Слайд 1ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Слайд 2Свойства технических материалов
Технические (эксплуатационные) свойства
(механические, теплофизические, электрические и
другие)
Технологические свойства
Слайд 3Механические свойства
Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению, а также необратимому
изменению формы под действием внешних нагрузок
Деформирование – изменение относительного расположения
частиц в материале. Наиболее простые его виды – растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг
Деформация – изменение формы и размеров образца или его частей в результате деформирования
Упругая деформация - если она исчезает после снятия нагрузки (обратимая деформация)
Пластическая деформация - не исчезает (необратима деформация).
Слайд 4Механические свойства
Относительная деформация – отношение приращения длины образца к его
первоначальной длине:
l и l0 – длина образца после деформирования
и исходная
Слайд 5Механические свойства
Условная прочность при растяжении – напряжения, соответствующие максимальному (в
момент разрушения образца) значению
нагрузки :
Р – нагрузка
при разрыве,
S0 – площадь поперечного сечения образца
Слайд 7Механические свойства
Предел прочности при изгибе характеризуется изгибающим напряжением, возникающим в
момент разрушения образца, помещенного между двумя порами:
Р – нагрузка,
действующая на
образец в момент разрушения;
L – расстояние между опорами;
b – ширина образца,
h – толщина образца
Слайд 8Механические свойства
Сопротивление раздиру – отношением разрушающей нагрузки к толщине предварительного
надрезанного образца:
Р – нагрузка при разрушении;
h – толщина образца
Слайд 9Механические свойства
Поверхностная прочность (твердость) характеризуется способностью материала сопротивляться внедрению инородного
тела.
Слайд 10Эластичность по отскоку - способность материала возвращать часть энергии, сообщенной
при ударах, толчках и других кратковременных воздействиях.
Оценивается по углу
отскока маятника при ударе его по образцу определенной толщины.
Энергия удара:
Энергия, возвращенная образцом:
Эластичность по отскоку:
Механические свойства
Слайд 11Механические свойства
Ударная вязкость - измеряется работой разрушения надрезанного образца при
ударном изгибе на маятниковом копре.
А – энергия удара;
b – ширина
образца;
h – толщина образца
Слайд 12Механические свойства
Ползучесть – непрерывное пластическое деформирование материалов под действием постоянной
нагрузки.
Предел ползучести – наибольшее напряжение, при котором скорость
или деформация ползучести за определенный промежуток времени не превышает установленного значения.
Слайд 13Механические свойства
Долговечность – это время, в течение которого при воздействии
нагрузок значительно меньше предельных (
материала.
Слайд 14Механические свойства
Триботехнические характеристики
Фрикционные свойства полимерных композиций характеризуются коэффициентом трения
и показателями износа.
Коэффициент трения – отношение силы трения (F)
двух тел к нормальной силе (P), прижимающей эти тела друг к другу:
У фрикционных пластмасс (фенопласты с асбестовым наполните-лем) коэффициент трения = 0,3-0,8,
а у антифрикционных (фторопласты, полиамиды с графитовым наполнителем) – от 0,14 до 0,01(при наличии смазки).
Слайд 15Механические свойства
Триботехнические характеристики
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию
в определенных условиях трения
Изнашивание - процесс разрушения и отделения материала
с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в изменении размеров и (или) формы тела
Слайд 16Механические свойства
Триботехнические характеристики
Для полимерных материалов характерны следующие виды износа:
1)
абразивный – возникает в условиях трения, когда более твердая шероховатая
поверхность (с острыми выступами) скользит по более мягкой поверхности полимерного материала, царапает или пропахивает ее, образуя свободные частицы
Слайд 17Механические свойства
Триботехнические характеристики
Для полимерных материалов характерны следующие виды износа:
2)
усталостный – возникает, когда в процессе внешнего трения происходит многократное
деформирование полимера в отдельных пятнах фактического контакта, которое приводит к разрушению и последующему отделению материала
1 – твердый тупой выступ,
2 – истираемая поверхность;
I – зона сжатия,
II – зона растяжения
Слайд 18Механические свойства
Триботехнические характеристики
Для полимерных материалов характерны следующие виды износа:
3)
когезионный – возникает при трении полимерных материалов (как правило, эластомеров)
по гладким твердым поверхностям, при этом разрушение поверхности полимера происходит посредством «скатывания» материала
Слайд 19Механические свойства
Триботехнические характеристики
Показатели, характеризующие износ:
потеря массы за заданное
время
отношение потери массы (объема) к работе трения
Истираемость:
V – убыль
объема
А – работа трения
К – коэффициент, учитывающий истирающую способность шкурки
Слайд 20Теплофизические свойства
- плотность ;
- удельная теплоемкость СР;
- коэффициент теплопроводности
;
- термический коэффициент объемного ' или линейного расширения ;
-
коэффициент температуропроводности а.
