AWANS INFORMACJE FORUM Dla nauczyciela Dla ucznia LOGOWANIE


Katalog

Bartłomiej Jamuła, 2014-03-13
Wałbrzych

Technika, Konspekty

Materiały konstrukcyjne - otrzymywanie, właściwości, zastosowanie

- n +

Konspekt (gimnazjum)

Imię i nazwisko:

Przedmiot : Zajęcia Techniczne

Klasa: I

Semestr:

Ilość godzin lekcyjnych: (2 x 45 min.)


Temat lekcji: Materiały konstrukcyjne – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie.

Cel lekcji:
Poznawczy i kształcący:
- Uczeń potrafi uzasadnić wybór materiału konstrukcyjnego w zależności od zastosowania
- Potrafi określić zalety i wady materiałów konstrukcyjnych,
- Uczeń potrafi wymienić właściwości zastosowanych materiałów konstrukcyjnych

Metoda nauczania: pogadanka, pokaz, ćwiczenia.

Formy organizacyjne: praca zespołowa, praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:
- konwencjonalne: książka „Poradnik Metodyczny” Nikodem Mączyński, tablica szkolna, multimedia, pojektor.

Tok lekcji:


1. Faza początkowa lekcji:

- przywitanie uczniów,
- sprawdzenie obecności,
- przedstawienie i wpisanie do dziennika nowego tematu lekcji.


2. Faza śródlekcyjna:

- wprowadzenie do tematu.
- Omówienie właściwości materiałów konstrukcyjnych

Materiałami konstrukcyjnymi nazywane są materiały inżynierskie wykorzystywane przy budowie urządzeń i maszyn. Zaliczamy do nich metale a także ich stopy, ceramikę, kompozyty, polimery.
Metale to materiały w stanie stałym charakteryzujące się takimi właściwościami jak:
- połysk,
- dobre przewodzenie elektryczności i ciepła,
- plastyczność,
Te właściwości wynikają z metalicznego wiązania występującego między atomami tworzącymi metal oraz z krystalicznej budowy. Metale dzielimy na dwie grupy: nieżelazne - kolorowe i żelazne.
Polimery nazywane są również tworzywami wielkocząsteczkowymi. Wyróżniamy polimery sztuczne i naturalne. Sztuczne powstają poprzez łączenie najczęściej wiązaniami kowalencyjnymi dużej ilości identycznych i niewielkich zgrupowań atomów, nazywanych monomerami. Polimery naturalne nazywane są biopolimerami i otrzymuje się je w wyniku obróbki i częściowej modyfikacji naturalnych surowców.
Ceramiką nazywamy nieorganiczne związki metalu z tlenem, węglem, borem, azotem oraz innymi pierwiastkami. W cząsteczkach atomy połączone są jonowym i kowalencyjnym wiązaniem. Po zaformowaniu ceramiczne materiały są wygrzewane w dużych temperaturach.
Kompozytami nazywamy połączenia dwóch lub więcej nie rozpuszczających się jedna w drugiej i odrębnych faz. Każda z tych faz odpowiada innemu podstawowemu elementowi inżynierskiemu zapewniającemu lepsza wydajność i cechy strukturalne, od właściwych każdemu ze składowych materiałów oddzielnie. Kompozyty stosuje się między innymi w samolotach, sprzęcie kosmicznym, jachtach, łodziach samochodach.
Zaprojektowana i wykonana konstrukcja powinna spełniać wymagania eksploatacyjne, ekonomiczne oraz technologiczne.

Wymagania eksploatacyjne traktują o przystosowaniu konstrukcji do bezawaryjnej realizacji ustalonych zadań, wytrzymałości mechanicznej i odporności na zużycie, odporności na działanie korozyjne środowiska, zabezpieczeniu przed przeciążeniem itp. Wymagania ekonomiczne określają rentowność osiąganą dzięki małym kosztom wytwarzania przy jednocześnie wysokiej wydajności maszyny i niedużemu zużyciu surowca. Wymagania technologiczne sprowadzają się do warunków dotyczących prostoty technologicznych procesów, łatwego montaż i demontaż, a także możliwości dokonywania napraw maszyn prostymi sposobami.


