POWRÓT

NAUKA O MATERIAŁACH

Projektowanie inżynierskie (Opracowano na podstawie C. Orłowski Informatyka i komputerowe wspomaganie prac inżynierskich.)


Spis treści rozdziału - tutaj kliknij

Projektowanie inżynierskie - wymagania
Materiały inżynierskie
Projektowanie materiałowe

 

Projektowanie inżynierskie - wymagania

   

   Projektowanie inżynierskie związane jest z określeniem kształtu produktu i jego elementów, doborem materiałów oraz odpowiednich procesów technologicznych.
Wymagania - zaprojektowany produkt musi spełniać parametry odpowiadające w pełni jego założonym funkcjom użytkowym, jak również wymagania co do kształtu, a także tolerancje wymiarowe. Projekt musi obejmować ponadto zestawienie materiałów, metody produkcji i inne niezbędne informacje
Elementami projektowania inżynierskiego są:/p>

  • Projektowanie konstrukcyjne, którego celem jest opracowywanie kształtu i cech geometrycznych produktów zaspokajających ludzkie potrzeby.
  • Projektowanie materiałowe w celu zagwarantowania wymaganej trwałości produktu lub jego elementów wytworzonych z materiałów inżynierskich o wymaganych własnościach fizykochemicznych i technologicznych.
  • Projektowanie technologiczne procesu umożliwiającego nadanie wymaganych cech geometrycznych i własności poszczególnym elementom produktu, a także ich prawidłowe współdziałanie po zmontowaniu.

Do góry


 

Materiały inżynierskie

   

   Materiałami (inżynierskimi) nazywa się skondensowane (stałe) substancje, których właściwości czynią je użytecznymi dla ludzi gdyż wykonuje się z nich złożone produkty pracy.

Klasyfikacja materiałów inżynierskich

Podział z uwagi na występowanie w przyrodzie:

  • Materiały naturalne - do technicznego zastosowania wymagają jedynie nadania kształtu (drewno, kamienie, skały i minerały).
  • Materiały sztuczne - nie występują w naturze– wymagają zastosowania złożonego procesu(ów) wytwórczego.

Sposób uporządkowania atomów w przestrzeni:

  • Materiały krystaliczne
  • Materiały amorficzne

Podział z uwagi na naturę wiązań międzyatomowych

  • Metale;
  • Polimery;
  • Ceramika;
  • Kompozyty.

Metale – charakter wiązań metalicznych zapewnia im takie cechy jak:

  • duża przewodność elektryczna i cieplna oraz połysk metaliczny nadają swobodne elektrony walencyjne,
  • nieprzezroczystość,
  • możliwość odkształcenia plastycznego.

Polimery - makrocząsteczki złożone z identycznych ogniw zwanych merami, nazywane też plastikami lub tworzywami sztucznymi są materiałami organicznymi. Cechy charakterystyczne:

  • mała gęstość,
  • właściwościami izolacyjne, zarówno cieplne jak i elektryczne,
  • słabo odbijają światło - tendencja do przezroczystości,
  • duża giętkość i odkształcalność (elastomery, gumy),
  • nie nadają się do pracy w podwyższonej temperaturze.

Ceramika – to stechiometryczne związki jonowo połączonych jednego, lub kilku pierwiastków metalicznych z niemetalicznymi. Cechy charakterystyczne:

  • wysoka twardość i kruchość,
  • większa od metali odporność na działanie wysokiej temperatury i agresywność środowiska,
  • mała przewodność i rozszerzalność cieplna,
  • izolatory, choć niektóre wykazują właściwości półprzewodnikowe, a niedawno odkryto również ceramiczne wysokotemperaturowe nadprzewodniki.

Podział materiałów ceramicznych:

  • ceramika inżynierska,
  • cermetale,
  • ceramika porowata,
  • szkła,
  • ceramika szklana

Kompozyty – materiał utworzony z co najmniej dwóch materiałów (faz) o różnych własnościach w taki sposób, że uzyskane własności są lepsze od każdego składnika osobno, a także lepsze od wynikających z prostego sumowania tych własności. Użytkowe funkcje materiałów - tworzywa:

  • konstrukcyjne,
  • funkcjonalne,
  • biomedyczne,
  • budowlane,
  • włókniste.

Do góry


 

Projektowanie materiałowe

   

   Dobór materiału towarzyszy procesowi projektowania na wszystkich etapach. Ogromna różnorodność dostępnych materiałów sprawia jednak, że wybór jednego, konkretnego materiału jest często procesem bardzo złożonym. Projektant potrzebuje więc dodatkowych wskazówek, pomagających mu poruszać się po tym labiryncie rożnych możliwości.

   Projekt koncepcyjny - tworząc projekt koncepcyjny, projektant potrzebuje przybliżonych danych dla możliwie największej liczby materiałów. Wszystkie możliwości są jeszcze otwarte: dla jednej opcji najlepszy może być materiał polimerowy, a dla innej metaliczny, pomimo że chodzi o tę samą funkcję. Na tym etapie problemem nie jest dokładność danych, lecz tylko ich przedział i dostępność.
projekt ogólny - przy opracowywaniu projektu ogólnego są potrzebne dane o większym stopniu szczegółowości i dokładności, lecz dla znacznie węższego podzbioru wstępnie wybranych materiałów. Można je znaleźć w podręcznikach, poradnikach lub komputerowych bazach danych. Przedstawiane są w nich w postaci - liczb, wykresów i porównań.
Etap końcowy - w etapie końcowym, tzn. projekcie szczegółowym, wymagana jest jeszcze większa dokładność i szczegółowość, lecz już tylko dla jednego bądź nielicznych materiałów. Takich danych najlepiej szukać w publikacjach wydawanych przez producenta konkretnego materiału.

Czynniki decydujące o doborze materiałów inżynierskich

  • Ogólne - względny koszt, gęstość,
  • Mechaniczne - moduł sprężystości, wytrzymałość, odporność na pękanie, wskaźnik zmęczeniowy.
  • Cieplne - przewodność cieplna, dyfuzyjność, pojemność cieplna , temperatura topnienia, temperatura zeszklenia, współczynnik rozszerzalności cieplnej, odporność na udary cieplne, odporność na pełzanie.
  • Zużycie - wskaźnik zużycia.
  • Korozja - wskaźnik korozyjny.

Do góry


   

 

 (C) 2010 - 2019 Wydział Przyrodniczo - Techniczny KPSW. All Rights Reserved