ZMK- zagadnienia na zaliczenie

1. Błędy pomiarowe

Błędem Delta A wyniku pomiaru nazywamy różnice pomiędzy A i rzeczywistą wartością A0 wielkości mierzonej

Delta A=A-A0

Przyczyny powstawania błędu pomiarów

Grupa 1

- błędy związane z narzędziem pomiarowym (zależne od jego czułości, dokładności wykonania)

Grupa 2

-błedy związane z obserwacją (spowodowane są niedoskonałością naszych zmysłów)

Grupa 3

- błędy związane ze stosowaną metodą pomiaru (wynikają one z niespełnienia warunków które zostały ustalone dla danej metodyki pomiaru)

Przyczyna błedów może mieć stałe lub zmienne nasilenie w czasie

Gdy jest ono stałe , wówczas w kolejno powstawianych pomiarach, błąd spowodowany tą przyczyną ma tę samą wartość – mówimy wtedy o błędach systematycznych

Jeśli przyczyna błędu zmienią swoją intensywność w czasie w sposób przypadkowy np. drgania przyrządu to inna będzie w3artośc błędów kolejnych pomiarów- mówimy wtedy o błędach przypadkowych

1. O właściwościach mechanicznych tworzyw sztucznych decydują:

- cechy konstytucyjne ( budowa chemiczna)

- cechy strukturalne ( stopień polimeryzacji, kształt i ułożenie makrocząsteczek, krystaliczność )

Polimery swoją spoistośc (wytrzymałość) zawdzięczają silą dwojakiego rodzaju:

• Siły wartościowości głównych- siły chemiczne wiążące atomy w czasteczki

• Siły międzycząsteczkowe tzw siły Van der Waalsa

Budowa geometryczna makrocząsteczek

1. Polimer liniowy

2. Polimer rozgałęziony

3. Polimer usieciowany

Rodzaje rozgałęzień :

1. Grzebieniowe o krótkim łańcuchu

2. Grzebieniowe o długim łańcuchu

3. Krzaczaste

Rodzaje wytrzymałości:

• Doraźna statyczna – wynik pomiarów trwających max kilka minut

• Długotrwała statyczna- wartość wytrzymałości po upływie określonego czasu

• Dynamiczna – odpornośc materiału na obciążenia działające w sposób uderzeniowy

• Zmęczeniowa- jest miatą odporności materiału na obciążenia zmienne ( cykliczne)

Wytrzymalośc doraźna statyczna- stanowi górną wartośc graniczną wytrzymałości materiału

Ceche tę oznacza się w próbach:

- rozciagania

- ściskania

- zginania

- ścinania

W zależności od zachowania podczas rozciagania polimery można podzielić na :

• Tworzywa kruche- charakteryzujące się dużym modułem sprężystości przy rozciaganiu, blisko położoną granicą plastyczności, dużą wytrzymałością na rozciaganie

• Tworzywa ciągliwe- wyróżniające się dużym odkształceniem nieodwracalnym po przekroczeniu granicy plastyczności, leżacej dalej niż w poprzednim przypadku . Ich moduł sprężystości jest nieco mniejszy a Rm osiąga znaczne wartości

• Elastomery- odznaczające się najdalej połozoną granica plastyczności, dużo mniejszym modułem sprężystości, stosunkowo małą wytrzymałością na rozciaganie

Wytrzymalość dynamiczna- znajomośc wytrzymałości dynamicznych jest konieczna przede wszystkim dla tych tworzyw sztucznych , które znajduja zastosowanie w urządzeniach podlegających wibracjom

Wytrzymalość dynamiczną okresla się w próbie udarności, jakos stosunek pracy L potrzebnej do dynamicznego zniszczenia próbki do przekroju poprzecznego w miejscu złamania A

U= L/A [kJ/m2]

Badania udarności prowadzi się najczesciej podczas próby:

• Zginania- stosując metodę Charpy , polegającą na łamaniu prostopadłościennje beleczki z karbem lub bez podpartej dwustronnie lub metodę Izoda polegającą na łamaniu prostopadłościennje beleczki z karbem zamocowanej jednostronnie

• Rozciągania udarowego- stosowanej zarówno do próbek z karbem lub bez karbu

Wytrzymalość zmęczeniowa – jest miara odporności tworzywa na naprężenia okresowo zmienne

1. Twardość – pomiar twardości podczas wgniatania ciała znacznie twardszego ( wgłębnika twardościomierza)

Istnieje kilka metod pomiaru twardości tworzyw sztucznych. O wyborze metody decyduje przede wszystkim rodzja badanego tworzywa.

Twardośc plastomerów- metoda Rockwella

Częściej korzysta się z metody kulkowej =, która polega na wciskaniu kulki stalowej o średnicy d=-5mm w próbke o określonej grubości z okreslona siłą P i odczytaniu wielkości zaglębień kulki w badany materiał. Pomiar wielkości zagłębienia h dokonywany jest pod obciążeniem po 30 sekundach jego działania.