Tworzywa sztuczne:
Wady i Zalety
Producenci różnego typu produktów coraz częściej sięgają po tworzywa sztuczne. Dzieje się tak dlatego, że materiały sztuczne są tańsze oraz łatwiej poddawać je obróbce. Poniżej wady i zalety tworzyw sztucznych.

Wady:
- mniejsza wytrzymałość
- mniejsza odporność cieplna
- małą stabilność
- kruchość
- mała twardość
- mała sztywność

Zalety:
- łatwość formowania
- korzystny wygląd końcowy
- mała gęstość
- dobre właściwości
- korzystna wytrzymałość właściwa
- dobra wytrzymałość

Matele

żelazo jest głównym składnikiem stali ;

- srebro ma najmniejszy opór właściwy, jest idealnym metalem do wykonywania instalacji elektrycznej, podobnie jak nie co tańsza miedź;

- są szlachetne, nie ulegają korozji jak złoto-Au, czy platyna;

- można je stosować w tzw. "galwanizacji", do uszlachetniania innych pierwiastków i stopów metali;

- stosujemy je do produkcji wyrobów jubilerskich, w medycynie.

Wady?

- metale te i ich sole powodują denaturację białek, nieodwracalny proces zmiany struktury białka, przejście ze stanu zolu do stanu żelu;

- są "rakotwórcze", mogą być przyczyną wielu chorób. np. białaczki.

Na ten temat można mówić dużo, chemia pomaga ludziom, nieumiejętnie stosowana staje się "wrogiem" człowieka!


Kompozyty

Zalety
Wysoka sztywność i wytrzymałość mechaniczna
Łatwość montażu
Wysoka odporność-na zmęczenie materiału-na korozje
Skuteczne tłumienie drgań

Wady

Cena
•Nowy model rakiety tenisowej dobrej marki kosztuje ponad 1000 zł, aluminiowa 100.

Produkcja
•Trudna technologia wytwarzania
•Trudne przetwórstwo. Kompozyty nie można łatwo skrawać i nawiercać
•Kompozyty nie można zgrzewać ani spawać, łączenie elementów jest bardzo trudne.

Naprawa
• Metalowe części można spawać. Dzięki plastyczności metalu można przywracać im pierwotny kształt itp. Naprawa elementów kompozytowych jest w zasadzie niemożliwa. –Ciągliwość/kruchość •Kompozyty mają znikomą ciągliwość i są zwykle kruche



Porównanie własności materiałów konstrukcyjnych (podsumowanie)

Metale
–Zwykle wytrzymałe, tanie, łatwe w formowaniu w procesach fizycznych, chemicznych i termicznych.
•Polimery
–Lekkie, tanie, odporne na korozje, łatwe w formowaniu w procesach fizycznych, chemicznych i termicznych.
•Materiały ceramiczne
–Twarde, odporne i trwałe, odporne na korozje i wysokie temperatury.
•Kompozyty
–Niekiedy wykazują najlepsze cechy powyższych materiałów. Są niestety drogie i trudne w przetwórstwie.

Widzimy często, jak pracownicy okładają ściany budynków płytami ze styropianu. Dlaczego właśnie ze styropianu? Jak to jest możliwe, że możemy trzymać ręką żelazko, którego stopa ma temperaturę 230 stopniC? Jak to jest możliwe, że utrzymamy podczas smażenia patelnię o temperaturze np. 300 stopniC?

- Nauczyciel zadaje pytania uczniom:
Jakie właściwości styropianu zadecydowały o wykorzystaniu płyt styropianowych do ocieplania budynku?

