Medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos, kokia profesija? Medžiagų mokslas ir technologija

Tokia specialybė kaip „Medžiagų mokslas ir technologijos“ pastaruoju metu tapo paklausi tarp pretendentų. Panagrinėkime pagrindines šios krypties ypatybes ir jos ypatybes.

Specialistų profesinės veiklos sritis

Kryptis „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ apima:

• įvairių krypčių organinių ir neorganinių medžiagų tyrimai, kūrimas, naudojimas, modifikavimas, eksploatavimas, šalinimas;
• jų kūrimo, struktūros formavimo, apdorojimo technologijos;
• instrumentų gamybos ir mechaninės inžinerijos, raketų ir aviacijos technologijų, buitinės ir sporto įrangos, medicinos įrangos kokybės valdymas.

Meistrų veiklos objektai

Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ siejama su šiais veiklos objektais:

• su pagrindinėmis funkcinių organinių ir neorganinių medžiagų rūšimis; hibridinės ir kompozitinės medžiagos; nanodangos ir polimerinės plėvelės;
• plėvelių, medžiagų, dangų, ruošinių, pusgaminių, gaminių, visų tipų bandymo ir valdymo įrangos, analitinės įrangos, kompiuterinės programinės įrangos rezultatams apdoroti, taip pat duomenų analizei, diagnostikos ir bandymo, tyrimo ir kokybės kontrolės priemonės ir metodai ;
• technologiniai gamybos procesai, dangų ir medžiagų apdirbimas ir modifikavimas, įranga, technologinė įranga, gamybos grandinės valdymo sistemos.

Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ reikalauja gebėjimo analizuoti norminę ir techninę dokumentaciją, gaminių ir medžiagų sertifikavimo sistemas, ataskaitų dokumentaciją. Meistras turi žinoti gyvybės saugos ir saugos priemonių dokumentus.

Treniruočių sritys

Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ yra susijusi su šių rūšių profesinės veiklos mokymu:

• Tyrimas, skaičiavimas ir analitinis darbas.
• Gamybos ir projektavimo bei technologinė veikla.
• Organizacinė ir vadybinė kryptis.

Kokį darbą turėtum dirbti, gavus specialybę „medžiagų mokslas ir medžiagų technologija? Sėkmingai išlaikęs baigiamąjį atestatą absolventas įgyja inžinieriaus magistro kvalifikaciją. Jis gali įsidarbinti įvairiose įmonėse, vykdyti skaičiavimo, analitinę ir tyrimų veiklą.

Be to, specialybė „Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija“ suteikia galimybę atlikti mokslinius ir taikomuosius eksperimentus, dalyvauti inovatyvių medžiagų ir naujų gaminių kūrimo ir testavimo procesuose.

Panašios kvalifikacijos meistrai užsiima darbo planų, programų, metodų, skirtų sukurti technologines rekomendacijas naujovių diegimui į gamybos procesą, rengimu, ruošia tam tikras užduotis paprastiems darbuotojams.

Krypties specifika

Specialybė „Medžiagų mokslas ir konstrukcinių medžiagų technologija“ apima publikacijų, apžvalgų, mokslinių ir techninių ataskaitų rengimą remiantis tyrimų rezultatais. Tokie specialistai sistemina mokslinę, inžinerinę, patentinę informaciją apie tyrimo problemą, apžvalgas ir išvadas apie įgyvendintus projektus.

„Medžiagotyros ir medžiagų technologijos“ sritį įvaldę inžinieriai užsiima ne tik projektavimo ir technologine veikla, bet ir gamybine veikla.

Krypties ypatybės

Šią specializaciją įgiję inžinieriai rengia projektinės dokumentacijos rengimo užduotis ir atlieka patentinius tyrimus, kuriais siekiama sukurti inovatyvias sritis. Ieškoma optimalių įvairių medžiagų, prietaisų, instaliacijų, jų technologinės įrangos apdirbimo ir apdirbimo galimybių naudojant automatines projektavimo sistemas.

Atestuoti specialistai vertina tam tikro technologinio proceso ekonominį pelningumą, dalyvauja alternatyvių gamybos būdų analizėje, organizuoja produkcijos perdirbimą ir perdirbimą, dalyvauja gaminių ir technologijų sertifikavimo procese.

Treniruočių specifika

Šio profilio bakalaurai mokomi šių įgūdžių:

• pasirinkti informaciją apie turimą medžiagą naudojant duomenų bazes, taip pat įvairius literatūros šaltinius;
• analizuoti, atrinkti, vertinti medžiagas pagal jų eksploatacines charakteristikas, kartu atliekant išsamią konstrukcinę analizę;
• bendravimo įgūdžiai ir gebėjimas dirbti komandoje;
• rinkti informaciją vykdomų eksperimentų srityje, rengti ataskaitas, apžvalgas, tam tikras mokslines publikacijas;
• surašyti dokumentus, protokolus, eksperimento protokolus.

Bakalaurai turi įgūdžių patikrinti, ar sukurti projektai visiškai atitinka visus teisės aktų standartus. Jie projektuoja aukštųjų technologijų procesus, skirtus pirminiams tyrimams ir projektuoja-technologines struktūras, organizuoja ir aprūpina darbo vietas reikiama įranga.

Pareigos

Medžiagotyros ir technologijos krypties diplomą turintys asmenys privalo atlikti įrangos diagnostiką. Ypatingą dėmesį jie skiria aplinkos saugai darbo vietoje. Kurdami technines specifikacijas tam tikrų komponentų kūrimui sudėtinguose mechanizmuose, inžinieriai atsižvelgia į jų veikimo ypatybes.

Baigę darbą jie patikrina gautų rezultatų atitiktį nurodytoms sąlygoms ir sukurtų mechanizmų saugumą. Būtent šie specialistai rengia naujų vaizdų registravimo dokumentus ir surašo specialią techninę dokumentaciją.

Labai dažnai absolventai savo profesinį kelią pradeda eidami „cheminės ir spektrinės analizės inžinieriaus“, taip pat „dangų ir medžiagų bandymo inžinieriaus“ pareigas.

Išvada

Gavęs specialybę „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“, naujai nukaldintas specialistas neturės problemų įsidarbinti. Jis gali tapti inžinieriumi bet kurioje didelėje gamykloje ar gamykloje. Termotechnologo ir defektų detektoriaus pareigas gali tikėtis tie specialistai, kurie turi tam tikrų žinių metalo apdirbimo srityje ir turi aukštojo mokslo diplomą.

Pakankamai daugybei pramonės įmonių ir sunkiosios pramonės organizacijų reikia metalurgų ir metalografų. Jei iš pradžių įgyjate teorines žinias metalo apdirbimo srityje, tokiu atveju pirmiausia galite susirasti inžinieriaus darbą ir tęsti mokslus, gaudami specializaciją „cheminės ir spektrinės analizės inžinierius“ arba „dangų bandymų inžinierius“.

Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ dabar tapo viena pagrindinių disciplinų tiems studentams, kurie užsiima mechanikos inžinerija.

Studentai tiria medžiagų, kurios jau naudojamos sunkiojoje pramonėje, spektrą, taip pat prognozuoja naujų medžiagų, skirtų metalurgijos pramonei, kūrimą.

Medžiagų mokslas ir technologija

Įvadas

„Medžiagotyros ir medžiagų technologijos“ disciplina yra viena pagrindinių 330400 specialybės priešgaisrinės saugos inžinieriaus bendrojo techninio rengimo disciplinų, paremta tokiomis Valstybinio aukštojo profesinio išsilavinimo standarto disciplinomis kaip fizika, chemija, matematika, inžinerinė grafika ir taikomoji mechanika.

Dalykas susideda iš dviejų struktūriškai ir metodiškai tarpusavyje suderintų sekcijų, kurios leidžia studentams ne tik suprasti inžinerinių medžiagų prigimtį, bet ir ištirti jų savybes, priklausomai nuo cheminės sudėties, struktūros ir tolesnio apdorojimo. Labai svarbiu gali būti susipažinimas su tradiciniais ir naujais technologiniais procesais gaminant metalines ir nemetalines medžiagas, taip pat su ruošinių ir gatavų gaminių gamybos technologijomis.

Teste studentai savarankiškai kuria konkretaus produkto gamybos maršruto technologiją, atsižvelgdami į visus galimus metalurgijos gamybos etapus. Mokomoji medžiaga turi būti svarstoma tokia seka, kokia ji pateikiama gairėse. Prieš pradėdami studijuoti kiekvieną temą, atidžiai perskaitykite šias instrukcijas. Tada, naudodamiesi siūloma literatūra, peržiūrėkite mokymo medžiagą su privalomu užrašų rinkiniu. Išstudijavę kiekvieną temą, atsakykite į savikontrolės klausimus.

Drausmės programos gairės

Pradedant studijuoti kursą būtina suprasti metalurgijos ir mechaninės inžinerinės gamybos vaidmenį kuriant šalies materialinę techninę bazę ir susipažinti su šių pramonės šakų technikos pažangos kryptimis.

Išklausęs kursą, studentas turėtų žinoti pagrindines konstrukcinių medžiagų rūšis, jų gamybos būdus, taip pat gaminių ir detalių formavimo iš konstrukcinių medžiagų technologinius procesus.

Konstrukcinės medžiagos – tai medžiagos, naudojamos mašinų dalims, konstrukcijoms ir konstrukcijoms gaminti. Sąvoka „konstrukcinės medžiagos“ apima juoduosius ir spalvotuosius metalus ir apima daugybę nemetalinių medžiagų, tokių kaip plastikai, gumos medžiagos, taip pat silikatiniai stiklai, stiklo keramika ir keramika. Į specialią konstrukcinių medžiagų grupę įeina kompozitinės medžiagos, miltelinės metalurgijos medžiagos ir gaminiai. Konstrukcinės medžiagos turi atitikti tam tikrus reikalavimus, atsižvelgiant į jų mechanines, fizikines-chemines, technologines ir eksploatacines savybes.

Studijuojant kursą ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas galimybėms gauti vienos rūšies gaminius naudojant skirtingus gamybos būdus ir gebėjimui atlikti techninį ir ekonominį šių metodų palyginimą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kokie metalai ir lydiniai yra spalvotieji?

2. Kokie metalai ir lydiniai priskiriami juodiesiems?

3. Išvardykite pagrindines nemetalinių konstrukcinių medžiagų grupes.

1 skyrius. MEDŽIAGŲ TECHNOLOGIJA

Konstrukcinių medžiagų technologija – tai žinių apie medžiagų gamybos būdus ir jų apdirbimo technologiją visuma, skirta ruošinių ir įvairios paskirties gaminių gamybai. Šis skyrius sistemingai ir nuosekliai apima įvairius šiuolaikinės gamybos etapus, kurie leidžia formuoti medžiagas tiek ant metalinio, tiek ant nemetalinio pagrindo su skirtingu apdorojimo tikslumu ir paviršiaus kokybe.

1 tema. Metalurgijos gamybos pagrindai

Šiuolaikinė metalurgijos gamyba yra sudėtingas įvairių pramonės šakų kompleksas, pagrįstas rūdų, koksinių anglių telkiniais ir energetikos įrenginiais.

Klausytojas turi suprasti šiuolaikinės metalurgijos gamybos schemą, atsižvelgdamas į visus galimus pagrindinius ir pagalbinius etapus. Būtina žinoti pagrindines juodosios ir spalvotosios metalurgijos gaminių rūšis.

1.1 Fizikiniai ir cheminiai metalurgijos gamybos pagrindai

Gamtoje beveik visi metalai dėl didelio cheminio aktyvumo yra surištos būsenos įvairių cheminių junginių pavidalu. Rūda yra natūralus mineralas, kurio sudėtyje yra metalo, kurį galima išgauti ekonomiškai naudingu pramoniniu būdu. Metalurgijos uždavinys – gauti metalus ir metalų lydinius iš rūdų ir kitų žaliavų. Tam, priklausomai nuo metalo pobūdžio ir žaliavos rūšies, gali būti naudojami įvairūs metodai. Suvokti redukcijos, elektrolizės ir metalotermijos metalurgijos gamyboje esmę. Apsvarstykite pagrindines medžiagas, naudojamas metalams iš rūdų gauti (pramoninė rūda, srautai, kuras, ugniai atsparios medžiagos).

Savęs patikrinimo klausimai

1. Šiuolaikinės metalurgijos gamybos struktūra.

2. Medžiagos metalų ir lydinių gamybai.

3. Pagrindiniai metalurginių procesų tipai.

1.2. Geležies gamyba

Ketaus lydymui daugiausia naudojama aukštakrosnių gamyba. Tiriant ketaus gamybos procesą, būtina atsižvelgti į aukštakrosnės ir pagalbinių mazgų konstrukciją. Pradinės medžiagos ketaus gamybai yra geležies ir mangano rūdos, srautas ir kuras. Tiriant geležies rūdos charakteristikas, reikėtų suprasti, kad rūdos metalurginę vertę lemia geležies kiekis rūdoje, galimybė rūdą sodrinti, kenksmingų priemaišų buvimas, rūdos fizinė būklė (poringumas, dydis). gabalų) ir uolienų atliekų sudėtį. Pagrindinės rūdos paruošimo lydyti operacijos apima smulkinimą, sodrinimą ir aglomeraciją.

Metalurginiams procesams didelę reikšmę turi srautai, t. y. medžiagos, pridedamos lydant rūdas, kad sumažintų atliekų lydymosi temperatūrą ir susidarytų skystas šlakas. Be to, srautai padeda išvalyti metalą nuo kenksmingų priemaišų ir pašalinti kokso pelenus. Sužinokite, kokie srautai naudojami aukštakrosnių gamyboje.

Geležies gamybos procesai vyksta aukštoje temperatūroje. Reikėtų ištirti aukštakrosnių kuro savybes ir reikalavimus. Taip pat būtina susipažinti su ugniai atsparių medžiagų rūšimis (rūgštinėmis, bazinėmis, neutraliomis).

Aukštakrosnės proceso fizinė ir cheminė esmė yra tokia. Aukštakrosnėje geležis turi būti atskirta nuo šulinio, sumažinta iki metalinės būsenos ir galiausiai sujungta su reikiamu anglies kiekiu, kad sumažėtų jos lydymosi temperatūra. Norint įgyvendinti šiuos pokyčius, reikalingi sudėtingi procesai: 1) kuro deginimas; 2) geležies oksidų ir kitų elementų redukcija; 3) geležies karbiuracija; 4) šlako susidarymas. Šie procesai krosnyje vyksta vienu metu, bet skirtingu intensyvumu ir skirtinguose krosnies lygiuose. Apsvarstykite kiekvieną iš šių procesų.

Aukštakrosnių gamybos produktai yra įvairių rūšių ketus ir ferolydiniai, aukštakrosnių šlakas, aukštakrosnių dujos.

Aukštakrosnių gamybos našumo gerinimo darbai vykdomi keliomis kryptimis: 1) tobulinant krosnių konstrukciją; 2) įkrovos medžiagų paruošimo tobulinimas; 3) aukštakrosnių proceso intensyvinimas; 4) aukštakrosnių proceso valdymo kompleksinio mechanizavimo ir automatizavimo sistemų tobulinimas.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Papasakokite apie rūdos paruošimo gamybai technologinius procesus.

2. Koks srauto vaidmuo aukštakrosnių gamyboje?

3. Kokio tipo kuras naudojamas aukštakrosnėje?

4. Ugniai atsparių medžiagų klasifikavimas.

5. Aukštakrosnėje vykstantys fizikiniai ir cheminiai procesai.

6. Nubraižykite aukštakrosnės vidinio profilio schemą ir įvardykite pagrindines jo dalis. Nurodykite apytikslę temperatūrą įvairiose aukštakrosnės vietose.

7. Kodėl ir kokiais vienetais į aukštakrosnę tiekiamas oras šildomas?

8. Kas pasiekiama naudojant deguonies prisodrintą pūtimą, taip pat drėkinant pūtimą?

9. Pavadinkite aukštakrosnių lydymo produktus ir nurodykite jų panaudojimo sritis.

10. Papasakokite apie aukštakrosnės našumo didinimo priemones.

1.3. Plieno gamyba

Pagrindinės plieno gamybos žaliavos yra: ketaus ir plieno laužas (laužas).

Plienas nuo ketaus skiriasi tuo, kad jame yra mažiau anglies, silicio, mangano, sieros ir fosforo. Priemaišų pašalinimas, ty ketaus pavertimas plienu, vyksta dėl oksidacinių reakcijų, vykstančių aukštoje temperatūroje. Todėl visi ketaus perdirbimo į plieną būdai daugiausia susiję su ketaus veikimu deguonimi aukštoje temperatūroje. Tačiau selektyvios anglies ir kitų priemaišų oksidacijos procese išlydyta geležis taip pat sugeria šiek tiek deguonies, o tai neigiamai veikia gatavo plieno kokybę. Todėl paskutiniame plieno gamybos proceso etape deguonies perteklius sujungiamas su kitų metalų oksidais ir pašalinamas į šlaką, t.y. deoksiduojama pridedant silicio, mangano ir aliuminio.

Ketaus į plieną galima paversti įvairiuose metalurgijos įrenginiuose. Pagrindinės yra deguonies keitikliai, atviro židinio krosnys ir elektrinės krosnys.

Susipažinkite su šių agregatų konstrukcija, veikimo principu, plieno gamybos juose technologinio proceso ypatumais, techniniais ir ekonominiais veikimo rodikliais.

Kai kuriais atvejais gatavas plienas ne visada gali atitikti jam keliamus reikalavimus. Norint gauti ypač aukštos kokybės plieną, naudojami specialūs metodai: plieno liejimas inertinėje atmosferoje; apdorojimas sintetiniu šlaku; vakuuminis degazavimas; elektros šlako, vakuuminio lanko, elektronų pluošto ir plazminio lanko perlydymas. Ištirkite šiuos metodus.

Šiuo metu beveik visi plieno gamybos procesai yra cikliški ir su pertrūkiais. Pertraukiamo proceso pakeitimas nuolatiniu leidžia padidinti agregatų našumą ir pagerinti plieno kokybę. Susipažinkite su nepertraukiamo plieno gamybos agregatų veikimo principu.

