Materiały iInżynierskie - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3, Notatki'z Materiałoznastwo. Warsaw University of Technology
mellow_99
mellow_9914 March 2013

Materiały iInżynierskie - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3, Notatki'z Materiałoznastwo. Warsaw University of Technology

PDF (997.5 KB)
20 strona
548Liczba odwiedzin
Opis
W notatkach omawiane zostają zagadnienia z materiałoznastwa: materiały iInżynierskie.
20punkty
Punkty pobierania niezbędne do pobrania
tego dokumentu
Pobierz dokument
Podgląd3 strony / 20
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
Materiały Inżynierskie - Skrypt PW cz3.pdf

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

41

Rys. 4.37

Wp yw pierwiastków stopowych na wytrzyma o!" Cu

Rys. 4.38

Przesycanie roztworu sta ego

Rys. 4.39

Stadia starzenia stopu Al-Cu (schemat): a) przesycona faza k, b) strefa GPI, c) strefa q", d)

faza u

Rys. 4.40

Wp yw temperatury i czasu starzenia na twardo!" stopu Al z dodatkiem 4% Cu (wed ug A.P. Gulajewa)

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

42

Rys. 4.41

Mechanizm po!lizgu dyslokacji mi#dzy wydzieleniami: a) L « r, b) L » r, c) L » r

Rys. 4.42

Schemat linii i pasm po!lizgu na powierzchni kryszta u odkszta conego plastycznie (wed ug S. Kalpakijana)

Rys. 4.43

Krzywa rozci$gania mi#kkiej stali wykazuj$cej przystanek plastyczno!ci 1 - pocz$tkowy przebieg krzywej do chwili przerwania obci$%enia, 2 - przebieg krzywej po krótkiej przerwie (oko o 1 minuty), 3 - przebieg krzywej po d ugiej przerwie (20 godzin)

Rys. 4.44

Schemat zale%no!ci w asno"i wytrzyma o!ciowych metali od g#sto!ci wad budowy krystalicznej

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.45

Zmiana w a!ciwo!ci w procesie rekrystalizacji

Rys. 4.46

Schematy mechanizmów zarodkowania podczas rekrystalizacji a) przez migracj# granic podziarn, b) w wyniku koalescencji podziarn A, B i C (AB i ABC - po $czone podziarna), c) przez migracj# odcinków szerokok$towych granic ziarn pierwotnych (wed ug H.J. McQueena i W.J. Mc G. Tegarta)

43

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.47 Próg krucho!ci

Rys. 4.48

Wp yw temperatury badania i st#%enia niklu na udarno!" stali (wed ug T.N. Armstronga i G.R. Brophy ug T.N. Armstronga i G.R. Brophy'ego)

44

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.49

Zale%no!" granicy plastyczno!ci Rt, czasowej wytrzyma o!ci na pe zanie RZ/t/ti czasowej granicy pe zania Rx/t/t stali 10H2M od temperatury badania, t g- temperatura graniczna Rys 4.49

Schemat nast#pstwa ró%nych procesów technologicznych do przerysowania

Rys. 4.50

Odlewanie piaskowe. Ciek y stop wlewany jest do dzielonej formy piaskowej. a) Odlewanie piaskowe. Ciek y stop wlewany jest do dzielonej formy piaskowej b) Ci!nieniowe odlewanie kokilowe. Ciecz jest przet aczana do dzielonej formy metalicznej

45

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

46

Rys. 4.51

Schemat B.B. Gulajewa [55] p yni#cia, krystalizacji i zatrzymania strugi metalu w kana ach

Rys. 4.52

Zale%no!" lejno!ci L, od rodzaju wykresu równowagi [55]

Rys. 4.53

Zale%no!" energii swobodnej zarodka jednorodnego od promienia dla kilku temperatur

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.54

Zale%no!" temperatury fazy ciek ej i temperatury jej krzepni#cia od odleg o!ci od powierzchni mi#dzyfazowej faz ciek ej i sta ej

Rys. 4.55

Warunki przej!cia od mechanizmu wzrostu komórkowego do dendrytycznego w zale%no!ci od st#%enia pocz$tkowego domieszki C0 i liniowej szybko!ci krystalizacji ut

