Файл: Матэрыялазнаўства для з.о._Гараст.pdf

Установа адукацыі «БЕЛАРУСКІ ДЗЯРЖАЎНЫ ТЭХНАЛАГІЧНЫ ЎНІВЕРСІТЭТ»

Кафедра матэрыялазнаўства і тэхналогіі металаў

МАТЭРЫЯЛАЗНАЎСТВА І АПРАЦОЎКА МАТЭРЫЯЛАЎ

Праграма, метадычныя ўказанні ікантрольныязаданнідлястудэнтаўспецыяльнасцей

1-53 01 01 «Аўтаматызацыя тэхналагічных працэсаў

івытворчасцей», 1-36 06 01 «Паліграфічнаеабсталяванне

ісістэмы апрацоўкі інфармацыі»

завочнай формы навучання

Мінск 2010

1

УДК [620.22+621.7/.9](075) ББК 30.3я7

М35

Разгледжаны i рэкамендаваны да выдання рэдакцыйна-выдавец- кай радай унiверсiтэта.

Складальнік

А. І. Гараст

Рэцэнзент кандыдат тэхнічных навук, дацэнт кафедры дэталей машын

і пад’ёмна транспартных устройстваў

А. І. Сурус

Па тэматычным плане выданняў вучэбна-метадычнай літаратуры ўніверсітэта на 2010 год. Паз. 157.

Для студэнтаў спецыяльнасцей 1-53 01 01 «Аўтаматызацыя тэхналагічных працэсаў і вытворчасцей», 1-36 06 01 «Паліграфічнае абсталяванне і сістэмы апрацоўкі інфармацыі» завочнай формы навучання.

♥ УА «Беларускі дзяржаўны тэхналагічны ўніверсітэт», 2010

2

ПРАДМОВА

Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў − дысцыпліна, якая вывучае навуковыя падыходы да выбару і выкарыстання матэрыялаў для вытворчасці розных аўтаматычных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі, заканамернасці залежнасці ўласцівасцей матэрыялаў ад іх хімічнага саставу, структуры; метады атрымання вырабаў з розных канструкцыйных матэрыялаў, спосабы апрацоўкі і ўмовы эксплуатацыі вырабаў.

За апошні час дасягненні ў галіне матэрыялазнаўства і апрацоўкі матэрыялаў забяспечылі прагрэс у машынабудаванні, у развіцці новых напрамкаў тэхнікі, павелічэнне даўгавечнасці і надзейнасці дэталей машын і абсталявання. Далейшае развіццё сучаснага машынабудавання немагчыма без стварэння і выкарыстання матэрыялаў з пэўнымі фізічнымі, хімічнымі і механічнымі ўласцівасцямі. Выбар матэрыялу і тэхналогіі яго апрацоўкі становіцца магчымым толькі пры ўмове глыбокага ведання яго ўласцівасцей.

Пры вывучэнні дысцыпліны «Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў» студэнты завочнай формы навучання павінны выканаць дзве кантрольныя работы.

Шматгадовая практыка кансультацый і рэцэнзіравання кантрольных работ з’явілася падставай для распрацоўкі дадзенага метадычнага выдання, якое дапаможа ўдасканаліць арганізацыю самастойнай працы студэнтаў пры выкананні імі кантрольных работ.

Удадзеным выданні прыведзены заданні да кантрольных работ

№1 і № 2 з метадычнымі ўказаннямі да іх, а таксама асноўныя тэмы, якія павінны засвоіць студэнты пры вывучэнні дысцыпліны «Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў».

Выкананне кантрольных работ № 1 і № 2 неабходна пачынаць з ўважлівага азнаямлення з метадычнымі ўказаннямі да іх.

Адказы на пытанні павінны быць поўнымі і канкрэтнымі, напісаны разборлівым почыркам ці набраны на камп’ютары, малюнкі выкананы акуратна. У канцы работы неабходна прывесці пералік выкарыстанай літаратуры і паставіць подпіс.