Progresyvūs plieno (geležies) gamybos metodai apima nesrautinius metodus, kurie leidžia gauti metalinę geležį kempinės, plutos arba skysto metalo pavidalu tiesiai iš rūdos, apeinant aukštakrosnę. Būtina ištirti šių procesų dėsningumus ir ypatybes.

Paruoštas plienas liejamas, kad būtų gauti ruošiniai. Turėtumėte susipažinti su liejimo kaušelio ir formų struktūra, taip pat su pagrindiniais plieno liejimo būdais: liejimas iš viršaus, liejimas sifonu, nepertraukiamas liejimas. Taikant aukščiau išvardytus metodus, gaunami ruošiniai, kurie vėliau naudojami detalėms gaminti įvairiais technologiniais metodais. Formose gaminamų metalo luitų struktūra turi didelę įtaką ruošinių savybėms. Ištirkite ramių ir verdančių plieno luitų struktūrą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Nurodykite pagrindinius ketaus ir ketaus cheminės sudėties skirtumus.

2. Papasakokite apie fizinę ir cheminę ketaus pavertimo plienu esmę.

3. Plieno deoksidacijos proceso paskirtis.

4. Plieno gamybos deguonies konverteris metodas. Jo savybės ir privalumai.

5. Atviro židinio krosnies sandara ir veikimo principas.

6. Plieno gamybos židinio krosnyse ypatumai.

7. Plieno gamyba lankinėse ir indukcinėse elektrinėse krosnyse.

8. Kokie techniniai ir ekonominiai rodikliai apibūdina plieno gamybą konverteriuose, krosninėse ir elektrinėse krosnyse? Kuris iš šių gamybos būdų yra ekonomiškai pelningesnis ir kodėl?

9. Išvardykite ir apibūdinkite aukštos kokybės plieno gamybos būdus.

10. Nepertraukiamo plieno lydymo agregatai: sandara, veikimo principas.

11. Papasakokite apie ne domeninius plieno (geležies) gamybos būdus.

12. Pilimo kaušelio ir formų konstrukcija.

13. Plieno liejimo į formas būdai.

14. Nepertraukiamo plieno liejimo proceso privalumai.

15. Ramaus ir verdančio plieno luito konstrukcija.

1.4. Spalvotųjų metalų gamyba

Vario gamyba. Varis gamtoje randamas oksidų ir sulfidų junginių pavidalu. Sukurti hidrometalurginiai ir pirometalurginiai vario išgavimo iš vario rūdos metodai. Išstudijuoti pirometalurginį vario gamybos būdą, susipažinti su kiekvieno etapo fizikine-chemine esme vario gamybos technologinėje schemoje.

Aliuminio gamyba. Pagal gamybos apimtį aliuminis užima antrą vietą pasaulyje po geležies. Pagrindinė aliuminio gamybos žaliava yra boksitas Aliuminis gaunamas elektrolizės būdu išlydytame kriolite ištirpintą aliuminio oksidą. Tai sudėtingas ir daug energijos reikalaujantis procesas. Išanalizuoti aliuminio gavimo schemą ir jo rafinavimo būdus.

Titano gamyba. Titanas turi nemažai vertingų savybių: mažas savitasis svoris, didelės mechaninės savybės, geras atsparumas korozijai. Pagal šiuos rodiklius titanas ir jo lydiniai žymiai pranašesni už daugelį metalinių medžiagų. Tačiau plačiam titano panaudojimui šiuolaikinėse technologijose trukdo didelė šio metalo kaina, nes itin sunku jį išgauti iš rūdos. Vienas iš labiausiai paplitusių titano gamybos būdų yra magnio terminis metodas. Išmokite šį titano gamybos būdą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Įvardykite pagrindines vario rūdas.

2. Papasakokite apie vario rūdos sodrinimo būdus.

3. Pateikite supaprastintą vario gamybos schemą.

4. Pateikite aliuminio gamybos pramoninę schemą

5. Kokios žaliavos naudojamos aliuminio oksido ir kriolito gamybai?

6. Įvardykite pagrindines titano rūdas.

7. Apibūdinkite titano gamybos magnio-terminio metodo esmę.

1.5 Be atliekų ir išteklius taupančios technologijos

metalurgijos gamyba

Kuriant beatliekių ir mažai atliekų technologijas metalurgijos gamyboje, galima išskirti šias sritis:

1. Kompleksinis metalo rūdų naudojimas. Pavyzdžiui, iš vario rūdų pirometalurginiu vario gamybos būdu išgaunamas ne tik varis, bet ir auksas, sidabras, selenas, telūras; Kartu su titanu geležis taip pat gaunama iš titanomagnetitų.

2. Susijusių kasybos medžiagų naudojimas. Pasirodo, apie 70% pertekliaus ir kasyklų uolienų, patenkančių į sąvartynus kasybos metu, yra tinkamos fliusams, ugniai atsparioms ir statybinėms medžiagoms gaminti. Šiuo metu tokių medžiagų sunaudojama tik 3-4 proc.

3. Kokso ir metalurgijos pramonės atliekų naudojimas. Šiose pramonės šakose aktuali visų atliekų perdirbimo į produktus problema. Šiuo metu diegiami šie atliekų šalinimo procesai: kokso pramonėje iš atliekų gaunamas amoniakas, vaistai, dažikliai, naftalenas ir kitos medžiagos; aukštakrosnių gamyboje atliekos naudojamos statybinėms medžiagoms (šlakui) gauti ir į aukštakrosnį patenkančiam oro srautui šildyti (viršutinės dujos). Vario gamybos proceso metu iš išmetamų sieros dioksido dujų kaip šalutinis produktas susidaro sieros rūgštis.

4. Uždarų ciklų kūrimas. Tai reiškia pakartotinį tam tikrų medžiagų naudojimą gamybos cikle. Pavyzdžiui, gaminant titaną, išgryninus titano kempinę, perdirbtas magnis vėl siunčiamas į gamybą – titano restauravimui.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Įvardykite pagrindines beatliekių technologijų kūrimo kryptis.

2 tema. Metalinių ruošinių gavimo pagrindai

Pradedant studijuoti šį skyrių, reikia suprasti, kad ruošinių, dalių ir gaminių formavimas galimas, kai metalai ir lydiniai yra įvairiose agregacijos būsenose: kieto (formavimo, apdirbimo, suvirinimo), skysto (liejimo), dujinio ( purškimas). Vienas iš ruošinių formavimo metodo pasirinkimo kriterijų yra ruošinių medžiagos savybės, tokios kaip plastiškumas, kietumas, suvirinamumas, liejimo savybės ir daugelis kitų.

2.1. Liejimo technologijos pagrindai

Liejyba – tai mechaninės inžinerijos šaka, gaminanti formines detales pilant išlydytą metalą į formą, kurios ertmė turi detalės konfigūraciją. Pagrindiniai liejinių gamybos privalumai ir pranašumai yra santykinis pigumas, palyginti su kitais dalių gamybos būdais, ir galimybė iš įvairių lydinių gaminti sudėtingiausios konfigūracijos gaminius.

Lydinių tinkamumą liejinių gamybai lemia šios liejimo savybės: takumas, susitraukimas, segregacija, dujų absorbcija. Turėtumėte susipažinti su metalų ir lydinių liejimo savybėmis.

Šiuo metu yra daugiau nei 100 skirtingų formų ir liejinių gamybos būdų. Be to, šiuolaikiniai ruošinių gamybos liejimo būdu metodai gana plačiai suteikia nurodytą tikslumą, paviršiaus šiurkštumo parametrus, fizines ir mechanines ruošinių savybes. Todėl renkantis ruošinio gavimo būdą būtina įvertinti visus kiekvieno palyginamo varianto privalumus ir trūkumus.

Bendroje lietų ruošinių gamyboje nemažą kiekį užima liejimas į smėlio-molio formas, o tai paaiškinama jo technologiniu universalumu. Šis liejimo būdas ekonomiškai tinkamas bet kokio tipo gamybai, bet kokio svorio, konfigūracijos, dydžio detalėms, gaminant liejinius iš beveik visų liejinių lydinių. Lietinių forminių gaminių gamybos smėlio-molio formose technologinis procesas susideda iš daugybės operacijų: formavimo ir šerdies mišinių paruošimo, formų ir šerdžių gamybos, liejimo formų, liejinių išėmimo iš formų, liejinių apipjaustymo ir valymo. Keičiant liejimo būdą, naudojant skirtingas modelines medžiagas ir liejimo mišinius, galima gauti pakankamai švaraus paviršiaus ir tikslių matmenų liejinius.

Liejimo formų gamyba iš smėlio-molio mišinių yra sudėtingiausia ir atsakingiausia operacija. Būtina išstudijuoti liejimo formų, skirtų rankiniam ir mašininiam liejimui, gamybos technologiją, susipažinti su liejimo technologine įranga. Liejinių išmušimas ir valymas yra daugiausiai darbo reikalaujantys ir mažiausiai mechanizuoti procesai. Reikėtų prisiminti liejinių išmušimo būdus, liejinių pjaustymo ir valymo būdus, susipažinti su liejinių defektais ir priemonėmis jiems pašalinti.

Nepaisant universalumo ir mažų sąnaudų, liejimo smėlio-molio formose būdas yra susijęs su dideliu pagalbinių medžiagų srautu ir padidėjusiu darbo intensyvumu. Be to, apdirbant iki 25% liejinių masės virsta drožlėmis.

Lyginant su liejimu smėlio-molio formomis, specialių liejimo rūšių privalumai yra šie: liejinių tikslumo didinimas ir paviršiaus kokybės gerinimas; sumažinti vartų sistemos svorį; smarkiai sumažintas liejimo medžiagų suvartojimas. Be to, liejinių gamybos specialiaisiais metodais technologinis procesas yra lengvai mechanizuojamas ir automatizuojamas, todėl didėja darbo našumas, gerėja liejinių kokybė, mažėja jų savikaina.

Specialūs liejimo metodai apima: korpuso liejimą, precizinį investicinį liejimą, metalo liejimą (formos), išcentrinį liejimą, liejimą slėgiu ir nuolatinį liejimą. Turėtumėte atidžiai suprasti specialių liejimo tipų esmę, ypatybes ir taikymo sritis.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Liejyklos gamybos prasmė ir apimtis.

2. Liejinių gamybos metodų klasifikacija.

3. Pagrindiniai lietinių detalių gavimo privalumai.

4. Lydinių liejimo savybės.

5. Liejimo formoms ir šerdims gaminti naudojamos liejimo medžiagos.

6. Kokie reikalavimai keliami liejimo medžiagoms?

7. Pagrindinės operacijos, kai gaunami liejiniai.

8. Liejimas, rankinis ir mašininis, liejant į smėlio ir molio formas.

9. Meškerių paskirtis ir gamyba.

10. Liejinių išmušimo ir valymo būdai.

11. Apibūdinkite prarasto vaško liejimo būdo esmę, šio būdo privalumus ir trūkumus.

12. Kriauklių liejimo būdo esmė ir privalumai.

13. Nurodykite liejimo į metalines formas (formas) privalumus.

14. Apibūdinkite įpurškimo būdo esmę.

15. Paaiškinkite forminių liejinių gamybos išcentrinėmis mašinomis esmę.

16. Nepertraukiamo liejimo apimtis.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Paaiškinkite presavimo proceso esmę tiesioginiu ir atvirkštiniu būdu.

2. Pagrindiniai presavimo įrankiai ir įranga.

3. Presavimo proceso technologija.

4. Presuoti gaminiai.

5. Kokie yra presavimo, kaip vieno iš OMD metodų, privalumai ir trūkumai?

Piešimas- metalinių medžiagų deformacija šaltoje būsenoje. Šaltos plastinės deformacijos metu metalas grūdinamas (grūdinamas). Piešimo gaminiai turi didelį matmenų tikslumą ir gerą paviršiaus kokybę. Būtina gerai išmanyti braižymo technologinio proceso operacijas, ypač pirminio metalo paruošimo operacijose, išstudijuoti braižymo įrankius ir įrangą, šio metodo privalumus ir trūkumus, išmanyti gaminius piešimas.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Piešimo proceso esmė ir ypatumai.

2. Tempimo staklių schemos ir veikimo principai.

3. Piešimo gaminiai.

Lenktų profilių gamyba– lakštinės medžiagos profiliavimo šaltoje būsenoje būdas. Tokiu atveju gaunami labai sudėtingos konfigūracijos ir didelio ilgio suformuoti plonasieniai profiliai. Supraskite šio metodo esmę ir jo taikymo sritį.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Papasakokite apie technologinį lenkto profilio gamybos iš lakštinio ruošinio procesą.

Nemokamas kalimas- karštasis metalų formavimas, kai ruošinys deformuojamas naudojant universalų įrankį. Kalimo metu formos pasikeitimas vyksta dėl metalo tekėjimo kryptimis, statmenomis deformuojančio įrankio – smogtuvo – judėjimui. Kalimas yra racionalus ir ekonomiškas procesas, skirtas gaminti aukštos kokybės ruošinius, pasižyminčius aukštomis mechaninėmis savybėmis mažoje ir individualioje gamyboje.

Susipažinkite su ruošiniais, naudojamais kalimo, atvirojo kalimo operacijose ir susijusiais įrankiais. Apsvarstykite kiekvienoje programoje naudojamą įrangą ir atvirojo kalimo privalumus bei trūkumus.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kokia atviro kalimo proceso esmė?

2. Kas yra ruošinys kalimo metu?

3. Kokias žinote atvirojo kalimo operacijas ir kokie naudojami kalimo įrankiai?

Antspaudavimas- kalimo rūšis, leidžianti mechanizuoti ir automatizuoti šį procesą. Štampavimas gali būti karštas ir šaltas, tūrinis ir lakštinis. Būtina išstudijuoti pagrindinius tūrinio ir lakštinio štampavimo būdus ir operacijas, įrankius, įrangą, privalumus ir trūkumus. Atkreipkite dėmesį į progresyvius tūrinio štampavimo būdus: valcavimą skersiniu pleištu, sukamąjį suspaudimą, štampavimą suskaidytuose štampuose ir kt.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Palyginkite kalimą ir štampavimą. Kuris apdorojimo būdas yra progresyvesnis? Kodėl?

2. Apibūdinkite pagrindinius karštojo štampavimo kalimo proceso etapus.

3. Kokie yra pradiniai kalimo ruošiniai?

4. Palyginkite štampavimo atviruose ir uždaruose štampuose privalumus ir trūkumus.

5. Nubraižykite šalto štampavimo kalimo operacijų diagramas.

6. Kokios yra žaliavos ir lakštinio metalo štampavimo produktai?

7. Kokias žinote lakštinio metalo štampavimo operacijas?

2.3. Suvirinimo technologijos pagrindai

Suvirinimas yra pažangiausias, produktyviausias ir labai ekonomiškas nuolatinių jungčių gamybos technologinis būdas. Suvirinimas gali būti laikomas surinkimo operacija (ypač statybos pramonėje) ir ruošinių gamybos būdu. Daugelyje pramonės sričių plačiai naudojamos kombinuotos suvirintos detalės, kurios susideda iš atskirų ruošinių, pagamintų naudojant skirtingus technologinius procesus ir kartais skirtingas medžiagas. Detalė išskaidoma į sudedamąsias dalis su vėlesniu suvirinimu, jei jos kaip vientiso liejimo arba vientiso kaltinio gaminio gamyba yra susijusi su dideliais gamybos sunkumais, įrangos trūkumu, sudėtingu apdirbimu arba jei atskiros detalės dalys veikia ypač sunkiai. sąlygomis (padidėjęs susidėvėjimas ir temperatūra, korozija ir kt.), o jų gamybai reikia naudoti brangesnes medžiagas.

Pradedant studijuoti suvirinimo skyrių, visų pirma būtina suprasti fizinę suvirinimo procesų esmę, kurią sudaro stiprių atominių-molekulinių ryšių susidarymas tarp jungiamų ruošinių paviršinių sluoksnių. Norint gauti suvirintą jungtį, suvirintus paviršius reikia išvalyti nuo teršalų ir oksidų, sujungtus paviršius suartinti ir suteikti jiems šiek tiek energijos (aktyvinimo energija). Ši energija gali būti perduodama šilumos (terminio aktyvavimo) ir elastoplastinės deformacijos (mechaninio aktyvavimo) pavidalu. Priklausomai nuo įjungimo būdo, visi suvirinimo būdai skirstomi į tris klases: terminį, termomechaninį ir mechaninį.

Turėtumėte susipažinti su galimu šilumos šaltiniu suvirinimo metu ir medžiagų suvirinamumo kriterijais, taip pat atkreipti dėmesį į suvirintų jungčių pagaminamumą.

Suvirinimo šiluminė klasė- sujungimas lydant naudojant šiluminę energiją (lankas, elektros šlakas, plazma, elektronų pluoštas, lazeris, dujos).

Lankinio suvirinimo metu metalo lydymosi šilumos šaltinis yra elektros lankas, atsirandantis tarp ruošinio ir elektrodo. Studijuodamas elektrinį lankinį suvirinimą, studentas turi susipažinti su lankinio suvirinimo proceso esme, išstudijuoti rankinio lankinio suvirinimo technologiją, įrangą, taikymo sritis, taip pat kitus lankinio suvirinimo būdus: automatinį povandeninį lankinį suvirinimą ir suvirinimą lankiniu būdu. apsauginių dujų aplinka. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas elektros šlako suvirinimo problemai. Reikia suprasti, kad elektros lankas čia dega tik pačioje šlako vonios paruošimo proceso pradžioje, o tolesnis užpildo ir netauriųjų metalų lydymas pasiekiamas dėl šilumos, susidarančios elektros srovei tekant per šlako vonią.

Suvirinimas elektronų pluoštu vakuume, plazmos srove ar lazerio spinduliu yra specialus elektrinio suvirinimo būdas. Apsvarstykite šių tipų suvirinimo technologiją, suvirintų jungčių ypatybes ir taikymo sritį.

Ypatinga suvirinimo dujomis savybė yra dujų liepsnos, kaip šilumos šaltinio, naudojimas. Rekomenduojama ištirti degimo procesą ir suvirinimo liepsnos struktūrą, dujinio degiklio konstrukciją, įrangą ir suvirinimo technologiją.

