Materijali 1 Predavanja COR1 PDF

Preview

Summary

18. 10. 2020. 1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI 1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI ENERGIJA TEHNIČKI SISTEM ENERGIJA MATERIJALI TRANSFORMACIJA MATERIJALI INFORMACIJE MAŠINA INFORMACIJE 1.1 Energetske mašine # Energetske mašine pretvaraju jedan oblik energije u drugi tehnički koristan vid energije. # Energi...

Description

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI ENERGIJA

TEHNIČKI SISTEM

ENERGIJA

MATERIJALI

TRANSFORMACIJA

MATERIJALI

INFORMACIJE

MAŠINA

INFORMACIJE

1.1 Energetske mašine # Energetske mašine pretvaraju jedan oblik energije u drugi tehnički koristan vid energije. # Energija se ne može iz ničega proizvesti niti se može uništiti. Oblici energije:

Energetske mašine:

- Potencijalna energija - Energija položaja

- Elektromotori,

- Kinetička energija - Energija kretanja

- Elektrogeneratori,

- Toplotna energija

- Mašine na principu sagorijevanja (kotlovi, SUS

- Električna energija

motori),

- Kemijska energija

- Hidraulične mašine (turbine, hidromotori),

- Atomska energija

- Pneumatske mašine. 5

Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.2 Radne mašine # Radne mašine se uglavnom bave manipulacijom materijala: - pomoću energije premještaju materijal sa jednog mjesta na drugo, - pomoću energije mijenjaju oblik i/ili energetsko stanje materijala. # Alatne mašine su mašine za proizvodnju mašinskih elemenata i sklopova. Vrste materijala: - Čvrsti, - Tečni, - Gasoviti, - Metali, - Nemetali, - Kompoziti, - Materijali bez oblika (tečnost, prah, granulat), - Materijali sa određenim oblikom (polufabrikati).

Vrste radnih mašina: - Dizalice i kranovi, - Transportni sistemi (trake, cjevovodi...), - Pumpe i kompresori, - Alatne mašine.

Vrste alatnih mašina: - Alatne mašine za izvorno oblikovanje (mašine za livenje, za sinterovanje, za ekstrurziju), - Alatne mašine za plastično oblikovanje, - Alatne mašine za skidanje strugotine, - Alatne mašine za zavarivanje, - Alatne mašine za zagrijavanje i termičku obradu. Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

6 Doc.dr. Damir Hodžić

1

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.3 Mašine za obradu informacija – Elektroničke mašine za obradu podataka ULAZNI PODACI ULAZNE NAREDBE

IZLAZNI PODACI

ELEKTRONIČKA MAŠINA

IZLAZNE NAREDBE

ULAZNI PODACI

OBRADA PODATAKA

IZLAZNI PODACI

Tastatura Polje opsluživanja Senzori

Računar Centralna jedinica Interna memorija Eksterna memorija

Monitor Izvršne naredbe (štampaču, crtaču, prekidaču...)

CAD - (Computer Aided Design) Projektovanje pomoću računara CAM - (Computer Aided Manufacturing) Proizvodnja pomoću računara CAQ - (Computer Aided Quality Assurance) Osiguranje kvaliteta pomoću računara CAP - (Computer Aided Planning) Planiranje pomoću računara CAE - (Computer Aided Engineering) Inženjering pomoću računara CAE = CAD + CAM + CAQ + CAP CIM - (Computer Integrated Manufacturing) Računarom integrisana proizvodnja CAO - (Computer Aided Organization) Računarom pomognuta organizacija 7 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.4 Životni ciklus inženjerskih materijala

8 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

2

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.5 Konstrukcioni materijali za izradu mašinskih elemenata

9 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.6 Najvažnije karakteristike osnovnih grupa materijala Osnovna grupa

Prednosti

Nedostaci

Metali

Žilavi, kruti, otporni na habanje, dobri provodnici, dobra plastičnost, dobra zavarljivost, dobra livkost, konstruiranje bez problema

Velika specifična težina, podložni koroziji, loše prigušenje, vibracija, ograničena temperatura primjene cca 1000 °C

Polimeri

Lagani, fleksibilni, koroziono postojani, prigušuju vibracije, jednostavna i jeftina proizvodnja kompliciranih dijelova, mogu se lako obojiti, providni, otporni na termičke šokove, neograničena sloboda pri konstruiranju

Niska čvrstoća, mekani, problematična čvrstoća, krutost i habanje naročito pri povišenim temperaturama, zapaljivi

Keramika

Otporna na koroziju, habanje, i visoke temperature, nisko termičko izduženje, izolacione osobine, klizna svojstva i niska gustina

Krta, problematična pri izradi, obradi i ispitivanju. Problematični pri spajanju i konstruktivnom oblikovanju

Kompoziti

Visoka čvrstoća i krutost, lagani, postojani i osobine se relativno lako optimiraju

Anizotropni, relativno krti, skup proces izrade velikih kompliciranih dijelova. Problematični pri spajanju i konstruktivnom oblikovanju 10

Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

3

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.7 Glavne relacije između konstrukcionih i funkcionalnih materijala

11 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.8 Pomoćni materijali za proizvodnju i obradu mašinskih elemenata

1.9 Pomoćni materijali za pogon i održavanje mašina i mašinskih postrojenja

12 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

4

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.10 Energija potrebna za rad mašinskih postrojenja ENERGIJA POTREBNA ZA RAD MAŠINSKIH POSTROJENJA ELEKTRIČNA ENERGIJA

TOPLOTNA ENERGIJA

MEHANIČKA ENERGIJA

13 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.11 Opterećenje mašinskih dijelova

14 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

5

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.12 Osobine materijala OSOBINE MATERIJALA

Mehaničke osobine

Fizičke osobine

Hemijske osobine

Čvrstoća Žilavost Tvrdoća Elastičnost ...