Twardośc elastomerów- metoda Shorea

M. Shorea polega na pomiarze oporu stawianego przez tworzywo podczas zagłębiania w nim głebnika w postaci igły stalowej.

Twardośc jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości zagłębienia igły i wyrażana jest w umownych jednostkach twardości od 0 do 100

1. Identyfikacja tworzyw sztucznych

1. Wygląd zewnętrzny i badania organoleptyczne

Wygląd zewnętrzny tworzywa jest niejednokrotnie tak silnie związany z jego charakterem , że można na tej podstawie ograniczyć rozpoznawanie tylko do kilku tworzyw. Szczególną uwagę zwraca się powierzchnię tzn. czy jest ona błyszcząca , matowa tłusta czy porowata. Istotną rolę odgrywa też sztywność tworzywa i jego barwa

1. Okreslenie gęstości i temperatury topnienia (pięknienia)

Okresslenie gęstości jest niekiedy pierwszą czynnością przy identyfikacji badanego materiału. W przypadku tworzyw napełnionych ustala się najpierw poczatkową zawartośc napełniacza. Na podstawie znanej gęstości napełniacza okresla się nastepnie gęstość polimeru.

1. Zachowanie się tworzywa w otwartym płomieniu

Zachowanie się polimeru podczas palenia i rozkładu jest bardzo ważnych badaniem, dzieki któremu w prosty sposób można scharakteryzować rodzaj tworzywa. Identyfikacji dokonuje się poprzez ocenę płomienia towarzyszącego spalaniu danego rodzaju tworzywa, stopnia łatwopalności, zapachu wydzielonych dymów.

1. Zachowanie się wobec rozpuszczalników

Badanie polega na potraktowaniu tworzywa określonym rozpuszczalnikiem i obserwacji zachowania się materiału aby stwierdzić czy ulega on pęcznieniu, żelowaniu lub rozpuszczaniu

1. Identyfikacja na podstawie reakcji barwnych

Otrzymanie właściwego wyniku dla większości prób zalezy od ścisłego przestrzegania warunków podanych w przepisie.

1. Badanie palności i właściwości cieplne

Większośc polimerów płonie aż do całkowitego spalenia. W celu pełnego scharakteryzowania procesu palności polimerów trzeba wziąć pod uwage aspekty fizyko- chemiczne tego procesu

Zalicza się do nich :

1. Zapłon – jak szybko zapala się polimer, od jakiego rodzaju źródła może się zapalić

2. Propagacja- jak szybko pożar się rozszerza, w jakim kierunku.

3. Wydzielanie ciepła- jak dużo i jak szybko wydziela

4. Odporność ogniowa- czy materiał jest odporny na ogień

5. Łatwość wygaszania

6. Wydzielanie dymów

7. Wydzielanie gazów toksycznych

Oznaczanie temp. Ugięcia metodą Martensa- motoda ta jest stosowana w odniesieniu do tworzyw występujących w temp otoczenia w stanie szklistym, zasadniczo stosowana do badania duroplastów

• Próbka o wymiarach 120x15x10

• Zginamy wywołując w niej naprężenie 5 Mpa

• Prędkośc nagrzewania 50 stopni/ h

• Temp przy której zakończenie pręta ugnie się o 6 mm przyjmujemy jako temp mięknienia – będąca miarą odporności cieplnej

Metoda Martensa

• Czyste ze – ok. 100 stopni

• Tłoczywa BMC – ok. 150 stopni

• Laminaty SMC – ok. 200 stopni

Wyznaczanie temp mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata

- Badanie polega na wciskaniu w próbke badanego tworzywa tepo akończonego penetratora o przekroju 1mm pod obciążeniem 10,25 lub 50 N przy stałym wzroście temperatury wynoszącym 50 stopni/h

Temperaturę przy której penetrator zagłębi się w próbkę na głębokość 1 mm przyjmuje się jako temp mięknienia.

Próbki

• Grubość 3-6,5 mm

• Krązki 2R=10 mm lub prostokąty bok 10 mm

• Odległość igły od każdej krawędzi próbki 3 mm

1. Gęstość tworzyw sztucznych

P= m/V [g/cm3]

M- masa próbki

v- objętość

• Ciężar właściwy

Gamma= m*q / V * 10 ^-3

Metody wyznaczanie gęstości

• Wagi i suwmiarki p= m/V [g/cm³]

• Wagi i cylindra p=m/V²-V¹ [g/ cm³]

• Wagi hydrostatycznej p= m*gamma c/ m-m₁

m- masa próbki w powietrzu

m₁- masa próbki w wodzie

gamma c- gestość cieczy immersyjnej

Badanie właściwości tworzyw porowatych

• Gęstośc pozorna dp – jest to masa jednostki objętości danego materiału okreslona wzorem

dp= m/ Vc m- ciężar próbki

Vc- całkowita objętość próbki

Gęstośc pozorna jest najprostszym aczkolwiek przybliżonym wskaźnikiem właściwości termoizolacyjnych. Na tej podstawie jako dobre izolatory można przyjąć te materiały , których gęstość pozorna jest nizsza od 500 kg/m³

W materiałoznawstwie rozróznia się dwie właściwości obrazujące porowatość , które określa się metodą obliczeniową na podstawie gęstości pozornej i ciężaru właściwego materiału danego.

• Szczelność s okresla się jako stosunek gestości pozornej materiału dp do gęstości p

S= dp/ p

Szczelnosc oznacza część całkowitej objętości jaką zajmuje masa badanego materiału bez porów

• Porowatość- okresla jaka część całkowitej objętości materiału przypada na pory. Okresla się jako dopełnienie szczelności materiału

P= 1-s = p-dp/p