Toliau turime apsvarstyti metalų pjovimą. Yra trys pagrindiniai pjovimo tipai: atskyrimas, paviršiaus ir deguonies pjovimas. Priklausomai nuo metalo kaitinimo iki lydymosi būdo, yra metalų pjovimas deguonimi, deguonies srautas, plazma ir oro lankas.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Paaiškinkite elektros lankinio suvirinimo proceso esmę.

2. Suvirinimo su vartojamaisiais ir nenaudojamaisiais elektrodais ypatumai ir charakteristikos.

3. Kodėl metaliniai elektrodai padengiami dangomis ir kokiomis?

4. Rankinis lankinis suvirinimas.

5. Nubraižykite automatinio povandeninio lankinio suvirinimo schemą.

6. Paaiškinti lankinio suvirinimo apsauginėje aplinkoje procesų esmę.

7. Nubraižykite elektros šlako suvirinimo schemą.

8. Išvardykite ir apibūdinkite specialius lydinio suvirinimo būdus.

9. Paaiškinti dujinio suvirinimo technologiją.

10. Papasakokite apie suvirinimo dujomis apimtį.

Elektrinis kontaktinis suvirinimas buvo suvirinimo būdas su trumpalaikiu jungties įkaitinimu ir įkaitusių ruošinių suardymu. Tai labai produktyvus suvirinimo būdas, jį galima lengvai automatizuoti ir mechanizuoti, todėl plačiai naudojamas mechaninėje inžinerijoje. Būtina susipažinti su elektriniu varžiniu suvirinimu ir jo atmainomis: užpakalinis, taškinis, siūlė, reljefas. Būtina išsamiai išstudijuoti elektrinio kontaktinio suvirinimo technologiją, režimus ir įrangą.

Difuzinio suvirinimo metu jungtis susidaro dėl besiliečiančių medžiagų paviršinių sluoksnių atomų abipusės difuzijos. Šis suvirinimo būdas leidžia gauti aukštos kokybės metalų ir lydinių jungtis vienarūšiuose ir nevienalyčiuose deriniuose. Išmanyti difuzinio suvirinimo technologijos ypatybes ir pritaikymą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Nubraižykite ir paaiškinkite taškinio, ritininio, siūlės ir reljefo elektrinio varžinio suvirinimo schemas.

2. Pateikite varžinio suvirinimo panaudojimo mechaninėje inžinerijoje pavyzdžių.

3. Nurodykite, kuriuose šalies ūkio sektoriuose naudojamas difuzinis suvirinimas.

Mechaninio suvirinimo klasė- suvirinimas, atliekamas naudojant mechaninę energiją ir slėgį, nekaitinant sujungiamų ruošinių (šaltasis suvirinimas, ultragarsinis suvirinimas, suvirinimas sprogdinimo būdu, suvirinimas frikciniu būdu). Būtina susipažinti su šių tipų suvirinimo technologija, privalumais ir apimtimi.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Nubraižykite ir paaiškinkite mechaninės klasės suvirinimo tipų schemas.

Padengimas paviršiumi- susidėvėjusių ir originalių dalių sutvirtinimo būdas. Šiuo metu yra sukurti ir plačiai naudojami įvairūs paviršių dengimo ir dengimo būdai. Dengimo darbai naudojami norint sukurti reikiamas savybes turinčius paviršinius sluoksnius ant dalių. Būtina išstudijuoti įvairių dengimo būdų technologiją, medžiagas ir įrangą, naudojamą dengimo operacijose.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Nurodykite dengimo būdus ir būdus.

2. Paaiškinkite dangos pritaikymą.

Litavimas- technologinis metalinių ruošinių sujungimo, jų nelydant, procesas, įterpiant tarp jų išlydytą metalą - lydmetalą.

Lydmetalio lydymosi temperatūra yra žemesnė nei sujungiamų metalų lydymosi temperatūra. Turėtumėte suprasti fizinę litavimo procesų esmę, žinoti litavimo būdus ir litavimo jungčių tipus. Svarbu suprasti, kokiais atvejais reikia naudoti minkštąjį, o kokius kietąjį lydmetalą. Būtina ištirti metalų ir lydinių litavimo taikymo sritis.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Fizinė litavimo proceso esmė.

2. Kokia yra srauto paskirtis litavimo metu?

3. Kokia įranga naudojama litavimui?

Suvirintų ir lituotų jungčių kokybė vertinama taikant ardomuosius bandymo metodus. Būtina ištirti išorinius ir vidinius jungčių defektus ir jų kontrolės būdus.

Suvirinimo technologinių sąlygų pažeidimas kai kuriais atvejais lemia suvirintų jungčių įtempių ir deformacijų atsiradimą. Būtina susipažinti su kovos su įtempiais, atsirandančiais suvirinimo metu, priemonėmis ir deformuotų elementų bei konstrukcijų taisymo būdais.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Išvardykite suvirintų ir lituotų jungčių defektus.

2. Išvardykite ardomuosius ir neardomuosius suvirintų ir lituotų jungčių bandymo metodus.

3. Įvardykite suvirintų konstrukcijų liekamųjų įtempių atsiradimo priežastis.

4. Kaip sumažinti arba visiškai pašalinti konstrukcijų deformacijas suvirinimo metu?

3 tema. Mašinų dalių ruošinių matmenų apdorojimo pagrindai

Matmenų apdorojimas suprantamas kaip dalių dydžių ir formų, atitinkančių brėžinį, suteikimas naudojant įvairius pjovimo būdus naudojant specializuotas mašinas ir įrankius. Pjovimas gali būti laikomas galutine įvairių mašinų gamybos produktų gamybos ciklo operacija, nes tik ji užtikrina tam tikrą tikslumo lygį.

3.1. Pagrindinė informacija apie metalo pjovimo procesą

Metalo pjovimas skirtas dalims suteikti reikiamą geometriją ir atitinkamą paviršiaus švarumą. Tokiu atveju, prieš pradedant apdirbti, būsimoji dalis vadinama ruošiniu, apdirbant šis ruošinys vadinamas ruošiniu, o visų rūšių apdirbimo pabaigoje gaunama baigta dalis.

Metalo sluoksnis, kuris pašalinamas apdirbimo metu, vadinamas pašalpa, o pašalinimas rankiniu būdu atitinka metalo apdirbimą, o staklių pašalinimas – mechaninį apdirbimą.

Metalo pjovimo staklių vykdomųjų organų judėjimas skirstomas į darbinį ir pagalbinį. Aptarkite, kokie judesiai vadinami darbininkais, ir schematiškai pavaizduokite juos paveiksle. Atkreipkite dėmesį, kad visas pjovimo įrankio judėjimas ruošinio atžvilgiu vadinamas gautu pjovimo judesiu.

Pjaunant atsižvelgiama į šias operacijas: tekinimas, gręžimas, frezavimas, obliavimas, prapjovimas, šlifavimas. Supraskite, kad šis padalijimas yra santykinis, nes bet kokio tipo apdorojimas turi keletą potipių, pavyzdžiui, kai papildomai naudojamas gręžimas, gilinimas, perpjovimas ir kt.

Naudodamiesi vadovėliuose pateiktomis diagramomis ir brėžiniais, supraskite apdorojamų paviršių tipus. Šiuo atveju atkreipkite ypatingą dėmesį į pjovimo įrankio geometriją, naudodami tekinimo įrankio pavyzdį. Skiedrų formavimo procesas yra pagrindinis pjovimo mechanizmas ir priklauso nuo pjovimo jėgos ir pjovimo sąlygų. Visa tai pasižymi pjovimo galia. Remdamiesi šiais parametrais, išstudijuokite standartinius pjovimo parametrus ir supraskite pjovimo sąlygų parinkimo principus, įskaitant apdorojimo laiko skaičiavimą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kurie judesiai apdirbant vadinami darbiniais, o kurie pagalbiniais?

2. Kokie paviršių tipai išskiriami mechaninio apdirbimo metu?

3. Kokie kampai išskiriami įrankio pjovimo dalyje:

4. Ką reiškia pjovimo plokštumos statinėje koordinačių sistemoje?

5. Apibūdinkite lustų susidarymo procesą.

6. Ką reiškia pjovimo jėga?

7. Kokios operacijos apima pjovimo režimą ir kaip jis pasirenkamas?

8. Kaip apskaičiuojamas apdorojimo laikas?

3.2. Pjovimo staklių klasifikacija ir technologija

pjovimo apdorojimas

Visos metalo pjovimo staklės skirstomos į grupes pagal atliekamų darbų pobūdį ir naudojamų įrankių tipą. Išsamiai apsvarstykite Rusijoje priimtą klasifikaciją ir supraskite vieningą simbolinio staklių žymėjimo sistemą, suprantamą kaip numeraciją. Tada išsamiai pažvelkite į pjovimo technologijas, atliekamas skirtingose ​​metalo pjovimo staklėse.

Apdirbimas tekinimo staklėmis. Naudodamiesi paveikslėliais, išnagrinėkite pagrindinius varžtų pjovimo staklių komponentus ir supraskite, kodėl tekinimo staklės dažnai vadinamos universaliomis. Išanalizuoti tekinimo staklių tipus.

Apdirbimas gręžimo ir gręžimo staklėmis. Supraskite, ką reiškia apvalių skylių apdorojimas gręžimo mašinose.

Apdirbimas frezavimo staklėmis. Supraskite, kas yra frezavimas ir kokių tipų frezos tam naudojamos.

Apdirbimas obliavimo, pjovimo ir prapjovimo staklėmis. Atsižvelgdami į paviršiaus apdirbimo obliavimu būdus, išryškinkite šios mašinų grupės ypatybes. Išstudijuokite šiems tikslams naudojamų įrankių tipą. Nubraižykite darbo su šios grupės mašinomis schemą.

Apdirbimas šlifavimo ir apdailos staklėmis. Išmokite šlifavimo procesą ir šiam tikslui naudojamus įrankius. Atkreipkite dėmesį, kad šlifavimas taip pat reiškia pjovimo operacijas ir supraskite, ką tai reiškia. Peržiūrėkite šlifavimo būdus ir šlifavimo mašinų tipus.

Išstudijuokite visas galimas pjovimo technologijas.

Apibendrinant, atkreipkite dėmesį į metalo pjovimo staklių mechanizavimo ir automatizavimo galimybes. Supraskite, kas yra kompiuterinio skaitmeninio valdymo (CNC) mašinos ir kaip jos surenkamos į lanksčias automatines linijas (FAL). Pristatykite robotų ir manipuliatorių sampratą.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kam naudojamos tekinimo staklės?

2. Kodėl tekinimo staklės dažnai vadinamos universaliomis?

3. Ką reiškia gilinimas ir didelių skylių iškalimas.

4. Kokie yra pagrindiniai pjaustytuvų tipai?

5. Kokios yra obliavimo staklių savybės?

6. Ką reiškia šlifavimo procesas?

7. Ką reiškia šlifavimo įrankis?

8. Kokiais tikslais apdirbant naudojami robotai ir manipuliatoriai?

3.3. Elektrofizinis-cheminis medžiagų apdorojimas

Lyginant su įprastiniu metalo pjovimu, šie apdirbimo būdai turi nemažai privalumų: leidžia apdirbti aukštų mechaninių savybių turinčias medžiagas, kurių apdirbimas įprastiniais metodais yra sudėtingas arba visiškai neįmanomas (kieti lydiniai, rubinai, deimantai ir net itin kietos medžiagos), taip pat leidžia apdoroti sudėtingiausius paviršius (skyles su lenkta ašimi, aklinas profilio skyles ir kt.).

Visi šie metodai paprastai skirstomi į dvi dideles grupes, kurios apima:

Elektrofizinio apdorojimo metodai.Šiai grupei priklausantys metodai dažniausiai vadinami elektroeroziniais ir elektrospinduliais, priklausomai nuo energijos tiekimo į apdorojamą paviršių būdo.

Laidžių metalų ir lydinių apdirbimas elektros išlydžiu yra pagrįstas medžiagos vietinio sunaikinimo reiškiniu, veikiant impulsinei elektros srovei, perduodamai tarp jos ir specialaus elektrodo.

Srovės išleidimai atliekami tiesiai apdirbimo zonoje, kur paverčiami šiluma, tirpstančiomis apdirbamo metalo dalelėmis.

Paryškinkite:

Elektrinių kibirkščių apdorojimas;

Elektrinis impulsų apdorojimas;

Elektrinis kontaktinio lanko apdorojimas;

Ultragarsinis gydymas.

Elektrospindulių apdorojimas atliekamas ant bet kokių medžiagų ir tai nepriklauso nuo jų elektrinio laidumo. Šiuo atveju energija į apdorojamą paviršių tiekiama naudojant kvantinius generatorius (lazerius) arba elektronų pluošto pistoletus.

Paryškinkite:

Šviesos spindulių apdorojimas (lazeris);

Elektronų pluošto apdorojimas.

Apsvarstykite kiekvieną metodą atskirai ir savo pastabose nubraižykite apdorojimo schemą.

Elektrocheminio apdorojimo metodai.Šie metodai yra plačiai naudojami pramonėje ir yra pagrįsti anodiniu metalo (anodo) ištirpinimu per tirpalą praleidžiant nuolatinės srovės elektrolitą.

Paryškinkite:

Elektrocheminis ėsdinimas (poliravimas);

Matmenų elektrocheminis apdorojimas;

Elektrocheminis-mechaninis apdorojimas;

Cheminis-mechaninis apdorojimas.

Supraskite patys kiekvieno metodo esmę, jo galimybes ir taikymo sritį. Prie santraukos pridėkite apdorojimo proceso diagramas.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kokia yra elektrofizinio apdorojimo metodų esmė?

2. Kodėl elektros išlydžio apdorojimas gali būti atliekamas tik elektrai laidžioms medžiagoms?

3. Koks yra energijos šaltinis ultragarsinio apdorojimo metu?

4. Kokias technologines operacijas galima atlikti naudojant lazerius?

5. Kokia yra elektrocheminio apdorojimo metodų esmė?

6. Kokiais tikslais naudojamas elektrocheminis ėsdinimas (poliravimas)?

7. Kodėl vienos rūšies elektrocheminis apdorojimas vadinamas matmeniu?

4 tema. Ruošinių ir detalių gamybos technologijos pagrindai

mašinos, pagamintos iš nemetalinių ir kompozitinių medžiagų

Sąvoka „nemetalinės medžiagos“ apima plastiką, gumos medžiagas, medieną, silikatinius stiklus, keramiką, stiklo keramiką ir kitas medžiagas.

Nemetalinės medžiagos yra ne tik metalų pakaitalai, bet dažnai naudojamos kaip savarankiškos medžiagos, kartais net kaip nepakeičiamos medžiagos (guma, stiklas). Kai kurios medžiagos pasižymi dideliu mechaniniu ir specifiniu stiprumu, lengvumu, šiluminiu ir cheminiu atsparumu, aukštomis elektrinės izoliacijos charakteristikomis ir kt. Ypatingas dėmesys skiriamas nemetalinių medžiagų gamybai. Nemetalinių medžiagų naudojimas užtikrina didelį ekonominį efektyvumą.

Nemetalinės konstrukcinės medžiagos

Tiriant nemetalines konstrukcines medžiagas, visų pirma, reikia suprasti, kad nemetalinių medžiagų pagrindas yra polimerai. Yra žinoma, kad polimerų makromolekulės yra linijinės, šakotos, susietos ir turinčios uždarą erdvinio tinklo struktūrą. Polimero makromolekulių tipas lemia jų elgesį kaitinant. Priklausomai nuo to, polimerai skirstomi į termoplastinius ir termoreaktyvius. Ištirti polimerų struktūrines ypatybes ir jų klasifikaciją. Ypatingą dėmesį atkreipkite į polimerų fizinę būseną ir fazės sudėtį.

Plastikai yra dirbtinės medžiagos, pagamintos iš organinių polimerų. Būtina ištirti paprastų ir sudėtingų plastikų sudėtį, susipažinti su jų savybėmis ir klasifikacija. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas termoplastinių ir termoreaktingų plastikų naudojimui.

Apdirbti plastiką į gaminius ir dalis galima visų trijų fizinių polimerų būsenų: klampus, labai elastingas ir kietas. Be to, pagrindinis ruošinių formavimas ir gamyba vyksta klampioje-skysčioje būsenoje. Galutinės formos ir dydžio suteikimas detalėms ir gaminiams iš plastiko atliekamas labai elastingai ir kietai. Studijuoti plastikų perdirbimo į gaminius metodus ir nuolatinių jungčių gaminimo iš plastikų būdus suvirinant ir klijuojant. Suvokti naudojamų metodų, įrankių ir įrangos esmę.

Svarbi polimerų grupė yra gumos, kurios sudaro pagrindą atskirai konstrukcinių medžiagų klasei – gumoms. Guma, kaip techninė medžiaga, turi aukštas plastikines savybes. Be to, guma turi daug svarbių savybių, tokių kaip atsparumas dujoms ir vandeniui, cheminis atsparumas, vertingos elektrinės savybės ir kt. Suprasti kaučiukų sudėtį ir įvairių priedų įtaką jų savybėms. Išstudijuoti įvairių markių gumos fizines ir chemines savybes bei panaudojimo sritis.

Gumos gaminių gamybos technologinė schema apima gumos mišinio paruošimo, formavimo ir vulkanizavimo (cheminė gumos ir sieros sąveika) operacijas. Apsvarstykite gumos gaminių formavimo būdus ir guminių audinių gaminių gamybos būdus.

Specialią grupę sudaro dažai ir klijai. Supraskite patys, kas yra lakai ir emaliai. Čia svarbu suprasti, kad tai sudėtingos daugiakomponentės sistemos, apimančios skirtingas medžiagas, kurios suteikia reikiamą savybių rinkinį. Nustatyti būdingus požymius ir sudaryti dažų bei lakų klasifikaciją.

Klijų vaidmuo šiuolaikinėje gamyboje yra labai svarbus. Jie leidžia gauti nuolatinius ryšius, įskaitant tarp visiškai skirtingų medžiagų. Ištirti klijų klasifikaciją pagal sudėtį ir paskirtį, jų pokyčių ypatumus ir mechanines galimybes.

