Контрольная работа по дисциплине "Материаловедение"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Июня 2014 в 19:41, контрольная работа

Краткое описание

1. Сущность метода определения теплового самовозгорания вещества (материала)
2. Свойства древесины различных пород. методики определения плотности, прочности при стандартной влажности
3. Тепловые свойства термопластичных термореактивных полимеров.

Вложенные файлы: 1 файл

контрольная.docx

— 134.52 Кб (Скачать файл)

 Сущность метода определения теплового самовозгорания вещества (материала)

 

 Сущность метода определения условий теплового самовозгорания заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде и установлении зависимости между температурой, при которой происходит тепловое самовозгорание образца, его размерами и временем до возникновения горения (тления).

Метод реализуется в диапазоне температур от 25 до 600 °С и не применим для испытания металлических порошков.

 

 Аппаратура

Аппаратура для определения температуры самовоспламенения твердых веществ и материалов

Схема прибора для определения температуры воспламенения приведена на  рис. 1

Черт.

1 - стеклянные цилиндры; 2 - спиральные электронагреватели; 3 - теплоизоляционный материал; 4 - стальной экран; 5 - держатель образца;6 - контейнер; 7 - газовая горелка; 8 - электропривод горелки; 9, 10 - термоэлектрические преобразователи; 11 – ламинатор

Прибор ОТП, представляющий собой вертикальную электропечь с двумя коаксиально расположенными цилиндрами, выполненными из кварцевого стекла. Один из цилиндров внутренним диаметром (80±3) мм, высотой 240 мм является реакционной камерой; второй цилиндр такой же высоты имеет внутренний диаметр (101±3) мм. На цилиндры навиты спиральные электронагреватели общей мощностью не менее 2 кВт, что позволяет создавать температуру рабочей зоны 600 °С за время не более 40 мин.

Газовую горелку при определении температуры самовоспламенения не используют, она находится в положении «вне печи».

Подготовка к испытаниям - Для испытаний готовят 10-15 образцов исследуемого вещества (материала) массой по (3,0±0,1) г. Образцы ячеистых материалов должны иметь цилиндрическую форму диаметром (45±1) мм. Пленочные и листовые материалы набирают в стопку диаметром (45±1) мм, накладывая слои друг на друга до достижения указанной массы.

Перед испытанием образцы кондиционируют в соответствии с требованиями ГОСТ 12423 или технических условий на материал. Образцы должны характеризовать средние свойства исследуемого вещества (материала).

В зависимости от объема образца определяют с помощью шаблона и фиксируют положение контейнера внутри камеры и расстояние между газовой горелкой и поверхностью образца.

Пригодность установки к работе, проверяют по стандартному веществу - органическому стеклу (ГОСТ 10667), температура воспламенения которого равна (265±10) °С.

Проведение испытаний

Нагревают рабочую камеру до температуры, превышающей на 200 °С температуру начала разложения исследуемого вещества (материала), или до 500 °С.

 После установления  в рабочей камере стационарного  температурного режима, определяемого  по постоянству показаний двух  термоэлектрических преобразователей, извлекают из камеры контейнер, заполняют его образцом за  время не более 15 с и опускают  внутрь камеры. Наблюдают за образцом  с помощью зеркала.

Если при заданной температуре испытания наблюдается самовоспламенение, то следующее испытание проводят при меньшей температуре (например, на 50 °С).

Если в течение 20 мин или до момента полного прекращения дымовыделения самовоспламенение не наблюдается, испытание прекращают и в протоколе отмечают отказ.

Методом последовательных приближений определяют минимальную температуру рабочей камеры, при которой образец самовоспламеняется и горит более 5 с, а при температуре на 10 °С меньше - наблюдается отказ.

 

 Оценка результатов

За температуру самовоспламенения исследуемого вещества (материала) принимают среднее арифметическое двух температур, отличающихся не более чем на 10 °С, при одной из которых наблюдается самовоспламенение 3 образцов, а при другой - три отказа. Полученное значение температуры самовоспламенения округляют с точностью до 5 °С.

Сходимость метода при доверительной вероятности 95 % не должна превышать 5 °С.

