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.