Zdecydowały przede wszystkim następujące cechy:
• Najniższa przewodność ciepła, czyli maksymalna izolacyjność,
• Odporność na wilgoć i na zagrzybienie (płyty nie gniją),
• Niska cena produkcji,
• Płyty ze styropianu są lekkie i łatwe w montażu.

Nauczyciel pokazuje wtyczki gniazdka, przytacza obraz uchwytów od patelni, żelazka, garnków, i zadaje pytanie uczniom:
Proszę wymienić jakie cechy zadecydowały o tym, że właśnie z bakelitu wytwarza się takie wyroby?:

Zadecydowały następujące cechy:
- twardość,
- odporność na wysoką temperaturę,
- małe przewodnictwo cieplne,
- znikome przewodnictwo elektryczne,
- estetyczny wygląd,
- możliwość uzyskania bardzo skomplikowanych kształtów z wycięciami i otworami, poprzez stosowanie formy i prasy.

Uczniowie sporządzają tabelkę w zeszytach przedmiotowych i uogólniają wiadomości z lekcji

Właściwości konstrukcyjne tworzyw sztucznych
Styropian Lekki i łatwy w montażu, odporny na wilgoć, nie gnije, ma wysoką izolacyjność cieplną, nie przewodzi ani chłodu ani ciepła.
Bakelit Jest twardy, odporny na działanie wysokiej temperatury, nie przewodzi energii cieplnej, - jest izolatorem cieplnym, nie przewodzi energii elektrycznej – jest izolatorem elektrycznym, umożliwia produkcję skomplikowanych kształtów metodą wypraski.

Tworzywa sztuczne:
Tworzywa sztuczne to substancje wielkocząsteczkowe, syntetyczne lub neutralne zmodyfikowane. To mieszaniny zmiękczaczy, wypełniaczy, utwardzaczy, barwników. Surowcami do produkcji tworzyw syntetycznych są: celuloza, kauczuk naturalny i kazeina.
Surowcami do produkcji tworzyw syntetycznych są gazy i półprodukty (etylen, benzen, acetylen, metanol, butan, propylen) otrzymywane z pirolizy ropy naftowej i przerobu węgla. W wyniku reakcji chemicznych pojedyncze cząsteczki łączą się w długie łańcuchy i sieci związków syntetycznych określane jako polimery i polikondensaty.
Ze względu na właściwości technologiczne tworzywa sztuczne dzielą się na:
- termoplastyczne - w wyniku ogrzewania topią się i przyjmują kształt, jaki chcemy uformować, a po oziębieniu twardnieją. Proces ten jest odwracalny.
- termoutwardzalne - po ogrzaniu do odpowiedniej temperatury przechodzą w stan plastyczny, a po ostudzeniu stają się twarde, kruche, nietopliwe, np. ebonit, bakelit.
- chemoutwardzalne – twardnieją pod wpływem związków chemicznych, stają się nietopliwe, nierozpuszczalne, np. żywice epoksydowe, kleje żywiczne.
Polistyren:
- Oznaczenie PS.
- surowce do produkcji: etylen i benzen dostępny z pirolizy ropy naftowej.
- jest związkiem bezbarwnym, przezroczystym, dającym się łatwo barwić na różne kolory. Pali się gwałtownie, daje żółty płomień o dużej zawartości sadzy. Podczas palenia topi się i wydziela słodkawy zapach. Dzięki dużemu współczynnikowi załamania światła polistyren stosuje się do produkcji szkieł optycznych.
- Jego wadą jest stosunkowo duża kruchość, mała odporność termiczna oraz skłonność do starzenia się.

Styrofleks:
- to nazwa folii polistyrenowej, cechuje się dużą wytrzymałością na rozrywanie i dobrymi właściwościami dielektrycznymi. Stosowany jest do produkcji kondensatorów styrofleksowych.