Воспроизводимость метода при доверительной вероятности 95 % не должна превышать 17 °С.

Условия и результаты испытаний регистрируют в протоколе

Требования безопасности

Прибор для определения температуры самовоспламенения следует устанавливать в вытяжном шкафу. Рабочее место оператора должно удовлетворять требованиям электробезопасности по ГОСТ 12.1.019. и санитарно-гигиеническим требованиям по ГОСТ 12.1.005.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Свойства древесины различных пород. методики определения плотности, прочности при стандартной влажности

Древесина и пиломатериалы, хранящиеся на воздухе, из-за гигроскопичности древесины имеют влажность 10…20%, поэтому был принят показатель стандартной влажности, равный 12-15%. При этой влажности определяются свойства древесины при оценке ее качества

Определение прочности древесины на изгиб. Образцы изготовляют в виде брусков, желательно квадратного сечения от 2x2 до 3x3 см и длиной 110 см. Такие бруски укладывают на две опоры, расположенные на расстоянии 100 см друг от друга (рис. 1.25). После этого точно посредине бруска-балки подвешивают груз, например ведро, которое может быть наполнено песком, щебнем и т.п. Масса груза при испытании сосны или ели может колебаться в пределах 30-150 кг. Прочность древесины Rизг (в МПа) в результате испытаний подсчитывают по формуле:

Rизг =0,15PL/bh2,

где Р – масса груза, определяемая взвешиванием, кг; L – расстояние между опорами (100 см); b, h – соответственно ширина и высота образца, см.

Предел прочности определяют на образцах сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Образцы замеряют с точностью до 0,1 мм. Испытуемый образец устанавливают торцевой поверхностью на плиту гидравлического пресса, зажимают и равномерно подают нагрузку со скоростью 2500 – 5000 Н/мин до разрушения образца. Предел прочности w, Н/мм2, МПа, при сжатии вдоль волокон образцов с различной влажностью вычисляют по формуле

σw =P/ab

где Р – разрушающая нагрузка, Н; a, b – размеры поперечного сечения, мм.

Предел прочности при сжатии вдоль волокон σ12, МПа, пересчитывают на стандартную влажность 12 % по формуле

σ12=σ w /К12W

где σ w – предел прочности образца с влажностью W, МПа; К12W– коэффициент пересчета.

Экспериментальным путем находят и условную плотность древесины, определяют её на образцах (20X20X30 мм), выпиленных из предварительно выдержанных в воде (до приобретения максимального объема) заготовок. Измеряют длину, ширину и толщину каждого образца и на основании этих данных определяют Vmax. Затем образцы сушат и устанавливают массу в абсолютно сухом состоянии— mо. Подставив найденные значения в формулу, вычисляют русл с точностью до 1 кг/м3. Величина условной плотности очень близка к величине плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Соотношение между этими показателями выражается формулой:

где У — полная усушка. Условную плотность древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы можно вычислить также, если известно значение p15 по формуле:

где p15 — плотность древесины при влажности 15%;

Условную плотность остальных пород — по формуле:

Величина плотности древесины различных пород изменяется в очень широких пределах: среди наших пород древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (380), ива белая (420) и др., а наиболее плотную — самшит (970), береза железная (980), саксаул (1050) и ядро фисташки (1110). По плотности древесины при 15% -ной влажности все наши породы можно разделить на три группы:

породы малой плотности (плотность 550 и менее); к этой группе из хвойных пород относятся сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный, из лиственных — тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;

породы средней плотности (плотность 560—750); в эту группу входят из хвойных пород лиственница (все виды) тисс, из лиственных — береза бородавчатая, пушистая, желтая и черная, бук восточный и европейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, монгольский, ильм, карагач, клен (все виды) , лещина, орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный и маньчжурский;

породы высокой плотности (плотность 760 и выше): акация белая и песчаная, береза железная, гледичия каспийская, глоговина, гикори белый, граб, дзельква, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит, фисташка и хмелеграб.

Среди иноземных пород есть как с очень малой (например, бальза из тропической зоны Южной Америки, 100—130), так и с очень высокой плотностью (например, бакаут с плотностью 1350). Средние значения плотности p15 и русл для наиболее распространенных пород приведены в табл. 1.

