Производственные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

Расчётно-графическая работа

по дисциплине

«Материаловедение и технология материалов»

Выполнил Студент Зверев С.А.

Проверил Доцент Шарипова С.Р.

Уфа 2013-2014

Содержание

1. Древесные материалы: шпон, древесная шерсть

2. Полистирол: химическая формула, получение, свойства, назначение

3. Битумы (определение и применение)

4. Наиболее распространенные типы кристаллических решеток металлов

5. Вторичная кристаллизация: определение, условия протекания

6. Расшифруйте марку стали 14Г2АФ

7. Виды усадки и методы их расчета

8. Почему ковку проводят на молотах, а штамповку - очень редко?

1. Древесный материал

древесный материал полистирол ковка

Шпон (нем. Span, Spon ? щепка, подкладка), древесный материал в виде тонких листов древесины, получаемый лущением коротких брёвен (чураков) на лущильных станках (лущёный Ш.), строганием брусков на шпонострогальных станках (строганый Ш.), пилением на фанеропильных станках или горизонтальных лесопильных рамах (пилёный Ш.).

Пилёный Ш. (толщина 1?10 мм), вырабатываемый из древесины ели, кавказской пихты и сибирского кедра, отличается наиболее высоким качеством и используется для изготовления дек струнных музыкальных инструментов. Производство пилёного Ш связано с большими потерями древесины на опилки (полезный выход Ш из сырья не превышает 40%). Лущёный Ш (0,1? 10 мм) вырабатывают из древесины берёзы, бука, дуба, ели, ольхи, осины, сосны и др. пород; это наиболее массовая разновидность Ш, широко используемая для изготовления фанеры, фанерных плит, древеснослоистых пластиков и др. видов слоистой клеёной древесины, для фанерования деталей и узлов столярных изделий, в спичечном производстве (спички, спичечные коробки), для изготовления сепараторов свинцовых электрических аккумуляторов и пр.

Строганый Ш (0,2?5 мм) вырабатывают из древесины акации, бука, дуба, ильма, каштана, ореха, тисса, ясеня, карельской берёзы, красного дерева и др. ценных пород, обладающих красивой текстурой древесины. Декоративный эффект текстуры, получаемый на разных разрезах древесины, определяет выбор направления строгания при изготовлении Ш.; различают радиальный, радиально-тангентальный, тангентальный и тангентально-торцовый строганый Ш. Для обеспечения подбора Ш. по цвету и текстуре последовательно состроганные с одного бруса листы укладывают и упаковывают в пачки (кноли) в порядке строгания. Строганый Ш. применяют для фанерования столярных изделий.

Возрастающая дефицитность ценных пород древесины и трудность искусств. Воспроизведения их текстуры, равноценной по декоративному эффекту натуральной древесине, делают особенно перспективными развитие производства тонкого и ультратонкого (0,08?0,15 мм) Ш. ценных пород и облагораживание природной текстуры древесины рядовых пород спец. видами обработки (наклонное к продольной оси ствола строгание, волнистое строгание и лущение, коническое лущение и др.).

Древесная шерсть - это стружка из липы, ольхи, березы, ивы, тополя, пихты и др. древесных пород, не отличающихся резким запахом. Хороший упаковочный материал для фруктов.

2. Полистирол: химическая формула, получение, свойства, назначение

Полистирол -- продукт полимеризации стирола (винилбензола) относится к полимерам класса термопластов. Имеет химическую формулу вида: [-СН2-СН(С6Н5)-]n- Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью, выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/мі), термическую стойкость (до 105 °С), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до ?40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).

Суспензионный (ПСС)

Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является -- получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

Блочный или получаемый в массе (ПСМ)

Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризацией в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола -- сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100--220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.

Свойства

Полистирол - термопластичный материал, обладающий высокой твёрдостью и хорошими диэлектрическими свойствами, химически стойкий по отношению к щелочам и кислотам, кроме азотной и уксусной. Полистирол не растворяется в низших спиртах, алифатических углеводородах, фенолах, простых эфирах. Растворяется в собственном мономере, ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, ацетоне. Устойчив к радиоактивному облучению, но стойкость к ультрафиолетовым лучам невелика. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Без труда склеивается. Обладает низким влагопоглощением и высокой влагостойкостью и морозостойкостью. Физиологически безвреден. Изделия из полистирола обладают высоким глянцем.

