Товары широкого потребления
Железобетон — один из старейших и простейших композиционных материалов
Удилища для рыбной ловли из стеклопластика и углепластика
Лодки из стеклопластика
Автомобильные покрышки
Металлокомпозиты
Спортивное оборудование
Велосипеды
Оборудование для горнолыжного спорта — палки и лыжи
Хоккейные клюшки и коньки
Байдарки, каноэ и вёсла к ним
Медицина
Материал для зубных пломб. Пластиковая матрица служит для хорошей заполняемости, наполнитель из стеклянных частиц повышает износостойкость.
Машиностроение
В машиностроении композиционные материалы широко применяются для создания защитных покрытий на поверхностях трения, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания (поршни, шатуны).
СВОЙСТВА ГЛИН.
При производстве керамических и огнеупорных материалов учитывают пластичность, связывающую способность, воздушную и огневую усадку, спекаемость, огнеупорность глин и цвет глиняного черепка.
Пластичностью глин называют способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму без образования трещин и устойчиво сохранять эту форму. Степень пластичности зависит от минералогического состава глин, размера и формы частиц и др.
Природные глины содержат различные примеси, например кварц, кальцит, слюды, соединения железа. Примеси понижают пластичность глин и тем в большей степени, чем выше их содержание. С увеличением содержания в глине глинистых частиц пластичность повышается.
Связующая способность — свойство глин сохранять пластичность при смешивании с непластичными материалами. Это качество глины выражается в том, что она может связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие.
Воздушная усадка глин характеризуется изменением линейных размеров и объема свежесформованного образца из глиняного теста в процессе сушки. Усадку выражают в процентах от первоначального размера образца-сырца. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глины.
Огневая усадка глин — изменение линейных размеров и объема высушенного глиняного образца в процессе обжига.
Арифметическую сумму воздушной и огневой усадок называют полной усадкой . Полная усадка, как правило, составляет 5 — 10 %, при этом наибольшее значение усадки у высокопластичных глин. Большая усадка глины считается отрицательным свойством, так как неравномерное изменение линейных размеров и объема вызывает деформацию изделия (искривления, трещины).
Огнеупорность — свойство глины выдерживать действие высокой температуры без деформирования.
Спекаемостью называется способность глиняных масс превращаться под действием высоких температур в камнеподобный черепок с водопоглощением не выше 5%.
Температуру обжига, при которой водопоглощение обожженного изделия составляет 5%, называют температурой спекания. Разность температур от начала спекания до начала деформации называют температурным интервалом спекания.
Керамические стеновые материалы обжигают при температуре ниже полного спекания (900 — 1100°С).
Цвет глиняного черепка после обжига зависит от состава и количества примесей в глине. Каолины, являясь наиболее чистым сырьем, дают черепок белого цвета. Находящиеся в глине оксиды железа окрашивают керамические изделия в различные цвета: от светло-желтого до темно-красного и бурого. Вводя в глину минеральные красители, можно получать керамические изделия различных цветов.
Для придания стойкости к внешним воздействиям, улучшения водонепроницаемости и декоративного вида поверхности некоторых керамических изделии покрывают глазурью или ангобом.
Стекловидный слой глазури, нанесенный на поверхность керамического материала, закрепляют на нем обжигом при высокой температуре. Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различных цветов.
Ангоб изготовляют из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность сырцового изделия. В отличие от глазури ангоб не дает при обжиге расплава, т. е. не образует стекловидного слоя, поэтому цветная поверхность получается матовой.
СПОСОБ ХУДОЖЕСТВЕННОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ.
