I Kolokwium zaliczeniowe Metaloznawstwo.pdf

(227 KB) Pobierz
Pytanie 1: Porównaj nieniszczące metody badań ultradźwiękowych pod względem zasady
działania, zalet i wad oraz zastosowania.
Metoda Echa:
Polega na wytworzeniu i wprowadzeniu do badanego materiału impulsów fal
ultradźwiękowych oraz ich odbiorze po odbiciu od wady materiałowej lub powierzchni
ograniczających za pomocą jednej głowicy nadawczo-odbiorczej.
Zastosowanie: wykrywanie nieciągłości, określanie położenia wady materiałowej
Wady:
- Przy zastosowaniu jednej głowicy nadawczo-odbiorczej występuje tzw. „martwa strefa” która
uniemożliwia wykryć wady znajdujące się blisko powierzchni.
- konieczność stosowania fali dużej mocy gdyż fala po odbiciu musi powrócić.
Metoda przepuszczania (metoda cienia)
– polega na wprowadzeniu fal ultradźwiękowych z
jednej strony przedmiotu i odbiorze fali z drugiej strony po przejściu przez ten przedmiot przy
równoczesnym obserwowaniu natężenia fal przechodzących lub zmiany prędkości rozchodzenia się
fali.
Zastosowanie: wykrywanie wad materiałowych
Wady:
- brak możliwości ustalenia w jakiej odległości od głowicy znajduje się wada,
- wady tej samej wielkości lecz położone w różnych miejscach inaczej osłabiają wiązkę fal
ultradźwiękowych.
- głowice ultradźwiękowe muszą znajdować się w osi
- konieczność zapewnienia dobrego sprzężenia akustycznego obu głowic
- Z racji na występowanie wahań amplitudy wykrywane są jedynie dość duże wady.
Zalety:
- Możliwość badania dużych przedmiotów,
- Można używać fal różnych rodzajów (impulsowa lub ciagła)
-gdy struktura materiału bardzo silnie tłumi lub rozprasza fale ultradźwiękowe metoda ta jest jedyną
możliwością kontroli
Metoda rezonansu:
Oparta jest podobnie jak metoda echa na zjawisku odbicia fali, które w tym
przypadku obserwowane jest jako nałożenie się na siebie fal padających i odbitych.
Zastosowanie:
- określanie grubości materiału jednostronnie dostępnego,
- określenie odległości rozwarstwienia od powierzchni materiału.
- wykrywanie miejsc narażonych na korozje
- wykrywanie braku przyczepności złącz lutowanych, platerowanych i klejonych
Wady:
- Nie można określić wielkości ani położenia wady,
- Ścianki przedmiotu muszą być równoległe
Źródło: Materiałoznawstwo ćwiczenia laboratoryjne Dr
inż. Izabella Rajzer, Notatki wykładowe
Pytanie 2: Scharakteryzuj kompleksowo najlepszą metodę badań ultradźwiękowych i uzasadnij
wybór.
Metoda Echa:
Polega na wytworzeniu i wprowadzeniu do badanego materiału impulsów fal
ultradźwiękowych oraz ich odbiorze po odbiciu od wady materiałowej lub powierzchni
ograniczających za pomocą najczęściej jednej głowicy nadawczo-odbiorczej. Fala ultradźwiękowa
po odbiciu powraca do przetwornika i pobudza go do drgań. Drgania te zamieniane są na impulsy
elektryczne.
Jeżeli nie ma wad to na ekranie oscyloskopu obserwuje się impuls wejścia fali w materiał i impuls
odbity od dna przedmiotu. Jeżeli wewnątrz materiału jest wada, to pojawi się trzeci impuls między
impulsami wejścia i wyjścia. Położenie tego impulsu określa głębokość zalegania wady, a jego
wysokość reprezentuje jej wielkość. Charakter zmian impulsu podczas przemieszczania się głowicy
nadawczo-odbiorczej pozwala określić, czy jest to wada punktowa, liniowa czy rozległa.
Źródło:Podstawy technologi maszyn Józef Zawora
(podręcznik do technikum)
Pytanie3: Scharakteryzuj najgorszą metodę badań ultradźwiękowych i uzasadnij wybór
Pytanie 4: Przedstaw ogólny podział materiałów, krótko scharakteryzuj poszczególne grupy oraz
podaj podstawowe kryterium tego podziału:
Ogólny podział I Materiały podstawowe:
✔
Metale i ich stopy -
Metale charakteryzują się wiązaniem metalicznym, Układy wieloskładnikowe
złożone z więcej niż jednego pierwiastka, charakteryzujące się przewagą wiązania metalicznego tworzą
stopy metali.