Нумары варыянтаў па кожнай кантрольнай рабоце ўказваюцца выкладчыкам. Толькі пасля выканання і абароны кантрольных і лабараторных работ студэнт дапускаецца да экзамену (заліку).

3

1. ПРАГРАМА ДЫСЦЫПЛІНЫ МАТЭРЫЯЛАЗНАЎСТВА І АПРАЦОЎКА МАТЭРЫЯЛАЎ І ПАТРАБАВАННІ ДА ЎЗРОЎНЮ ВЕДАЎ ІНЖЫНЕРА-ЭЛЕКТРАМЕХАНІКА

1.1. Мэта і асноўныя задачы вывучэння дысцыпліны

Мэта дысцыпліны − падрыхтоўка студэнтаў да вывучэння асноўных канструктарска-тэхналагічных дысцыплін, што ахопліваюць праектаванне і тэхналогію вытворчасці аўтаматычных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі (АСКТП), якія базіруюцца на шырокай наменклатуры сучасных матэрыялаў з зададзенымі функцыянальнымі, тэхналагічнымі і эксплуатацыйнымі характарыстыкамі; азнаямленне з фізічнымі і хімічнымі асновамі матэрыялазнаўства, класіфікацыяй і маркіроўкай сучасных канструкцыйных матэрыялаў, з навуковымі падыходамі да выбару і выкарыстання матэрыялаў у залежнасці ад іх электрафізічных уласцівасцей, ад навуковых прынцыпаў прызначэння матэрыялаў для канкрэтных вырабаў зыходзячы з суадносін іх уласцівасцей з умовамі эксплуатацыі, эканамічнымі і экалагічнымі патрабаваннямі.

Асноўныя задачы вывучэння дысцыпліны:

−атрымаць разгорнутае ўяўленне аб ролі матэрыялаў у народнай гаспадарцы з усведамленнем неабходнасці прымянення навукова абгрунтаваных метадаў іх выбару, напрыклад, для выкарыстання ў аўтаматычных сістэмах кіравання тэхналагічнымі працэсамі, з магчымасцю кіравання фізіка-механічнымі ўласцівасцямі на этапах іх выраблення, апрацоўкі і эксплуатацыі вырабаў, рацыянальнага і эканамічнага расходавання матэрыялаў з улікам іх тэхналагічных, эксплуатацыйных і экалагічных уласцівасцей;

−вывучыць механічныя, электрафізічныя, фізіка-хімічныя, эксплуатацыйныя і тэхналагічныя характарыстыкі матэрыялаў для аўтаматычных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі;

−азнаёміцца з асноўнымі групамі матэрыялаў электроннай тэхнікі, іх электрафізічнымі і фізіка-хімічнымі ўласцівасцямі, класіфікацыяй, прызначэннем, умовамі выбару (правадніковыя і рэзестыўныя матэрыялы, дыэлектрыкі, паўправаднікі, магнітныя матэрыялы і інш.);

4

−азнаёміцца з матэрыяламі спецыяльнага прызначэння (матэрыяламі з зададзенымі значэннямі цеплавога каэфіцыента лінейнага расшырэння, металамі і сплавамі з эфектам памяці формы, матэрыяламі для крыягеннай тэхнікі, зверхправаднікамі, прыпоямі і інш.);

−вывучыць спосабы кіравання тэхналагічнымі і эксплуатацыйнымі ўласцівасцямі матэрыялаў на аснове мэтанапраўленага змянення іх саставу і структуры;

−авалодаць прынцыпамі класіфікацыі і маркіроўкі матэрыялаў;

−вывучыць тэхналогію атрымання і апрацоўкі загатовак для вырабаў; фізічныя асновы гэтых працэсаў, іх тэхніка-эканамічныя характарыстыкі, вобласці выкарыстання і асновы складу тыпавога абсталявання, інструментаў і прыстасаванняў.