Полистирол общего назначения весьма хрупок, имеет низкую ударную прочность и малую теплостойкость: температура размягчения полистирола составляет 90-95°С. Лучшими эксплуатационными свойствами обладают различные сополимеры стирола. Ударопрочный полистирол отличается повышенными показателями ударной вязкости в широком диапазоне температур (до -30...-40 °С). Основной недостаток - низкая термо- и светостойкость, связанная с наличием каучуковой фазы.

Применение

Полистирол и, особенно, ударопрочный полистирол (УПС) применяется в качестве конструкционного материала, а также широко используется для изготовления корпусов различных бытовых изделий, холодильников, утюгов, пылесосов и т.п.

Промышленностью в значительном объеме выпускается вспенивающийся полистирол. Он обладает низким объемным весом, исключительными тепло-, звукоизоляционными и амортизационными свойствами и это обусловливает традиционные сферы его применения - строительство и упаковка различных товаров (радиотехнических изделий, инструментов, детских игрушек, стеклянной и фарфоровой посуды, стекла, медицинских товаров, а также пищевых продуктов).

3. Битумы (определение и применение)

Битумы это (от лат. Asphalt -- горная смола) -- твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95--1,50 г/см.

Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.

В настоящее время области использования чрезвычайно широки. Достаточно назвать:

· дорожное строительство,

· изготовление кровельных материалов,

· применение в лакокрасочной и кабельной промышленности,

· строительство зданий и сооружений, прокладку трубопроводов и др.

4. Наиболее распространенные типы кристаллических решеток металлов

Тип кристаллической решётки металла определяется формой того геометрического тела, которое составляет основу его элементарной ячейки. Наиболее распространенными типами кристаллических решёток металлов являются:

5. Вторичная кристаллизация: определение, условия протекания

Вторичная кристаллизация - это изменение кристаллического строения металлов в твердом состоянии, это так называемая аллотропия металлов и сплавов.

Существенное значение для протекания вторичной кристаллизации имеют условия охлаждения. Незначительная степень переохлаждения или весьма медленное охлаждение обеспечивают получение равновесных структур. Чем больше степень переохлаждения аустенита или скорость его охлаждения, тем более неравновесна структура получаемой стали. Изменяя условия охлаждения, можно получить различные модификации перлита, а именно, сорбит, троостит или мартенсит, что существенно влияет на свойства сталей и сплавов.

6. Расшифруйте марку стали 14Г2АФ

14Г2 - низко легированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 14% углерода и до 2,0% марганца. А - алюминий Ф - фосфор А - азот Ф- ванадий

7. Виды усадки и методы их расчета

Для оценки усадки используют понятия: относительная усадка и коэффициент усадки в интервале температур. В зависимости от агрегатного состояния сплава различают усадку в жидком, твердо-жидком и твердом состояниях. Полная усадка является суммой этих трех слагаемых. Основу усадки составляет термическое сжатие, которое увеличивается или уменьшается в результате фазовых превращений и изменения растворимости газов. У ряда сплавов вблизи от температуры ликвидуса наблюдается увеличение объема, называемое предусадочным расширением.

Для характеристики усадки на различных этапах формирования отливки используют следующие способы ее оценки. Объемная усадка - относительное изменение объема сплава - используется для характеристики изменения в жидком или твердожидком состоянии, а также для полного изменения объема. Линейная усадка оценивает относительное изменение размеров отливки с момента перехода ее в твердое или твердожидкое состояние с разрозненными включениями жидкой фазы и твердой наружной коркой. Литейная усадка - относительная (в процентах) разность линейных размеров модели и отливки Она оценивает полное изменение размеров отливки и поэтому наиболее удобна для использования в технологических расчетах и операциях. Литейная усадка зависит не только от свойств и состояния сплава, но также от конструкции отливки и формы, от технологических условий литья и других факторов. В связи с торможением усадочного процесса формой (для фасонных отливок) необходимо различать свободную и затрудненную усадку, которые численно не совпадают.

