BHP semestr I

26.X.2008

TECHNIKI WYTWARZANIA Z MATERIAŁOZNAWSTWEM

Przetwórstwo i zastosowanie drewna. Właściwości i zastosowanie tworzyw sztucznych i gumy

Drewno – surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę w różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem a warstwą łyku i kory

Wady drewna:

a)Sęki

b)Pęknięcia

c)Wady kształtu

d)Wady budowy

e)Zabarwienia

f)Zgnilizna

g)Uszkodzenia mechaniczne

Zalety drewna:

a)Łatwe w obróbce

b)Izoluje termicznie i elektrycznie

c)Ekologiczne

d)Odporne na działanie wielu czynników chemicznych

Właściwości fizyczne drewna:

a)Barwa

b)Rysunek drewna

c)Gęstość pozorna drewna – zależy od jego wilgotności, od rodzaju drzewa z którego jest otrzymany

d)Higroskopijność – skłonność materiału do chłonienia wilgoci z powietrza

e)Zła przewodność cieplna

f)Skurcz i pęcznienie – drewno wilgotne podczas suszenia zawsze się kurczy. Podczas nasiąkania wodą zawsze pęcznieje

g)Wilgotność zależy od warunków w jakich drewno się znajduje

h)Zapach

Właściwości mechaniczne:

a)Anizotropowość – jego wytrzymałość na ściskanie i zgniatanie zależy od kierunku działania stosunku do włókien

b)Twardość

Tworzywa sztuczne – materiały oparte na polimerach syntetycznych lub zmodyfikowanych naturalnych, zastępują tradycyjne materiały takie jak np. drewno

Polimery – wieloczęściowe zbudowane z podstawowych elementów zwanych merami. Polimery nazywamy również plastikami

Polimery charakteryzują się małą gęstością, dobrą plastycznością i odpornością na obciążenia dynamiczne, izolatory elektryczne, łatwość nadawania skomplikowanych kształtów, dobra odporność korozyjna, niska temperatura topnienia, słabo odbijają światła i są zazwyczaj przeźroczyste.

Dzielimy je ze względu na – konstrukcyjne, powłokowe, adhezyjne, specjalne

Ze względu na właściwości fizyczno-chemiczne:

a)Duromery – twarde, trudno topliwe

b)Plastomery – właściwości plastyczne

c)Elastomery – mogą się ściskać lub rozciągać

Polimery bardzo łatwo przetwarza się przez formowanie wtryskowe, kształtowanie próżniowe, zgrzewanie

Głównym sposobem łączenia polimerów jest:

-klejenie

-zgrzewanie

-oraz różnego rodzaje złączek

Guma – rozciągliwy materiał, elastomer. Chemicznie zbudowany z poliolefin. Poliolefiny są w niewielkim stopniu usieciowane w procesie wulkanizacji.

Produkcja gumy – gumę otrzymuje się z kauczuku poprzez wulkanizację, wulkanizacja powoduje tworzenie się niewielkich mostków między łańcuchami poliolefin.

Właściwości fizyczne gumy:

-nie jest odporna na wysoką temperaturę

-pali się wydzielając czarny dym

-jest nierozpuszczalna w wodzie

-może być elastyczna w zakresie temperatur od -90⁰C do 220⁰C

Szkła - Ciała bezpostaciowe o właściwościach mechanicznych zbliżonych do ciała stałego, powstałe w wyniku przechłodzenia stopionych surowców mineralnych i innych surowców nieorganicznych bez krystalizacji składników. Brak uporządkowania struktury w przestrzeni zbliża szkło do cieczy, natomiast sztywność i kruchość do ciał stałych.