Базавымі для вывучэння курса «Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў» з’яўляюцца дысцыпліны «Інфарматыка і камп’ютарная графіка», «Агульная, арганічная і фізічная хімія», «Фізіка».

У выніку вывучэння дысцыпліны студэнт спецыяльнасці 1-53 01 01 «Аўтаматызацыя тэхналагічных працэсаў і вытворчасцей» павінен:

• ведаць:

–асноўныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах аўтаматызацыі;

–прынцыпы выбару матэрыялаў;

–асновы апрацоўкі матэрыялаў ціскам, метадамі зваркі і рэзання;

–метады выпрабаванняў электратэхнічных матэрыялаў;

• умець:

–выбіраць матэрыялы для вырабаў АСКТП;

–выбіраць метады для апрацоўкі матэрыялаў;

–праводзіць выпрабаванне электраізаляцыйных матэрыялаў;

–збіраць вузлы вырабаў АСКТП;

•мець уяўленне аб перспектывах развіцця матэрыялазнаўства, спосабах формаўтварэння загатовак для вырабу дэталей аўтаматычных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі і метадах паляпшэння іх эксплуатацыйных характарыстык.

Студэнты спецыяльнасці 1-36 06 01 «Паліграфічнае абсталяванне

ісістэмы апрацоўкі інфармацыі» павінны:

•ведаць:

– фізічную сутнасць з’яў, якія працякаюць ў матэрыялах (ва ўмовах вытворчасці і эксплуатацыі вырабаў) пад уздзеяннем знешніх фактараў (нагрэву, ахалоджвання, ціску, апраменьвання і г.д.), і іх уздзеянне на структуру матэрыялу, а таксама ўласцівасці сучасных металічных і неметалічных матэрыялаў і спосабы змянення характарыстык матэрыялаў;

5

• умець:

–ацэньваць і прагназаваць паводзіны матэрыялаў і прычын адмоў дэталей і інструментаў пад уздзеяннем на іх розных эксплуатацыйных фактараў;

–выкарыстоўваць комплекс фізічных і фізіка-хімічных уласцівасцей матэрыялаў, вызначаць асноўныя характарыстыкі матэрыялаў у суадносінах з патрабаваннямі тэхнічных і нарматыўна-прававых актаў, рацыянальна выбіраць матэрыялы для дадзенага тэхналагічнага працэсу;

• мець уяўленне аб перспектывах развіцця матэрыялазнаўства,

спосабах формаўтварэння загатовак для вырабу дэталей аўтаматычных сістэм кіравання тэхналагічнымі працэсамі і метадах паляпшэння іх эксплуатацыйных характарыстык.

1.2. Змест дысцыпліны «Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў»

Вывучэнне дысцыпліны прадугледжвае знаёмства з шырокай наменклатурай сучасных матэрыялаў і спосабаў формаўтварэння загатовак для вырабу дэталей АСКТП. Аб’ём ведаў інжынера-электрамеха- ніка прадугледжвае вывучэнне наступных раздзелаў дысцыпліны.

Уводзіны

Задачы і значэнне дысцыпліны «Матэрыялазнаўства і апрацоўка матэрыялаў». Роля матэрыялаў у сучаснай тэхніцы. Крытэрыі ацэнкі

івыбару матэрыялаў у адпаведнасці с тэхніка-эканамічнымі прынцыпамі і патрабаваннямі. Роля разумення тэарэтычных праблем матэрыялазнаўства. Роля айчынных і савецкіх вучоных у навуцы аб матэрыялах, метадах іх вытворчасці і спосабах апрацоўкі пры формаўтварэнні вырабаў з канкрэтнымі характарыстыкамі. Класіфікацыя металічных і неметалічных матэрыялаў. Крытэрыі ацэнкі і выбару матэрыялу ў адпаведнасці з тэхніка-эканамічнымі прынцыпамі

іпатрабаваннямі.