✔
Ceramika – to nieorganiczne, niemetalowe tworzywa otrzymywane z nieprzetworzonych lub
przetworzonych surowców naturalnych w procesie wypalania w podwyższonej
temperaturze, niższej od temperatury topnienia składnika głównego. Są to materiały na
osnowie związków niemetali z III i IV grupy układu okresowego pierwiastków i/lub
połączone ze sobą dowolnymi metalami.
✔
Tworzywa sztuczne – to materiały użytkowe, których głównym składnikiem jest naturalny,
modyfikowany lub najczęściej syntetycznie otrzymywany związek wielocząsteczkowy, tzw.
polimer , oraz środki pomocnicze.
Kompozyty (mieszanka dwóch lub więcej podstawowych materiałów)
Podstawą podanej klasyfikacji jest istota wiązań między atomami tworzącymi dany materiał,
utrzymujących je w skoordynowanych przestrzennie układach i determinujących podstawowe
własności
materiału
Źródło:Podstawy technologi maszyn Józef Zawora
(podręcznik do technikum), Dobrzański - Podstawy nauki o
materiałach i metaloznawstwo
Pytanie 5: Scharakteryzuj szczegółowo metale: Sposób otrzymywania, klasyfikacja i podstawowe
własności.
Metale otrzymuje się z rud, będących najczęściej tlenkami. Procesy metalurgiczne
polegają zwykle na redukcji, prowadzącej do ekstrakcji metalu z rudy oraz
na rafinacji, usuwającej z metalu pozostałe zanieczyszczenia. Elementy metalowe
zwykle wykonywane są metodami odlewniczymi, przeróbki plastycznej lub obróbki
skrawaniem, a często także metalurgii proszków. Własności metali i stopów są
kształtowane metodami obróbki cieplnej, a powierzchnia elementów metalowych
często jest uszlachetniana metodami inżynierii powierzchni, zwiększającymi m.in.
odporność na korozję lub odporność na zużycie.
Najczęściej użytkowanymi spośród materiałów metalowych są stale, czyli stopy
żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, a także stopy odlewnicze żelaza tzn. staliwa
i żeliwa. Liczną grupę stosowanych materiałów metalowych stanowią również metale
nieżelazne i ich stopy.
Metale i ich stopy cechują następujące własności:
•
dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne,
•
dodatni temperaturowy współczynnik rezystywności (opr elektryczny zwiększa się z
podwyższeniem temperatury),
•
połysk metaliczny, polegający na odbijaniu promieni świetlnych od wypolerowanych
powierzchni,
•
plastyczność, czyli zdolność do trwałych odkształceń pod wpływem przyłożonych naprężeń.
Źródło:Dobrzański - Podstawy nauki o materiałach i
metaloznawstwo
Pytanie 6: Porównaj zalety i wady podstawowych materiałów inżynierskich
Ceramika:
Ogólnie materiały te charakteryzują się dużą twardością, sztywnością, znaczną wytrzymałością
(szczególnie na ściskanie a więc brakiem plastyczności), zła przewodność elektryczna i cieplna,
Większość materiałów ceramicznych ma bardzo wysokie temperatury topnienia i dużą odporność
na działanie czynników chemicznych..
Tworzywa sztuczne:
ze względu na własności dzieli się na:
Elastomery:
w temp pokojowej wykazują bardzo duże odkształcenia sprężyste, i mają zdolność do prawie
natychmiastowego powrotu do stanu przed odkształceniem. Tworzywa te mogą być modyfikowane
w procesie wulkanizacji do stanu nierozpuszczalnego we wrzących rozpuszczalnikach organicznych
Plastomery:
Zalety:
Charakteryzują się niską przewodnością elektryczną i cieplną, dobra elektroizolacyjnością,
stosunkowo dobrymi własnościami wytrzymałościowymi, odpornością na działanie: czynników
chemicznych, wody, kwasów, atmosfery, światła itp., duży zakres zmian współczynnika tarcia i
regulacji twardości, łatwość barwienia, dobra zdolność do formowania w stanie plastycznym,
gładkość i estetyczność powierzchni, łatwość łączenia.
