Tallinna Tehnikaülikool 2014/2015 õ.a Materjalitehnika instituut Materjaliõpetuse õppetool Praktikumi nr. 7 aruanne aines tehnomaterjalid Üliõpilane: Kristjan Männik Rühm: MATB11 Esitatud: Töö eesmärk: Tutvuda alumiiniumisulami – duralumiiniumi termilise töötlemisega ja uurida termilise töötlemise mõju duralumiiniumi omadustele. Duralumiiniumi keemilise koostise lühike iseloomustus. Duralumiinium on AlCu sulam, kus Cu sisaldus on kuni 5%. AlCu4Mg1 : Cu 3,84
Tallinna Tehnikaülikool 2015/16 õ.a Materjalitehnika instituut Materjaliõpetuse õppetool Praktikumi nr. 7 aruanne aines tehnomaterjalid Üliõpilane: Michael Felert Rühm: MATB11 Esitatud: 08.12.2015 Töö eesmärk: Tutvuda alumiiniumisulami – duralumiiniumi termilise töötlemisega ja uurida termilise töötlemise mõju duralumiiniumi omadustele. Duralumiiniumi keemiline koostis Duralumiinium on Al-Cu sulam Cu-sisaldusega kuni 5%. Duralumiiniumi termilise töötlemise ja toimuvate protsesside olemuse kirjeldus. Kui kuumutada Al-Cu-sulamit (5,7%) ühefaasilise tardlahuse α-alasse ja seejärel kiirelt jahutada, säilib toatemperatuuril sama struktuur. See on karastamine. Karastatud ühefaasiline tardlahuse struktuuriga sulam on suhteliselt
Tallinna Tehnikaülikool 2014/15 õ.a Materjalitehnika instituut Materjaliõpetuse õppetool Praktikumi nr. 5 aruanne aines tehnomaterjalid Üliõpilane: Oliver Nõgols Rühm: MATB11 Esitatud: 10.12.14 Töö eesmärk: (Lühidalt kirjeldada praktikumitöö eesmärk) Tutvuda terase termotöötlemise tehnoloogiaga, selgitada välja terase süsinikusisalduse, jahutuskiiruse ja karastamisele järgneva noolutustemperatuuri mõju terase kõvadusele.
C45 (v-soonega) - 2,4 -50oC Läikiv, teraline Järeldus: Võrreldes purustustööks kulutatud energiat toatemperatuuril ja -50oC, siis on näha, et külmhapruse tõttu muutuvad antud materjalid -50oC juures hapraks ning seetõttu kulub vähem energiat purustustööks. Peale selle mõjutab purustustööd ka soone tüüp: mida teravam soon on, seda vähem energiat kulub purustustööks. Kõvadus Töö eesmärk: -Tutvuda põhiliste kõvaduse määramise meetoditega (Brinell, Rockwell ja Vickers, Barcol); - Valida sobiv meetod kõvaduse määramiseks erinevatele materjalidele; - Võrrelda katsetatud materjalide kõvadust; - Analüüsida seost materjali tõmbetugevuse ning kõvaduse vahel. Kõvaduse määramise meetodid: Brinelli- materjali surutakse kõvasulamkuul(HBW) või karastatud teraskuul(HBS) jõuga 1...3000 kgf
Eksamiküsimused aines „Tehnomaterjalid“ 1. Millised on materjalide füüsikalised omadused? Tihedus Sulamistemperatuur Soojuspaisumine Soojusjuhtivus Elektrijuhtivus Magnetilisus 2. Millised on materjalide mehaanilised omadused? Tugevus Kõvadus Sitkus Plastsus 3. Millised on materjalide tehnoloogilised omadused? Valatavus Survetöödeldavus Sepistatavus Termotöödeldavus Keevitatavus Joodetavus 4. Millised on materjalide talitlusomadused? Korrosioonikindlus Kulumiskindlus Pinnaomadused Tulekindlus Soojuspüsivus Ohutus Keskkonnasõbralikkus 5. Millised on materjalide mehaaniliste omaduste määramise meetodid? Tõmbeteim