Асноўныя фізіка-хімічныя ўласцівасці і інжынерныя характарыстыкі матэрыялаў

Тэарэтычныя і практычныя задачы матэрыялазнаўства і перспектывы развіцця навукі на сучасным этапе навукова-тэхнічнага прагрэсу.

6

Асноўныя тыпавыя тэхналогіі атрымання металаў: піраметалургія, гідраметалургія, біяметалургія. Лазерная, электронная і ўльтрагукавая тэхналогіі.

Азначэнне тэрміна «тэхнічны ці канструкцыйны матэрыял». Прынцыпы класіфікацыі канструкцыйных матэрыялаў па розных характарыстыках: агрэгатным стане, галіне выкарыстання, хімічных уласцівасцях, метадах апрацоўкі.

Паняцце «тэхналагічнасці» матэрыялаў. Эксплуатацыйныя і тэхналагічныя ўласцівасці і іх адрозненні.

Класіфікацыя электратэхнічных матэрыялаў па крытэрыі іх удзельнага супраціўлення на праваднікі, паўправаднікі і дыэлектрыкі. Тэмпературны каэфіцыент удзельнага электрычнага супраціўлення і яго роля ў вызначэнні эксплуатацыйных характарыстык электратэхнічных матэрыялаў.

Дыэлектрычная пранікальнасць. Тэмпературны каэфіцыент дыэлектрычнай пранікальнасці. Электрычная трываласць матэрыялаў. Віды электрычных прабояў дыэлектрыкаў. Тангенс вугла дыэлектрычных страт.

Фізічная сутнасць інжынерных тэрмінаў: трываласць, пругкасць, пластычнасць, эластычнасць, цякучасць, паўзучасць, стомленасць, цвёрдасць, ударная трываласць і ўдарная крохкасць. Інжынерныя метады іх вызначэння.

Заканамернасці фарміравання структуры матэрыялаў

Энергетычныя ўмовы працэсу крышталізацыі. Анізатрапія, квазіізатрапія і тэкстураваны стан цвёрдага цела. Роля гэтых станаў у інжынернай справе.

Алатрапія або палімарфізм. Роля алатрапіі ў тэхналагічных працэсах тэрмічнай і хіміка-тэрмічнай апрацоўкі. Крытычныя пункты. Алатрапія жалеза.

Класіфікацыя метадаў вывучэння структуры. Аналіз найбольш характэрных структурных станаў. Крытэрый ацэнкі крышталічных структрур.

Змяненне структуры і ўласцівасцей полікрышталічнага агрэгату пры пластычнай дэфармацыі і зменнай тэмпературы. Наклёп, або нагартоўка. Механізм павышэння трываласці металаў пры пластычнай дэфармацыі. Правіла Бочвара. Рэкрышталізацыя. Адпачынак (зварот). Халодная і гарачая апрацоўка ціскам.

7

Фізічныя ўмовы ўтварэння сплаваў тыпу «механічная сумесь», «цвёрды раствор» і «прамежкавая фаза». Тэхналагічныя і эксплуатацыйныя ўласцівасці такіх сплаваў.

Дыяграмы стану двухкампанентных сплаваў. Дыяграмы стану як прыклад пераходу колькасных змяненняў у якасныя.

Дыяграма стану «жалеза − вуглярод». Галіны практычнага выкарыстання сплаваў сістэмы «жалеза − вуглярод».

Пераўтварэнні ў жалезавугляродзістых сплавах пры нагрэве і ахалоджванні. Пераўтварэнні пераахалоджанага аўстэніту.

Фазавы састаў сплаваў жалеза пры легіраванні рознымі элементамі. Класіфікацыя відаў тэрмічнай апрацоўкі. Бездыфузійныя працэсы, або працэсы, якія павышаюць эксплуатацыйныя ўласцівасці. Дыфузій-

ныя працэсы.

Фізічная сутнасць і прызначэнне хіміка-тэрмічнай апрацоўкі. Метады паверхневага павышэння трываласці (дробаструменная апрацоўка, апрацоўка ролікамі і інш.).