Таблица 1. Средние значения плотности р15 и русл.

Порода

Плотность p15кг/м3

Условная плотность Руслкг/м3

Порода

Плотность p15 кг/м3

Условная Русл кг/м3

Лиственница

670

520

Клен

700

550

Сосна обыкновенная

510

400

Ясень обыкновенный

690

550

Ель

450

360

Бук

680

530

Кедр (сосна кедровая)

440

350

Вяз

Береза

660

640

520

500

Пихта сибирская

380

300

Орех грецкий

600

470

Граб

810

630

Ольха

530

420

Акация белая

810

630

Осина

500

400

Груша

720

570

Липа

500

400

Дуб

700

550

Тополь

460

360


 

Есть более подробные таблицы плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее произрастания. Приводимые в них данные представляют собой средние показатели, вычисленные по сильно изменчивым величинам.

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Тепловые свойства термопластичных термореактивных полимеров

 

В зависимости от того, как ведут себя полимеры при нагреве, они делятся натермопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются и плавятся, а при охлаждении затвердевают. При этом материал не претерпевает химических превращений, что делает процесс плавления-затвердевания полностью обратимым. Термопластичные полимеры имеют линейную или линейно-разветвленную структуру макромолекул. Между молекулами действуют слабые силы и нет химических связей. К термопластам относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды и др. Изделия из термопластичных полимеров изготавливают литьем под давлением в водоохлаждаемые формы, прессованием, экструзией, выдуванием и другими способами.

Термореактивные полимеры сначала имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, затем в результате протекания химических реакций приобретают пространственную структуру и превращаются в твердое вещество, сохраняя и в дальнейшем высокую твердость. Последующий нагрев не размягчает их и может привести только к их разложению. Готовый термореактивный полимер не плавится и не растворяется, поэтому в отличие от термопластичного не может подвергаться повторной переработке. К термореактивным полимерам относятся феноло-формальдегидная, кремнийорганическая, эпоксидная и другие смолы.

Сравнительные характеристики важнейших полимеров представлены в таблице 2

  1. По диаграмме состояния системы «железо-цементит» постройте  кривую нагрева сплава с содержанием С=0,7%, определите критические точки и особенности фазовых превращений в интервале температур от 600 до 1550 о С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Технологические свойства сталей: свариваемость способность к гибке , правке.

Свариваемость - способность металлов и сплавов давать прочные неразъемные соединения изготовленных из них деталей. Сварные конструкции легче, прочнее и дешевле клепанных. Хорошая свариваемость у углеродистых, у низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость.

При определении понятия свариваемости различают металлургическую и технологическую свариваемость.  
Металлургическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых деталей, в результате которых образуется неразъёмное сварное соединение. На границе соприкосновения соединяемых деталей происходят физико-химические процессы, протекание которых определяется свойствами соединяемых металлов. Однородные металлы (одного хими-ческого состава) обладают одинаковой металлургической свариваемостью. Сварка разнородных металлов может не произойти, так как свойства таких металлов иногда не в состоянии обеспечить протекание необходимых физико-химических процессов в зоне сплавления, поэтому эти металлы не обладают металлургической свариваемостью. 

Под технологической свариваемостью понимается возможность получения сварного соединения, определяемого видом сварки. При различных видах сварки происходит окисление компонентов сплавов. В стали, например, выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо. В связи с этим в определение технологической свариваемости входит в определение химического состава, структуры и свойств металла шва в зависимости от вида сварки, оценка структуры и механических свойств околошовной зоны, склонности стали к образованию трещин, оценка получаемого при сварке сварного соединения. Технологическая свариваемость устанавливает оптимальные режимы и способы сварки, технологическую последовательность выполнения сварочных работ, обеспечивающие получение требуемого сварного соединения. 

Правка осуществляется созданием местной пластической деформации обычно в холодном состоянии. Наиболее частыми видами деформации листовой стали являются волнистость, местные выпучины и вогнутости, заломленные кромки, серповидность в плоскости листа. 

Информация о работе Контрольная работа по дисциплине "Материаловедение"