Anyagismeret

download report

Transcript Anyagismeret

Anyagismeret-anyagtan bevezetés
KISKUNLACHÁZA
Összeállította: Horák György
Anyagismeret, anyagtudomány,
anyagvizsgálat


Az anyagok tulajdonságaival, rendszerezésével,
vizsgálatával foglalkozó tudomány
Mi az anyag?
Az anyag
Az anyagot az ember nyeri ki a
természetből és alakítja olyanná,
ami az igényeknek leginkább
megfelel.
Az anyagok csoportosítása

Az anyagok csoportosíthatók:
Halmazállapot
szilárd,
 folyékony,
 légnemű és
 plazma

szerint






AmorfAlaktalan, formátlan
Kondenzáció
Lecsapódás
Szublimáció
Párolgás, Szilárd anyag légneművé
válik
Disszociáció
Elkülönülés, szétválás
Rekombináció
Disszociáció ellentéte
Ionizáció
töltetlen részecske töltötté válik
Az anyagok csoportosítása

Eredet szerint

szerves anyagok, polimerek
természetes eredetűek pl. gumi, fa, bőr stb.
 mesterségesen előállított műanyagok


szervetlen

fémek, kerámiák
Ipari anyagok, szerkezeti anyagok
Ipari anyagoknak vagy szerkezeti anyagoknak a
technikailag hasznos tulajdonságú anyagokat
nevezzük. Az ipari anyagok lehetnek:
 Fémek
 Kerámiák
 Polimerek
 Kompozitok
Az „ipari” anyagok relatív fontossága
A szerkezeti anyagok kiválasztása
A termékek előállításához az anyagokat a megfelelő műszaki
funkcióhoz célzottan kell kiválasztani, azaz optimális módon
figyelembe véve:
 Az anyag és energia felhasználást
 Minőséget
 Megbízhatóságot
 Gazdaságosságot
 Élettartamot
 Környezetvédelmi követelményeket
Az anyagkiválasztás feltétele
tulajdonság
járulékos
saját
Mechanikai
tulajdonságok pl.
Keménység,
szilárdság
tervezés
Ár és
alkalmasság
gyárthatóság
Nem mechanikai pl.
hőtágulás
Megjelenés, szerkezet
Felületi tulajdonságok
Autó karosszéria anyagok
(fémek)

acél

alumínium
Autó karosszéria anyagok
(nem fémes anyagok)

Fém vázon kompozit
Autó karosszéria anyagok
(nem fémes anyagok)

Kompozit
Az anyag körforgása
Eljárás technikai
módszerekkel pl. kohászat stb.
szerkezeti anyag
Bányászat
nyersanyagok


Föld, földkéreg
(ércek, természetes
anyagok, szén
kőolaj, földgáz stb)
Tervezés,
gyártás
recycling
TERMÉK
Üzemeltetés, használat
Elhasználódás,
hulladék, szemét


A termékek feladatuk teljesítése után hulladékká
válnak.
A hulladékot kezelni kell. Ez lehet:
 Újrafeldolgozás,
újrahasznosítás
 Megsemmisítés
 Ártalmatlanítás
Végleges
elhelyezés
ANYAGVIZSGÁLAT
Az anyagvizsgálat célja
Az ipar és a technika fejlődése megkívánja, hogy a
gyártási folyamatok során felhasznált anyagokról
minél teljesebb ismereteink legyenek. Ez a
felhasználandó anyagok alapvető tulajdonságainak
meghatározásán kívül, a szerkezetekbe beépített
anyagok várható viselkedésének, állapotának a
meghatározását is jelenti.
Az anyagvizsgálat feladata

az anyagokról olyan adatokat szolgáltatni a
gyártó, a felhasználó részére, amelyek lehetővé
teszik annak eldöntését, hogy :
az
adott anyag az adott feladatra
megfelel-e? (szilárdság, alakíthatóság stb.)
adott felhasználási célra melyik anyag felel
meg (anyag kiválasztás)
Az anyagvizsgálat feladata
feleletet
adni
arra,
hogy
az
alapanyagok, vagy kész termékek
tartalmaznak-e folytonossági hiányokat,
hibákat.
A
használat során károsodott
alkatrészek,
szerkezetek károsodási
okainak felderítése.(kárelemzés)

