i izvažite (masa m 2).

1.4. Zabilježite rezultate mjerenja u tablicu. 5.2.

1.5. Odredite upijanje vode svakog uzorka pomoću formule

Tablica 5.2

2. Odredite upijanje vode i otvorenu poroznost staklo-I keramičkih materijala.

2.1. Izvažite uzorke staklokeramičkih materijala. Izmjerite dimenzije uzoraka potrebne za izračunavanje volumena pomoću kalibra.

2.2. Stavite uzorke u čašu, zakuhajte i držite na temperaturi vrenja 60 minuta.

2.3. Izvadite uzorke iz čaše i izvažite. Pažnja! Uzorci se ne bi trebali temeljito upijati jer hoće voda će biti uklonjena iz relativno velikih rupa.

2.4. Odredite upijanje vode svakog uzorka pomoću gornje formule.

2.5. Odredite prividnu gustoću uzoraka pomoću formule

2.6. Izračunajte prividnu (otvorenu) poroznost P na:

2.7. Rezultate izračuna zabilježite u tablicu 5.3.

Tablica 5.3

3. Na temelju eksperimentalnih rezultata provesti komparativnu analizu i formulirati zaključke.

Što ćemo učiniti s primljenim materijalom:

Ako vam se ovaj materijal pokazao korisnim, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:

Specijalnost "znanost o materijalima i tehnologija materijala" jedna je od najvažnijih disciplina za gotovo sve studente koji studiraju strojarstvo. Stvaranje novih razvoja koji bi se mogli natjecati na međunarodnom tržištu nemoguće je zamisliti i provesti bez temeljitog poznavanja ove teme.

Kolegij znanosti o materijalima bavi se proučavanjem asortimana različitih sirovina i njihovih svojstava. Različita svojstva korištenih materijala određuju područje njihove primjene u tehnici. Unutarnja struktura metala ili kompozitne legure izravno utječe na kvalitetu proizvoda.

Osnovna svojstva

Znanost o materijalima i tehnologija strukturnih materijala bilježe četiri najvažnije karakteristike bilo kojeg metala ili legure. Prije svega, to su fizikalna i mehanička svojstva koja omogućuju predviđanje pogonskih i tehnoloških svojstava budućeg proizvoda. Glavno mehaničko svojstvo ovdje je čvrstoća - ona izravno utječe na neuništivost gotovog proizvoda pod utjecajem radnih opterećenja. Doktrina razaranja i čvrstoće jedna je od najvažnijih sastavnica temeljnog kolegija "znanost o materijalima i tehnologija materijala". Ova znanost je pronaći prave strukturne legure i komponente za proizvodnju dijelova sa željenim karakteristikama čvrstoće. Tehnološke i operativne značajke omogućuju predviđanje ponašanja gotovog proizvoda pri radnim i ekstremnim opterećenjima, izračunavanje granica čvrstoće i procjenu trajnosti cijelog mehanizma.

Osnovni materijali

Tijekom proteklih stoljeća metal je bio glavni materijal za stvaranje strojeva i mehanizama. Stoga disciplina "znanost o materijalima" posvećuje veliku pozornost znanosti o metalima - znanosti o metalima i njihovim legurama. Veliki doprinos njegovom razvoju dali su sovjetski znanstvenici: Anosov P.P., Kurnakov N.S., Černov D.K. i drugi.

Ciljevi znanosti o materijalima

Osnove znanosti o materijalima obvezne su za proučavanje budućih inženjera. Uostalom, glavna svrha uključivanja ove discipline u nastavni plan i program je naučiti studente tehničkih specijalnosti da naprave pravi izbor materijala za dizajnirane proizvode kako bi produžili njihov vijek trajanja.

Postizanje ovog cilja pomoći će budućim inženjerima u rješavanju sljedećih zadataka:

• Ispravno procijenite tehnička svojstva određenog materijala, analizirajući uvjete proizvodnje proizvoda i njegov vijek trajanja.
• Imati dobro oblikovane znanstvene ideje o stvarnim mogućnostima poboljšanja bilo kojeg svojstva metala ili legure promjenom strukture.
• Poznavati sve metode ojačavanja materijala koji mogu osigurati trajnost i učinkovitost alata i proizvoda.
• Imati ažurirana znanja o glavnim skupinama korištenih materijala, svojstvima tih skupina i opsegu.

Potrebna znanja

Kolegij "Znanost o materijalima i tehnologija konstrukcijskih materijala" namijenjen je onim studentima koji već razumiju i mogu objasniti značenje karakteristika kao što su naprezanje, opterećenje, plastično i agregatno stanje tvari, atomsko-kristalna struktura metala, vrste kemijskih veza. , osnovna fizikalna svojstva metala. U procesu studiranja studenti prolaze osnovnu obuku koja će im koristiti u savladavanju specijaliziranih disciplina. Viši kolegiji razmatraju različite proizvodne procese i tehnologije, u kojima znanost i tehnologija materijala imaju značajnu ulogu.

