Тема: «Неметаллические конструкционные материалы»
Тема: «Неметаллические конструкционные материалы»
Цель: изучить основные виды неметаллических конструкционных материалов, область их применения.
Студент должен
знать: - основные виды неметаллических конструкционных материалов;
- классификацию, состав, свойства и область применения пластмасс, резин;
уметь: - распознавать и классифицировать конструкционные материалы по внешнему виду, происхождению, свойствам;
- определять виды конструкционных материалов;
- выбирать материалы для конструкций по их назначению и условиям
эксплуатации.
Теоретическое обоснование
Изложение материала по теме целесообразно начать со сравнительной характеристики свойств неметаллических материалов, их преимуществ по сравнению с металлами и сплавами, обуславливающих широкое применение их в промышленности. Далее подробно рассмотреть основные виды неметаллических материалов: пластмассы, резины, ситаллы. Лекция по каждой группе материалов включает в себя общие сведения, классификацию, строение и свойства, область применения материалов.
К неметаллическим материалам относятся полимерные материалы органические и неорганические: различные виды пластических масс, композиционные материалы на неметаллической основе, каучуки и резины, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, а также графит, стекло, керамика.
Такие их свойства, как достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности, светопрозрачность, химическая стойкость, диэлектрические свойства, делают эти материалы часто незаменимыми. Также следует отметить их технологичность и эффективность при использовании. Эти материалы находят все большее применение в различных отраслях машиностроения.
|
|
|
Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические.
П л а с т м а с с ы – это неметаллические материалы, получаемые на основе полимеров и перерабатываемые в изделия методами пластической деформации. Исходные материалы для получения пластмасс – дешёвые природные вещества: продукты переработки каменного угля, нефти, природного газа и др.
Преимущества пластмасс перед металлическими к/материалами:
снижение веса и трудоёмкости оборудования, улучшение внешнего вида продукции, экономия цветных и черных металлов , химическая стойкость, электроизоляционные свойства, антифрикционные свойства ( ДСП, капрон, текстолит заменяют бронзу и баббит в подшипниках), оптические свойства (орг.стекло, полистирол прозрачны и бесцветны),
удельная механическая прочность, снижение затрат на изготовление.
Недостатки: низкая теплостойкость ( -60 + 200 0 С) (фторопласт 300-400 0 С), низкая теплопроводность ( в 500-600 раз меньше, чем у металлов ), низкая твердость и жесткость, ползучесть ( особенно у термопластов), старение (теряют свойства под действием температуры, влажности, света, воды).
|
|
|
Основой пластмасс являются смолы - высокомолекулярные органические соединения ( эпоксидные , кремнийорганические, фенолформальдегидные).
В зависимости от поведения смолы при нагреве пластмассы делят на :
- термореактивные ( реактопласты ), кот. под действием тепла и давления переходят в твёрдое, неплавкое и нерастворимое состояние. - термопластичные (термопласты), которые под действием тепла плавятся, а при охлаждении затвердевают. Кроме смолы пластмассы состоят из : наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и др. добавок.
В зависимости от наполнителя пластмассы делят на: композиционные ( порошкообразные и волокнистые) и слоистые. К порошкообразным относятся :
- пресспорошки (наполнитель – древесная мука)
- графитопласты ( наполнитель – графит)
- аминопласты ( наполнит.- целлюлоза.
В волокнистых наполнителем м/б х/б очёсы, асбест, стекловолокно, каолиновое волокно (для особо высокой теплостойкости).
|
|
|
Слоистые пластмассы - это материалы, получаемые при соединении между собой наложенных друг на друга нескольких слоёв волокнистых наполнителей (ткани, бумаги, древесины), пропитанных искусственными смолами.
Р е з и н а - это продукт химической переработки каучуков, получаемый в результате вулканизации.
Натуральный каучук НК ( из каучуконосного растения гевея) легко растворяется в эфире, минеральных маслах и не растворяется в воде. При 90 0 С он размягчается, становится липким, ниже ноля - твердым и хрупким.
Синтетические каучуки : бутадиеновый СКБ, бутадиен-стирольный СКС , нитрильный СНК, изопреновый СКИ, хлоропреновый (наирит) , полисульфидные (тиоколы) ; фторкаучук СКФ .
Резину получают из каучуков вулканизацией. Вулканизирующие вещества - сера ; или перекиси металлов (Mn, Pt) - для тиоколов ; органические перекиси или диамины
- для фторкаучуков. Вулканизация может проводиться при 120 -150 0 С или без нагрева в пресс-формах на гидравлических прессах с паровым или электрообогревом. Для повышения механической прочности и износоустойчивости в состав резин вводят : наполнитель (сажа, SiO 2 , TiO , мел, каолин), ускоритель вулканизации, пластификаторы для повышения пластичности и морозостойкости ( стеарин, олеиновая кислота, парафин), мягчители, противостарители – против окисления
|
|
|
кислородом воздуха ( парафин, вазелин), красители ( охра, ультрамарин).
