Anyagismeret I.

1. Anyagismeret I. Gépipari mérnökasszisztens képzés I.évfolyam II. félév Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

2. Anyagtulajdonságok • Sűrűség =m/V kg/m3

3. Anyagtulajdonságok Mechanikai tulajdonságok (terhelhetőség)

4. Hőtágulás • lineáris (L vagy d egyirányú) • térfogati (V háromirányú) hőtágulást. • A hőtágulást mértéke L= LoT V =  V0T

5. Hővezetőképesség • A hő terjedése a szilárd anyagokban hővezetéssel történik. • Az ötvöző és szennyező elemek a hővezető képessséget csökkentik.

6. Elektromos és mágneses tulajdonságok • A fajlagos ellenállás (,.m) illetve a reciproka a fajlagos elektromos vezető képesség () az anyagok elektromos töltésátvivő képességét jellemzi. • Az anyagok a fajlagos ellenállás alapján csoportosíthatók, mint • vezetők • félvezetők • szigetelők

7. A vezetők szabad töltéshordozókat tartalmaznak pl. a fémek, a karbidkerámiák, grafit ) A villamos ellenállásuk 10-8.m. Az ellenállás az ötvözés, a szennyezés illetve a hőmérséklet hatására nő. • A félvezetők elmozdulni képes elektron-lyuk párokat tartalmaznak (pl. Si, Ge, As, Se, Te, P, S). A villamos ellenállásuk 10-1- 106.m. A tiszta szerkezeti félvezetők (intrinsic) ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken, míg a szennyezett, adalékolt (extrinsic) félvezetőké a hőmérséklettől gyakorlatilag független.

8. A szigetelők szabad töltéshordozókat nem, de elektromosan polarizált dipólusokat tartalmaznak pl műanyagok, oxid és nitridkerámiák, gyémánt. A 106- 1016.m. Az oxidkerámiák fajlagos ellenállása a hőmérséklet növelésével csökken.

9. A szerkezeti anyagok villamos ellenállása

10. Mágneses tulajdonságok • Mágneses erőtérben valamilyen kölcsönhatást minden anyag mutat. Az anyagban kialakuló mágneses indukció Baz azt létrehozó H mágneses térerősségtől és az anyagi jellemzőktől függ. Az anyag fontos jellemzője a mágneses szuszceptitás ( a mágnesezhetőségre való érzékenység) és a  mágneses permeabilitás, amely azt fejezi ki, hogy hányszor nagyobb B-t tud létrehozni H az anyagban a vákuumhoz képest, vagyis, hogy az anyag milyen mértékben képes erősíteni a mágneses mezőt

11. A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek • diamágnesesek • A diamágneses anyagok (pl. Au, Ag, Si, P, S, Cu, Zn, Ge, Hg, gyémánt, szerves vegyületek) = -10-7 … -10-5ill.  1; r1, azaz a mágnesezettség a külső térrel ellentétes, a mágneses tér hatását gyengítik.

12. A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek • paramágneses • A paramágneses anyagok (pl. Al, Pt, Mg, Ti, Cr, Mn, Mo, W ) esetében =10-5-10-1ill.  1; r1. Ezek a külső térrel megegyező irányú, a mágnesező tér hatását csekély mértékben erősítő hatást fejtenek ki. Az ilyen anyagokban nagyobb az indukcióvonalak sűrűsége, mint rajtuk kívül. • .

13. A mágneses térben való viselkedés alapján az anyagok lehetnek • ferromágneses • pl. Fe, Co, Ni , amely= 10 … 106=f(H)0 és r103. A mágnesezettség a külső térrel megegyező és azt jelentősen erősíti.

14. Ferromágneses anyagok • Fontos tulajdonság a mágneses hiszterézis, az, hogy a B a külső H-t az anyagban csak késéssel követi, és egy teljes átmágnesezési ciklust leíró hiszterézis hurkot eredményez, aminek területe arányos a hővé alakuló befektetett energiával, az átmágnesezési veszteséggel.

15. Ferromágneses anyagokMágnesesen lágy • A lágymágneses anyagokat elektromágnesek és transzformátorok vasmagjaként, mágneses árnyékolóként alkalmazzák

16. Ferromágneses anyagokMágnesesen kemény • a kemény mágneses anyagokat állandó mágnesként (pl. villanymotorokhoz, hangszórókhoz stb. ) alkalmazzák

17. Optikai tulajdonságok • Az anyagok optikai tulajdonságai alatt a fénnyel (fotonnyalábbal) való kölcsönhatást értjük. • Valamely anyag átlátszó, ha a belsejében gyakorlatilag nem jön létre fotonelnyelődés, a fényelnyelés (abszorpció) és a visszaverődés (reflexió) gyakorlatilag elhanyagolható. Ilyen pl. az amorf üveg. Ha az anyag a keverék fehér fény meghatározott hullámhosszú részét elnyeli (szelektív abszorpció) az anyag színesnek látszik.