Właściwości szkła:

-dobrze przepuszcza promieniowanie widzialne

-dobry izolator termiczny i elektryczny

-duża wytrzymałość na ściskanie

-mała wytrzymałość na zbijanie i zgniatanie

-mała przewodność cieplna

-odporność na działanie kwasów

Rodzaje szkła:

a)Szkło kwarcowe(krzemionkowe)

b)Sodowo-wapniowe

c)Borowo-krzemowe

d)Wysoko-glinowe(odporne na czynniki chemiczne)

e)Ołowiowe(do soczewek)

Surowce do wyrobu szkła:

a)Piasek kwarcowy(SiO₂)

b)Boraks(dostarcza tlenku glinu)(B₂O₂)

c)Skalenie sodowo-potasowe

d)Tlenki magnezu, ołowiu, cynku

Metody formowania masy szklanej:

a)Wydmuchiwanie automatyczne za pomocą sprężonego powietrza

b)Dmuchanie za pomocą piszczeli

c)Wyciąganie masy szklanej pionowo w górę

Ceramika - Wyroby otrzymywane przez formowanie a następnie wypalanie surowców mineralnych lub ich mieszanie

Surowcami stosowanymi w ceramice są:

a)Gliny

b)Krzemionka

c)Skalenie

d)Skały węglanowe

e)Tlenki metali

Do materiałów ceramicznych zalicza się również szkło, beton, cement

Charakteryzują się następującymi cechami:

-mała przewodność cieplna i elektryczna

-mała plastyczność

-niska odporność na obciążenia dynamiczne

-duża wytrzymałość

-dobra odporność na korozję

Ceramika inżynierska – materiały dla elektroniki, materiały narzędziowe i odporne ścieranie, materiały ogniotrwałe o wysokiej jakości

Ceramika porowata – obejmuje głównie materiały budowlane, ceramikę sanitarną, oraz ogniotrwałą

Farby – ciekłe lub maziste materiały malarskie stanowiące zawiesinę rozdrobnionych pigmentów w różnych spoiwach

Spoiwami - są roztwory jednej lub kilku substancji błonotwórczych( np. oleju, schnącego pokostu żywicy naturalnej lub syntetycznej, kleju, szkła wodnego) w odpowiednich rozpuszczalnikach

Skład spoiwa decyduje o sposobie i szybkości jej schnięcia, przyczepności do podłoża oraz jej odporności na działanie określonych czynników zewnętrznych

Rozróżnia się następujące typy farb:

a)Artystyczne

b)Drukarskie

c)Malarskie(olejne, olejno-żywiczne, emulsyjne, wodne)

Lakiery – produkty ciekłe które po nasieniu na podłoże wysychają tworząc stałe spoiste powłoki, dostatecznie elastyczne, gładkie i przeźroczyste, odznaczające się dobrą przyczepnością. Chronią podłoże przed działaniem czynników chemicznych, fizycznych i mechanicznych oraz pełnią funkcję dekoracyjną

Podstawowym składnikiem lakieru są substancje błonotwórcze najczęściej rozpuszczone w rozpuszczalnikach organicznych.

Metale – substancje które w stanie skondensowanym odznaczają się obecnością swobodnych, nie związanych z określonymi atomami elektronów zdolnych do poruszania się w całej objętości metali, w wyniku czego mają charakterystyczne właściwości:

-ciężar właściwy

-temperatura topnienia

-ciepło właściwe

-rozszerzalność cieplna

-przewodność elektryczna

-właściwości magnetyczne

Właściwości chemiczne metali – to przede wszystkim odporność, antykorozyjność

Właściwości mechaniczne matali:

-wytrzymałość na rozciąganie

- wytrzymałość na ściskanie

- wytrzymałość na skręcanie

- wytrzymałość na ścinanie

- wytrzymałość na zginanie

- wytrzymałość na wyboczenie

-twardość metali

-udarność metali

Właściwości technologiczne metali:

-właściwości odlewnicze

-skrawalność

-ścieralność

-właściwości plastyczne

Ocena technologiczności właściwości plastycznych przeprowadza się na podstawie prób:

Zginania	Kucia	Zgrzewalności
Nawijania drutu	Tłoczności	Spawalności

Stopy żelaza z węglem – surówka

Stop żelaza z węglem zawierającym poniżej 2% węgla. Ponadto w surówce występują chrom, mangan, fosfor i siarka.