Rys. 4.56

Schemat struktury wlewka stalowego; 1 - strefa kryszta ów zamro%onych, 2 - strefa kryszta ów kolumnowych, 3 - strefa równoosiowych dendrytów, 4 -jama skurczowa

47

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.57

Przeróbka plastyczna metali

a) Walcowanie. Przekrój k#sa lub pr#ta zmniejszany jest w wyniku !ciskaj$cego odkszta cenia pomi#dzywalcami. Proces mo%e by" prowadzony na gor$co (T>0,55Tm ), pó gor$co (0,35Tm <T<0,55Tm ) lub na zimno (T<0,35T ).

b)Kucie. K#s lub odkuwka wst#pna uzyskuje ostateczny kszta t w wyniku odkszta cania pomi#dzy twardym stemplem i matryc$. Podobnie jak w przypadku walcowania, proces mo%e by" prowadzony na gor$co, pó gor$co lub na zimno.

c) Wyciskanie. T ok wymusza p yni#cie materia u przez oczko matrycy, w wyniku czego

otrzymuje si# wyrób w postaci ci$g ego graniastos upa. Wyciskanie na gor$co prowadzi si# w temperaturach do 0,97m ; na zimno - w temperaturze otoczenia.

Rys. 4.58

Schemat tekstury w óknistej w drucie

d)T oczenie. Pó produkt, unieruchomiony na brzegach, odkszta cany jest stemplem do postaci ko&cowej.

48

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.59

Kszta t wyt oczki z blachy: a) nie maj$cej anizotropii w asno!ci, b) z anizotropi$ wyd u%enia spowodowan$ tekstur$

Rys. 4.60

Badania makroskopowe: a) przekrój pod u%ny gwintu walcowanego, b) przekrój pod u%ny kutego haka

Rys. 4.61

Izostatyczne prasowanie na gor$co. Proszek w cienko!ciennej formie wst#pnej jest nagrzewany i prasowany przez ci!nienie gazu znajduj$cego si# na zewn$trz

49

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.62

a) Obróbka skrawaniem. Toczenie (u góry) i frezowanie (poni%ej). Utwardzone ostrze narz#dzia odcina wiór z powierzchni obrabianego materia u b)Szlifowanie. Rol# narz#dzia skrawaj$cego spe niaj$ ostre ziarna !cierniwa - jest to rodzaj

mikroskrawania.

50

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 4.64

Elementy $cz$ce (a) $czenie wkr#tami; (b) nitowanie; (c) $czenie zatrzaskiem klamrowym; (d) $czenie zatrzaskiem wewn#trznym; (e) $czenie zatrzaskiem zewn#trznym; (f) zatrzaskowe po $czenie pr#ta z blach$

Rys. 4.65

Spawanie. Palnik lub uk elektryczny stapia zarówno materia $czonych elementów jak i metaliczny materia $cz$cy. Otrzymujemy po $czenie b#d$ce efektem jakby odlewania w ma ej skali.

Rys. 4.66

Schemat struktury wielowarstwowego z $cza doczo owego ze stali anstenitycznej rystyczna transkrystalizacja metalu spoiny

51

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Temat 5:

CHARAKTERYSTYKA TWORZYW POLIMEROWYCH Z UWZGL#DNIENIEM M.IN. POZIOMU WSKA$NIKÓW WYTRZYMA O"CIOWYCH, ODPORNO"CI NA KOROZJ#, CENY.

Wyk%ad 2.5h

1) Istota budowy chemicznej i fizycznej polimerów; jej wp yw na w a!ciwo!ci makroskopowe. Ró%nice i podobie&stwa mi#dzy polimerami, metalami i innymi materia ami technicznymi.

2) Podzia , nazwy, skróty nazw: przyk ady z akcentem na polimery nowoczesne.

3) Stany mechaniczne, postacie strukturalne; ich przemiany w polach si .

4) W a!ciwo!ci mechaniczne w kontek!cie budowy, w tym zw aszcza: zjawiska relaksacyjne, mechaniczni odkszta cenia, pe zanie, relaksacja napr#%e&, w a!ciwo!ci wytrzyma o!ciowe w stanach spr#%ystym-kruchym, spr#%ystym z wymuszon$ elastyczno!ci$ tzn. lepkospr#%ystym, w stanie wysokoelastycznym i plastycznym.