Styropian:
- czyli polistyren spieniony, otrzymuje się m. in. metodą prasowania. Metoda ta składa się z trzech etapów.
- Wypraski z powodu niejednorodności struktury mogą się paczyć dlatego płyty styropianowe poddaje się dodatkowemu prostowaniu.
- Styropian ze względu na właściwości termoizolacyjne wykorzystywany jest jako materiał izolacyjny w wagonach chłodniczych, w chłodnicach, w budownictwie mieszkaniowym. Jest niezatapialny, nie gnije, jest odporny na działanie grzybów i bakterii, dlatego też jest doskonałym materiałem na boje, tratwy, kamizelki ratunkowe, wyposażenie jachtów i szalup.

Polistyren masowo stosowany jest do wyrobu pojemników, kubków na przetwory spożywcze, na mydelniczki, solniczki, śmietniczki, oprawy długopisów i pisaków. Linijki, ekierki szkolne i temperówki do ołówków również produkowane są z polistyrenu. Jest to sprawdzony i powszechnie stosowany surowiec do wyrobu różnych modeli do sklejania oraz zabawek.

Bakelit:
- tworzywo syntetyczne, termoutwardzalne
- w 1909 r belgijski chemik Leo Baekeland opracował technologię otrzymywania żywicy rezolowej, a następnie uzyskał bakelit.
- Surowce: fenole, alkohol metylowy, formaldehyd, uzyskiwane ze smoły pogazowej, którą uzyskuje się z przerobu węgla kamiennego.
- Poprzez polikondensację fenoli i formaldehydów otrzymuje się żywice rezolowe, które po dodaniu wypełniaczy (ścinki lnu, tkanin, drewna) utwardzaczy (włókien azbestu) i barwników tworzą bakelit.

Uczniowie po zapoznaniu się z rodzajami tworzyw sztucznych przystępują do tworzenia robotów zabawek z zastosowaniem tworzyw sztucznych. Uczniowie podczas tworzenia robotów rozpoznają rodzaje tworzyw sztucznych.
Faza projektowania:
Każdy uczeń mając przed sobą zebrane elementy zaprojektuje model robota czy też model pojazdu kosmicznego.
Jako młody konstruktor narysuje i opisze projekt wybranego robota.
Widok z przodu z zachowaniem proporcji wraz z opisem części (rysunek złożeniowy)

Do obróbki tworzyw sztucznych można stosować:
- do ucinania – nożyczki
- do przerzynania – piłki do metalu
- do wyrównania – pilnik
- do szlifowania – papier ścierny
- do łączenia – kleje szybkoschnące lub klej modelarski do modeli z tworzyw sztucznych.

3. Faza końcowa lekcji:
- ocena uczniów z wykonanych ćwiczeń,
- pożegnanie uczniów.
Zgłoś błąd    Wyświetleń: 5854


Uwaga! Wszystkie materiały opublikowane na stronach Profesor.pl są chronione prawem autorskim, publikowanie bez pisemnej zgody firmy Edgard zabronione.


BAROMETR


1 2 3 4 5 6  
Oceń artukuł!



Ilość głosów: 0

Serwis internetowy, z którego korzystasz, używa plików cookies. Są to pliki instalowane w urządzeniach końcowych osób korzystających z serwisu, w celu administrowania serwisem, poprawy jakości świadczonych usług w tym dostosowania treści serwisu do preferencji użytkownika, utrzymania sesji użytkownika oraz dla celów statystycznych i targetowania behawioralnego reklamy (dostosowania treści reklamy do Twoich indywidualnych potrzeb). Informujemy, że istnieje możliwość określenia przez użytkownika serwisu warunków przechowywania lub uzyskiwania dostępu do informacji zawartych w plikach cookies za pomocą ustawień przeglądarki lub konfiguracji usługi. Szczegółowe informacje na ten temat dostępne są u producenta przeglądarki, u dostawcy usługi dostępu do Internetu oraz w Polityce prywatności plików cookies.
Dowiedz się więcej.