Художественное литье является одним из древнейших способов получения изделий из металла. К технологическим разновидностям художественного литья относятся три наиболее известные: 1. Литье по шаблонам в земляные формы. 2. Литье по выплавляемым моделям. 3. Литье по выжигаемым моделям. Инструменты для формовки и приспособления для литья по моделям: формовочный инструментарий (инструменты, используемые для набивки формы и удаления из нее модели или шаблона): лопатка, сито, трамбовка, линейка, специальный правильный брусок, вентиляционная игла, киянка, мастерок, шпатель, кисти. Инструменты для отделки формы: гладилки, отделочные и подрезные ланцеты. Оснастка для литья по моделям: Опока — рама (ящик без дна) с формовочной землей для заливки металлом; деревянная или металлическая. Подмодельная доска — деревянная или металлическая плита с гладкой поверхностью. Резиновая пресс-форма — приспособление из резины, двух полированных стальных пластин и вулканизатора (в частной мастерской вполне пригоден автомобильный на 12 В через трансформатор). Литейные материалы. Художественное литье предусматривает технологию использования, большей частью, сплавов, а не чистых металлов. В чистом виде используются тяжелые металлы — олово, свинец, цинк. А сплавы — медные (чаще всего, это бронза и латунь) и алюминиевые. Сплавы представляют собой соединение путем плавки металлов и химических элементов и должны обладать следующими основными свойствами: текучестью, усадкой и ликвацией. Бронза — сплав меди с оловом или другими металлами — свинцом, никелем. Если в сплаве 4-6% олова, бронза пластична, ее можно ковать, если 27% — сплав твердый и хрупкий. При содержании 33% олова сплав становится похожим на серебро, он называется белая бронза. Температура плавления меди — 1083 °С, в сплаве с оловом она снижается до 800 °С (25% олова, цвет желто-белый). Латунь — сплав меди с цинком (до 45%). Легко поддается резке, паяется как мягкими, так и твердыми припоями, прочны на ней и гальванические покрытия. Температура плавления 980-1000°С. Силумин — сплав алюминия с кремнием, имеет высокие литейные качества. В качестве сырья для отливки алюминиевых изделий используют отслужившие головки блоков двигателей автомобилей, поршни, изготовленные из алюминиевых сплавов. Цинк (сплав). Для отливки точных деталей из цинка применяют сплав, в составе которого 94% цинка, 4% алюминия и 2% меди. До этого речь шла о легкоплавких металлах, с низкой температурой плавления. Но мастеру в индивидуальной мастерской приходится работать и с тугоплавкими металлами. Получить литые изделия из металлов с высокой температурой плавления поможет собственный шахтный горн. Устройство и эксплуатация шахтного горна. Размер шахтного горна обычно произвольный; шахта горна — квадратного сечения, двойной кладки — огнеупорный кирпич внутри и обычный снаружи; нижняя часть или подвал шахты — это зольная камера с заслонкой для удаления золы; над зольником устраивается колосниковая решетка из чугунных колосников, под которую по отверстию в зольник вентилятором подается воздух, обеспечивающий горение угля; на колосниковой решетке устанавливается огнеупорная подставка под тигель; тигли — чугунные или графитовые; топливо, лучше всего кокс, но хорош и антрацит, засыпается между стенками шахты и стенками тигля; накрывает шахту специальная крышка с отверстиями для выхода газов горения.
Литьё изготовление отливок путём заполнения форм расплавленным металлом и дальнейшая их обработка - наиболее распространённый способ перевода в металл произведений скульптуры, а также изготовления металлических сосудов, настольных приборов, светильников и пр.; также художественные произведения, выполненные этим способом. Литьё зародилось в эпоху освоения человеком способов добычи и обработки металла. С развитием литейного производства художественное литьё постепенно выделилось в его отдельную отрасль, где художественными задачами диктуются специфические приёмы формовки модели и методы литья (нередко в расчёте на получение одной отливки), выбор металла или сплава для определенного вида изделия. Этим же задачам служит доработка (часто авторская) поверхности отливок (чеканка, гравировка, патинирование, золочение и тому подобное), благодаря которой даже тиражируемые изделия приобретают свойства уникального произведения.
Основная технология литья вырабатывалась при использовании в качестве исходного материала бронзы - с древности и до наших дней самого употребляемого сплава для художественных изделий. С IV в. для литья небольших вещей начали обращаться к олову (амулеты из коптских гробниц IV-VII вв.), из которого в XVI-XVIII вв. отливали плакетки, медали и главным образом сосуды (чаши, кубки и тому подобное), имитировавшие более дорогое серебро. Благодаря мягкости металла эти изделия имеют скруглённые края, текучий рельеф в изображениях, выполнявшихся преимущественно гравировкой. В XVII-XVIII вв. отливалась парковая скульптура из свинца (Версаль, Петродворец), текучесть которого использовалась для создания эффекта как бы растворённых в воздушной среде контуров фигур и складок одеяний. С XV в. в Германии, а затем и других странах Западной Европы (в России - с конца XVII в.; см. также Каслинское литьё) развилось литьё из чугуна (парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр.). Более массивное, чем бронзовое, но более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью весомого материала и глухого тона (от светло-серого до густо-чёрного) применяется ныне почти так же широко, как и бронза.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, ХАРАКТЕРИСТИКА.