5) Wra%liwo!" polimerów na zmiany temperatury; temperatury rzeczywiste charakterystyczne

(Tg Tp, Tm, Tr) i umownie charakterystyczne (TVIC, Tmart, THDT) i ich u%yteczno!".

6) Krzywe termochemiczne, przemiany stanu i postaci w funkcji odkszta cenia, polimery termoodporne zw aszcza fluorowe, silikonowe, poliarylowe, sulfonowe, siarczkowe, polieteroketonowe, polieteroimidowe, polibeenzoimidowe, polibenzimidazolowe,

polimidoimidowe, pó przewodnikowe, piezoelektryczne, itp.

7) Przy adowe zastosowania wybranych grup polimerów, zw aszcza nowoczesnych i termoodpornych.

Zalecana literatura: 1.1. Gmin, J. Ryszkowska, B. Markiewicz, Materia y polimerowe, Oficyna Wydawnicza

PW, Warszawa, 1995 w druku. 2. J. Kapko, T. Czekaj, P. Huczkowski, J. Polczak, Podstawy przetwórstwa tworzyw

sztucznych, Politechnika Krakowska, wyd. 2, Kraków, 1994. 3. N.G. Mc. Grum i inni, Principles of Polymer Engineering, Oxford Science Publ, Internatio-

nal Student Edition, Oxford University Press, Oxford, New York, Tokyo, 1994. 4. J.J. Pielichowski i inni, Technologia tworzyw sztucznych, WNT, wyd. III, Warszawa, 1992. 5. R. Sikora, Tworzywa wielocz$steczkowe, rodzaje, w a!ciwo!ci, struktura, Politechnika Lubelska, Lublin, 1991. 6. W. Surowiak, S. Chudzy&ski, Tworzywa sztuczne w budowie maszyn, WNT, wyd. II, Warszawa, 1971. 7. H. Sachtling - W. 'ebrowski, Tworzywa sztuczne-poradnik, wyd. II, WNT, Warszawa, 1978.

52

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Tab. 5.1. Wybrane cechy i poj&cia opisuj'ce materia%y polimerowe. Lp. Wybrane cechy i poj#cia (synonimy) Definicje, obja!nienia 1 2 3

1 Rodzaje atomów Wi#kszo!" polimerów zawiera: C, H, O, N; niektóre zawieraj$ ponadto: Si, B, F, Cl, Br, S i czasami inne

2 Makrocz$steczki (wielkie cz$steczki) Cz$steczki zbudowane z bardzo du%ej liczby jednostek podstawowych zwanych te% merami.

3 Jednostki podstawowe

makrocz$steczki (mery) Powtarzaj$ce si# n razy (n=103-104) w makrocz$steczce takie same uk ady atomów.

4 Konfiguracja makrocz$steczek

Sposób przestrzennego u o%enia wzgl#dem siebie powi$zanych ze sob$ chemicznie merów w makrocz$steczce. Rozró%nia si# przede wszystkim konfiguracje: liniow$, rozga #zion$, sieciowan$, i rzadziej inne.

5 Gi#tko!" cz$steczek Zdolno!" merów i segmentów makrocz$steczek do licznych zmian konformacji (po o%enie), wyst#puje w makrocz$steczkach wi#kszo!ci polimerów;

6

Polimery (materia y polimerowe, tworzywa lub zwi$zki wielkocz$steczkowe)

Zbiór makrocz$steczek o identycznej budowie merów jednakowo powi$zanych wi$zaniami chemicznymi.

7 Budowa fizyczna (struktura) Amorficzna, krystaliczna

8 Temperatury charakterystyczne

Tkruch - temperatura krucho!ci, Tg - temperatura zeszklenia, Tp - temperatura plastyczno!ci (p yni#cia), Tm - temperatura topnienia fazy krystalicznej, Tr - temperatura

rozk adu.