Резины общего назначения изготовляют на основе НК, СКБ, СКС, СКИ . Они могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворах кислот и щелочей при температурах от -35 0 С до 130 0 С.
Резины специального назначения: маслобензостойкие, теплостойкие, морозостойкие, износостойкие, электротехнические (электроизоляционные и электропроводящие).
С и т а л л ы (стеклокерамика) получают на основе неорганических стекол путем их полной или частичной управляемой кристаллизации.
Ситаллы получают путём плавления стекольной шихты специального состава с добавкой нуклеаторов (катализаторов) ; охлаждения расплава до пластичного состояния и формирования изделий методом стекольной технологии и последующей кристаллизации.
В состав стекла для получения ситаллов входят Li 2 O, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, CaO и др. В качестве нуклеаторов применяют соли светочувствительных металлов Au, Ag, Cu ; фтористые и фосфатные соединения ; Ti O 2 и др.
Виды ситаллов : фотоситаллы получают из стекол литиевой системы с нуклеаторами, термоситаллы получают из стекол систем MgO - Al 2 O 3 - SiO 2 , CaO -Al 2 O 3 - SiO 2 с добавкой TiO 2 , FeS и др., шлакоситаллы получают на основе доменных шлаков с добавкой сульфатов, порошков железа. Также вводят Фтор для усиления кристаллизации. Ситаллы газонепроницаемы, имеют высокое сопротивление ударным нагрузкам по сравнению со стеклами (хотя достаточно хрупки), износостойки при истирании, имеют высокое удельное электросопротивление ( при нагреве до 400 0 С), большинство из них
имеют белый, серый или коричневый цвет, кроме литиевых (они прозрачны).
Высокая химическая стойкость определяет их применение в хим. Промышленности. Они применяются для изготовления деталей, работающих в агрессивных жидкостях, в том числе с абразивами. Из-за малого коэффициента трения в паре с металлами их используются в качестве подшипников скольжения. Также их применяют в электротехнической и радиопромышленности.
Применяются также вспомогательные конструкционные материалы: смазочные масла, лаки, краски, клеи, герметики, древесина и др.
Ход работы
1. Изучить теоретическое обоснование.
2. Распечатать рабочую тетрадь для индивидуального использования
(приложение №1).
3. Выполнить задания практического занятия №5 в рабочей тетради.
4. Провести самопроверку выполненного задания.
5. Сдать оформленную работу на проверку преподавателю в установленный срок.
Литература
1. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение, М.:ИЦ Академия, 2014
2. Моряков О.С. Материаловедение, М., издательский центр «Академия», 2008 год
3. Никифоров В.М. Технология металлов и других конструкционных материалов: Учебник для техникумов.-8-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Политехника, 2003
4. http://fcior.edu.ru
Тема: «Неметаллические конструкционные материалы»
Ø 5.1. Заполните схему: 
o 5.2. Дайте определение. Пластмассы (пластические массы) - это
Ø 5.3. Расставьте вид полимера согласно нумерации.
Ø 5.4. Заполните таблицу
| состав сложных пластмасс | ||
| компонент | назначение | что используют в качестве компонента |
| смола | ||
| наполнители | ||
| пластификаторы | ||
| смазки | ||
| стабилизаторы | ||
| красители | ||
| катализаторы | ||
o 5.5. Охарактеризуйте вид пластмасс:
Термореактивные
Термопластические
Ø 5.6. Заполните таблицу.
Термопластические пластмассы
| пластмасса | сфера применения |
| полиэтилен | |
| полистирол | |
| поливинилхлорид (ПВХ) | |
| поликарбонат | |
| поликарбонаты |
Термореактивные пластмассы
| пластмасса | сфера применения |
| фенопласты | |
| аминопласты | |
| стекловолокниты | |
| полиэстеры | |
| эпоксидная смола |
o 5.7. Дайте определение. Резина это-
o 5.8. Укажите основные свойства резины:
o 5.9. Определите термин: это высоко-вулканизированный каучук с большим содержанием серы, обычно тёмно-бурого цвета, химически инертен, имеет высокие электроизоляционные свойства.
Ø 5.10. Перечислите основные ингредиенты резины.
Ø 5.11. Укажите положительные и отрицательные стороны применения пластмасс
| v 5.12. На термомеханической прямой, определите состояние полимера в различных участках температуры: I- II - III- |
| ü 5.13. Решите ребус. |
| o 5.14. Расставьте нумеровку вагонов поезда согласно последовательности этапов изготовления изделий из резины. |
Ø 5.15. Перечислите армирующие вещества для изготовления полимерных композитов:
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 1053; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!