Kome raditi?

Poznavanje značajki dizajna i tehničkih karakteristika metala i legura bit će korisno dizajneru koji radi na području rada suvremenih strojeva i mehanizama. Stručnjaci u području tehnologije novih materijala svoje radno mjesto mogu pronaći u inženjerskom, automobilskom, zrakoplovnom, energetskom i svemirskom sektoru. U posljednje vrijeme nedostaje stručnjaka s diplomom "znanosti i tehnologije materijala" u obrambenoj industriji i razvoju komunikacija.

Razvoj znanosti o materijalima

Kao posebna disciplina, znanost o materijalima primjer je tipične primijenjene znanosti koja objašnjava sastav, strukturu i svojstva raznih metala i njihovih legura u različitim uvjetima.

Čovjek je stekao sposobnost vađenja metala i proizvodnje raznih legura u razdoblju raspadanja primitivnog komunalnog sustava. No, kao zasebna znanost, znanost o materijalima i tehnologija materijala počela se proučavati prije nešto više od 200 godina. Početak 18. stoljeća razdoblje je otkrića francuskog enciklopedista Réaumura, koji je prvi pokušao proučavati unutarnju strukturu metala. Slična istraživanja proveo je i engleski tvorničar Grignon, koji je 1775. napisao kratko izvješće o otkrivenoj stupastoj strukturi koja nastaje tijekom skrućivanja željeza.

U Ruskom Carstvu prvi znanstveni radovi na području znanosti o metalima pripadaju M. V. Lomonosovu, koji je u svom priručniku pokušao ukratko objasniti bit različitih metalurških procesa.

Znanost o metalima napravila je veliki iskorak početkom 19. stoljeća, kada su razvijene nove metode proučavanja raznih materijala. Godine 1831. radovi P. P. Anosova pokazali su mogućnost ispitivanja metala pod mikroskopom. Nakon toga je nekoliko znanstvenika iz niza zemalja znanstveno dokazalo strukturne transformacije u metalima tijekom njihovog kontinuiranog hlađenja.

Sto godina kasnije, era optičkih mikroskopa prestala je postojati. Tehnologija konstrukcijskih materijala nije mogla doći do novih otkrića korištenjem zastarjelih metoda. Optiku je zamijenila elektronika. Znanost o metalima počela je pribjegavati elektroničkim metodama promatranja, posebice difrakciji neutrona i difrakciji elektrona. Uz pomoć ovih novih tehnologija moguće je povećati presjeke metala i legura i do 1000 puta, što znači da ima puno više osnova za znanstvene zaključke.

Teorijske informacije o strukturi materijala

U procesu proučavanja discipline studenti dobivaju teorijska znanja o unutarnjoj strukturi metala i legura. Na kraju tečaja studenti bi trebali steći sljedeće vještine i sposobnosti:

• o unutarnjem;
• o anizotropiji i izotropiji. Što uzrokuje ta svojstva i kako se na njih može utjecati;
• o raznim greškama u strukturi metala i legura;
• o metodama proučavanja unutarnje strukture materijala.

Vježbe iz discipline Znanost o materijalima

Na svakom tehničkom sveučilištu postoji odjel za znanost o materijalima. Tijekom nastave student proučava sljedeće metode i tehnologije:

• Osnove metalurgije - povijest i suvremene metode dobivanja metalnih legura. Proizvodnja čelika i željeza u suvremenim visokim pećima. Lijevanje čelika i lijevanog željeza, metode poboljšanja kvalitete proizvoda metalurške proizvodnje. Klasifikacija i označavanje čelika, njegova tehnička i fizikalna svojstva. Taljenje obojenih metala i njihovih legura, proizvodnja aluminija, bakra, titana i ostalih obojenih metala. Oprema koja se za to koristi.

Suvremeni razvoj znanosti o materijalima

Nedavno je znanost o materijalima dobila snažan poticaj za razvoj. Potreba za novim materijalima natjerala je znanstvenike na razmišljanje o dobivanju čistih i ultračistih metala, u tijeku je rad na stvaranju različitih sirovina prema početno izračunatim karakteristikama. Suvremena tehnologija konstrukcijskih materijala sugerira korištenje novih tvari umjesto standardnih metalnih. Više se pozornosti posvećuje korištenju plastike, keramike, kompozitnih materijala, koji imaju parametre čvrstoće koji su kompatibilni s metalnim proizvodima, ali su lišeni njihovih nedostataka.