9 Stany mechaniczne (sposób

reagowania na napr#%enia)

Spr&(ysty, od temperatur najni%szych do Tkruch lepkospr&(ysty (spr#%ysty z wymuszon$ elastyczno!ci$), od Tkruch do Tg lub do Tm wvsokoelastvcznv. od Tgdo Tplub od Tg do Tr: plastyczny (lepkop ynny), powy%ej Tp

10

Tworzywa sztuczne (polimery

spr#%yste i lepkospr#%yste, plastomery, plastiki)

Materia y polimerowe, które w szerokim zakresie temperatur, a w tym w temperaturze pokojowej, zachowuj$ si# jak materia y wysokoelastyczne, to znaczy, %e przy niewielkich napr#%eniach atwo ulegaj$ du%ym (kilkaset %) i szybkoodwracalnym odkszta ceniom, podobnie jak guma np.: elastomery poliuretanowe, silikonowe, izoprenowe, butadienowe.

11

Elastomery (polimery

wysokoelastyczne, materia y gumowe i gumopodobne)

Materia y polimerowe, które w szerokim zakresie temperatur, a w tym w temperaturze pokojowej, zachowuj$ si# jak materia y wysokoelastyczne, to znaczy, %e przy niewielkich napr#%eniach atwo ulegaj$ du%ym (kilkaset %) i szybkoodwracalnym odkszta ceniom, podobnie jak guma, np.: elastomery poliuretanowe, silikonowe, izoprenowe, butadienowe.

12 Polimery termoplastyczne

(termoplasty)

Polimery o konfiguracji makrocz$steczek liniowej i rozga #zionej, po rzekroczeniu Tp mo%liwe jest przemieszczanie si# ca ych

makrocz$steczek. Polimer ten pod wp ywem ciep a mo%e przechodzi" e stanu sta ego w stan plastyczny i odwrotnie. Mo%e by" przetwarzany np.: wyt aczaniem, wtryskiem, walcowaniem, np. PE, PP, PC, PCW

13 Polimery sieciowane (duroplasty)

Polimery o konfiguracji makrocz$steczek sieciowanej uniemo%liwiaj$cej przemieszczanie si# ca ych makrocz$steczek. Polimery te nie wykazuj$ Tp i nie s$ termoplastyczne, np.: melaminowo - lub fenolowo-formaldehydowe.

14 G#sto!", kg/dm' G#sto!": 0.8-1,5 (polimery fluorowe (PTFE - teflon) (2,0-2,3)

15 Reakcje na !rodowisko P#cznienie, rozpuszczanie, starzenie, korozja napr#%eniowa (srebrzenie)

16 Zakresy temperatur u%yteczno!ci technicznej

Specyficzne dla poszczególnych polimerów; przeci#tnie d ugotrwa e u%ytkowanie –80-150o, krótkotrwale do 300oC.

53

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Tab. 5.2. Przyk adowe cechy termoplastycznych tworzyw sztucznych. Podana kolejno!" nazwanych rodzajów tworzyw odpowiada malej$cemu ich zastosowaniu w technice. W a!ciwo!ci podano zgodnie z ameryka&skimi normami ASTM.

Rodzaj

polimeru

Cena

wzgl#dna Modu Younga,

Gpa

Wytrzyma o!" na rozci$- ganie (Rm)

Mpa

Wyd u%enie przy

zerwaniu

()r)%

Udarno!" z karbem

(K)J/m2

Temp.

ugi#cia (TS)°C

Temp.

rozszerzalno!ci cieplnej

106 K-1

G#sto!" kg/dm3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

ASTM D790 D638 D638 D256 D648 D696 D792

Pedg 1.0 0.8 28 300 >1300 <23 90 0.96

PP 1.0 1.5 33 50 150 <23 110 0.90

PCW 0.7 3.0 55 30 70 55 60 1.40

ABS 1.8 3.2 72 4 40 95 68 1.18

PMMA 1.8 3.2 72 4 40 95 68 1.18

PA-6,6 2.9 2.8 83 50 53 90 81 1.14

PC 3.5 2.3 65 100 700 140 70 1.20

POM 2.5 2.8 69 40 75 136 122 1.42

PBT 3.1 2.2 50 300 55 55 70 1.31

PBT+ 3.1 7.5 120 3 65 215 25 1.62

30%

w ókno

szklane

12.0 2.7 70 50 86 174 54 1.24

PES 12.0 2.6 82 40 84 203 55 1.37

Obja!nienia: PE dg - polietylen (du%ej g#sto!ci); PP - polipropylen; PCW - polichlorek winylu: ABS -terpolimer styrenu, butadienu i akrylonitrylu; PMMA - polimetakrylan

metylu; PA - 6,6 - poliamid 6,6, PC -poliw#glan; POM - polioksymetylen; PBT - politereftalan butylenowy, PSF - polisiarcek fenylenu; PES -polieterosulfon.