Savęs patikrinimo klausimai

1. Kas yra polimeras?

2. Kuo remiantis polimerai skirstomi į „termoplastus“ ir „termoreaktyvius“?

3. Kas apibūdina polimerų kristalinę būseną.

4. Paaiškinkite tris polimerų fizines būsenas: stiklinę (kietą), labai elastingą ir klampią.

5. Išvardykite polimerų senėjimo priežastis.

6. Išvardykite sudėtinių plastikų sudėtines dalis ir sudėtį.

7. Kokius žinote plastikinius užpildus?

8. Nurodykite termoplastikų ir termoreaktingų medžiagų taikymo sritį.

9. Kokie plastiko pranašumai prieš metalines medžiagas? Kokie jų trūkumai?

10. Kokie komponentai sudaro kaučiuką ir kaip jie veikia jų savybes?

11. Papasakokite apie technologinius gumos gaminių gamybos būdus.

12. Kuo skiriasi aliejiniai dažai ir emaliai?

13. Kokie rodikliai apibūdina lipnios siūlės kokybę?

Neorganinės konstrukcinės medžiagos

Neorganinių medžiagų grupei priklauso neorganiniai stiklai, stiklo-kristalinės medžiagos (keramika), keramika, grafitas ir asbestas. Supraskite, kad neorganinių medžiagų pagrindas yra daugiausia oksidai ir metalų junginiai be deguonies. Atkreipkite dėmesį, kad daugumoje šių medžiagų yra įvairių silicio junginių su kitais elementais, todėl jos dažnai bendrai vadinamos silikatinėmis medžiagomis. Šiuo metu neorganinių medžiagų asortimentas gerokai išsiplėtė. Naudojami gryni aliuminio, magnio, cirkonio oksidai ir kt., kurių savybės gerokai viršija įprastų silicio junginių savybes. Apsvarstykite neorganinių medžiagų fizikinių, cheminių ir mechaninių savybių kompleksą ir palyginkite juos su panašiais organinių polimerinių medžiagų rodikliais.

Ypatingą grupę sudaro natūralios neorganinės medžiagos, į kurias įeina grafitas, asbestas, mediena ir daugybė uolienų (marmuras, bazaltas, obsidianas). Išstudijuokite šių medžiagų savybes ir technines galimybes.

Savęs patikrinimo klausimai

1 Kokios mineralinės medžiagos priklauso silikatiniam stiklui?

2. Kas yra stiklo keramika, nurodykite kaip ją gauti.

3. Kas yra techninė keramika?

Kompozitinės konstrukcinės medžiagos

Kompozitinės medžiagos yra dirbtinės medžiagos, gaunamos sujungiant chemiškai skirtingus komponentus. Kompozitinėse medžiagose, skirtingai nei lydiniuose, komponentai išlaiko jiems būdingas savybes ir tarp jų yra aiški sąsaja. Yra natūralių (eutektinių) ir dirbtinių kompozicinių medžiagų.

Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija

Profilio informacija

Atestuoto bakalauro mokymo kryptis 03/22/01 - „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ patvirtinta Rusijos Federacijos švietimo ministerijos 2015 m. lapkričio 12 d. įsakymu Nr. 1331. Standartinis laikotarpis pagrindinė bakalauro mokymo programa „Medžiagotyros ir medžiagų technologijos“ krypties dieninėms studijoms yra 4 metai.

Pagrindinės absolvento (kurio mokomasi) veiklos rūšys, ką gali veikti absolventas

Absolventų profesinės veiklos sritis:

• neorganinių ir organinių medžiagų kūrimas, tyrimas, modifikavimas ir naudojimas įvairiems tikslams; jų formavimosi, formos ir struktūros formavimosi procesai; transformacijos gamybos, perdirbimo ir eksploatavimo stadijose;
• medžiagų, ruošinių, pusgaminių, dalių ir gaminių gavimo, taip pat jų kokybės valdymo procesai įvairioms inžinerijos ir technologijų sritims (mechanikos ir prietaisų inžinerijai, aviacijai ir raketų bei kosmoso technikai, branduolinei energijai, kietojo kūno elektronikai, nanopramonė, medicinos įranga, sporto ir buitinė technika ir kt.)

Absolvento profesinės veiklos objektai:

• pagrindiniai šiuolaikinių struktūrinių ir funkcinių neorganinių (metalinių ir nemetalinių) ir organinių (polimerų ir anglies) medžiagų tipai; kompozitai ir hibridinės medžiagos; itin kietos medžiagos;
• išmaniosios ir nanomedžiagos, plėvelės ir dangos;
• medžiagų, plėvelių ir dangų, pusgaminių, ruošinių, dalių ir gaminių, visų tipų tyrimų, kontrolės ir bandymo įrangos, analitinės tyrimo ir diagnostikos, tyrimų ir kokybės kontrolės metodai ir priemonės
• įranga, kompiuterių programinė įranga, skirta rezultatų apdorojimui ir gautų duomenų analizei, medžiagų elgsenos modeliavimui, jų eksploatacinių charakteristikų įvertinimui ir prognozavimui;
• medžiagų ir dangų, dalių ir gaminių gamybos, perdirbimo ir modifikavimo technologiniai procesai; įranga, technologinė įranga ir įrenginiai; procesų valdymo sistemos;
• normatyvinė ir techninė dokumentacija bei medžiagų ir gaminių sertifikavimo sistemos, jų gamybos ir perdirbimo technologiniai procesai; ataskaitų dokumentai, eksperimentų eigos ir rezultatų įrašai ir protokolai, saugos ir gyvybės saugos dokumentai.

Absolvento profesinės veiklos rūšys:

tyrimai ir skaičiavimai-analitiniai:

• duomenų apie esamas medžiagų rūšis ir markes, jų struktūrą ir savybes, susijusias su priskirtų problemų sprendimu, rinkimas naudojant duomenų bazes ir literatūros šaltinius;
• dalyvauti specialistų grupės darbe, atliekant eksperimentus ir apdorojant jų rezultatus kuriant, tiriant ir atrenkant medžiagas, įvertinant jų technologines ir aptarnavimo savybes, visapusiškai analizuojant jų struktūrą ir savybes,
• fizikiniai-mechaniniai, korozijos ir kiti bandymai;
• mokslinės ir techninės informacijos eksperimentų tema rinkimas apžvalgoms, ataskaitoms ir mokslinėms publikacijoms rengti, dalyvavimas rengiant ataskaitas apie atliktą užduotį;
• raštvedyba ir projektinės bei darbo techninės dokumentacijos, įrašų ir protokolų rengimas; parengtų projektų ir techninės dokumentacijos atitikties norminiams dokumentams tikrinimas.

gamyba ir projektavimas bei technologijos:

• dalyvavimas medžiagų, turinčių nurodytas technologines ir funkcines savybes, gamyboje, aukštųjų technologijų procesų projektavimas kaip pirminio projektavimo, technologinio ar tyrimų skyriaus dalis;
• darbo vietų, jų techninės įrangos organizavimas, technologinės įrangos priežiūra ir diagnostika, technologinės drausmės laikymosi ir aplinkosaugos saugos kontrolė gamybos padalinyje perdirbant ir perdirbant medžiagas, gaminamos produkcijos kokybės kontrolę;
• atskirų įrenginių, įrangos ir specialių įrankių, numatytų medžiagų gavimo ir apdorojimo technologijoje, projektavimo techninių specifikacijų kūrimas;
• dalyvavimas procesų, įrangos ir medžiagų standartizavimo, rengimo ir sertifikavimo darbuose, dokumentų rengimas kuriant kokybės vadybos sistemą įmonėje ar organizacijoje.

organizacinis ir vadybinis:

• technologinių procesų valdymas, užtikrinant techninę ir aplinkosauginę gamybos saugą savo profesinės veiklos srityje;
• techninės dokumentacijos (darbų grafikų, instrukcijų, planų, sąmatų, medžiagų ir įrangos užklausų ir kt.) rengimas, nustatytų ataskaitų rengimas pagal patvirtintas formas;
• traumų, profesinių ligų prevencija, aplinkosaugos pažeidimų prevencija savo profesinės veiklos srityje.

Trumpas mokymo profilio aprašymas

„Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija“ yra šiuolaikinių technologijų pagrindas: lėktuvai ir raketos, automobiliai ir laivai, pastatai ir statiniai, mikroelektronika ir kompiuteriai, mobilieji telefonai ir navigatoriai. Tai konstrukcinės medžiagos (stiprios, lengvos, atsparios korozijai) ir funkcinės medžiagos (turinčios specialias magnetines, elektrines, optines ir kitas savybes). Naujos medžiagos vis dažniau patenka į mūsų kasdienį gyvenimą ir radikaliai keičia jo kokybę. Tačiau vis dar yra daug neišspręstų problemų, kurias jūs, šiandieniniai pretendentai, turite išspręsti. Pavyzdžiui, šimtmečio problema, su kuria susiduria medžiagų mokslininkai, yra keraminio variklio sukūrimas. Toks variklis bus lengvas, aukštos temperatūros, didelio efektyvumo, mažomis degalų sąnaudomis ir mažomis išmetamųjų dujų emisijomis į aplinką. Tačiau kol kas keramika yra labai trapi medžiaga, iš kurios negalima pagaminti variklio.

Pagrindinės disciplinos

• Įvadas į medžiagų mokslą ir naujų medžiagų technologijas.
• Detalių gamyba iš kompozitinių medžiagų.
• Nanomedžiagų tyrimo instrumentai ir metodai.
• Kietieji lydiniai ir danga.
• Nanomedžiagų savybės ir pritaikymas.
• Medžiagų ir nanomedžiagų tyrimas.
• Keraminės medžiagos ir stiklas.

Galimos absolventų veiklos sritys

• Medžiagų cheminės ir spektrinės analizės inžinierius.
• Radiologijos inžinierius.
• Elektronų mikroskopijos inžinierius.
• Metalografijos inžinierius.
• Medžiagų ir dangų bandymų inžinierius.
• Defektų nustatymo inžinierius.
• Medžiagų sunaikinimo priežasčių tyrimo inžinierius.
• Kompozitinių medžiagų technologijos inžinierius.
• Apsauginių dangų proceso inžinierius.
• Medžiagų tiekimo inžinierius.
• Medžiagų ir dangų rinkodaros inžinierius.

• Igolkina Nadežda - UAB "Gidroavtomatika", inžinierius,
• Kondratjevas Valerijus - FSUE GNP RKT "TsSKB-Progress", suvirinimo sektoriaus vadovas,
• Aleksandras Podkatovas - Volgaburmash OJSC, meistras,
• Shibanov Denis - Volgaburmash OJSC, projektavimo inžinierius,
• Shuldeshov Dmitry - SPRP ORC NK CHPP-1, Novokuibyshevskas, suvirinimo meistras.

Įmonės, su kuriomis departamentas bendradarbiauja, bendravimas su įmonėmis, kuriose vyksta praktika

• OJSC „Volgaburmash“;
• UAB „Volzhskaya teritorinė gamybos įmonė“;
• UAB "VNIIT NEFT";
• OJSC Samaros naftos perdirbimo gamykla;
• FSUE BNP RKT „TSSKB – pažanga“;
• OJSC "Metalistas - Samara";
• OJSC "Orlaivių guolių gamykla";
• ZAO Alcoa-SMZ;
• UAB „Aviaagregat“;
• UAB "KOTROKO";
• UAB "IDC "AE-Systems";
• Valstybės įmonė „Samaros instrumentų gamykla – Reidas“;
• OJSC "AVTOVAZ" (Togliatti);
• OJSC "DAAZ" (Dimitrovgradas);
• OJSC "Tyazhmash", (Syzran)
• Rusijos mokslų akademijos (ISMAN) Struktūrinės makrokinetikos ir medžiagų mokslo problemų institutas, Černogolovka, Maskvos sritis.

Kontaktai

Metalurgijos, miltelinės metalurgijos, nanomedžiagų katedros telefonai: 242-28-89

Metalurgijos, miltelinės metalurgijos, nanomedžiagų katedra

G. Samara, šv. Molodogvardeyskaya, 133

Nanotechnologijos

Polimerų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų technologijos

Informacija apie edukacinę programą

Pagrindinis katedros tikslas – rengti aukštos kvalifikacijos darbuotojus plastikų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų apdirbimo srityje.

skyrius „Polimerinių ir kompozitinių medžiagų chemija ir technologija“ rengia ir baigia bakalaurus kryptimi 03/22/01 „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos“ pagal programą „Polimerų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų technologija“.

Absolventų veiklos rūšys

Absolventai įgyja žinių, įgūdžių ir gebėjimų, leidžiančių įsisavinti pažangius gamybos metodus bei šiuolaikinius plastikų ir kompozicinių medžiagų apdirbimo būdus bei pavyzdžius.

Pagrindinės disciplinos

• Kompozitinės medžiagos
• Kompiuterinė grafika kompiuterinio projektavimo sistemose
• Kompiuterinio projektavimo pagrindai
• Plastikų apdirbimo teoriniai pagrindai
• Polimeriniai klijai ir dangos
• Elastomerai. Ugdymo chemija ir apdorojimo technologija
• Nano dydžio medžiagų savybės ir technologijos
• Plastiko apdirbimo gamyklų projektavimo pagrindai
• Mechaniniai procesai
• Įpurškimo liejimo įranga, technologija ir skaičiavimai
• Ekstruzijos įranga, technologija ir skaičiavimai ir kt.

Absolventų užimtumo pavyzdžiai

Baltarusijos Respublikos švietimo ministerija

BALTARUSIJA

TECHNIKOS UNIVERSITETAS

Informacijos ir matavimo įrangos bei technologijų katedra

LABORATORINIAI DARBAI

(ATVEJO ANALIZĖ)

Pagal discipliną

„Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“

1 dalis

Minskas 2003 Įvadas

Studijuojant kursą „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“, kartu su paskaitomis ir praktiniais užsiėmimais, svarbų vaidmenį atlieka laboratoriniai praktiniai darbai. Neįsisavinant medžiagų elgsenos įvairiomis sąlygomis analizės panaudojimo įgūdžių, tikslinga naujų medžiagų sintezė ir pagrįstas jų panaudojimas praktikoje yra neįmanomas.

Laboratorinių darbų atlikimas leis įtvirtinti pagrindinių medžiagų mokslo šakų teorinius principus, susipažinti su šiuolaikiniais mokslinių tyrimų metodais ir išanalizuoti gautus eksperimentinius rezultatus. Dėl to galite atlikti nedidelį, visiškai užbaigtą mokslinį tyrimą.

Vadovėlyje (1 dalis) pateikiami laboratoriniai darbai, atspindintys pagrindinių konstrukcinių medžiagų fizikinių ir cheminių savybių bei jų sandaros tyrimą.

Ypatingas pateiktos medžiagos bruožas yra gana plati teorinė dalis, leidžianti studentams savarankiškai pasiruošti pamokoms. Vadove pateikiamas papildomos literatūros sąrašas, kuris palengvins detalesnį kūrinių tyrimą.

Vadovo tikslas – susipažinti su įvairiomis metalinėmis ir nemetalinėmis konstrukcinėmis medžiagomis, naudojamomis instrumentų gamyboje, o Mokiniams įgyti aiškių idėjų apie fizikinių ir cheminių reiškinių, vykstančių medžiagose įvairiomis sąlygomis jų sintezės ir veikimo metu, įvairovę. .

Atlikus laboratorinius darbus, parengiama ataskaita, kurioje nurodoma:

1) titulinis lapas;

2) pagrindiniai teoriniai principai;

3) darbo su rezultatų pateikimu lentelių ir grafinių priklausomybių forma atlikimo tvarka;

4) gautų rezultatų analizė ir išvados. Atliekant laboratorinius darbus būtina griežtai laikytis saugos reikalavimų.

Laboratorija darbas #1

METALŲ IR JŲ LYDINIŲ KONSTRUKCIJOS TYRIMAS

Darbo tikslas: išstudijuoti geležies-anglies būsenų diagramą, susipažinti su geležies-anglies lydinių (plieno ir ketaus), miltelinių kompozitinių medžiagų mikrostruktūra.

Teorinė dalis

Keičiantis komponentų koncentracijai lydiniuose, taip pat joms aušinant ar kaitinant (esant pastoviam išoriniam slėgiui), šiuose lydiniuose vyksta reikšmingi fazės ir struktūriniai pokyčiai, kuriuos galima aiškiai atsekti naudojant diagramas būsenos, kurios yra grafinis lydinių būsenos vaizdas. Lydinių pusiausvyros būsenos diagramos sudarytos. Pusiausvyra valstybė- stabili būsena, kuri laikui bėgant nekinta ir kuriai būdinga minimali laisvoji sistemos energija.

Fazių diagramos paprastai sudaromos eksperimentiniu būdu. Jų gamybai naudojamas terminis metodas. Jis naudojamas lydinių aušinimo kreivėms gauti. Iš šių kreivių sustojimų ir posūkių, sukeltų transformacijų šiluminio poveikio, nustatomos pačių transformacijų temperatūros. Naudojant fazių diagramas, nustatomos lydinių lydymosi ir polimorfinių virsmų temperatūros, kiek fazių ir kokių fazių yra tam tikros sudėties lydinyje tam tikroje temperatūroje, taip pat kiekybinis šių fazių santykis lydinyje. Be terminio metodo, transformacijų kietoje būsenoje tyrimas apima mikrostruktūros tyrimą naudojant optinius ir elektroninius mikroskopus, rentgeno spindulių difrakcijos analizę, lydinių fizikinių savybių tyrimą ir kt.

Dvejetainiuose lydiniuose temperatūra rodoma vertikaliai, o komponentų koncentracija – horizontaliai. Kiekvienas x ašies taškas atitinka tam tikrą vieno ir kito komponento turinį, atsižvelgiant į tai, kad bendras komponentų kiekis kiekviename šios ašies taške atitinka 100%.

Todėl, didėjant vieno lydinio komponento kiekiui, kito komponento kiekis lydinyje turi mažėti.