Siarka i fosfor są domieszkami szkodliwymi. Siarka powoduje suchość stopu na gorąco, fosfor kruchość na zimno oraz pogarsza właściwości plastyczne.

Ze względu na właściwości rozróżnia się surówki:

a)Biała – zawiera węgiel wyłącznie w stanie związanym w postaci cementytu

b)Szara – zawiera węgiel w stanie wolnym w postaci grafitu

c)Pstra – (mieszana biała z szarą)

Ze względu na przeznaczenie:

-bessemerowska

-martenowska

-tomasowska

-odlewnicza

Żelazo wytapiane jest z:

-czerwony hematyt

-czarny magnetyt

-syderyt

-piryt

Żeliwo – stop żelaza z węglem zawierający od 2% do 4,5% węgla

Żeliwo dzielimy na kategorie:

a)Szare – wyższej jakości

b)Białe – kruche nieobrabialne, materiały wyjściowe do otrzymania żeliwa ciągliwego

c) Ciągliwe – bardzo dobre właściwości wytrzymałościowe porównywalne do stali

d)Sferiodalne

e)Modyfikowane

f)Stopowe

Stale – stop żelaza z węglem o zawartości do 2%

W miarę zawartości węgla w stali wzrasta jego twardość i hartowność, natomiast pogarsza się jego ciągliwość i zgrzewalność

W zależności od składu chemicznego stale dzielimy na:

-węglowe

-stopowe

Ze względu na zawartość węgla stale dzielimy na:

a) Podeutektoidalna – od 0,77% węgla

b)Eutektoidalna – 0,77% węgla

c) Nadeutektoidalna – powyżej 77% węgla

Ze względu na zastosowanie stali:

a)Stal konstrukcyjna – do budowy konstrukcji stalowych, części maszyn i urządzeń o typowym przeznaczeniu

b)Ogólnego przeznaczenia

c)Wyższej jakości:

-podlega obróbce skrawania na całej powierzchni

-podlega obróbce na niektórych powierzchniach Kategorie stali wyższej jakości

-nie podlega obróbce

d)Niskostopowa – stosowana do budowy konstrukcji narażonych na działanie warunków atmosferycznych

e)Do nawęglania

f)Do azotowania

g)Do ulepszania cieplnego

h)Sprężynowa

i)Automatowa

j)Na łożyska toczne

k)Transformatorowa

Stale Narzędziowe – do produkcji narzędzi, elementów przyrządów submiarowych

Charakteryzuje się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na zgrzewanie. Osiąga się to przez wysoką zawartość węgla, odpowiednią obróbkę cieplną, oraz używa odpowiednich dodatków stopowych

Narzędziowa węglowa – wymaga się od niej żeby była płytko hartująca, twardość powierzchni przy jednoczesnej wytrzymałości na uderzenia.

Narzędziowe stopowe:

a)Do pracy na zimno - na narzędzia do obróbki skrawaniu i plastycznej które mogą się tylko nieznacznie nagrzewać do temperatury 200₀C. Stale te dzieli się na(do hartowania w wodzie, do hartowania w oleju na narzędzia pneumatyczne i na piły)

b)Do pracy na gorąco – stosowana do obróbki plastycznej na gorąco i do budowy form odlewniczych. Wymaga się aby zachowywały swoje właściwości do temperatury 600₀C

c)Stal szybko tnąca – używana do wytwarzania narzędzi do obróbki skrawania

d)Specjalna – jest to stal do specjalnych zadań:

-nierdzewna

-kwasoodporna

-żarowo wytrzymała

-żaroodporna

-magnetyczna

-odporna na zużycie

Ze względu na rodzaj i udział:

a)Stal węglowa

-stal węglowa, niskowęglowa do około 0,3%

-stal węglowa, średnio węglowa od 0,3% do 0,6%

-stal węglowa, wysokowęglowa powyżej 6%