54

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 5.1 Schemat prostoliniowego odcinka typowego a&cucha polietylenu (ca y a&cuch mo%e zawiera" 50 000 podstawowych jednostek monomerycznych)

55

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 5.2

Schematyczna klasyfikacja w asno!ci cz$steczek polimerów

Rys. 2.1. Konfiguracja makrocz$steczek wi#kszo!ci popularnych polimerów

Rys. 5.3

Konfiguracja makrocz$steczek polimerów termoodpornych

56

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

57

Rys. 5.4

Struktura makrocz$steczek polimerów: a) polietylen, b) polimer izotoktyczny, c) polimer syndiotaktyczny, d) polimer ataktyczny

Rys. 5.5

Schemat polimeru o znacznym stopniu krystaliczno!ci (np. polietylenu du%ej g#sto!ci). W górnej cz#!ci rysunku polimer jest stopiony; w konsekwencji segmenty a&cuchów s$ tu nieuporz$dkowane

Rys. 5.6

Schematy polireakcji a) polimeryzacji, b) polikondensacji, c) poliaddycji

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 5.7 Schemat zmian warto!ci modu u Younga E ze zmian$ temperatury w polimerze liniowym przy sta ym czasie obci$%enia

Rys. 5.8 Wp yw konfiguracji RCCz i M na T i T tego samego rodzaju polimeru (np. PE); 1 - polimer liniowy, 2 - polimer

c rozga #zi<5ny, 3 - polimer o znacznej zawarto!ci frakcji

niskich, 4 – polimer o !redniej g#sto!ci usieciowania, 5 - polimer bardzo g#sto usieciowany

Rys. 5.9 Krzywe termomechaniczne dla materia ów amorficznych, ró%ni$cych si# tylko ci#%arem cz$steczkowym. Krzywe od 1 do 7 dotycz$ rosn$cego w kolejno!ci ci#%aru cz$steczkowego

58

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 5.10

Porównanie krzywych termomechanicznych dla polimeru o Tm> Tp ; 1 - zawieraj$cego 98% fazy krystalicznej, 2 - zawieraj$cego 50% fazy krystalicznej, 3 - amorficznego

Rys. 5.11

Kruche p#kanie - najwi#ksze p#kni#cie rozprzestrzeniania si#, gdy spe nione jest kryterium nagiego p#kania

Rys. 5.12 Rozci$ganie na zimno polimeru liniowego - makrocz$steczki s$ wyd u%one i zorientowane; przy ok. 4-krotnym parametrze wyd u%enia materia staje si# znacznie mocniejszy w kierunku wyd u%enia ni% by przed rozci$ganiem

59

MATERIA Y IN!YNIERSKIE (WIADOMO"CI PODSTAWOWE) Wyk ad dla I roku Wydzia ów mechanicznych Politechniki Warszawskiej

Rys. 5.13

Typowa krzywa s - e dla stanu wysokoelastycznego przy obci$%aniu i odci$%aniu

Rys. 5.14 Przyk adowe krzywe s - e dla polimeru epoksydowego przy ró%nych pr#dko!ciach odkszta cania: 1-0,1 mm/min; 2 - 1 mm/min; 3 - 2 mm/min; 4 - 5 mm/min; 5 - 2 0 mm/min.

Rys. 5.15 Wp yw temperatury na przebieg krzywych s - e a) dla winiduru (amorficznego twardego PCW); b) dla krystalicznego PA-6

60

komentarze (0)
Brak komentarzy
Bądź autorem pierwszego komentarza!
To jest jedynie podgląd.
Zobacz i pobierz cały dokument.
Docsity is not optimized for the browser you're using. In order to have a better experience we suggest you to use Internet Explorer 9+, Chrome, Firefox or Safari! Download Google Chrome