Наменклатура і прызначэнне электратэхнічных матэрыялаў

Электраізаляцыйныя матэрыялы. Агульныя ўласцівасці электра-

ізаляцыйных матэрыялаў. Азначэнне, прызначэнне і класіфікацыя электраізаляцыйных матэрыялаў. Электраправоднасць дыэлектрыкаў. Палярызацыя дыэлектрыкаў. Дыэлектрычныя страты. Прабой дыэлектрыкаў. Цеплавыя ўласцівасці электраізаляцыйных матэрыялаў. Разнастайныя фізіка-хімічныя ўласцівасці электраізаляцыйных матэрыялаў.

Вадкія дыэлектрыкі. Агульныя паняцці. Асноўныя ўласцівасці электраізаляцыйных вадкасцей.

Электраізаляцыйныя палімеры. Агульныя паняцці.

Лакі, эмалі, кампаўнды, кляі. Агульныя паняцці. Класіфікацыя электраізаляцыйных лакаў. Прамочвальныя лакі. Покрыўныя лакі. Покрыўныя эмалі. Клеючыя лакі. Лакі для абмотачных правадоў. Кампаўнды. Кляі.

Драўніна, папера, кардон і фібра. Агульныя паняцці. Драўніна як электраізаляцыйны матэрыял. Агульныя ўяўленні аб структуры паперы. Сутнасць вытворчасці цэлюлозы. Драўняная маса. Газетная папера. Кніжна-часопісная папера. Высакаякасная папера. Друкарныя ўласцівасці паперы. Фрактальная структура паперы. Кандэнсатарная папера. Кабельная папера. Іншыя віды паперы са звычайнай або этэрыфікаванай

8

цэлюлозы. Паперы з сінтэтычных валокнаў. Цэлюлозная папера з мінеральным напаўняльнікам. Электраізаляцыйныя кардоны. Фібра. Спецыфічныя метады выпрабаванняў.

Арганічны тэкстыль. Агульная інфармацыя.

Неарганічныя валакністыя электраізаляцыйныя матэрыялы. Азбест і вырабы з яго.

Насычаныя валакністыя матэрыялы. Агульныя паняцці. Класіфікацыя лакатканін. Баваўняна-папяровыя і шаўковыя лакатканіны. Шклотканіны. Шклолакатканіны на аснове фтарапластаў. Гумашклотканіны. Ліпкія і самаклейкія шклотканіны і гумашклолакатканіны. Паводзіны лакатканін у эксплуатацыі. Лакапапера. Лакіраваныя трубкі. Ізаляцыйная прагумаваная папера. Ізаляцыйная прагумаваная стужка. Ізаляцыйная смаляная стужка. Папера бакелітызаваная. Насычаныя тканіны.

Фальгаваныя матэрыялы. Агульныя паняцці.

Пластычныя масы. Агульныя патрабаванні да канструкцыі дэталей з пластмас.

Электраізаляцыйныя арганічныя палімерныя плёнкі. Агульныя паняцці. Непалярныя плёнкі. Палярныя плёнкі. Кампазіцыйныя матэрыялы на аснове палімерных плёнак для ізаляцыі электрычных машын. Плёначна-папяровая ізаляцыя.

Каўчукі і гумы ў электратэхнічных вырабах. Класіфікацыя кабельных гум. Вобласці выкарыстання кабельных гум. Электраізаляцыйныя характарыстыкі кабельных ізаляцыйных гум. Марозатрываласць кабельных гум. Трываласць да распаўсюджання гарэння, масластойкасць і бензінастойкасць кабельных гум. Старэнне кабельных гум.

Слюда. Агульныя звесткі. Віды слюдзяной прадукцыі, выкарыстанне. Слюдзяныя электраізаляцыйныя матэрыялы. Азначэнні і класіфікацыя. Асноўныя віды сыравіны і паўфабрыкатаў. Калектарныя матэрыялы. Фармовачныя матэрыялы. Пракладачныя матэрыялы. Гібкія матэрыялы. Фоліевыя матэрыялы. Стужачныя матэрыялы.