Fazių diagramos tipą lemia sąveikos, vykstančios tarp lydinių komponentų skystoje ir kietoje būsenose, pobūdis. Daroma prielaida, kad skystoje būsenoje tarp komponentų yra neribotas tirpumas, t.y. jie sudaro vienalytį skystą tirpalą (lydą). Kietoje būsenoje komponentai gali sudaryti mechaninius grynų komponentų mišinius, neribotą kietų tirpalų kiekį, ribotą kietų tirpalų kiekį, stabilius cheminius junginius, nestabilius cheminius junginius, taip pat polimorfines transformacijas.

Mechaniniai mišiniai susidaro, jei lydinį sudarantys elementai, kietėjant iš skystos būsenos, netirpsta vienas kitame ir nesąveikauja. Mišinio struktūra yra nevienalytis kūnas. Plonoje dalyje pavaizduoti skirtingų komponentų kristalitai, sudarantys mechaninį mišinį. Cheminė analizė taip pat nustato skirtingus komponentus. Skiriami du kristalų gardelių tipai.

Tvirtas sprendimus- fazės, kuriose vienas iš komponentų (tirpiklis) išlaiko savo kristalinę gardelę, o kitų (ištirpusių) komponentų atomai išsidėsto jos gardelėje, ją iškraipydami. Kieto tirpalo cheminė analizė rodo, kad yra du elementai, o rentgeno spindulių difrakcija – vieno tipo tirpiklio gardelės. Struktūra yra vienalyčių grūdelių. Jei abiejų komponentų kristalinės gardelės yra vienodos, o jų atomų skersmenys skiriasi ne daugiau kaip 8 - 15%, tada galimas neribotas tirpumas (pavyzdžiui, auksas ir sidabras).

Cheminiai junginiai susidaro, kai lydinį sudarantys elementai sąveikauja tarpusavyje. Pagal struktūrą jie yra vienalytės kietosios medžiagos. Cheminių junginių savybės skiriasi nuo juos sudarančių elementų savybių. Jie turi pastovią lydymosi temperatūrą. Cheminio junginio kristalinė gardelė skiriasi nuo pradinių komponentų gardelių. Cheminiame junginyje išlaikomas tam tikras elementų atomų santykis, t.y. yra cheminė junginio formulė.

Geležies-anglies sistemos būsenos diagrama

Geležis ir jos lydiniai su anglimi

Polimorfizmas – tai medžiagos ar medžiagos savybė keisti savo kristalinę gardelę keičiantis temperatūrai, α-Fe kristalinės formos ir... Anglis yra nemetalinis elementas. Gamtoje ji pasitaiko dviejų... Normaliomis sąlygomis anglis randama grafito modifikacijos pavidalu su šešiakampe sluoksniuota gardele. Modifikacija...

Tapk

Tapk- geležies ir anglies lydiniai, kuriuose yra iki 2,14 % anglies. Be to, lydinyje dažniausiai yra mangano, silicio, sieros ir fosforo. Kai kurie elementai gali būti įvedami specialiai fizinėms ir cheminėms savybėms pagerinti (legiravimo elementai).

Pagal struktūrą plienas skirstomas į:

1) hipoeutektoidas turintis iki 0,8 % anglies (sudėtis P+P);

2) eutektoidiniai plienai turintis 0,8 % anglies (P);

3) hipereutektoidas turinčių daugiau nei 0,8 % anglies (P+sec.C).

Taškas D – eutektoidinis taškas(aušinimo metu iš austenito susidaro mechaninis ferito ir cementito mišinys). Eutektoido transformacija vyksta ne iš skysčio, o iš kieto tirpalo.

Priklausomai nuo cheminės sudėties, išskiriamas anglinis ir legiruotasis plienas. Savo ruožtu angliniai plienai gali būti:

1) mažai anglies dioksido išskiriantis (anglies kiekis mažesnis nei 0,25%);

2) vidutinio anglies (anglies kiekis yra 0,25 - 0,60%);

3) didelio anglies kiekio, kuriame anglies koncentracija viršija 0,60 %.

Legiruoti plienai padalintas į:

1) mažai legiruotas - legiruojančių elementų kiekis iki 2,5%;

2) vidutinio legiruoto t- 2.5 iki 10% legiravimo elementų;

3) labai legiruotas – turi daugiau kaip 10 % legiruojančių elementų.

Pagal paskirtį plienai yra:

1) konstrukciniai, skirti kėbului ir inžineriniams gaminiams;

2) instrumentiniai, iš kurių gaminami pjovimo, matavimo, štampavimo ir kiti įrankiai. Šiuose plienuose yra

daugiau nei 0,65 % anglies;

3) su ypatingomis fizinėmis savybėmis, pavyzdžiui, su tam tikromis magnetinėmis savybėmis arba mažu linijinio plėtimosi koeficientu (elektrinis plienas, Invar);

4) su ypatingomis cheminėmis savybėmis, pavyzdžiui, nerūdijantis, karščiui atsparus arba karščiui atsparus plienas.

Priklausomai nuo kenksmingų priemaišų kiekio(sierinis ir fosforinis) plienas skirstomas į:

1. Įprastos kokybės plienas, kuriame yra iki 0,06% sieros ir

iki 0,07% fosforo.

2. Kokybiška – iki 0,035% sieros ir fosforo atskirai.

3. Aukšta kokybė - iki 0,025% sieros ir fosforo.

4. Ypač aukštos kokybės, iki 0,025 % fosforo ir iki 0,0] 5 % sieros.

Pagal deguonies pašalinimo laipsnį pagaminti iš plieno, t.y. Pagal jo deoksidacijos laipsnį jie išskiriami:

1) ramus plienas, t.y. visiškai deoksiduotas, žymimas raidėmis „sp“ prekės ženklo gale;

2) verdantys plienai – šiek tiek deoksiduoti, pažymėti raidėmis „kp“;

3) pusiau tylūs plienai, užimantys tarpinę padėtį tarp dviejų ankstesnių; yra žymimi raidėmis "ps".

Priklausomai nuo standartizuotų rodiklių (tempimo stipris σ, santykinis pailgėjimas δ%, takumo riba δ t, šaltas lenkimas), kiekvienos grupės plienas skirstomas į kategorijas, kurios žymimos arabiškais skaitmenimis.

Įprastas kokybiškas plienasžymimas raidėmis „St“ ir įprastiniu prekės ženklo numeriu (nuo 0 iki 6), priklausomai nuo cheminės sudėties ir mechaninių savybių. Kuo didesnis anglies kiekis ir plieno stiprumo savybės, tuo didesnis jo skaičius. Norėdami nurodyti plieno kategoriją, prie prekės ženklo pavadinimo pabaigoje pridedamas kategoriją atitinkantis numeris; pirmoji kategorija paprastai nenurodoma.

Pavyzdžiui: St1kp2 - įprastos kokybės, verdantis, 1 markės, antros kategorijos anglinis plienas, tiekiamas vartotojams pagal mechanines savybes (A grupė).

Kokybiški plienai pažymėtas taip: ženklo pradžioje nurodomas plieno anglies kiekis šimtosiose procentų dalyse,

Pavyzdžiui: ST45 - aukštos kokybės anglinis plienas, ramus, turi 0,45% C.

U7 - anglinis įrankių plienas, aukštos kokybės plienas, turintis 0,7% C, ramus (visi įrankių plienai gerai deoksiduoti).

Pliene esantys legiravimo elementai žymimi rusiškomis raidėmis: A – azotas, K – kobaltas, T – titanas, B – niobis, M – molibdenas, F – vanadis, B – volframas, N – nikelis, X – chromas, G – manganas. , P - fosforas, D - varis, C - silicis.

Jei po raidės, nurodančios legiravimo elementą, yra skaičius, tai nurodo šio elemento turinį procentais. Jei skaičiaus nėra, tada pliene yra 0,8–1,5% legiravimo elemento.

Pavyzdžiui: 14G2 – mažai legiruotas aukštos kokybės plienas, ramus, turi apie 14 % anglies ir iki 2,0 % mangano.

OZH16N15MZB - labai legiruotas kokybiškas plienas, ramus plienas turi 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, iki 3,0% Mo, iki 1,0% Nb.

Kokybiški ir ypač kokybiški plienai yra pažymėti taip pat, kaip ir aukštos kokybės, tačiau aukštos kokybės plieno rūšies pabaigoje jie užrašo raidę A (ši raidė prekės ženklo pavadinimo viduryje rodo, kad į plieną yra specialiai įvestas azotas), o po ypač aukštos kokybės pažymio raidė „Ш“ atskiriama brūkšneliu.

Pavyzdžiui: U8A - aukštos kokybės anglinis įrankių plienas, kuriame yra 0,8% anglies;

ZOKHGS-Sh yra ypač aukštos kokybės vidutinio legiruoto plieno, kuriame yra 0,30% anglies ir nuo 0,8 iki 1,5% chromo, mangano ir silicio.

Tam tikros plieno grupės žymimos kiek kitaip.

Rutuliniai guolių plienai žymimi raidėmis „ШХ“, po kurių nurodomas chromo kiekis procentų dešimtosiomis dalimis (ШХ6).

Greitaeigiai plienai (legiruoti mišiniais) žymimi raide „P“, o po jos esantis skaičius nurodo volframo procentą jame (P18).

Automatiniai plienai žymimi raide „A“ ir skaičiumi, nurodančiu vidutinį anglies kiekį šimtosiose procentų dalyse (A12).

Ketaus

Ketaus vadinami geležies ir anglies lydiniais, kuriuose yra daugiau kaip 2,14 % anglies. Juose yra tų pačių priemaišų kaip ir pliene, bet didesniais kiekiais.

Ketaus, skirtingai nei plienas, visiškai kristalizuojasi, susidarant eutektikai, pasižymi maža plastine deformacija ir aukštomis liejimo savybėmis.

Priklausomai nuo anglies būklės ketuje yra:

1) ketaus, kuriame visa anglis yra surišta karbido pavidalu (baltasis ketus);

2) ketaus, kuriame anglis iš esmės arba visiškai yra laisvos grafito pavidalo (pilkas, didelio stiprumo, kaliojo ketaus).

Baltas ketus neturi grafito, visa anglis yra surišta cementite Fe 3 C. Baltasis ketus, priklausomai nuo anglies kiekio, skirstomas į:

1) hipoeutektinis - anglies kiekis iki 4,3%. Struktūra susideda iš perlito, antrinio cementito ir ledeburito;

2) eutektinis - anglies kiekis 4,3%. Struktūra sudaryta iš ledeburito;

3) hipereutektinis – anglies kiekis daugiau nei 4,3%. Konstrukciją sudaro ledeburitas ir pirminis cementitas.

Taškas C - eutektika. Eutektinė transformacija vyksta iš skysčio. Gauta eutektika vadinama ledeburitu. Taške C vienu metu pusiausvyroje egzistuoja trys fazės: skystas lydalas, austenitas ir cementitas.

Pilkasis ketus turi laisvos anglies plokštelės formos grafito pavidalu. Mikroskopu bus stebimas grafitas tamsių išlenktų juostelių pavidalu šviesiame fone. Palyginti su metaliniu pagrindu, grafitas turi mažą stiprumą. Jos vietos gali būti laikomos nenutrūkstamais. Pilkasis ketus turi prastas mechanines savybes, kai bandoma tempimo bandymais. Tačiau pilkasis ketus turi ir nemažai privalumų: leidžia gauti pigius liejinius ir pasižymi geromis liejimo savybėmis. apdirbamumas, aukštos slopinimo savybės.

Pilkasis ketus pažymėtas dviem raidėmis SC ir dviem skaičiais, atitinkančiais mažiausią tempiamojo stiprio vertę MPa.

Pavyzdžiui: SCh10 - pilkasis ketus, kurio tempiamasis stipris yra 100 MPa.

Grafito inkliuzams suapvalėjus, mažėja jų neigiamas įpjovimų vaidmuo metaliniame pagrinde, didėja ketaus mechaninės savybės. Suapvalinta grafito forma pasiekiama modifikuojant. Kai magnis naudojamas kaip modifikatorius iki 0,5%, gaunamas didelio stiprumo ketus.

Kaliojo ketaus sudėtyje yra laisvos anglies sferinių grafito intarpų pavidalu. Mikroskopu šviesiame fone stebimi suapvalinti skirtingo dydžio tamsūs grūdeliai. Svarbiausios dalys yra pagamintos iš didelio stiprumo ketaus. Didelio stiprumo ketus žymimas raidėmis HF ir skaičiumi, apibūdinančiu tempimo stiprio reikšmę.

Pavyzdžiui: HF 35 - didelio stiprumo ketaus, kurio tempiamasis stipris yra 350 MPa.

Kalusis ketus yra laisvos anglies dribsnio formos grafito pavidalu. Kalusis ketus gaunamas iš baltojo ketaus grafitizuojančio atkaitinimo būdu (ilgalaikis atkaitinimas 1000°C temperatūroje). Mikroskopu šviesiame fone stebima flokuliacinė fazė.

Kalusis ketus žymimas raidėmis KCH ir dviem skaičiais: pirmasis – atsparumas tempimui, antrasis – santykinis pailgėjimas.

Pavyzdžiui: KCh 35-10 - kalusis ketus, kurio tempiamasis stipris yra 350 MPa ir santykinis pailgėjimas 10%.

Ketaus mikrostruktūra susideda iš metalinio pagrindo ir grafito inkliuzų. Ketaus savybės priklauso nuo metalo pagrindo savybių ir grafito intarpų pobūdžio.

Metalinis pagrindas gali būti:

1) perlitas (tamsus pagrindas po mikroskopu);

2) feritas-perlitas (šviesios ir tamsios zonos pakaitomis po mikroskopu);

3) feritinis (šviesus pagrindas po mikroskopu).

Metalinio pagrindo struktūra lemia ketaus kietumą.

Grafitinimas yra grafito nusodinimo procesas geležies ir anglies lydinių kristalizacijos arba aušinimo metu. Grafitinimas yra difuzijos procesas ir vyksta lėtai. Grafitavimo procesas susideda iš kelių etapų:

1) centrų formavimas, grafitizavimas;

2) anglies atomų difuzija į grafitizacijos centrus;

3) grafito telkinių augimas.

Kompozitinės medžiagos, gautos metodu

Miltelinė metalurgija

Gaminių iš miltelių gamybos technologinis procesas apima: miltelių gavimą, užtaiso paruošimą, liejimą, sukepinimą, karštą... Formuojant ruošinius iš tam tikros cheminės sudėties miltelių...

Lydinio struktūros tyrimas

Lydinių struktūros tyrimas šiame darbe atliekamas naudojant optinį mikroskopą. Vaizdas formuojamas atsispindėjusioje šviesoje. Mikroanalizei daromi bandiniai su poliruotu paviršiumi -... Analizės rezultate nustatoma intarpų forma, jų dydis, pasiskirstymas, grafito kiekis, legiravimo elementai,...

eksperimentinė dalis

1. Naudodami miltelinių medžiagų mikropjūvius, ištirkite ir grafiškai pavaizduokite medžiagų struktūrą mikroskopu. Palyginkite struktūrą su aprašymu albume.

2. Naudojant plienų mikropjūvių pavyzdžius ir pagalbinį albumą su nuotraukomis, ištirti ir grafiškai pavaizduoti jų sandarą. Naudodami teorinėje dalyje pateiktą fazių diagramą, nustatykite anglies kiekį mėginiuose ir fazės sudėtį.

3. Naudojant ketaus mikropjūvio pavyzdžius ir pagalbinį albumą su nuotraukomis, ištirti ir grafiškai pavaizduoti jų sandarą. Nustatykite ketaus tipą, grafito inkliuzų formą ir metalinio pagrindo tipą. Nustatykite baltojo ketaus anglies kiekį. Naudodami fazių diagramą nustatykite baltojo ketaus fazinę sudėtį.

4. Ištirkite geležies-anglies fazės diagramą. Identifikuokite skysčio linijas, solidus linijas, eutektinius ir eutektinius taškus, fazių virsmų linijas, geležies, cementito lydymosi taškus ir kt.

5. Remdamiesi atlikto darbo rezultatais, suformuluokite išvadas.

Laboratorinis darbas Nr. 2,

MECHANINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAS

STATYBINĖS MEDŽIAGOS

Darbo tikslas: tirti konstrukcinių medžiagų mechanines savybes ir savybių vertinimo metodus.

Teorinė dalis

Medžiagų mechaninės savybės priklauso nuo įtempių būsenos (sukuriamos bandiniuose bandymo metu), apkrovos sąlygų ir pobūdžio, greičio, temperatūros ir išorinės aplinkos būklės. Medžiagų mechaninio bandymo tikslas – tiksliai nustatyti tas ar kitas savybes ar jų derinį, kurie geriausiai apibūdins atitinkamų gaminių veikimo patikimumą tam tikromis eksploatavimo sąlygomis. Tokių mechaninių savybių rinkinį galima pavadinti konstrukcijos stiprumu.

Vertinimo kriterijais imamasi įvairių mechaninių savybių derinių. Išskiriamos šios kriterijų grupės:

1. Medžiagų stiprumo savybių vertinimai, nustatomi dažnai ir nepriklausomai nuo iš jų pagamintų gaminių savybių ir jų eksploatavimo sąlygų. Paprastai šios stiprumo savybės nustatomos tempimo sąlygomis, esant statinei apkrovai.

2. Medžiagų savybių, tiesiogiai susijusių su gaminių eksploatavimo sąlygomis, įvertinimas ir jų ilgaamžiškumo bei patikimumo nustatymas.

3. Konstrukcijos, kaip visumos, stiprumo įverčiai, nustatyti atliekant stendinius ir eksploatacinius bandymus.

Pirmosios dvi savybių vertinimo kriterijų grupės nustatomos mėginiuose, tada

kaip ir pastarieji – ant gatavų dalių ir konstrukcijų.

Pagrindinės medžiagų mechaninės savybės:

1) jėga- medžiagos gebėjimas atsispirti sunaikinimui veikiant apkrovai;

2) plastmasinis- medžiagos gebėjimas negrįžtamai pakeisti formą ir dydį be sunaikinimo veikiant apkrovai;

3) trapumas- medžiagos gebėjimas subyrėti be apsauginio energijos įsisavinimo;

4) klampumas- medžiagos gebėjimas negrįžtamai sugerti mechaninę energiją iki sunaikinimo momento;

5) elastingumas- medžiagos gebėjimas atkurti savo formą ir dydį pašalinus krovinį;

6) kietumas- medžiagos gebėjimas atsispirti kito kūno įsiskverbimui į ją paviršiniame sluoksnyje.