Tačka topljenja Gustina Toplotna provodljivost ...

Atomska masa Koroziona postojanost Oksidacija ...

Električne osobine Provodljivost Specifični otpor Izolaciona svojstva ...

Magnetne osobine

Magnetizam ...

Tehnološke osobine Livljivost Zavarljivost Obradljivost deformacijom ...

# Izabrani materijal mora biti tehnologičan što znači da se željeni element može proizvesti raspoloživim proizvodnim tehnologijama. # Izabrani materijali mora biti ekonomičan, tj. cijena materijala mora biti prihvatljiva na tržištu. # Izabrani materijal mora biti ekologičan, tj. ne smije zagađivati okolinu i poželjno je da se može reciklirati (ponovo upotrijebiti nakon prvobitne upotrebe). 15 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.13 Proizvodne tehnologije

16 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

6

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.14 Izbor materijala 1.14.1 Izbor materijala saglasno opštoj metodi riješavanja problema OSNOVNE AKTIVNOSTI

AKTIVNOSTI PRI IZBORU MATERIJALA

Problem objasniti

Definisati zahtjeve koji se traže od materijala. Zahtjeve definisati na osnovu: - analize sličnih proizvoda - izvještaja o havarijama sličnih proizvoda - uvida u iskustva konkurencije - analize funkcionalnosti - analize pouzdanosti - analize troškova

Traženje riješenja

Traženje mogućih materijala: - katalozi materijala - tehničke norme i propisi - banke podataka - razgovori sa ekspertima

Analiza

Određivanje osobina alternativnih materijala: - proračuni čvrstoće, troškova - eksperimenti: elementarni, na dijelu specifični eksperimenti za primjenu - poređenje sa sličnim proizvodima

Ocjena i odluka

Poređenje i ocjena Lista zahtjeva – lista osobina Analiza vrijednosti Razgovori sa ekspertima Odluka tima Odluka šefa

Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

17 Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.14.2 Prilike kada se intezivno razmišlja o izboru materijala Prilike kada se intezivno razmišlja o izboru materijala: - Razvoj jednog novog proizvoda - Poboljšanje postojećeg proizvoda - Kao mjera nakon doživljene havarije - Pri izmjeni konstrukcije - Pri izmjeni pogonskih uslova - Pri izmjeni procesa izrade i proizvodnje - Pri izmjeni strukture troškova - Pravilo: Samo onda kada izmjene donose finansijsko poboljšanje veće od 20%

18 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

7

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

1.15 Razvoj materijala

Proizvodnja različitih materijala u SAD Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

19 Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

RAZVOJ MATERIJALA

Početak tehničke upotrebe u većoj mjeri, Godina

Prirodni materijali Drvo, keramički minerali, zlato, bakar, meteroiti

 -2500

Empirijski razvijeni materijali Bronza Čelik Liveno gvožđe Cement/Beton

-2500 -1500 -1500 +1850

Naučno - kvalitativno razvijeni materijali Al - Legure Austenitni čelici Organska plastika Ti - Legure Mikrolegirani konstrukcioni čelici

+1930 +1935 +1940 +1960 +1965

Naučno - kvantitativno razvijeni materijali Poluprovodnici Reaktorski materijali Čelici visoke zatezne čvrstoće Vlaknima ojačani materijali Memorijske legure

+1955 +1960 +1965 +1965 +1975 20

Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

8

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

Napredak u razvoju odnosa zatezna čvrstoća - specifična gustina

21 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

Napredak eksploatacione temperature

22 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

9

18. 10. 2020.

1. MAŠINE KAO TEHNIČKI SISTEMI

Trend u razvoju brzine rezanja 23 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

2. UVOD U NAUKU O MATERIJALU

2. UVOD U NAUKU O MATERIJALU 2.1 Pojmovi # Materijali su čvrste materije potrebne za nastanak korisnih konstrukcija. Pretpostavke za tehničku primjenu su: - Odgovarajuće osobine materijala - Tehnologičnost (obradljivost različitim vidovima obrade - plastičnost, rezljivost, zavarljivost) - Ekonomičnost

2.2 Područja nauke o materijalu Materijal

Potrošnja energije pri proizvodnji (MWh/t)

Čelici

13

Aluminijum

16

Ispitivanje Naučna istraživanja

Norme i označavanje NAUKA O MATERIJALU

Obrada

Proizvodnja materijala

Primjena

Titan

40

Bakar

20

Plastika

20-30

Beton

0,5 24

Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

10

18. 10. 2020.

2. UVOD U NAUKU O MATERIJALU

Kriva evolucije (čovjek, materijal, tehnika) Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

25 Doc.dr. Damir Hodžić

2. UVOD U NAUKU O MATERIJALU

2.3 Podjela materijala MATERIJALI

Metali

Čelik Željezo

Neželjezni metali

Nemetali

Poluprovodnici

Staklo

Prirodni materijali

Polimeri

Mineralni prirodni materijali

Organski prirodni materijali

Kompoziti

Grupe materijala 26 Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

Doc.dr. Damir Hodžić

11

18. 10. 2020.

2. UVOD U NAUKU O MATERIJALU

Metali Polimeri

Keramika Kompoziti

Guma

Staklo

M

Drvo Podjela materijala u 7 glavnih grupa

Vodljivi polimeri

Poluprovodnici Superprovodnici

V M - Metali - metalna veza K - Keramika - kovalentna veza P - Polimeri - lanci molekula V - Kompoziti – kombinacije materijala

P

Silikon

K

Podjela materijala u 4 glavne grupe Mašinski fakultet Sarajevo

MATERIJALI 1

27

Doc.dr. Damir Hodžić

12...