- температуры плавления ТПЛ, стеклования ТС, начала интенсивной термодеструкции ТД;
Слайд 21Теплофизические свойства
Переработка:
контроль качества материала по отклонению значений ,
ТС, ТПЛ, ТД от заданных;
расчет оптимальных режимов тепловых процессов переработки
(используются , СР, , , ');
проектирование оснастки для изготовления деталей из полимеров (, ').
Слайд 22Теплофизические свойства
Работоспособность:
температурные пределы эксплуатации (ТСТ, ТПЛ, ТД);
напряжения при
тепловом расширении материала (, ');
температурная нагрузка в различных точках изделия,
рассчитав температурное поле (, СР, ).
Слайд 23Количественно тепловое расширение материалов характеризуют температурным коэффициентом объемного расширения '
или температурным коэффициентом линейного расширения
Теплофизические свойства
V, l и Т
– изменения объема, линейного размера образцов и температуры соответственно
Слайд 24Теплофизические свойства
Теплоемкость - способность материала накапливать (аккумулировать) тепло и связана
с изменением внутренней энергии материала в зависимости от изменения его
температуры. Определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить телу для изменения его температуры на 1:
Слайд 25Теплофизические свойства
Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела
к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц.
Для изотропных материалов справедлив закон Фурье: вектор плотности теплового потока (q) пропорционален и противоположен по направлению градиенту температуры (Т) :
Слайд 26Теплофизические свойства
Теплостойкость пластмасс определяется способностью материала не размягчаться при повышенной
температуре под механическим воздействием.
Теплостойкость пластмасс характеризуется температурой, при которой постоянная
нагрузка деформирует образец до определенного значения.
Теплостойкость пластмасс определяется методами Мартенса и Вика.
Слайд 27Теплофизические свойства
Метод Мартенса заключается в определении температуры, при которой консольно-закрепленный
образец под действием изгибающей нагрузки при повышении температуры с постоянной
скоростью деформируется на 6 мм.
1- ось указателя деформации,
2- рычаг,
3- перемещаемый груз,
4- верхний зажим,
5- образец,
6- нижний зажим
Слайд 28Теплофизические свойства
Метод Вика заключается в определении температуры, при которой игла
наконечника внедряется в образец на 1 мм под действием постоянной
нагрузки и нагревании с определенной скоростью. Испытания можно проводить на воздухе и в жидкой среде.
Слайд 29Теплофизические свойства
Температуростойкость резин характеризуется отношением физико-механических показателей, определяемых при заданной
температуре, к тем же показателям при нормальных условиях.
Теплостойкость резин -
отношение физико-механических показателей резин после теплового воздействия, при определенной температуре и заданном времени, к начальным значениям этих показателей.
Слайд 30Теплофизические свойства
Морозостойкость - работоспособность полимерных материалов при пониженных темп-рах, характеризуется
температурой хрупкости Тхр и коэффициентом морозостойкости при определенной температуре.
Тхр пластмасс
– температура, при которой разрушается 50 % образцов при сжатии, консольном изгибе, смятии цилиндра или наматывании пленки на стержень.
При определении Тхр резиновых образцов используется энергия удара специальным бойком.
Слайд 31Электрические свойства
Электрическая прочность определяет значение напряженности электрического поля, при которой
происходит пробой диэлектрика:
U – пробивное напряжение,
h – толщина образца.
Удельное объемное электрическое сопротивление V (Ом/м) - отношение напряженности электрического поля к плотности тока, проходящего через объем образца полимерного диэлектрика.
Удельное поверхностное электрическое сопротивление S (Ом) — отношение напряженности электрического поля к плотности тока, проходящего по поверхности образца.
Слайд 32Электрические свойства
Диэлектрическая проницаемость – отношение напряженности электрического поля в
вакууме к напряженности поля в однородном бесконечном диэлектрике.
Диэлектрические потери
– часть энергии переменного электрического поля, необратимо преобразующейся в теплоту в диэлектрике. Количественно характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь tg, где – разность фаз между векторами поляризации и напряженности электрического поля.
Слайд 33Стойкость к агрессивным средам
Агрессивостойкость – свойство материала оказывать сопротивление воздействию
газообразной или жидкой агрессивной среды.
Способы оценки агрессивостойкости:
1. По внешнему виду,
изменению геометрических размеров образца до и после испытания.
Слайд 34Стойкость к агрессивным средам
Способы оценки агрессивостойкости:
2. По скорости и степени
набухания (Qv, Qm).
Слайд 35Стойкость к агрессивным средам
Способы оценки агрессивостойкости:
3. По отношению физико-механических и
диэлектрических показателей до и после воздействия агрессивной среды.