Įtempimo diagrama

Įtempių ir deformacijų diagramos sudarymas yra pagrindinis tempimo bandymo tikslas. Šiems tyrimams naudojami cilindriniai pavyzdžiai iš... OA zona vadinama elastine zona (pašalinus apkrovą Rpts mėgin...

Medžiagų kietumo nustatymas

Kietumas- medžiagos gebėjimas atsispirti deformacijai paviršiniame sluoksnyje veikiant vietiniam sąlyčiui.

Kietumo bandymo privalumai

2. Matuoti kietumą taikant techniką yra daug paprasčiau nei nustatyti stiprumą (nereikia specialių mėginių, atliekama... 3. Matuojant kietumą bandoma detalė nesunaikinama ir... 4. Kietumą galima išmatuoti ant mažo storio dalių, taip pat plonais sluoksniais.

Kietumo nustatymas pagal Moso skalę

su stiklu, peilio ašmenimis ir pan., kaip parodyta lentelėje. 2.1. 2.1 lentelė

eksperimentinė dalis

1. Tempimo bandymai.

1.1. Paimkite cilindrinius plieno pavyzdžius, patikrintus įtempimui.

1.2. Naudodami suportą, išmatuokite reikiamus mėginių ilgius ir skersmenis. Įveskite duomenis į 2.2 lentelę.

2.2 lentelė

1.3. Naudodami teorinėje darbo dalyje pateiktas formules, nustatykite pagrindines mechanines charakteristikas, būtent medžiagos atsparumą tempimui, santykinį pailgėjimą ir santykinį susitraukimą.

1.4. Sukurkite plieno vaizdų tempimo diagramą P-Δl koordinatėmis.

1.5. Susipažinti su mokytojo pateiktomis įvairių konstrukcinių medžiagų tempimo diagramomis, išryškinti pagrindines zonas, nustatyti mechanines charakteristikas.

2. Medžiagų kietumo nustatymas.

2.1. Brinelio kietumo nustatymas:

a) bandinys dedamas ant kietumo matavimo prietaiso stalo;

b) nustato apkrovos jėgos dydį ir apkrovos trukmę;

c) padaryti įspaudą ant mėginio, nuleisti instrumentų stalą, išimti pavyzdį;

d) mikroskopu išmatuokite gauto atspaudo skersmenį ir apskaičiuokite Brinelio kietumą.

2.2. Vickerso kietumo nustatymas:

a) nustatyti ant mikroskopo stovo sumontuoto mėginio atspaudo įstrižainių ilgius;

2.3. Anglies kiekio pliene įtakos jo kietumui tyrimas;

a) išmatuoti gautų bandinių įdubimų skersmenis plienams ST20, ST45, U8;

b) nustatykite Brinelio kietumo vertes naudodamiesi atskaitos lentelėmis;

c) sukonstruoti grafinę kietumo priklausomybę nuo anglies kiekio ir ją paaiškinti.

3. Remiantis darbo rezultatais, suformuluoti išvadas.

Laboratorinis darbas Nr.3

TYRIMAS MEDŽIAGŲ KRISTALIZAVIMO PROCESO

Darbo tikslas: tirti medžiagų kristalizacijos proceso ypatumus druskų ir metalų pavyzdžiu, nustatyti* įvairių veiksnių įtaką kristalizuojamos medžiagos struktūrai, susipažinti su terminės analizės metodais.

Teorinė dalis

Bet kuri medžiaga gali būti vienoje iš trijų agregacijos būsenų: kietos, skystos ir dujinės. Perėjimas iš vienos būsenos į kitą vyksta tam tikroje temperatūroje, vadinamoje lydymosi, kristalizacijos, virimo arba sublimacijos temperatūra.

Kietieji kristaliniai kūnai turi taisyklingą struktūrą, kurioje kristalų gardelių mazguose išsidėstę atomai ir jonai (vadinamoji trumpojo nuotolio tvarka), o atskiros ląstelės ir blokai yra tam tikru būdu orientuoti vienas kito atžvilgiu (ilgai). - diapazono tvarka). Skysčiuose tam tikra orientacija apima ne visą tūrį, o tik nedidelį skaičių atomų, kurie sudaro santykinai stabilias grupes, arba svyravimus (trumpojo nuotolio tvarka). Mažėjant temperatūrai, didėja svyravimų stabilumas, jie gali augti.

Didėjant kietosios medžiagos temperatūrai, didėja atomų judrumas gardelės vietose, didėja virpesių amplitudė ir kai ji pasiekia

Tam tikroje temperatūroje, vadinamoje lydymosi tašku, gardelė subyra ir susidaro skysta fazė.

Priešingas vaizdas pastebimas, kai skystis (lydas) atšaldomas ir vėlesnis jo kietėjimas. Atvėsus atomų judrumas mažėja, o netoli lydymosi temperatūros susidaro atomų grupės, kuriose atomai susitelkę, kaip kristaluose. Šios grupės yra kristalizacijos centrai arba branduoliai, ant kurių vėliau auga kristalų sluoksnis. Pasiekus „lydymosi – kietėjimo“ temperatūrą, vėl susidaro kristalinė gardelė, o metalas pereina į kietą būseną. Vadinamas metalo perėjimas iš skysto į kietą tam tikroje temperatūroje kristalizacija.

Būdingi kristaliniai kūnai anizotropija- savybių priklausomybė nuo krypties. Amorfiniai kūnai (pavyzdžiui, stiklas) yra izotropinis- jų savybės nepriklauso nuo krypties.

Panagrinėkime termodinamines kristalizacijos sąlygas. Bet kurios sistemos energetinei būsenai būdingas tam tikras vidinės energijos rezervas, kurį sudaro molekulių, atomų ir kt. judėjimo energija. Laisvoji energija yra ta vidinės energijos sudedamoji dalis, kuri izoterminėmis sąlygomis gali būti paversta darbu. Laisvosios energijos kiekis kinta keičiantis temperatūrai, tirpstant, polimorfinėms transformacijoms ir kt.

Pagal antrąjį termodinamikos dėsnį kiekviena sistema linkusi į minimalią laisvosios energijos vertę. Bet koks spontaniškai vykstantis procesas įvyksta tik tuo atveju, jei nauja būsena yra stabilesnė, t.y. turi mažiau laisvos energijos. Pavyzdžiui, rutulys linkęs riedėti žemyn nuožulnia plokštuma, taip sumažindamas jo laisvąją energiją. Spontaniškas rutulio grįžimas į pasvirusią plokštumą yra neįmanomas, nes tai padidintų jo laisvąją energiją.

Kristalizacijos procesas paklūsta tam pačiam dėsniui. Metalas kietėja, jei kietoje būsenoje yra mažiau laisvos energijos, ir tirpsta, jei skystoje būsenoje yra mažiau laisvos energijos. Skystos ir kietos būsenos laisvosios energijos pokytis keičiantis temperatūrai parodytas Fig. 3.1. Laisvosios energijos temperatūros pokyčiai skiriasi skystos ir kietos medžiagos būsenose.

Ryžiai. 3.1. Termodinaminės kristalizacijos sąlygos

Skiriamos teorinės ir faktinės kristalizacijos temperatūros.

T 0 – teorinė arba pusiausvyros kristalizacijos temperatūra, kuriai esant F skystis = F kietas. Šioje temperatūroje metalo egzistavimas tiek skystoje, tiek kietoje būsenoje yra vienodai tikėtinas. Tikra kristalizacija prasidės, kai šis procesas bus termodinamiškai naudingas sistemai, esant sąlygai ΔF = F l - F kieta medžiaga, kuriai reikalingas tam tikras peršalimas. Temperatūra, kurioje praktiškai vyksta kristalizacija, vadinama faktinė kristalizacijos temperatūra T kr. Skirtumas tarp teorinės ir faktinės kristalizacijos temperatūrų vadinamas hipotermijos laipsnis:ΔT = T 0 - T kr. Kuo didesnis peršalimo laipsnis ΔT, tuo didesnis laisvųjų energijų skirtumas ΔF, tuo intensyvesnė kristalizacija vyks.

Lygiai taip pat, kaip kietėjimui reikalingas peršalimas, kad būtų pasiekta tikroji kristalizacijos temperatūra, lydant reikia perkaitinti, kad būtų pasiekta tikroji lydymosi temperatūra.

Kristalizacijos proceso mechanizmas

1) kristalizacijos centrų branduolių susidarymas; 2) kristalų augimas iš šių centrų. Esant temperatūrai, artimai kietėjimo temperatūrai, skystame metale susidaro nedidelės atomų grupės, todėl...

Šiluminė analizė

Ryžiai. 3.5. Aušinimo kreivių tipai Kai kristalizuojasi grynas elementas, šilumos pašalinimas, atsirandantis dėl aušinimo, kompensuojamas šilumos...

Lengvo plieno luito konstrukcija

Tyliojo plieno luito konstrukcijos schema parodyta fig. 3.7. Luito struktūra susideda iš trijų zonų: išorinės smulkiagrūdės zonos 1, stulpinės zonos... Pav. 3.7. Metalo luito konstrukcija

eksperimentinė dalis

1. Atlikti metalo šiluminę analizę.

1.1. Įjunkite krosnį, kurioje dedamas metalinis mėginys.

1.2. Mėginį pašildyti (išlydyti) iki laboranto nurodytos temperatūros.

1.3. Matuokite matavimo prietaiso rodmenis kas 60 sekundžių. Rodmenys verčiami naudojant kalibravimo lentelę.

1.4. Pasiekus galutinę eksperimento temperatūrą, išjunkite krosnį ir atlikite metalo aušinimo procesą (kristalizaciją).

1.5. Matuokite matavimo prietaiso rodmenis kas 60 sekundžių.

1.6. Sukurkite šildymo ir vėsinimo kreives koordinatėmis

„Temperatūra – laikas“ viename grafike.

1.7. Nustatyti suvestinių transformacijų kritinius taškus ir

hipotermijos laipsnis.

2. Ištirkite kristalizacijos procesą naudojant metalų druskų pavyzdį.

2.1. Lašelius sočiųjų druskos tirpalų užlašinkite ant stiklelio ir padėkite ant mikroskopo scenos.

2.2. Apsvarstykite ir grafiškai pavaizduokite druskų struktūras, gautas po tam tikro laiko natūralaus vandens garavimo proceso metu. Nustatyti kristalinių darinių tipus, zonų susidarymo seką, jų skaičių.

3. Remdamiesi eksperimento rezultatais, suformuluokite išvadas.

Laboratorinis darbas Nr.4

TERMINIŲ SAVYBĖS TYRIMAI

STATYBINĖS MEDŽIAGOS

Tikslas darbas: tirti medžiagų termofizines savybes. Nustatykite lydinio linijinio plėtimosi temperatūros koeficientą.

Teorinė dalis

Nemažai prietaisų gamybos pramonės šakų reikalauja naudoti medžiagas su griežtai reguliuojamomis šiluminėmis savybėmis.Pagrindinės termofizinės savybės yra: atsparumas karščiui, atsparumas šalčiui, šilumos laidumas, atsparumas karščiui, šiluminė talpa, šiluminė plėtra.

Karščiui atsparus reiškia medžiagų gebėjimą patikimai atlaikyti aukštą temperatūrą (trumpalaikį arba tam tikrą laiką, panašų į įprastą veikimo laiką) nepažeidžiant ir nepažeidžiant kitų praktiškai svarbių savybių. Atsparumo karščiui dydis vertinamas pagal atitinkamas temperatūros vertes, kurioms esant pasireiškė savybių pokyčiai (pavyzdžiui, neorganinių dielektrikų elektrinės savybės). Organinių dielektrikų atsparumą karščiui dažnai lemia prasidėjusi mechaninė deformacija. Jeigu savybių pablogėjimas nustatomas tik ilgai veikiant aukštai temperatūrai – dėl lėtai vykstančių cheminių procesų, tai yra vadinamasis. terminis medžiagos senėjimas. Be temperatūros poveikio, senėjimo greičiui didelę įtaką gali turėti: padidėjęs oro slėgis, deguonies koncentracija,

įvairūs cheminiai reagentai ir kt.

Daugeliui trapių medžiagų (stiklui, keramikai) svarbus atsparumas staigiems temperatūros pokyčiams – šiluminiams impulsams. Gebėjimas atlaikyti šiluminius pokyčius vadinamas karščiui atsparus. Kai medžiagos paviršius greitai pašildomas arba vėsinamas, dėl temperatūros skirtumo tarp išorinio ir vidinio medžiagos sluoksnių susidarymo ir netolygaus šiluminio plėtimosi ar susitraukimo gali susidaryti įtrūkimai. Šiluminė varža vertinama pagal šilumos ciklų skaičių, kurį medžiagos mėginys atlaikė be pastebimo savybių pasikeitimo.

Atlikus bandymus nustatomas medžiagos atsparumas šiluminiam poveikiui, o ši varža skirtingais atvejais gali būti nevienoda. Pavyzdžiui, medžiaga, kuri gali lengvai atlaikyti trumpalaikį kaitinimą iki tam tikros temperatūros, gali pasirodyti nestabili terminio senėjimo atžvilgiu, kai ilgai veikiama net žemesnėje temperatūroje, arba medžiaga, kuri gali atlaikyti ilgalaikį kaitinimą iki aukštos pastovios temperatūros. Temperatūra gali įtrūkti ir pakeisti savo savybes greitai aušinant. Padidintos temperatūros bandymą kartais gali tekti atlikti tuo pat metu esant padidintai oro drėgmei (tropinis klimatas).

Kai įranga suprojektuota veikti žemoje temperatūroje, svarbus jos atsparumas šalčiui – medžiagos gebėjimas patikimai atlaikyti žemą temperatūrą, pavyzdžiui, nuo -60°C ir žemesnę, nepažeidžiant ir nepriimtino kitų praktiškai svarbių savybių pablogėjimo. Esant žemai temperatūrai, kaip taisyklė, gerėja izoliacinių medžiagų elektrinės savybės, tačiau daugelis medžiagų, normalioje temperatūroje lanksčios ir elastingos, žemoje temperatūroje tampa labai trapios ir standžios, o tai lemia nepatikimą veikimą.

Visos kietosios medžiagos gali praleisti šilumą vienu ar kitu laipsniu. Vieni blogesni, kiti geresni. Šilumos laidumas – tai medžiagų savybė perduoti šilumą iš labiau šildomų kūno dalių į mažiau šildomas, o tai lemia temperatūros išlyginimą.

Iš esmės yra šie šilumos energijos perdavimo medžiagoje būdai:

1) radiacija– visi kūnai, nesvarbu, kokia jų temperatūra, skleidžia energiją. Tai gali būti grynai terminis reiškinys (šiluminė spinduliuotė) ir

liuminescencija (fosforescencija ir fluorescencija), kuri yra neterminės kilmės;

2) konvekcija- tiesioginis šilumos perdavimas, susijęs su skysčių ir dujų judėjimu;

3) šilumos laidumas- šilumos perdavimas dėl medžiagos atomų ar molekulių sąveikos. Kietosiose medžiagose šiluminė energija daugiausia perduodama šiuo metodu.

Pagrindinis Furjė šilumos laidumo dėsnis teigia, kad šilumos srauto tankis yra proporcingas temperatūros gradientui. Dėsnis galioja izotropiniams kūnams (savybės nepriklauso nuo krypties). Anizotropinėms kietosioms medžiagoms būdingi šilumos laidumo koeficientai pagrindinių ašių kryptimi.

Paprastai šilumos laidumą kietose medžiagose atlieka du mechanizmai - srovės nešėjų (daugiausia elektronų) judėjimas ir gardelės atomų elastingos šiluminės virpesės. Aliuminis, auksas, varis ir sidabras turi didžiausią šilumos laidumo koeficientą. Sudėtingesnės gardelės struktūros kristalai turi mažesnį šilumos laidumą, nes ten šiluminių elastinių bangų sklaidos laipsnis didesnis. Šilumos laidumo mažėjimas pastebimas ir formuojantis kietiems tirpalams, nes tokiu atveju atsiranda papildomi šiluminių bangų sklaidos centrai. Heteratapiniuose (daugiafaziuose) lydiniuose šilumos laidumo koeficientas yra susidariusių fazių šilumos laidumo koeficientų suma. Junginių šilumos laidumas visada yra žymiai mažesnis nei juos sudarančių komponentų šilumos laidumas.

Šilumos talpa- tai yra pačios medžiagos savybė; ji nepriklauso nuo konkretaus produkto struktūrinių savybių, jo poringumo ir tankio, kristalų dydžių ir kitų veiksnių. Šiluminė talpa – tai šilumos kiekis, atitinkantis medžiagos vieneto temperatūros pokytį 1°C.

Šiluminis plėtimasis- kūnų tūrio ir linijinių matmenų padidėjimas keičiantis temperatūrai. Jis būdingas beveik visoms medžiagoms.

Nors surišimo jėgų stipris kietajame kūne yra labai didelis, elementariųjų dalelių (atomų, jonų) judėjimo galimybės yra. Tiek amorfiniuose, tiek kristaliniuose kūnuose atomai vibruoja šalia pusiausvyros centro.

Šiuo atveju svyravimų amplitudė didėja didėjant temperatūrai. Praktika rodo, kad daugumos medžiagų savitasis tūris didėja didėjant temperatūrai, t.y. atsiranda šiluminis plėtimasis. Tačiau šiluminio plėtimosi reiškinys yra susijęs ne su atomų vibracinio judėjimo amplitudės padidėjimu, o su jo anharmoniškumu. Norint suprasti reiškinio esmę, reikia atsižvelgti į jėgų sąveiką formuojant cheminį ryšį tarp atomų, taip pat į sistemos potencialios energijos priklausomybę nuo tarpatominio atstumo. Bet kokio tipo cheminis ryšys apima patrauklių ir atstumiančių jėgų pusiausvyrą tarp atomų. Kai atomai artėja vienas prie kito, iš pradžių dominuoja traukos jėgos. Priartinus atomus prie tam tikros ribos, sumažėja sistemos energija, t.y. suteikia jai didesnį stabilumą. Tačiau esant pakankamai mažam tarpatominiam atstumui atsiranda atstumiančių jėgų, trukdančių tolesniam atomų artėjimui. Šių jėgų poveikis didėja mažėjant tarpatominiam atstumui, o tai atitinka sistemos energijos padidėjimą. Esant tam tikrai tarpatominio atstumo vertei, atstūmimo ir traukos jėgos bus subalansuotos, o po to tolesniam požiūriui reikia taikyti išorinę jėgą, kuri atitinka teigiamas susidariusios jėgos F res reikšmes.