Общее уменьшение объема сплава в процессе усадки отливки дают три составляющие - наружная усадка, усадочная раковина и пористость. Наружная усадка - изменение наружных размеров и объема. Именно этот вид усадки оценивается характеристикой Е лит. Усадочная раковина - - полость в теле отливки или прибыльной части, образующаяся вследствие некомпенсированной объемной усадки при затвердевании. Различают внутренние раковины; образующиеся обычно в тепловых узлах, и наружную раковину, которая может быть открытой или закрытой (т.е. под коркой металла). Размер усадочной раковины зависит от усадочных свойств сплава, условий формирования отливки и технологических условий литья. Усадочная пористость - скопление мелких пустот, возникающих в изолированных микрообъемах отливки, обычно в междуосных пространствах дендритов, в условиях отсутствия питания жидким расплавом. Различают рассеянную пористость, распределенную более или менее равномерно по всему объему отливки, и зональную пористость, сосредоточенную в осевых частях, в тепловых узлах и других частях отливки.

Формирование пористости при затвердевании отливки идет параллельно с процессом выделения газов, которые заполняют поры и могут создавать в них значительное давление. В связи с этим в реальных условиях пористость в большинстве случаев имеет газоусадочный характер. Развитие усадочных дефектов и их, распределение в отливке зависят от взаимодействия факторов, отражающих усадочные свойства сплава, а также тепловые и кинетические условия формирования отливки.

Склонность сплава к образованию усадочных дефектов (раковин и пористости) определяется на технологических пробах - небольших отливках, имеющих форму усеченного конуса или шара. Конфигурация и размеры проб ГОСТом не регламентируются.

Линейная усадка цветных металлов и сплавов определяется согласно ГОСТ 16817 - 71 путем отливки пробы в сухую песчаную или металлическую (полукокильную) форму. Проба представляет собой призматический образец сечением 25 х 25 мм и длиной 130 мм с выемками с обоих концов. В результате усадки при затвердевании образец перемещает подвижную часть формы, что фиксируется стрелочным индикатором.

Линейная усадка большинства сплавов колеблется в пределах 0,7 - 2,2 % (углеродистой стали 1,2 - 2,2 %, серого чугуна 0,7 - 1,3 %, силумина 1 - 1,2 %, магниевых сплавов 1 - 1,6%, бронзы 1 - 1,5 %).

8. Почему ковку проводят на молотах, а штамповку - очень редко?

В настоящее время при свободной ковке пользуются приводными молотами и прессами. Это позволяет увеличить производительность ковки и обрабатывать крупные заготовки. Основные операции при свободной ковке на молотах и прессах такие же, как и при ручной. Свободной ковкой на молотах и прессах можно обрабатывать заготовки любой массы - и самые маленькие, и очень крупные, до 200 т, например поковки для турбин наших гигантских электростанций.

Штамповка по сути дела та же ковка, но здесь "течение" металла ограничено формой - штампом.

Штамп состоит из двух половин. Нижняя половина закреплена на наковальне неподвижно, а верхняя прикреплена к бабе молота и перемещается вместе с ней вверх и вниз. Металл укладывают на нижний штамп. Под ударами молота он заполняет полость штампа, принимая ее форму, так как "течение" металла ограничено стенками штампа. Заготовки, полученные таким способом, называют штамповками. По форме и размерам они значительно ближе к изделию, чем заготовки, полученные свободной ковкой. А значит, при последующей обработке в стружку уходит меньше металла.

Есть и еще преимущество: отштамповать деталь можно гораздо быстрее, чем отковать. За время, в которое обычный молот откует одну или две детали, молот со штампом сделает десятки, а то и сотни деталей.

Почему же совсем не отказаться от свободной ковки? Потому что изготовить штамп сложно и дорого: его делают из очень крепкой стали и очень точно. К штамповке прибегают в тех случаях, когда нужно изготовить достаточно большое количество одинаковых деталей. Только тогда затраты на изготовление штампов оправдываются.

Размещено на Allbest.ru