Это формование металлических материалов механическими средствами без снятия стружки. Наряду с формообразованием обработка давлением может улучшать качество и механические свойства металла. Обработка металлов давлением производится либо в "горячем" (нагретом), либо в "холодном" (соответствующем комнатной температуре) состоянии. При обработке давлением многих металлов и сплавов сначала производится горячая обработка, позволяющая использовать повышенную пластичность нагретого материала, а затем следует окончательная обработка в холодном состоянии, обеспечивающая высокое качество поверхности и точные размеры. Основные методы обработки металлов давлением - ковка, штампование, прокатка, прессование. Ковка и штампование. Ручная ковка была исторически первым из применяемых до сих пор способов формоизменяющей обработки металлов. Первый паровой молот, появившийся в 1843, деформировал металл силой падения груза, а пар служил для поднятия последнего. Вслед за таким молотом простого действия в 1888 появился молот двойного действия, верхняя "баба" которого при движении вниз дополнительно разгоняется силой пара. Ковка и объемное штампование могут выполняться на молоте или на прессе. Ковка бывает свободная и в штампах. Штампы объемного штампования молотовые и для горячештамповочных прессов состоят из верхней (закрепляемой на верхней головке молота или пресса) и нижней частей, на соприкасающихся поверхностях которых имеются ручьи для последовательного формообразования изделий. Штампы для листового штампования (вырубные, пробивные, гибочные и др.) состоят из двух основных деталей - матрицы и входящего в нее пуансона, а иногда одна и та же часть штампа служит и пуансоном, и матрицей. Прокатка. Обжатие прокаткой - самый распространенный процесс обработки металлов давлением. Хотя "отцом" современных методов прокатки принято считать Г.Корта, первый прокатный стан которого относится приблизительно к 1783, исторические документы свидетельствуют о том, что золото и серебро для чеканки монет прокатывались в листы во Франции еще в 1753. Существует много разных типов прокатных станов, но практически во всех таких установках обжатие осуществляется двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Валки захватывают заготовку, и из них она выходит, уменьшившись по толщине и увеличившись в длине. Возникающее при этом боковое, или поперечное, уширение в большинстве случаев незначительно. Названия прокатного стана обычно указывают на вид производимой продукции: блюминговый, слябинговый, листопрокатный, полосовой, толстолистовой. В соответствии с температурой прокатываемого металла различают станы горячей и холодной прокатки. Прессование. Многие металлы и сплавы при повышенных температурах настолько пластичны, что их можно выдавливать под прессом через отверстие матрицы, как зубную пасту из тюбика. Таким методом прессования выдавливанием, или экструзии, можно изготавливать изделия сложного поперечного сечения. Экструзией получают, например, прутки, трубы, фасонные изделия, покрывают свинцовой оболочкой кабель. Прессованием без истечения осуществляют, в частности, операции глубокой вытяжки - превращения плоской заготовки в гильзу. Прошивка. Операция прошивки применяется при изготовлении бесшовных труб из литых цилиндрических заготовок и экструдированных прутков. Нагретая заготовка захватывается двумя косыми (коническими) валками прошивного стана, вращающимися навстречу друг другу, и надвигается в процессе поперечно-винтовой (геликоидальной) прокатки на оправку, закрепленную посередине между валками. Из разнообразных устройств для производства бесшовных труб наиболее известен прошивной стан Маннесмана. Прошивке поддаются далеко не все металлы и сплавы, но сталь, медь и некоторые сплавы на основе меди достаточно пластичны для такой обработки, требующей очень большой деформации. Волочение. Прутки и проволока. Диаметр прутка, полученного экструзией или прокаткой, можно уменьшить, протянув его сквозь отверстие волочильной доски (волки, или матрицы). Протягиванием через ряд волок с последовательно уменьшающимися отверстиями можно получить пруток малого диаметра. Точно так же из прутка самого малого диаметра можно получить проволоку. Обжатие проволоки, особенно очень тонкой, часто производится непрерывным протягиванием ее через ряд волок, число которых может достигать 12. Трубы. Волочение труб обычно применяется для уменьшения наружного диаметра трубы или толщины ее стенки либо и для того и для другого. Холодное волочение обеспечивает гладкую поверхность трубы, точные размеры и улучшенные механические свойства. Такое "редуцирование" при калибровке труб осуществляется волочением через волоку с несколько уменьшенным отверстием, в центре которого закреплена оправка. Уменьшение толщины стенки трубы определяется диаметром оправки. Выдавливание. Выдавливанием на токарнодавильном станке формуют тонкий металл, прижимая его к вращающейся оправке. Такой метод пригоден лишь для изготовления симметричных изделий кругового поперечного сечения. Для выдавливания изделий меняющегося по оси диаметра необходимы разборные оправки, допускающие съем готового изделия.
СТРУКТУРЫ УРОВНЕЙ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ.
МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ДЕКОРИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ.
ЭТАПНОСТЬ ДЕКАПИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА.
НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, ЕЕ СОСТАВ, СВОЙСТВА. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
Нержавеющая сталь — это сложнолегированная сталь, достаточно стойкая против коррозии в так называемых агрессивных средах, в том числе в атмосферных условиях. Основным легирующим элементом является хром (Cr (12-20%)). Для усиления коррозионных свойств и придания необходимых физико-химических свойств нержавеющую сталь легируют никелем (Ni), титаном (Ti), молибденом (Mo), ниобием (Nb) и другими элементами.
О стойкости нержавеющей стали к коррозии можно чаще всего судить по содержанию основных легирующих элементов — хрома и никеля. При содержании хрома в нержавейке более 12% сплавы уже будут являться нержавеющими как в обычных условиях, так и в слабоагрессивных средах. Если содержание хрома более 17%, такие сплавы коррозионностойки в более агрессивных окислительных (и не только) средах (например, в азотной кислоте конц. до 50%).
Коррозионная стойкость нержавеющей стали объясняется тем, что на поверхности контакта хромсодержащего сплава со средой образуется тонкая защитная плёнка окислов или же других каких-либо нерастворимых соединений, препятствующая воздействию окружающей среды внутрь сплава. Огромное значение при этом имеют как однородность металла, так и соответствующее состояние поверхности, а так же отсутствие у нержавейки склонности к межкристаллитной коррозии (МКК). Так как чрезмерно высокие напряжения в деталях и аппаратуре вызывают, как правило, коррозионное растрескивание в ряде агрессивных сред (особенно в тех, что содержат хлориды), они иногда приводят к разрушению.
В сильных кислотах (серной, фосфорной, плавиковой, а так же в их смесях) высокой коррозионной стойкостью характеризуются сложнолегированные виды нержавеющей стали и сплавы с более высоким содержанием никеля с добавлением молибдена, титана, меди в различных сочетаниях. Для каждых конкретных условий (концентрация среды и температура) выбирается соответствующая марка нержавеющей стали.
По химическому составу нержавейка подразделяется на хромистые, хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые сплавы.
Хромистая нержавеющая сталь находит применение в качестве конструкционного материала для клапанов гидравлических прессов, турбинных лопаток, арматуры крекинг-установок, режущего инструмента, пружин, предметов быта.
Хромоникелевая нержавеющая сталь используется в различных отраслях промышленности. Особо отметим следующие свойства такой нержавейки аустенитного класса:
1. Поверхность нержавеющей стали, благодаря своей структуре, является высококачественной и не требует дополнительной обработки для использования в пищевом производстве.
2. Хромоникелевая аустенитная нержавейка не магнитится, что позволяет легко определить ее от других сплавов, а также использовать это свойство в промышленности. В целом, нержавейку используют практически во всех сферах деятельности человека, начиная от тяжелого машиностроения и заканчивая механикой и электроникой.
Особо стоит отметить сталь 12Х18Н10Т (близкие зарубежные аналоги — 304 AISI, 321 AISI). О на применяется для сварных конструкций в разных отраслях промышленности, для бытовых приборов, в пищевой промышленности (нержавейка — незаменимый материал для оборудования по обработке, хранению и транспортировке пищевых продуктов), в строительстве(нержавеющие конструкции) и архитектуре промышленных зданий и торговых центров, в химической и нефтехимической промышленности.
Из нержавеющей стали выпускаются следующие стандартные изделия: труба нержавеющая, лист нержавеющий, полоса нержавеющая, уголок нержавеющий, сетка нержавеющая, шестигранник нержавеющий и др.
Нержавеющая сталь является, прежде всего, очень практичным материалом, вместе с тем, этот материал одновременно эстетичный и благородный. Благодаря разнообразию марок и видов поверхности, нержавейка в состоянии удовлетворять абсолютно любым требованиям, которые предъявляются перед строительными нержавеющими конструкциями и отделочными материалами.
ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ.
Особенности древесины применительно к конструированию мебели определяются, главным образом , ее физическими и механическими свойствами.
Физические свойства древесины
характеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др. Древесину как материал используют в натуральном виде (лесоматериалы, пиломатериалы), а также после специальной физико-химической обработки.
Важное декоративное свойство и диагностический признак - цвет древесины., характеристики которого изменяются в широких пределах (цветовой тон 578-585 нм, чистота цвета 30-60%, светлота 20-70%). Блеск наблюдается у древесины некоторых лиственных пород, особенно на радиальном разрезе. Текстура - рисунок древесины, образующийся при перерезании анатомических элементов ее структуры, - особенно эффектна у лиственных пород.
Механические свойства древесины
характеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). К ним относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.
Прочность
Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец.
Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.
Твердость
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.
Основные прочностные показатели древесины
Прочностные свойства древесины зависят от ее плотности. На величину прочности и твердости оказывает большое влияние и влажность древесины. При увеличении влажности, прочность и твердость материала существенно снижаются. Например, у большинства пород при увеличении влажности с 12 до 30 процентов, предел прочности на изгиб уменьшается в 1,6 - 1,7 раза, а торцевая твердость - в 1,5 - 2 раза и более. Прочностные показатели древесины, вследствие ее выраженной анизотропии, существенно зависят от направления приложения нагрузки. Например, твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30 - 40 %.
По удельной прочности при растяжении вдоль волокон , т.е. прочности приведенной к единице массы , древесина не уступает конструкционной стали и дюралюминию. Свойства природной древесины могут быть существенно изменены путем специальных ее обработок, называемых модификацией.
СПОСОБЫ УДАЛЕНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В МЕТАЛЛАХ.
ПЛАСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ.
ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА.
КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.
Природные каменные материалы получают из горных пород, залегаемых в верхних слоях земной коры в виде сплошных массивов и скоплений обломков разной крупности. Каменные строительные материалы получают механической обработкой горных пород путем раскалывания, распиловки, дробления, обтески, шлифовки и полировки, поэтому их свойства в основном зависят от качества исходной горной породы, ее химических, физических и механических свойств. Качество горных пород, из которых изготовляют дорожно-строительные материалы, в свою очередь, зависит от минералогического состава, структуры, текстуры и состояния свежести породы.
По геологическому происхождению (генезису) горные породы разделяются на три основные группы с подгруппами:
1) Изверженные (магматические) — первичные:
Глубинные (интрузивные) — граниты, сиениты, диориты, габбро и др.
Излившиеся (эффузивные)— диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.
2) Осадочные — вторичные:
Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.
Органогенные и химические образования —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.
3) Метаморфические (видоизмененные)— гнейс, мраморы, кварциты.
По химическим исследованиям состава горных пород верхних слоев земной коры выявлено преобладание в них кремнезема SiO2— 59,12% и глинозема Аl2О3— 15,34%, дальше следует окись кальция СаО — 5,08%, окись натрия N2O — 3,84, окись железа FeO —3,80; окись магния Mg —3,49; К2О — 3,13; Fe2O3 —3,08% и немного других окислов и химических элементов. Как видно, породообразующие минералы изверженных пород по своему химическому составу разнообразны. Примерно из 2500 различных минералов породообразующими являются около 50.
Главные породообразующие минералы распределены в горных породах, применяемых в строительстве, примерно в следующих пропорциях: полевые шпаты (ортоклазы и плагиоклазы) — 57,9—59,5%; роговая обманка, авгит; оливин, змеевик— 16,8%; кварц— 12— 12,6; слюда 3,6—3,8; кальцит (известковый шпат) — 1,5; каолинит и другие аналогичные минералы— 1,1 % и т. д.
Горные породы представляют собой более или менее однородные минеральные агрегаты, слагающие земную кору, состоящие из одного или нескольких минералов, Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными (кварцит, гипс), а из нескольких минералов (гранит, базальт, гнейс) — сложными или полиминеральными.