Wady:
mała odporność na wysokie temperatury, duży współczynnik rozszerzalności cieplnej żywic
w porównaniu z metalami.
Cechą charakterystyczną plastomerów jest duże zróżnicowanie stopnia palności (nitrocelulozowa
jest łatwo palna, silikony nie palne)
Źródło:Podstawy technologi maszyn Józef Zawora
(podręcznik do technikum)
Pytanie 7: Wymień rodzaje zarodkowania i zasadnicze różnice pomiędzy nimi
Rozróżnia się zarodkowanie homogeniczne i
heterogeniczne, z założeniem, że krzepnący
układ ciecz metaliczna kryształ jest statyczny,
znajduje się pod stałym ciśnieniem i w
spoczynku oraz nie podlega działaniu pola
elektrycznego i magnetycznego. W praktyce
mówimy również o zarodkowaniu dynamicznym.
Zarodkowanie homogeniczne zachodzi w cieczy
metalicznej całkowicie jednorodnej, a w jego
wyniku powstaje zupełnie jednorodna faza stała.
Zarodki w kształcie kul, utworzone w dowolnych
miejscach w całej objętości cieczy z zespołów
bliskiego uporządkowania, osiągają promień
krytyczny
R*
przy znacznym przechłodzeniu,
czyli znacznym obniżeniu temperatury poniżej
temperatury równowagi
TR
(Rysunek 1).
Rysunek 1:
Schemat zmian promienia krytycznego zarodka
podczas zarodkowania homogenicznego w zależności od
przechłodzenia (według B. Chalmersa)
Szybkość zarodkowania
jest bardzo mała, po czym zwiększa się dopóty, dopóki
przechłodzenie nie osiągnie wartości krytycznej, by następnie
gwałtownie się zmniejszyć (Rysunek 2).
Rysunek 2:
Zależność szybkości zarodkowania
od przechłodzenia podczas zarodkowania
homogeniczego
i heterogenicznego
Rysunek 3:
Schemat zarodkowania heterogenicznego krystalizacji oraz wpływ kształtu powierzchni podłoża na jego
objętość
a) podłoże wklęsłe,
b) podłoże płaskie,
c) podłoże wypukłe
Mechanizm zarodkowania heterogenicznego polega na tworzeniu zarodka na obcym podłożu o
stanie stałym. Funkcję podłoża spełniają ściany formy odlewniczej i cząstki wysokotopliwych
zanieczyszczeń znajdujące się w stanie stałym w cieczy metalicznej. Zarodek podkrytyczny,
powstający na płaszczyźnie podłoża, ma kształt kulistej czaszy (Rysunek 3). Promień krzywizny
R
takiego zarodka jest znacznie większy od promienia kuli o tej samej objętości. Przy stałym
przechłodzeniu zarodkowanie zachodzi najłatwiej,
gdy objętość zarodka jest minimalna. Dlatego
zarodek heterogeniczny osiąga wielkość krytyczną
przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż
kulisty zarodek homogeniczny o tej samej
objętości. Zarodek heterogeniczny można
scharakteryzować kątem styku Θ jego
powierzchni z płaszczyzną podłoża. Przy stałym
przechłodzeniu czasza kulista o określonej
objętości wykazuje większy promień przy
mniejszym kącie styku Θ. Z kolei – do utworzenia
zarodka heterogenicznego przy małym kącie styku
Θ jest wymagane małe przechłodzenie, chociaż
następuje to przy większym krytycznym
promieniu
R*
czaszy kulistej zarodka (Rysunek 4).
Wartość kąta styku Θ ulega zmniejszeniu
w przypadku, gdy powierzchnia podłoża jest
wklęsła (Rysunek 3a). Zarodkowanie zachodzi
wtedy łatwiej i przy mniejszym przechłodzeniu
niż w przypadku utworzenia zarodka
Rysunek 4:
Zależność promienia krytycznego zarodka
heterogenicznego na powierzchni wypukłej.
Szybkość zarodkowania heterogenicznego
podczas zarodkowania heterogenicznego od
przechłodzenia i kąta styku z podłożem
Θ
gwałtownie zwiększa się wraz ze wzrostem
przechłodzenia (Rysunek 2).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin