Anyagismeret-anyagtan bevezetés

KISKUNLACHÁZA

Összeállította: Horák György

Anyagismeret, anyagtudomány, anyagvizsgálat

Az anyagok tulajdonságaival, rendszerezésével, vizsgálatával foglalkozó tudomány

Mi az anyag?

Az anyagAz anyagot az ember nyeri

ki a természetből és alakítja olyanná, ami az igényeknek leginkább

megfelel.

Az anyagok csoportosítása Az anyagok csoportosíthatók:

Halmazállapot szerint szilárd, folyékony, légnemű és plazma

Amorf- Alaktalan, formátlan Kondenzáció Lecsapódás Szublimáció Párolgás, Szilárd anyag

légneművé válik Disszociáció Elkülönülés, szétválás Rekombináció Disszociáció ellentéte Ionizáció töltetlen részecske töltötté

válik

Az anyagok csoportosításaEredet szerint

szerves anyagok, polimerek természetes eredetűek pl. gumi, fa, bőr stb.

mesterségesen előállított műanyagok

szervetlen fémek, kerámiák

Ipari anyagok, szerkezeti anyagokIpari anyagoknak vagy szerkezeti

anyagoknak a technikailag hasznos tulajdonságú anyagokat nevezzük. Az ipari anyagok lehetnek:

Fémek Kerámiák Polimerek Kompozitok

Az „ipari” anyagok relatív fontossága

A szerkezeti anyagok kiválasztásaA termékek előállításához az anyagokat a

megfelelő műszaki funkcióhoz célzottan kell kiválasztani, azaz optimális módon figyelembe véve:

Az anyag és energia felhasználást Minőséget Megbízhatóságot Gazdaságosságot Élettartamot Környezetvédelmi követelményeket

Az anyagkiválasztás feltétele

tulajdonságsaját járulékos

tervezésMechanikai

tulajdonságok pl. Keménység, szilárdság

Nem mechanikai pl. hőtágulás

Felületi tulajdonságok

Ár és alkalmasság

gyárthatóság

Megjelenés, szerkezet

Autó karosszéria anyagok(fémek) acél alumínium

Autó karosszéria anyagok(nem fémes anyagok) Fém vázon kompozit

Autó karosszéria anyagok(nem fémes anyagok) Kompozit

Az anyag körforgása

Föld, földkéreg (ércek,

természetes anyagok, szén kőolaj, földgáz stb)

Bányászat

nyersanyagok

Eljárás technikai módszerekkel pl. kohászat stb. szerkezeti anyag

Tervezés, gyártás

TERMÉK

Üzemeltetés, használatElhasználódás, hulladék, szemét

recycling

A termékek feladatuk teljesítése után hulladékká válnak.

A hulladékot kezelni kell. Ez lehet: Újrafeldolgozás, újrahasznosítás Megsemmisítés ÁrtalmatlanításVégleges elhelyezés

ANYAGVIZSGÁLAT

Az anyagvizsgálat céljaAz ipar és a technika fejlődése

megkívánja, hogy a gyártási folyamatok során felhasznált anyagokról minél teljesebb ismereteink legyenek. Ez a felhasználandó anyagok alapvető tulajdonságainak meghatározásán kívül, a szerkezetekbe beépített anyagok várható viselkedésének, állapotának a meghatározását is jelenti.

Az anyagvizsgálat feladata az anyagokról olyan adatokat

szolgáltatni a gyártó, a felhasználó részére, amelyek lehetővé teszik annak eldöntését, hogy :

az adott anyag az adott feladatra megfelel-e? (szilárdság, alakíthatóság stb.)

adott felhasználási célra melyik anyag felel meg (anyag kiválasztás)

Az anyagvizsgálat feladata feleletet adni arra, hogy az

alapanyagok, vagy kész termékek tartalmaznak-e folytonossági hiányokat, hibákat.

A használat során károsodott alkatrészek, szerkezetek károsodási okainak felderítése.(kárelemzés)

Az anyagvizsgálati módszerek felosztása

Az anyagvizsgálati módszerekkel ellenőrizhetjük: a szilárd halmazállapotú anyagok tulajdonságait

pl. keménység, szakítószilárdság stb. a folyékony halmazállapotú anyagok

tulajdonságait pl. viszkozitás, lobbanáspont stb. a gáz halmazállapotú anyagok tulajdonságait pl.

füstgáz elemzés

Az anyagvizsgálati módszerek felosztása

A vizsgálatok csoportosíthatók az igénybevétel típusa szerint:

statikus, ha az igénybevétel időben állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik,

dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb.

Ismételt igénybevétel (fárasztó), ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik.

Az anyagvizsgálati módszerek felosztása

A vizsgált minta a vizsgálat hatására tönkremegy vagy nem

roncsolásosroncsolás mentes.

Az anyagvizsgálati eljárások főbb területei:(a legtöbb esetben roncsolással)

Kémiai vizsgálat. Legfontosabb feladata az anyagok vegyi összetételének megállapítása, de ide tartoznak a korróziós vizsgálatok is.

Fizikai vizsgálatok. Célja az anyagok fizikai jellemzőinek pl. villamos vezetőképesség, villamos ellenállás, mágneses tulajdonságok hőtágulás, fajhő stb. meghatározása

Fémtani vizsgálatok. Az anyagok szövetszerkezetének, szemcsenagyságának, a zárványosság mértékének stb. meghatározását jelenti.

Az anyagvizsgálati eljárások főbb területei:

Szilárdsági vizsgálatok. Egyszerű mechanikai igénybevételekkel szembeni ellenállás megállapítása a cél.

Technológiai vizsgálatok. Legtöbb esetben az adott feldolgozási technológiára való alkalmasság eldöntése a cél

Roncsolás mentes vizsgálatok

Az igénybevételek jellemzése (1) Az igénybevétel hatása szerinti

felosztás: Teljes anyagtérfogatra ható igénybevételek A felületre ható igénybevételek

Az igénybevétel időbeli lefolyása szerinti felosztás: Statikus Dinamikus, lökésszerű Ismétlődő, fárasztó Az előbbi három kombinációja

Teljes anyagtérfogatra ható igénybevételek Húzó Nyomó Hajlító Nyíró Csavaró

Hajlítás

HúzásCsavarás

A felületre ható igénybevételek Hő Vegyi Elektrokémiai Áramló közeg Koptató Sugárzás Biológiai

Forgatás

Szorító erő

Kopás

Az igénybevétel az időbeli változása alapján lehet: statikus, ha az igénybevétel időben

állandó, vagy csak igen lassan, egyenletesen változik,

dinamikus , ha a terhelés időben változik, hirtelen, ütésszerű, lökésszerű pl. motorok indítása, ütközés stb.

fárasztó, ha az igénybevétel időben változik, és sokszor ismétlődik.

Az igénybevétel időbeli lefolyása

• Statikus• Dinamikus• Ismétlődő, fárasztó• Az előbbi három kombinációja

A szerkezeti anyagok viselkedése az igénybevételekkel szemben A szerkezeti anyagok legfontosabb

tulajdonsága, hogy ellenállnak a külső igénybevételekkel szemben, tehát a terhelhetők.

Az igénybevételek összetettek és különbözőek. A szilárdsági számítások során ezeket az összetett igénybevételeket jól definiálható alapesetekre un. egyszerű igénybevételekre vezetjük vissza, és ezek szuperpozíciójaként értelmezzük a szerkezet terhelését.

Egyszerű igénybevételek húzás, nyomás, hajlítás, csavarás és

nyírás. Az igénybevétel számszerű értéke a

felület egységre ható erő, a feszültség. Ha a feszültség a felület elemre merőleges, normál ( ) feszültségről, ha a felület síkjában hat, csúsztató () feszültségről beszélünk. Mértékegysége : N/mm2 vagy MPa, azaz MN/m2

Az anyag viselkedése terhelés hatásáraAz anyagok lehetnek:

szívósak, képlékenyek és ridegek.

Szívós vagy képlékeny anyaga törést jelentős nagyságú maradó alakváltozás

előzi meg, ami sok energiát emészt fel. A töretfelület szakadozott, tompa fényű

Rideg, nem képlékeny törés

A rideg, nem képlékeny törés esetében a törést nagyon kicsi vagy semmi maradó alakváltozás sem előzi meg, és a repedés kialakulása után viszonylag kevés energiát kell befektetni az anyag eltöréséhez.