Rodzaje pękania materiałów
Po przekroczeni własności plastycznych, a więc wyczerpaniu się mozliwości dalszego odkształcania się plastycznego materiału następuje jego zniszczenie. Wyróżnia się trzy mechanizmy mogące doprowadzić do powstania pęknięć w materiale:
Pękanie kruche
Pękanie plastyczne
Pękanie mieszane
Ad. 1
Zwykle nie jest poprzedzone odkształceniem plastycznym materiału. Zachodzi przy płaskim stanie odkształcenia, co znajduje swoje odzwierciedlenie w wyglądzie powierzchni pęknięcia. Jest ona gładka i płaska. Przykładem takiego mechanizmu pękania jest pękanie szkła, niektórych rodzajów ceramiki oraz twardych i zahartowanych stali np. pilników, wierteł, pił ze stali szybkotnącej itp.
Ad. 2
Jest poprzedzone mniej lub bardziej silnym odkształceniem plastycznym. Zachodzi przy płaskim stanie naprężenia. Powierzchnie pęknięcia są silnie pofalowane i mają włókniste wyrostki świadczące o plastycznym charakterze pękania. Przykładem takich pęknięć są materiały plastyczne np. miękkie stale, miękkie tworzywa sztuczne itp.
Ad. 3
Mają wspólne cechy pękania plastycznego i kruchego. Zwykle rozpoczyna się pękaniem plastycznym a po osiągnięciu przez nie wielkości krytycznej zmienia się charakter pękania w pękanie kruche. Pękanie plastyczne można kontrolować gdyż przebiega stosunkowo wolno co pozwala na podjęcie decyzji o wyłączeniu urządzenia z ruchu i jego naprawie. Pękanie kruche jest bardzo niebezpieczne ponieważ przebiega w sposób niekontrolowany. Rozwija się znacznie szybciej niż pękanie plastyczne
Tworzywa sztuczne
Co to są tworzywa sztuczne?
Podział tworzyw sztucznych
Co to znaczy: polimeryzacja, polikondensacja, poliaddycja? Czym się charakteryzują?
Tworzywa sztuczne są materiałami których najistotniejszymi składnikami są związki wielocząsteczkowe, syntetyczne lub pochodzenia naturalnego. Większość związków wielocząsteczkowych zbudowana jest z wielkiej liczby powtarzających się i połączonych ze sobą identycznych elementów podstawowych nazywanych merami. Dlatego związki wielocząsteczkowe noszą też nazwę polimerów. Oprócz związków wielocząsteczkowych tworzywa sztuczne zawierają zwykle składniki dodatkowe które nadają im korzystne własności użytkowe i estetyczne. Mogą to być: napełniacze, zmiękczacze (plastyfikatory), stabilizatory, pigmenty i barwniki, oraz środki smarujące. Do szczególnych zalet i cech tworzyw sztucznych zaliczamy: łatwość formowania, duża odporność chemiczna, dobre własności mechaniczne i często elektryczne, mała gęstość, bardzo dobry stosunek własności mechanicznych do ciężaru właściwego oraz łatwość otrzymywania estetycznych wyrobów różnorodnej postaci. Do wad tworzyw sztucznych zaliczamy: niska twardość, gorsze własności wytrzymałościowe niż stopów metali, niska odporność na pełzanie, trudności z recyklingiem.
Podział tworzyw sztucznych:
Najbardziej rozpowszechnione są dwie klasyfikacje tworzyw sztucznych:
Klasyfikacja chemiczna,
Klasyfikacja technologiczna,
Ad. 1)
Za jej podstawę przyjęto metodę otrzymywania związków wielocząsteczkowych. Dzieli się ona na dwie podgrupy:
- tworzywa naturalne modyfikowane – są to tworzywa naturalne, których interesujące własności użytkowe uzyskuje się na drodze modyfikacji, są to pochodne celulozy, pochodne kauczuku oraz tworzywa białkowe. Produkcja tworzyw sztucznych nie przekracza 5%.
- tworzywa sztuczne – w zależności od polireakcji w wyniku których powstają związki wielocząsteczkowe wyróżnia się trzy rodzaje tworzyw sztucznych:
a) tworzywa sztuczne powstałe w wyniku polimeryzacji, np. polietylen, polistylen, polipropylen, itp.
b) tworzywa sztuczne otrzymane w wyniku polikondensacji, np. fenoflasty, poliestry, aminofasty, itp.
c) otrzymane w wyniku poliaddycji, np. epoksydy, poliuretany, poliamidy.
Podstawowe reakcje w wyniku których powstają tworzywa sztuczne są następujące:
- polimeryzacja jest procesem łączenia się wielu cząsteczek monomerów któremu nie towarzyszy wydzielanie się małocząsteczkowych produktów ubocznych. Polimeryzacja przebiega bez zmiany składu chemicznego substancji reagującej. Utworzony polimer różni się od monomeru tylko wielkością cząsteczek i znacznie większym ciężarem właściwym.
- polikondensacja jest procesem łączenia się wielu cząsteczek substancji wyjściowych w związek wielocząsteczkowy z równoczesnym wydzieleniem prostego związku małocząsteczkowego jako produktu ubocznego np. wody, chlorowodoru albo amoniaku. Dlatego skład chemiczny polimeru nie jest identyczny ze składem substancji wyjściowych.
- poliaddycja ma charakter pośredni pomiędzy polimeryzacją a polikondensacją. Polimery otrzymane w procesie poliaddycji mają ten sam skład chemiczny co monomery ale różnią się od nich budową. W pewnych warunkach polimery mogą ulegać reakcjom rozpadu na monomery. nazywa się to depolimeryzacją.
Ad. 2)
Za jej podstawę przyjmuje się własności użytkowe i technologiczne. Tworzywa sztuczne dzielą się na dwie grupy:
Elastomery – są to tworzywa które podczas statycznej próby rozciągania wykazują wydłużenie powyżej 100%. Ich wytrzymałość na rozciąganie jest mała. Dzielą się na tworzywa wulkanizujące i niewulkanizujące. Zalicza się tu wszelkie odmiany kauczuku i poliizobudyle.
Plastomery – są to tworzywa które podczas statycznej próby rozciągania wykazują wydłużenie poniżej 100%. Dzielą się na tworzywa termoplastyczne, termoutwardzalne i chemoutwardzalne. Tworzywa termoplastyczne charakteryzują się możliwością odwracalnego przechodzenia pod wpływem ciepła ze stanu plastycznego w stan twardy, a następnie podczas ostygania ponownie twardnieją. Umożliwia to wielokrotne kształtowanie tworzyw. Tworzywa termoutwardzalne podczas nagrzewania początkowo miękną lecz przetrzymane w podwyższonej temperaturze twardnieją nieodwracalnie. Ta ich cecha pozostaje niezmieniona nawet przy wielokrotnym podgrzewaniu i chłodzeniu. Nie miękną i nie uplastyczniają się, a zatem mogą być kształtowane tylko raz. Chemoutwardzacze ulegają utwardzeniu już przy temperaturze pokojowej. Pod wpływem specjalnych związków zwanych utwardzaczami. Szybkość utwardzenia wzrasta wraz z temperatura w której zachodzi reakcja. Po tych procesach tworzywa stają się nierozpuszczalne, i nietopnące.