Электраізаляцыйнае шкло, асноўныя азначэнні. Састаў, уласцівасці і вобласці выкарыстання электратэхнічнага шкла.

Электраізаляцыйная кераміка. Класіфікацыя і асноўныя ўласцівасці электраізаляцыйнай керамікі. Электратэхнічны фарфор. Высокачастотная кераміка з невялікай дыэлектрычнай пранікальнасцю. Высокачастотная кераміка з павышанай і высокай дыэлектрычнай пранікальнасцю.

Электраізаляцыйныя неарганічныя плёнкі. Агульныя звесткі. Вобласці выкарыстання.

Электраізаляцыйныя матэрыялы высокай нагрэвастойкасці. Агульныя звесткі. Ізаляцыя гарачастойкіх абмотачных правадоў.

9

Магнітныя матэрыялы. Агульныя ўласцівасці магнітных матэрыялаў. Асноўныя азначэнні і адзінкі вымярэння. Агульная класіфікацыя магнітных матэрыялаў.

Тэхнічна чыстае жалеза (электратэхнічная нізкавугляродзістая сталь). Агульныя звесткі. Магнітныя ўласцівасці.

Канструкцыйныя сталі і чыгуны. Магнітныя ўласцівасці. Немагнітныя сталі і чыгуны.

Электратэхнічныя (крэмністыя) сталі. Магнітныя ўласцівасці. Жалезанікелевыя і жалезанікелькобальтавыя сплавы з высокай

магнітнай пранікальнасцю. Класіфікацыя, сартымент і некаторыя фізічныя ўласцівасці. Магнітныя ўласцівасці.

Магнітамяккія ферыты. Агульныя звесткі.

Прасаваныя парашкападобныя асяродкі-магнітадыэлектрыкі. Агульныя звесткі. Магнітадыэлектрыкі на аснове карбанільнага жалеза. Магнітадыэлектрыкі на аснове альсіферу. Магнітадыэлектрыкі на аснове пермалою.

Магнітацвёрдыя матэрыялы. Класіфікацыя і прад’яўляемыя да іх патрабаванні. Стабільнасць пастаянных магнітаў. Намагнічванне і размагнічванне пастаянных магнітаў. Сплавы на аснове сістэмы жалеза – нікель – алюміній. Магніты з парашкоў. Іншыя матэрыялы для пастаянных магнітаў.

Правадніковыя матэрыялы. Агульныя фізічныя ўласцівасці правадніковых матэрыялаў, іх класіфікацыя. Асноўныя ўяўленні аб электраправоднасці і цеплаправоднасці металаў. Залежнасць электрычных уласцівасцей металаў ад знешніх фактараў.

Металы высокай праводнасці для токаправодных ланцугоў. Медзь. Алюміній. Сплавы на аснове металаў высокай праводнасці. Бронза. Латунь. Сплавы алюмінію.

Матэрыялы для рэзістараў, награвальных элементаў і тэрмапар. Агульныя патрабаванні і ўласцівасці. Тугаплаўкія металы. Сплавы на нікелевай і медна-нікелевай аснове. Сплавы на аснове жалеза, нікелю, хрому і алюмінію. Высакародныя металы і сплавы на іх аснове. Рэзістыўныя матэрыялы на аснове крэмнію. Вугляродзістыя матэрыялы. Кампазіцыйныя і аксідныя матэрыялы.

Матэрыялы для электрычных камутуючых кантактаў. Агульныя звесткі. Матэрыялы для слабаточных кантактаў. Матэрыялы для мацнаточных кантактаў.

Матэрыялы для пайкі і кантактолы. Агульныя звесткі аб пайцы. Прыпоі. Флюсы. Кантактолы.

10