Esimene neist näeb ette metalli kuumutamine vastavates keemilistes keskkondades eesmärgiga muuta pinna koostist ja omadust. Teine on metalli deformatsiooni ja termilise töötlemise koosmõju selle omadustele. 1. TERMOTÖÖTLUSE TEOORIA Temperatuur ja aeg Termotöötlemise protsesside peategurid on metalli kuumutamise või jahutuse kiirus, mis graafiliselt kujutatakse kõveraga temperatuur- aeg ja nimetatakse termilise kõveraga. Sõltuvalt lahendatavast ülesandest võivad kõverad olla väga erinevad. Kõveral on kolm osa: kuumutamine, seisutus ja jahutus. Kuumutamine võib olla pidev ja sõltub peamiselt kuumutusseadme võimsusest ja metalli massist. Seisutuse kestus pideval temperatuuril sõltub mitmetest teguritest, neist peamised on kuumutava metalli mass, soojusjuhitavus (legeerterased vajavad reeglina pikemad kuumutamist), metallis tekivate faasimuutuste iseloom ja teised. Olulist mõju
..-150 °C. T50 - temperatuur, mille puhul purunemispildis on vähemalt 50% kiulist pinda. T90 - temperatuur, mille puhul vähemalt 90% purunemispinnast on kiulise struktuuriga. Kõvadusnäitajad Kõvadus on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile, kui tema pinda tungib suurema kõvadusega keha. Materjalide põhilised kõvadusarvu määramise meetodid: Brinell – surutakse uuritava materjali pinda kõvasulamkuul. Brinelli kõvadus määratakse kuulile toimiva jõu ja tekkiva sfäärilise jälje pindala suhtena. Kõvaduse väärtusele järgneb tähis HBW, selle järel aga katsetingimused (kuuli läbimõõt, koormus ja koormamise kestus). Rockwell - määratakse materjali kõvadus otsaku (kõvasulam/teraskuuli või teemantkoonuse, mille tipunurk on 120°), materjali sissesurumise teel. Katsetamisel surutakse otsak materjalisse eeljõuga ja fikseeritakse asend
temperatuuriga piirkonnast madalama temperatuuriga piirkonnale Magnetilisus. keha mõõtmete määramine soojenemisel Värvus. Jagatakse mustadeks ja värvilisteks (rauaühendid). Keemilistest omadused. metallide juures kõige tähtsam korrosioon.Viimase kaitseks ja tõkestamiseks kasutatakse mitmesuguseid tehnoloogilisi võtteid nagu pindade katmine mitmesuguste metallidega mille korrosioonivõime on kõrge, katmine lakkide värvide ja plastmassiga. Kõvadus. Nimetatakse materjali omadust vastupanna teistele temasse tungivatele materjalidele.Brinelli meetod, ta kasutas kõvaduse määramiseks kolme karastatud teraskuuli läbimõõduga 10, 5, 2,5mm.Kõvaduse määramiseks surutakse kuul pressi abil materjalisse, seejärel arvutatakse tekkinud jälje pindala ja kõvadus. Rocwelli kõvaduse katse. Ta kasutas kõvaduse määramiseks teemantkoonust tipunurgaga 120 kraadi.Ning karastatud teraskuuli läbimõõduga 1,50mm.Survepressi
põhimetalli omadustele. Kuna paljud ehituskonstruktsioonid töötavad tihti madalatel temperatuuridel ja dünaamilistel koor- mustel, siis üheks tähtsamaks omaduste näitajaks on külmahapruslävi. Ehitusterastena kasutatakse: · tavasüsinikteraseid, · mangaanteraseid, · peenterateraseid, · parendatud teraseid, · boorteraseid. 5) Masinaehitusterased ja nende omadused. Kasutamine. Tsementiiditavate terastena kasutatakse madalsüsinikteraseid (0,1...0,25%C), mille kõvadus peale tava- karastust on väike. Peale tsementiitimist (pinnakihi rikastamist süsinikuga, C-sisaldus viiakse ca 1%-ni), karastamist ja madalnoolutamist on nende pinnakõvadus 58...62 HRC, südamiku kõvadus aga 30...42HRC. Tsementiiditavate teraste südamik peab olema heade mehaaniliste omadustega, eriti tähtis on kõrge voolavuspiir, mille tagab eelkõige peeneteraline struktuur. Ka pinnakihis on oluline peeneteraline
meetodite abil saavutatakse üha erinevamaid oma- 0,06%. Malmid sisaldavad võrreldes terastega duste kombinatsioone. Selle teeb võimalikuks eel- rohkem fosforit (0,1...0,2%), mis parandab malmide kõige raua polümorfism. valuomadusi, eelkõige vedelvoolavust. Süsinik Tabel 1.8. Tavalisandid terastes C-sisalduse suurenedes kasvab terase kõvadus, tõmbetugevus ja voolavuspiir ning vastupanu väsi- Lisand Sisaldus Mõju terases muspurunemisele; vähenevad aga plastsus- ning %, kuni sitkusnäitajad. Si 0,5 Viiakse terasesse Süsinik avaldab mõju ka terase külmahap- valmistusprotsessis ruslävele, soodustades terase haprumist madalatel
annab piiramatu tardlahuse. Esimesel juhul vastavalt joonisele 1.45a, lk 42 toodud faasidiagramille koosnevad kõik sulamid peale kristalliseerumist tardlahuse kristallidest (komponendi B piiramatu tardlahus komponendis A). Sulamites koostisega A-C kristalliseerub temperatuuri alanedes tardlahus ümber tardlahuseks (komponendi B piiratud tardlahus komponendis A). Allpool joont EC (polümorfse muutuse algtemperatuurid) koosneb sulam ainult tardlahuse kristallidest; joon ED vastab polümorfse muutuse lõpptemperatuuridele. Joonte EC ja ED vahel on tasakaalus mõlemad tardlahused ja . Teisel juhul vastavalt joonisel 1.45b, lk 42 toodud faasidiagrammile koosnevad kõik sulamid normaaltemperatuuril tardlahuse kristallidest (komponendi B piiramatu tardlahus komponendis A), kõrgtemperatuurne modifikatsioon A annab komponendiga B piiratud tardlahuse . Joon CPD viitab peritektmuutusele. Joonisel 1
S – NiSiCr 20 5 2 – keraja grafiidiga malm, Ni – 20%, Si – 5%, Cr – 2%. Malmide tähistsüsteemi EN 1560 kohaselt tähistatakse legeermalmi koostise järgi, näiteks EN-GJLA-XNiCuCr 15-6-2 on liblegrafiidiga (L), austeniitstruktuuriga (A) kõrglegeeritud (X) malm, mis sisaldab 15% Ni, 6% Cu, 2% Cr. Abrasiivkulumiskindlate malmide liigitähis EN 12513 (2001) kohaselt on GJN. Liigitähise järel näidatakse malmi Vickersi kõvadus, näiteks EN GJN-HV600 on malm (GJ), milles puudub grafiit (N) ja mille Vickersi kõvadus on 600. 3. TERAS, TOOTMINE. Terased on raua sulamid, mis sisaldavad süsinikku piires 0,05-2,14%. Kui süsinikusisaldus on alla 0,05%, on tegemist praktiliselt puhta rauaga ehk tehnilise rauaga (kasutatakse elektrotehnikas). Tehniliselt puhast rauda tuntakse armkorauana. See nimetus ARMCO on lühend USA firma American Rolling Mill Company nimetusest. Terasesulatuse põhimeetodid:
kristalliseerumine toimub tasakaalutemperatuurist märgatavalt madalamal temperatuuril. Mida puhtam on metall, seda enam on ta kalduv allajahutusele. Tavaliselt ei ületa allajahutusaste 10...30 °C. JOONIS Faasid ja mehaanilised segud Sulami faas - termodünaamilise sulamisüsteemi kõigi ühesuguse keemilise koostisega ja ühesuguste füüsikaliste omadustega osade kogum, mida süsteemi teistest osadest eraldab piirpind. Mehaaniline segu- mehaanilise segu korral koosneb sulam komponentide A ja B kristallidest. Kui niisuguses sulamis uurida komponentide A ja B kristallide omadusi üksikult, siis langeksid need ühte puhaste komponentide A ja B omadustega. Sagedamini esineb mehaaniliste segude korral struktuur, mille terades on vaheldumisi üheaegselt eraldunud tardfaasid. Sellist kihilise ehitusega segu nimetatakse eutektikumiks (kreekakeelsest sõnast eutektos - kergsulav), kui ta tekib vedelast lahusest selle kristalliseerumise tulemusena, või
Erinevad faasid on üksteisest eraldatud piirpinnaga, erinevatel faasidel on erinevad omadused, näiteks teistsugune tihedus, kristallistruktuur või värvus. On olemas homogeenseid ja heterogeenseid sulamisüsteeme, mis koosnevad vastavalt ühest ja kahest faasist. Sageli käsitletakse faase kui aine erinevaid olekuid (vedel, tahke, gaasiline, plasma). Tegelikult hõlmab faas nii aine olekut kui ka oleku sees toimuvaid struktuurimuutusi. Kui näiteks sulam läheb vedelast olekust tahkesse, siis muutub ka selle faas. Aga ühes agregaatolekus olev aine võib olla mitmes teineteisest erinevas faasis. Näiteks grafiit ja teemant on sama aine erinevad faasid - keemiline koostis on identne, aga aine struktuur on erinev. Protsessi, kus aine läheb ühest faasist teise, nimetatakse faasisiirdeks, mille tunnuseks on aine omaduste oluline muutus. Soojushulka, mis neeldub või eraldub aine massiühiku kohta, nimetatakse siirdesoojuseks
Malmide kasutamise eelised ja puudused: Negatiivne: väike tugevus (grafiit on terade vahel), ei ole plaste, ei pea vastu lõõkkoormusele; Positiivne: hea valumaterjal (sulamistemp madalam, lihtne ja odavam asju valmistada), hõõrdetegur väiksem kui terasel (kulub vähem), väsimustugevus on parem, malmist võlli tugevus väheneb täpselt sama palju kui ristlõige 3. Teras, selle tootmine, saadav kvaliteet Teras on raua sulam mis sisaldab süsinikku piirides 0,05…2,14%. Kui C sisaldus <0,05, siis tegemist puhta (tehnilise) rauaga, mida kas.elektrotehnikas, seda tuntakse armkorauana (ARMCO – American Rolling Mill Company). Sulatusahjudes saadakse malmist esmalt toorteras, sellele järgneb terase taandamine (Mn ja Si lisamisega). Terasesulatuse meetodid: 1) Konvertermeetod- sulatus toimub teraskesta ja tulekindlast materjalis voodriga lahtises ahjus (konverteris vedaelas
Metallid on ained, millel on tahkes olekus line või heksagonaalne kristallivõre: iseloomulik läige, hea elektri- ja soojusjuhtivus ning - ruumkesendatud kuupvõre: Cr, Fe, Mn, Mo, tavaliselt ka hea mehaaniline töödeldavus, suur V, W ; plastsus ja elastsus. Metallide omadused on - tahkkesendatud kuupvõre: Ag, Al, Cu, Co, Cu, seletatavad aatomi tuumaga nõrgalt seotud vabade Fe, Ni, Pb, Pt, Sn; elektronide (valentselektronide) olemasoluga nende - kompaktne heksagonaalvõre: Be, Cd, Co, Cr, kristallivõre aatomite välimises elektronkihis. Mg, Ti, Zn
Staatiline tugevus vastupidavus pidevalt mõjutavale jõule. Dünaamiline tugevus omadus panna vastu suure kiirusega muutuvale koormusele. Sitkus - materjali omadus koormamisel taluda olulist deformeerimist enne purunemist. Sitkuse vastupidine omadus on haprus. Väsimus - omadus puruneda perioodiliselt muutuva jõu toimel. Tugevust mõõdetakse katseliselt. Masin sikutab materjali määratakse tõmbetugevust. Keskelt lükkab masin alla, äärtest paigal saab teada paindetugevuse. Kõvadus on omadus osutada vastupanu teisele kehale, mis püüab temasse tungida. Jaguneb staatiline ja dünaamiline kõvadus. Dünaamiline seda iseloomustab tagasi põrkamise kõrgus või võnkumise sumbumine. Staatiline Brinelli, Vickersi ja Rockwelli kõvadus, kus suure massiga surutakse väikse pindalaga teemant või wolfram karbiid otsaga keha sisse. Petool ja reaktiivkütused. Need on naftast saadud kütuseliigid. Petrool on süsivesinik, mis koosneb C9-C16
detailide juures. Värvus. Metalle jaotatakse mustadeks(rauaühendid) ja värvilisteks metallideks. Kõvadus. Nimetatakse materjali omadust vastupanna teistele temasse tungivatele materjalidele. Brinelli meetod, mis kasutab kõvaduse määramiseks kolme karastatud teraskuuli läbimõõduga 10, 5, 2,5 mm. Kõvaduse määramiseks surutakse kuul pressi abil materjalisse, seejärel arvutatakse tekkinud jälje pindala ja kõvadus. Rocwelli kõvaduse katse. Siin kasutatakse kõvaduse määramiseks teemantkoonust tipunurgaga 120 kraadi. Ning karastatud teraskuuli läbimõõduga 1,50mm.Survepressi varustas Rockwell indikaatoriga millel oli kaks skaalat. Must C skaala ja punane B skaala. Kui mõõdetakse karastatud detaile siis kasutatakse teemant koonust survejõud on 150kg ning kõvadust loetakse indikaatori mustalt skaalalt. Ja tähistatakse HRC 62.Kui katsetatakse karastamata materjali siis kasutatakse
detailide juures. Värvus. Metalle jaotatakse mustadeks(rauaühendid) ja värvilisteks metallideks. Kõvadus. Nimetatakse materjali omadust vastupanna teistele temasse tungivatele materjalidele. Brinelli meetod, mis kasutab kõvaduse määramiseks kolme karastatud teraskuuli läbimõõduga 10, 5, 2,5 mm. Kõvaduse määramiseks surutakse kuul pressi abil materjalisse, seejärel arvutatakse tekkinud jälje pindala ja kõvadus. Rocwelli kõvaduse katse. Siin kasutatakse kõvaduse määramiseks teemantkoonust tipunurgaga 120 kraadi. Ning karastatud teraskuuli läbimõõduga 1,50mm.Survepressi varustas Rockwell indikaatoriga millel oli kaks skaalat. Must C skaala ja punane B skaala. Kui mõõdetakse karastatud detaile siis kasutatakse teemant koonust survejõud on 150kg ning kõvadust loetakse indikaatori mustalt skaalalt. Ja tähistatakse HRC 62.Kui katsetatakse karastamata materjali siis kasutatakse
2.1. Materjalide omadused Materjalide omadused võib jagada kolme gruppi: füüsikalised, mehaanilised ja tehnoloogilised omadused (vt. Tabel 2.1). Materjalide kasutusomadusi iseloomustavad talitlusomadused. Tabel 2.1. Materjalide omadused. Füüsikalised Mehaanilised Tehnoloogilised Talitlusomadused omadused omadused omadused Tihedus Tugevus Valatavus Korrosioonikindlus Sulamistemperatuur Kõvadus Survetöödeldavus Kulumiskindlus Soojuspaisumine Sitkus Lõiketöödeldavus Pinnaomadused Soojusjuhtivus Plastsus Termotöödeldavus Tulekindlus Elektrijuhtivus Keevitatavus Soojuspüsivus Magnetilisus Joodetavus Ohutus Keskkonnasõbralikkus Materjalide füüsikalised omadused
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