Az anyagvizsgálati módszerek
felosztása
Az anyagvizsgálati módszerekkel ellenőrizhetjük:
 a szilárd halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl.
keménység, szakítószilárdság stb.
 a folyékony halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl.
viszkozitás, lobbanáspont stb.
 a gáz halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl. füstgáz
elemzés
Az anyagvizsgálati módszerek
felosztása
A vizsgálatok csoportosíthatók az igénybevétel típusa
szerint:
 statikus,
ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen
lassan, egyenletesen változik,
 dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű,
lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb.
 Ismételt igénybevétel (fárasztó), ha az igénybevétel időben
változik, és sokszor ismétlődik.
Az anyagvizsgálati módszerek
felosztása
A vizsgált minta a vizsgálat hatására tönkremegy vagy
nem
roncsolásos
roncsolás
mentes.
Az anyagvizsgálati eljárások főbb
területei:
(a legtöbb esetben roncsolással)



Kémiai vizsgálat. Legfontosabb feladata az anyagok vegyi
összetételének megállapítása, de ide tartoznak a korróziós
vizsgálatok is.
Fizikai vizsgálatok. Célja az anyagok fizikai jellemzőinek pl.
villamos
vezetőképesség,
villamos
ellenállás,
mágneses
tulajdonságok hőtágulás, fajhő stb. meghatározása
Fémtani
vizsgálatok.
Az
anyagok
szövetszerkezetének,
szemcsenagyságának,
a
zárványosság
mértékének
stb.
meghatározását jelenti.
Az anyagvizsgálati eljárások főbb
területei:



Szilárdsági vizsgálatok. Egyszerű mechanikai
igénybevételekkel szembeni ellenállás megállapítása a
cél.
Technológiai vizsgálatok. Legtöbb esetben az adott
feldolgozási technológiára való alkalmasság eldöntése
a cél
Roncsolás mentes vizsgálatok
Az igénybevételek jellemzése (1)

Az igénybevétel hatása szerinti felosztás:
Teljes anyagtérfogatra ható igénybevételek
 A felületre ható igénybevételek


Az igénybevétel időbeli lefolyása szerinti felosztás:
Statikus
 Dinamikus, lökésszerű
 Ismétlődő, fárasztó
 Az előbbi három kombinációja

Teljes anyagtérfogatra ható
igénybevételek





Húzó
Nyomó
Hajlító
Nyíró
Csavaró
Hajlítás
Húzás
Csavarás
A felületre ható igénybevételek







Hő
Vegyi
Elektrokémiai
Áramló közeg
Koptató
Sugárzás
Biológiai
Forgatás
Szorító
erő
Kopás
Az igénybevétel az időbeli változása
alapján lehet:
statikus, ha az igénybevétel időben állandó,
vagy csak igen lassan, egyenletesen változik,
 dinamikus , ha
a terhelés időben változik,
hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok
indítása, ütközés stb.
 fárasztó, ha az igénybevétel időben változik, és
sokszor ismétlődik.

Az igénybevétel időbeli lefolyása
• Statikus
• Dinamikus
• Ismétlődő,
fárasztó
• Az előbbi
három
kombinációja
A szerkezeti anyagok viselkedése az
igénybevételekkel szemben


A szerkezeti anyagok legfontosabb tulajdonsága, hogy
ellenállnak a külső igénybevételekkel szemben, tehát a
terhelhetők.
Az igénybevételek összetettek és különbözőek. A szilárdsági
számítások során ezeket az összetett igénybevételeket jól
definiálható alapesetekre un. egyszerű igénybevételekre
vezetjük vissza, és ezek szuperpozíciójaként értelmezzük a
szerkezet terhelését.
Egyszerű igénybevételek


húzás, nyomás, hajlítás, csavarás és nyírás.
Az igénybevétel számszerű értéke a felület
egységre ható erő, a feszültség. Ha a
feszültség a felület elemre merőleges, normál
( ) feszültségről, ha a felület síkjában hat,
csúsztató
()
feszültségről
beszélünk.
Mértékegysége : N/mm2 vagy MPa, azaz
MN/m2
Az anyag viselkedése terhelés
hatására
Az anyagok lehetnek:
szívósak,
képlékenyek
ridegek.
és
Szívós vagy képlékeny anyag
a törést jelentős nagyságú maradó alakváltozás előzi
meg, ami sok energiát emészt fel. A töretfelület
szakadozott, tompa fényű
Rideg, nem képlékeny törés
A rideg, nem képlékeny
törés esetében a törést
nagyon kicsi vagy semmi
maradó alakváltozás sem
előzi meg, és a repedés
kialakulása után
viszonylag kevés energiát
kell befektetni az anyag
eltöréséhez.