Ryžiai. 4.1. Jėgų sąveikos schema tarp

priešingai įkrautos dalelės

Potencialus šulinys pasižymi stipriai išreikšta asimetrija. Tarkime, kad tam tikroje temperatūroje vibruojantis atomas turi tam tikrą energiją. Šiuo atveju jis svyruoja centro atžvilgiu, pakaitomis nukrypdamas „kairėn-dešinėn“. Kadangi poslinkiai iš padėties

pusiausvyra turi būti identiška, tada sistemos energijos padidėjimas sukelia svyravimų centro poslinkį tarpatominio atstumo ašyje. Taigi vidutinis atstumas tarp atomų didėja didėjant temperatūrai, o tai atitinka kūno šiluminį plėtimąsi.

Taigi kietųjų kūnų šiluminio plėtimosi reiškinys grindžiamas jo atomų vibracinio judėjimo anharmoniškumu, o šiluminių virpesių nukrypimo nuo harmoninio dėsnio laipsniu, t.y. kūno šiluminio plėtimosi dydį daugiausia lemia potencialo šulinio asimetrijos laipsnis. Paprastai medžiagose, turinčiose joninį ryšį, potencialo šulinys pasižymi dideliu pločiu ir asimetrija. Šis faktas lemia reikšmingą vidutinių tarpatominių atstumų padidėjimą, kai jie kaitinami, arba reikšmingą joninių junginių šiluminį plėtimąsi.

Priešingai, medžiagose, kuriose vyrauja kovalentinis ryšys (boridai, nitridai, karbidai), potencialo šulinys turi smailaus įdubimo formą, todėl jo simetrijos laipsnis yra didesnis. Todėl atstumo tarp atomų padidėjimas kaitinant yra palyginti mažas, o tai atitinka santykinai mažą jų šiluminį plėtimąsi. Metalai, kaip taisyklė, padidino šiluminį plėtimąsi, nes metaliniai ryšiai paprastai yra silpnesni nei joniniai ir kovalentiniai ryšiai. Galiausiai, organiniams polimerams būdingas labai didelis plėtimasis kaitinant dėl ​​silpnų van der Waals jėgų, veikiančių tarp molekulių, o stiprios kovalentinės jėgos veikia molekulėse.

Kiekybiškai medžiagų šiluminis plėtimasis apskaičiuojamas pagal šias vertes:

1. Temperatūros tiesinio plėtimosi koeficientas tam tikroje temperatūroje (TCLE), atitinkantis santykinį bandinio pailgėjimą, kai temperatūra keičiasi be galo mažu greičiu.

2. Tūrinio plėtimosi temperatūros koeficientas, apibūdinantis medžiagos trimatį plėtimąsi.

Svarbi praktinė pasekmė yra būtinybė naudoti TCLE duomenis, gautus tam tikrame temperatūros diapazone, kuriame medžiaga veikia. Negalima lyginti temperatūros koeficientų
medžiagų plėtimasis, matuojamas esant skirtingoms temperatūroms.

Izotropinėms medžiagoms (kristalams su kubine gardele, stiklui) šiluminio plėtimosi koeficientas visomis kryptimis yra vienodas. Tačiau dauguma kristalinių medžiagų yra anizotropinės (išilgai skirtingų ašių plėtimasis yra skirtingas). Šis reiškinys ryškiausias, pavyzdžiui, sluoksniuotose medžiagose (grafite), kai cheminės jungtys turi ryškų kryptingumą. Dėl to grafito plėtimasis išilgai sluoksnio yra daug mažesnis nei statmenas jam. Kai kurioms panašioms medžiagoms su stipriai išreikšta anizotropija LTEC vertė vienoje iš krypčių gali pasirodyti net neigiama. Pavyzdžiui, kordieritas 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2, kuriame šiluminio plėtimosi metu išilgai vienos ašies stebimas kristalų plėtimasis, o išilgai kitos ašies – suspaudimas, atitinkantis konstrukcijos sluoksnių konvergenciją. Šis reiškinys naudojamas technikoje; Lauke ir kristalinėje medžiagoje chaotiškas kristalų pasiskirstymas lemia abipusę jų teigiamo ir neigiamo plėtimosi orientaciją. Rezultatas – žemos TCLE vertės medžiaga, pasižyminti labai dideliu atsparumu karščiui. Tuo pačiu metu tokiose medžiagose grūdelių ribose gali atsirasti didelių įtempių, kurios turi įtakos jų mechaniniam stiprumui. Daugiafazėms medžiagoms ties dviejų besiliečiančių fazių, turinčių skirtingus šiluminio plėtimosi koeficientus, ribos, gniuždymo įtempiai veiks fazę su dideliu plėtimosi koeficientu, o tempimo įtempiai veiks fazę su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu (kai kaitinama). Aušinant, įtampos keičiasi ženklais. Viršijus kritines įtempių vertes, medžiaga gali įtrūkti ir net sunykti.

Taigi, TCLE yra struktūrai jautri savybė ir yra jautri medžiagos struktūros pokyčiams, pavyzdžiui, polimorfinių transformacijų buvimui joje. Šiuo atžvilgiu daugiafazių medžiagų plėtimosi kreivėse gali būti pastebėti vingiai, sutrinka jų monotoniškumas.

Jei kūno plėtimasis tam tikrame temperatūrų diapazone vyksta tolygiai, tai grafiškai plėtimasis bus išreikštas tiesia linija (4.2 pav.), o vidutinis tiesinio plėtimosi koeficientas skaitine prasme bus lygus kampo liestine. šios tiesios linijos polinkis į temperatūros ašį, susijęs su santykiniu mėginio ilgio pokyčiu.

Ryžiai. 4.2. Vienodas kūno išsiplėtimas kaitinant

Tačiau mėginio išplėtimas ne visada vyksta vienodai. Šiluminio plėtimosi charakteristikų tyrimas skirtinguose temperatūrų intervaluose taip pat leidžia daryti netiesiogines išvadas apie temperatūrą ir įvairių medžiagos struktūrinių transformacijų pobūdį. Tokiais atvejais šiluminio plėtimosi priklausomybė nuo temperatūros bus išreikšta ne tiesia linija, o sudėtingesne priklausomybe (4.3 pav.).

Ryžiai. 4.3. Netolygus kūno išsiplėtimas kaitinant

Norėdami rasti plėtimosi koeficiento reikšmę atskiruose plėtimosi kreivės taškuose, per kreivės tašką, atitinkantį matavimo temperatūrą, reikia nubrėžti temperatūros ašies liestinę. Linijinio plėtimosi koeficiento dydis bus išreikštas liestinės polinkio kampo liestine prie temperatūros ašies.

Kūnų šiluminio plėtimosi dydis kaitinant pirmiausia priklauso nuo medžiagos pobūdžio, t.y. dėl jo cheminės ir mineraloginės sudėties, erdvinės gardelės struktūros, cheminio ryšio stiprumo ir kt. Taigi,

Keramikos šiluminio plėtimosi koeficiento reikšmę pirmiausia lemia kristalinės fazės pobūdis, stiklo - cheminė sudėtis, o stiklo keramikos - kristalinės fazės pobūdis, likutinės stiklinės medžiagos cheminė sudėtis. fazė ir jų santykis.

Stiklinės medžiagos turi sudėtingą plėtimosi priklausomybę nuo temperatūros. Iš pradžių iki vadinamosios stiklėjimo temperatūros, artimos minkštėjimo temperatūrai, plėtimasis yra proporcingas temperatūrai. Esant aukštesnei nei stiklėjimo temperatūrai, pailgėjimo greitis smarkiai padidėja. Ši sekcija atitinka perėjimo intervalą nuo trapios būsenos iki labai klampios būsenos, kai vyksta stiklo struktūrinės pertvarkos procesai, o stiklėjimo temperatūra laikoma trapios būsenos riba. Pasiekus maksimumą, pailgėjimas pradeda mažėti, o tai susiję su stiklo mėginio susitraukimu dėl jo minkštėjimo.

TCLE yra techninė medžiagos charakteristika ir apskaičiuojama pagal formulę

čia l 0 – kūno ilgis esant pradinei temperatūrai T 0 ;

l t - kūno ilgis, pašildytas iki temperatūros T.

TCLE yra ilgio pokytis pasikeitus temperatūrai 1 laipsniu, susijęs su pradiniu mėginio ilgiu. Medžiagos su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu naudojamos kaip didelio tikslumo prietaisų ir įrangos dalys, kurios kaitinant neturi keisti matmenų. Standžiai sujungiant įrenginio dalis, pavyzdžiui, metalo ir stiklo sandūroje, būtina parinkti medžiagas, kurių TCLE reikšmės yra panašios, nes priešingu atveju aušinant dalių sandūroje atsiras įtempiai, gali susidaryti įtrūkimai. trapus stiklas, o jungtis nebus sandari vakuumui. TCLE artumas taip pat būtinas mikroschemų sluoksniams, kuriems technologinių operacijų metu arba eksploatacijos metu keičiasi temperatūra, kitaip grandinės sluoksniai gali būti sunaikinami.

Šiluminio plėtimosi koeficientas taip pat vaidina svarbų vaidmenį vertinant medžiagų šiluminę varžą: kuo mažesnė TCLE, tuo didesnė šiluminė varža.

Yra metalų lydinių, kurie nepaklūsta bendriesiems šiluminių savybių dėsniams. Tokie lydiniai yra geležies ir nikelio lydiniai Re-M1. Lydinys, kuriame yra 36% nikelio, turi artimą nuliui TCLE vertę ir yra vadinamas invar(lot. „nekeičiamas“).

Inžinieriai naudojasi kita šilumine savybe, būtent šiluminis tamprumo modulio koeficientas(TKMU). Bet kuriame kietame kūne, įskaitant metalus, kaitinant pastebimas tamprumo modulio, kuris yra tarpatominių ryšių jėgų matas, sumažėjimas. Fe-Ni lydinio ši savybė turi anomalią priklausomybę: TKMU modulis didėja arba išlieka pastovus didėjant temperatūrai. Tas pats invaras su 36% nikelio turi didžiausią TKMU. Konkrečios cheminės sudėties parinkimas leidžia sukurti lydinius, kurių TMC praktiškai nepriklauso nuo temperatūros. Šie lydiniai vadinami elinvars.

Gamybai naudojamas plienas, turintis tam tikrą šiluminį plėtimąsi termobimetalai, kai mažo šiluminio plėtimosi sluoksnis (pasyvus sluoksnis) patikimai sujungiamas valcavimo būdu prie kito didesnio šiluminio plėtimosi sluoksnio (aktyvusis sluoksnis). Bimetalinės plokštės naudojamos kaip temperatūros reguliatorius prietaisų gamyboje.

Tokios plokštės kaitinimas sukelia jos kreivumą, kuris leidžia uždaryti elektros grandinę. Pagrindinė termobimetalų savybė yra šiluminis jautrumas- gebėjimas pasilenkti kintant temperatūrai.

Kvarcinio dilatometro, naudojamo tiesinio plėtimosi temperatūros koeficientui matuoti, aprašymas

Kitas strypo galas yra prijungtas prie indikatoriaus galvutės strypo. Indikatoriaus galvutė sumontuota ant metalinio stovo. Tvirtas strypo kontaktas su pavyzdžiu pasiekiamas naudojant indikatoriaus spyruoklės slėgį. Išplečiant, pavyzdys spaudžiamas per...

eksperimentinė dalis

1. Susipažinkite su dilatometro prietaisu.

2. Įdėkite mėgintuvėlį su bronzos mėginiu į vamzdžio krosnį.

3. Įjunkite orkaitę ir kombinuotą matuoklį, kad pamatytumėte rodmenis.

4. Nustatykite indikatorių į nulį.

5. Reguliariais intervalais (pavyzdžiui, po 20°C) matuokite indikatoriaus rodmenis naudodami kalibravimo lentelę.

6. Įveskite eksperimentinius duomenis į lentelę. 4.2.

čia α yra tiesinio plėtimosi koeficientas;

n- indikatoriaus rodmenys;

k- indikatoriaus padalijimo kaina;

(T 2 - T 1) - temperatūros skirtumas (patalpos ir galutinis) pasirinktam intervalui;

l- pradinis mėginio dynas;

α kv – kvarco plėtimosi korekcija.

8. Sukonstruoti ir paaiškinti grafinę bandinio pailgėjimo priklausomybę nuo temperatūros.

9. Išanalizuoti gautus bronzos, kuri yra vario ir alavo lydinys, rezultatus, atsižvelgiant į tai, kad α varis = 160 ·10 -7 g -1, α alavas = 230 ·10 -7 g -1.

10. Susipažinkite su nemetalinių medžiagų plėtimosi kreivėmis, išryškinkite charakteringas zonas, paaiškinkite procesus, vykstančius medžiagose kaitinant.

11. Remdamiesi darbo rezultatais, suformuluokite išvadas.

Laboratorinis darbas Nr.5

AKYTŲ KOMPOZITINIŲ MEDŽIAGŲ TYRIMO METODAI

Darbo tikslas: susipažinti su įvairiomis poringomis medžiagomis ir jų gamybos technologija. Nustatyti polimerinių, kompozitinių ir stiklo keramikos medžiagų vandens įgeriamumą ir atlikti gautų rezultatų lyginamąją analizę.

Teorinė dalis

Visos medžiagos didesniu ar mažesniu mastu turi vandens absorbcija, t.y. gebėjimas įsisavinti V drėgmės iš aplinkos ir drėgmės pralaidumas, tie. gebėjimas praleisti vandenį per save. Atmosferos ore visada yra tam tikras vandens garų kiekis.

Medžiagos vandens absorbcijai didelę įtaką daro jos struktūra ir cheminė prigimtis. Svarbų vaidmenį vaidina medžiagos viduje esančių kapiliarų tarpų, į kuriuos prasiskverbia drėgmė, buvimas ir dydis. Labai porėtos medžiagos, ypač pluoštinės, pasižymi dideliu vandens sugeriamumu. Vandens sugėrimo nustatymas padidinus sudrėkinto mėginio masę suteikia tam tikrą supratimą apie medžiagos gebėjimą sugerti drėgmę.

Bet kokia poringa konstrukcinė medžiaga (metalinė, keramika, stiklo keramika ar polimeras) paprastai yra kietos medžiagos derinys su tuštumais - poromis. Porų tūris, jų dydžiai ir pasiskirstymo būdai turi didelę įtaką daugeliui gaminių ir medžiagų savybių. Pavyzdžiui, keramikos mechaninis stiprumas priklauso ne tik nuo bendro poringumo, bet ir nuo porų dydžio bei jų pasiskirstymo tolygumo. Neabejotina, kad didėjant poringumui, keramikos stiprumas mažėja, nes daugėja konstrukcinių defektų ir mažėja sukibimo stiprumas.

Nustatyta, kad vandeniu užpildytų porų tūris lemia produktų atsparumą šalčiui; porų skaičius, dydis ir pasiskirstymo pobūdis daugiausia lemia krosnių įdėklų atsparumą šlakui; poringumas turi įtakos medžiagų šilumos laidumui.

Poros medžiagose yra įvairių formų, kontūrų, gali netolygiai pasiskirstyti visame tūryje, todėl net naudojant šiuolaikinius porometrus itin sunku išgauti pilną poringumo charakteristiką. Nepaisant formų įvairovės, poras galima suskirstyti į:

1. Uždarytos poros- skysčiai ir dujos, kurių negalima patekti į juos.

2. Atviras- poros, prieinamos prasiskverbimui.

Atviros poros savo ruožtu skirstomos į:

1) aklavietė- poros, užpildytos skysčiu ir dujomis, atviros iš vienos pusės;

2) kanalo formavimas- poros atsidaro abiejuose galuose, sukuriant porų kanalus.

Medžiagos pralaidumą drėgmei pirmiausia lemia kanalus formuojančios poros, esant slėgio skirtumams jų atviruose galuose. Poringumas ir pralaidumas yra svarbios visų tipų techninių medžiagų tekstūros savybės.

Kadangi tiesioginiai medžiagų akytumo matavimo metodai yra labai sudėtingi, šis rodiklis dažnai vertinamas nustatant kitas savybes, kurios tiesiogiai priklauso nuo poringumo. Šie rodikliai apima medžiagos tankį ir vandens sugėrimą.

Pažvelkime į kai kuriuos apibrėžimus.

Tikrasis tankis- medžiagos masės ir tūrio santykis, neatsižvelgiant į poras.

Tariamas tankis- tai yra kūno svorio ir viso jo užimamo tūrio santykis, įskaitant poras.

Santykinis tankis- tariamo tankio ir tikrojo tankio santykis. Tai reiškia kietųjų medžiagų tūrio dalį medžiagoje.

Vandens sugėrimas yra visiškai prisotintos medžiagos sugerto vandens masės ir sauso mėginio masės santykis (išreiškiamas procentais).

Išmatavus aukščiau nurodytas charakteristikas, galima įvertinti bendrą, atvirą ir uždarą keramikos poringumą.

Tikrasis (bendras) poringumas- bendras visų atvirų ir uždarų porų tūris, išreikštas procentais nuo bendro medžiagos tūrio. Ši reikšmė žymima P ir skaitine prasme yra lygi uždaro ir atviro poringumo sumai.

Tariamas (atviras) poringumas- tai visų atvirų kūno porų (užpildytų vandeniu verdant) tūrio santykis su visu medžiagos tūriu, įskaitant visų porų tūrį. Vertė žymima P 0 ir išreiškiama %.

Uždaras poringumas- tai visų uždarų kūno porų tūrio ir jo tūrio santykis, įskaitant visų porų tūrį, žymimas P 3 ir išreiškiamas %.

Polimerinių medžiagų vandens sugėrimas

Esant žemai temperatūrai ir trumpam vandens sąlyčiui su polimeru, brinkimas yra ribotas ir tęsiasi iki nedidelio... Kompozitinėse medžiagose, kurios yra plastikai, atsparumas vandeniui... Plastikai yra nemetalinės medžiagos, kurių pagrindą sudaro natūralūs arba sintetiniai didelės molekulinės masės junginiai...

Plastikų klasifikacija

Plastikai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus, pavyzdžiui, pagal sudėtį, ryšį su šiluma ir tirpikliais ir kt.

Pagal kompoziciją plastikai skirstomi į:

1) neužpildytas. Jie yra grynos formos derva.

2) užpildytas (sudėtinis). Be dervos, juose yra užpildų, plastifikatorių, stabilizatorių, kietiklių ir specialių priedų.

Užpildai pridedama 40-70% (pagal svorį), siekiant padidinti mechanines savybes, sumažinti susitraukimą ir sumažinti medžiagų sąnaudas (užpildo kaina yra mažesnė nei dervos kaina). Tačiau užpildas padidina plastiko higroskopiškumą ir pablogina elektrines charakteristikas.

Plastifikatoriai(glicerinas, ricinos arba parafino aliejus) įvedamas 10-20%, siekiant sumažinti trapumą ir pagerinti stuburo formą.

Stabilizatoriai(suodžiai, sieros junginiai, fenoliai) įvedami kelių procentų kiekiu, kad sulėtintų senėjimą, o tai stabilizuoja savybes ir pailgina tarnavimo laiką. Senėjimas – tai savaiminis negrįžtamas svarbiausių medžiagos eksploatacinių savybių pokytis eksploatacijos ir sandėliavimo metu, atsirandantis dėl sudėtingų fizinių ir cheminių procesų.

Kietikliai Jie taip pat įvedami kelių procentų kiekiu polimerų molekulėms sujungti su cheminiais ryšiais.

Specialūs priedai- tepalai, dažikliai, mažinantys statinius krūvius, mažinantys degumą, apsaugantys nuo pelėsio.

Gaminant putas ir porėtą plastiką, dedama porų formuotojų – medžiagų, kurios kaitinant suminkštėja, išskirdamos didelį kiekį dujų, kurios putoja dervą.

Kalbant apie šildymą ir tirpikliai, plastikai skirstomi į termoplastinius ir termoreaktyvius.

Termoplastiniai polimerai(termoplastikai) – polimerai, kurie gali pakartotinai suminkštėti kaitinant ir sukietėti vėsdami, nepakeisdami savo savybių. Šiuose polimeruose tarp molekulių veikia silpnos van der Waaps jėgos ir nėra cheminių ryšių. Termoplastikai taip pat tirpsta tirpikliuose.

Termoreaktyvūs polimerai(termoreaktingi) ištirpsta kaitinant iki tam tikros temperatūros ir dėl cheminių reakcijų toje pačioje temperatūroje, vėsdami, sukietėja (kaip sakoma, „iškepa“), virsta kieta, netirpstančia ir netirpia medžiaga. Šiuo atveju kartu su silpnomis van der Waals jėgomis tarp molekulių veikia stiprūs cheminiai ryšiai, vadinami skersiniais. Jų atsiradimas yra polimero kietėjimo proceso esmė.

Mažinant užpildo poveikį Plastikai skirstomi į šiuos tipus:

1) su lakštu užpildas (getinaksas, tekstolitas, stiklo pluoštas, medžiu laminuotas plastikas);

2) su pluošto užpildu(stiklo pluoštas, asbesto stiklo pluoštas, stiklo pluoštas);

3) su milteliniu užpildu(fenoplastai, aminoplastai,

epoksidiniai preso milteliai);

4) be užpildo(polietilenas, polistirenas);

5) su dujų-oro užpildu(putplastis).

Getinaksas susideda iš dviejų ar daugiau sluoksnių patvaraus, karščiui atsparaus, impregnuoto popieriaus, apdoroto termoreaktinga fenolio-formaldehido rezolio tipo derva (bakelite). Siekiant padidinti atsparumą karščiui, į kai kurių markių getinaksą papildomai dedama organinių silicio medžiagų, o lipnumui padidinti pridedama epoksidinių dervų. Getinax yra pigi medžiaga, naudojama elektroninėje įrangoje, gaminant įvairių tipų plokščias elektros izoliacines dalis ir spausdintinių plokščių pagrindus.

Getinax atsparumas karščiui yra 135°C. Trūkumai: lengvas sluoksniavimasis išilgai užpildo lakštų, higroskopiškumas (dėl to pablogėja elektros izoliacinės savybės). Siekiant apsaugoti nuo drėgmės, paviršius padengiamas laku.

Tekstolitas – presuota medžiaga medvilninio audinio lakštų pagrindu, impregnuota, kaip getinaksas, bakelitu. Jį lengviau apdoroti nei getinax, jis turi didesnį atsparumą vandeniui, atsparumą gniuždymui ir atsparumą smūgiams. Textolite yra 5-6 kartus brangesnis nei getinax. Atsparumas karščiui 150°C.

Stiklo pluoštas- medžiaga, sudaryta iš dviejų ar daugiau sluoksnių bešarminio stiklo audinio, impregnuoto įvairiomis termoreaktyviosiomis dervomis.

Stiklo pluoštas, palyginti su getinaksu ir tekstolitu, turi padidintą atsparumą drėgmei, atsparumą karščiui ir geresnius elektrinius bei mechaninius parametrus, tačiau yra mažiau mechaniškai apdirbamas. Stiklo pluoštas pasižymi geromis slopinimo savybėmis (gebėjimas slopinti vibracijas) ir šiuo atžvilgiu yra pranašesnis už plieną ir titano lydinius. Pagal šiluminį plėtimąsi jis artimas plienui. Atsparumas karščiui - 185°C. Stiklo pluoštas yra plačiai naudojamas, nes jis sujungia mažą svorį, didelį stiprumą, atsparumą karščiui ir geras elektrines savybes.

Medžiu laminuotas plastikas yra medžiaga, užpildyta pjuvenomis arba fanera.

Lakštinis folijos plastikas turi specialią paskirtį ir yra naudojami spausdintinių plokščių gamybai. Jie yra laminuotas plastikas, iš vienos arba abiejų pusių padengtas elektrolitiniu būdu pagaminta vario folija.

Šis folijos gamybos būdas užtikrina vienodą sudėtį ir grublėtą paviršių vienoje pusėje, o tai pagerina folijos sukibimą su dielektriku klijuojant. Sudėtiniai plastikai, užpildyti medvilnės pluoštais ir audiniais, taip pat medienos pagrindu pagamintos medžiagos, dėl užpildo gali turėti didelį vandens sugėrimą. Pagal GOST 4650-73 polimerinių medžiagų vandens įgeriamumas nustatomas 24 valandas laikant mėginį vandenyje kambario temperatūroje (arba verdant 30 minučių).

5.1 lentelė.

Plastikų savybės

2. Plastikai yra atsparūs ilgalaikiam poveikiui pramoninėje agresyvioje aplinkoje ir naudojami metalų apsauginėms dangoms gaminti... 3. Aplinkos įtakoje plastikai lėtai sensta, tai yra... 4. Dauguma polimerų gali veikti ilgą laiką tik žemesnėje nei 100°C temperatūroje. Virš šios temperatūros, kaip...

Porėtos keramikos ir stiklo keramikos medžiagos

1) pradinių miltelių gavimas, 2) miltelių konsolidavimas, t.y. kompaktiškų medžiagų gamyba; 3) produktų perdirbimas ir kontrolė.

Akytos metalo medžiagos

Labai porėtos miltelinio metalo medžiagos dėl savo standaus erdvinio rėmo pasižymi didesniu stiprumu. Jie atlaiko... Metalinių poringų elementų gamybos technologija priklauso nuo formos ir...

eksperimentinė dalis

1. Nustatykite polimerinių medžiagų vandens įgeriamumą.

1.1. Prieš bandymą pasverkite polimerinių medžiagų mėginius (masė m 1).

1.2. Mėginius sudėkite į stiklinę Su vandens, atneškite į. užvirinti ir palaikyti virimo temperatūroje 30 min.

1.3. Paimkite mėginius iš stiklinės, nuvalykite filtru

popieriaus ir pasverkite (masė m 2).

1.4. Įveskite matavimo rezultatus į lentelę. 5.2.

1.5. Pagal formulę nustatykite kiekvieno mėginio vandens absorbciją

5.2 lentelė

2. Nustatyti stiklo-I keramikos medžiagų vandens įgeriamumą ir atvirą poringumą.

2.1. Pasverkite stiklo keramikos medžiagų pavyzdžius. Išmatuokite mėginių, reikalingų tūriui apskaičiuoti, matmenis, naudodami suportą.

2.2. Mėginiai supilami į stiklinę, užvirinama ir palaikoma virimo temperatūroje 60 minučių.

2.3. Išimkite mėginius iš stiklinės ir pasverkite. Dėmesio! Mėginių nereikėtų kruopščiai nušluostyti, nes Vanduo bus pašalintas iš gana didelių urvų.

2.4. Pagal aukščiau pateiktą formulę nustatykite kiekvieno mėginio vandens absorbciją.

2.5. Pagal formulę nustatykite tariamąjį mėginių tankį

2.6. Apskaičiuokite tariamąjį (atvirą) poringumą Pc:

2.7. Įveskite skaičiavimo rezultatus į 5.3 lentelę.

5.3 lentelė

3. Remiantis eksperimento rezultatais, atlikti lyginamąją analizę ir suformuluoti išvadas.

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums buvo naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:

Specialybė „Medžiagų mokslas ir technologijos“ yra viena svarbiausių disciplinų beveik visiems mechanikos inžinerijos studentams. Naujų pokyčių, galinčių konkuruoti tarptautinėje rinkoje, sukūrimas neįsivaizduojamas ir neįgyvendinamas be išsamių šios temos žinių.

Medžiagotyros kurse nagrinėjamas įvairių žaliavų asortimentas ir jų savybės. Įvairios naudojamų medžiagų savybės lemia jų pritaikymo technologijoje spektrą. Metalo ar kompozicinio lydinio vidinė struktūra tiesiogiai veikia gaminio kokybę.

Pagrindinės savybės

Medžiagų mokslas ir inžinerinių medžiagų technologijos išryškina keturias svarbiausias bet kurio metalo ar lydinio savybes. Visų pirma, tai yra fizinės ir mechaninės savybės, leidžiančios numatyti būsimo gaminio eksploatacines ir technologines savybes. Pagrindinė mechaninė savybė čia yra stiprumas - tai tiesiogiai veikia gatavo produkto nesunaikinamumą, veikiant darbo apkrovoms. Įtrūkimų ir stiprumo tyrimas yra vienas iš svarbiausių pagrindinio kurso „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ komponentų. Šis mokslas naudojamas ieškant reikalingų konstrukcinių lydinių ir komponentų, skirtų norimų stiprumo charakteristikų dalių gamybai. Technologinės ir eksploatacinės savybės leidžia numatyti gatavo gaminio elgesį veikiant eksploatacinėms ir ekstremalioms apkrovoms, apskaičiuoti stiprumo ribas, įvertinti viso mechanizmo patvarumą.

Pagrindinės medžiagos

Per pastaruosius šimtmečius pagrindinė mašinų ir mechanizmų kūrimo medžiaga buvo metalas. Todėl disciplina „medžiagų mokslas“ didelį dėmesį skiria metalo mokslui – metalų ir jų lydinių mokslui. Prie jos kūrimo daug prisidėjo sovietų mokslininkai: P. P. Anosovas, N. S. Kurnakovas, D. K. Černovas ir kt.

Medžiagotyros tikslai

Būsimiems inžinieriams studijuoti reikalingi medžiagų mokslo pagrindai. Juk pagrindinis šios disciplinos įtraukimo į mokymo programą tikslas yra išmokyti technikos studentus tinkamai pasirinkti medžiagą projektuojamiems gaminiams, siekiant pailginti jų tarnavimo laiką.

Pasiekę šį tikslą būsimi inžinieriai padės išspręsti šias problemas:

• Teisingai įvertinkite technines medžiagos savybes, analizuodami gaminio gamybos sąlygas ir jo tarnavimo laiką.
• Turėti tinkamai suformuotas mokslines idėjas apie realias galimybes pagerinti bet kokias metalo ar lydinio savybes keičiant jo struktūrą.
• Žinokite apie visus medžiagų stiprinimo būdus, kurie gali užtikrinti įrankių ir gaminių ilgaamžiškumą ir našumą.
• Turėti naujausių žinių apie pagrindines naudojamas medžiagų grupes, šių grupių savybes ir taikymo sritį.

Reikalingos žinios

Kursas „Medžiagotyra ir konstrukcinių medžiagų technologija“ skirtas tiems studentams, kurie jau supranta ir gali paaiškinti tokių charakteristikų, kaip įtempis, apkrova, plastinė ir agregacinė medžiagos būsena, metalų atominė-kristalinė struktūra, cheminių medžiagų rūšys, reikšmę. ryšiai ir pagrindinės fizinės metalų savybės. Studijų metu studentai gauna pagrindinį mokymą, kuris jiems bus naudingas norint užkariauti specializuotas disciplinas. Vyresniuose kursuose nagrinėjami įvairūs gamybos procesai ir technologijos, kuriose medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos vaidina svarbų vaidmenį.

Su kuo dirbti?

Žinios apie metalų ir lydinių projektavimo ypatumus ir technines charakteristikas pravers dizaineriui, dirbančiam šiuolaikinių mašinų ir mechanizmų eksploatavimo srityje. Naujų medžiagų technologijų srities specialistai gali rasti savo darbo vietą mechaninės inžinerijos, automobilių, aviacijos, energetikos, kosmoso sektoriuose. Pastaruoju metu gynybos pramonėje ir komunikacijos plėtros srityje ėmė trūkti medžiagų mokslo ir technologijų diplomą turinčių specialistų.

Medžiagų mokslo raida

Medžiagų mokslas, kaip atskira disciplina, yra tipiško taikomojo mokslo pavyzdys, paaiškinantis įvairių metalų ir jų lydinių sudėtį, struktūrą ir savybes skirtingomis sąlygomis.

Gebėjimą kasti metalą ir gaminti įvairius lydinius žmogus įgijo primityvios bendruomeninės sistemos irimo laikotarpiu. Tačiau kaip atskiras mokslas, medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos buvo pradėti tyrinėti šiek tiek daugiau nei prieš 200 metų. XVIII amžiaus pradžia buvo prancūzų mokslininko enciklopedisto Reaumuro atradimų laikotarpis, pirmasis pabandęs ištirti vidinę metalų sandarą. Panašius tyrimus atliko anglų gamintojas Grignonas, kuris 1775 m. parašė trumpą pranešimą apie jo atrastą kolonų struktūrą, kuri susidaro kietėjant geležiui.

Rusijos imperijoje pirmieji moksliniai darbai metalurgijos srityje priklausė M.V.Lomonosovui, kuris savo vadove bandė trumpai paaiškinti įvairių metalurgijos procesų esmę.

Metalo mokslas padarė didelį šuolį į priekį XIX amžiaus pradžioje, kai buvo sukurti nauji įvairių medžiagų tyrimo metodai. 1831 metais P. P. Anosovo darbai parodė galimybę tirti metalus mikroskopu. Po to keli mokslininkai iš daugelio šalių moksliškai įrodė metalų struktūrinius pokyčius nuolatinio aušinimo metu.

Po šimto metų optinių mikroskopų era nustojo egzistuoti. Konstrukcinių medžiagų technologija negalėjo padaryti naujų atradimų naudojant pasenusius metodus. Optiką pakeitė elektroninė įranga. Metalurgija pradėjo naudoti elektroninius stebėjimo metodus, ypač neutronų difrakciją ir elektronų difrakciją. Šių naujų technologijų pagalba metalų ir lydinių pjūvius galima padidinti iki 1000 kartų, vadinasi, yra kur kas daugiau pagrindo mokslinėms išvadoms.

Teorinė informacija apie medžiagų sandarą

Studijuodami discipliną studentai įgyja teorinių žinių apie vidinę metalų ir lydinių sandarą. Kurso pabaigoje studentai turėtų įgyti šiuos įgūdžius ir gebėjimus:

• apie vidinį;
• apie anizotropiją ir izotropiją. Kas sukelia šias savybes ir kaip jas galima paveikti;
• apie įvairius metalų ir lydinių struktūros defektus;
• apie medžiagos vidinės struktūros tyrimo metodus.

Medžiagotyros disciplinos praktiniai užsiėmimai

Kiekviename technikos universitete yra medžiagų mokslo skyrius. Kurso metu studentas mokosi šių metodų ir technologijų:

• Metalurgijos pagrindai - istorija ir šiuolaikiniai metalų lydinių gamybos būdai. Plieno ir ketaus gamyba moderniose aukštakrosnėse. Plieno ir ketaus liejimas, metalurgijos gaminių kokybės gerinimo metodai. Plieno klasifikavimas ir ženklinimas, jo techninės ir fizinės charakteristikos. Spalvotųjų metalų ir jų lydinių lydymas, aliuminio, vario, titano ir kitų spalvotųjų metalų gamyba. Šiuo atveju naudojama įranga.

Šiuolaikinė medžiagų mokslo raida

Pastaruoju metu medžiagų mokslas gavo stiprų postūmį vystytis. Naujų medžiagų poreikis privertė mokslininkus galvoti apie grynų ir itin grynų metalų gavimą, vyksta įvairių žaliavų kūrimas pagal iš pradžių apskaičiuotas charakteristikas. Šiuolaikinės konstrukcinių medžiagų technologijos siūlo naudoti naujas, o ne standartines metalines medžiagas. Daugiau dėmesio skiriama plastikų, keramikos, kompozitinių medžiagų naudojimui, kurių stiprumo parametrai suderinami su metalo gaminiais, tačiau neturi trūkumų.