18. Optikai tulajdonságok • Az optikailag áttetsző anyagokon a fény diffúz módon hatol át, vagy a belsejében erősen szóródik, ezeken átnézve a kép nem éles. pl. részben kristályos műanyagok. • Az optikailag átlátszatlan anyagon a fénysugár csak abszorbeálódik vagy reflektálódik. pl. fémek

19. Optikai tulajdonságok Az anyagok fontos mutatói • a fényáteresztési, • az elnyelési és • a visszaverődési tényező, amelyek egymás rovására változnak és összegük 1

20. Akusztikai tulajdonságok • a szerkezeti anyagoknak a mechanikai rezgésekkel való kölcsönhatását értjük. A hang a szilárd anyagokban egyenes vonalban állandó sebességgel terjed, és sebessége az anyag rugalmas jellemzőin kívül a hőmérséklettől és a nedvességtartalomtól függ, a frekvenciától nem.

21. A hang terjedési sebessége

23. Akusztikai tulajdonságok • Az olyan közeget, amelyben a hanghullámok terjedése nagyobb akusztikailag ritkább, amelyben kisebb akusztikailag sűrűbb anyagnak nevezzük.

24. Mechanikai tulajdonságokStatikus igénybevétel Húzó igénybevétellel szembeni ellenállásának meghatározása A szakítóvizsgálat (MSZ EN 10002-1:2001)

25. A szakítóvizsgálat elve

27. Hengeres és lemez próbatest alakváltozása

28. Szakító próbatest arányos próbatest esetén a jeltávolság kör keresztmetszet esetén

29. Szakítópróbatest Menetes befogás Lemez próbatest betonacél

30. Szakító diagram • A szakítógép a próbatest összes megnyúlásának függvényében rajzolja meg a próbatest által felvett erőt. A függőleges tengelyen az erőt (jele: F) N-ban vagy kN-ban, a vízszintes tengelyen pedig a jeltávolság megnyúlását (jele:L) tüntetjük fel mm-ben.

31. Lágyacél szakítódiagramja

32. Lágyacél szakítódiagramja A I. a rugalmas alakváltozás szakasza. Az alakváltozás és a feszültség lineáris összefüggésben van. Érvényes a  = E . (Hook törvény )

33. Lágyacél szakítódiagramja • II.a.folyási szakasz. A folyási szakasz az FeH erőnél kezdődik, és azt jelenti, hogy a próbatest valamennyi krisztallitjában megindul a maradó alakváltozás

34. Lágyacél szakítódiagramja • II.b. egyenletes alakváltozás szakasza.

35. Lágyacél szakítódiagramja • III.kontrakciós szakaszban a próbatest alakváltozása egy meghatározott részre korlátozódik .

36. Hengeres lágyacél próbatest eredeti és elszakítás utáni állapota

37. Különböző fémek szakítódiagramjai

38. Rideg anyagok a -lemezgrafitos öntöttvas, b -edzett acél vagy kerámia ridegek , csak rugalmas alakváltozásra képesek. A szakadás felülete szemcsés és merőleges az igénybevétel tengelyére.

39. Rideg törés

40. Gömbgrafitos öntöttvas

41. Szívós anyagok d ábrán határozott folyást nem mutató anyagok pl. réz vagy alumínium. Az e lágyacél Lágyacél próbapálca törete

42. Hidegen alakított fémek f ábra hidegen erősen alakított, tehát felkeményedett fém (itt horgany) A felkeményedett anyagok, rugalmas alakváltozást követő igen rövid egyenletes alakváltozás után kontrahálnak és elszakadnak.

43. Képlékeny fémek g ábra nem keményedő, képlékeny fém pl. ólom (Pb) szakítódiagramja van. A diagramnak szinte csak maradó alakváltozási része van.

44. Műanyagok szakítódiagramja • a rideg anyag pl. hőre nem lágyuló műanyagok pl. bakelit • b. szívós pl. PA • c. lágy anyag pl. PE

45. Műanyagok szakító diagramja

46. A szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők

47. A szakítódiagram alapján kétféle rendszer szerint értelmezhetünk értékeket. A mérnöki rendszerben, az erő és alakváltozás értékeket az eredeti , kiinduló értékekhez viszonyítjuk, míg a valódi rendszerben a változásokat a pillanatnyi, tényleges értékekhez viszonyítjuk.

48. Mérnöki rendszer feszültség : alakváltozás,fajlagos nyúlás : F az erő So az eredeti keresztmetszet Lo a jeltávolság eredeti értéke L a megnyúlás

49. A szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők Szilárdsági anyagjellemzők:

50. Rugalmassági modulusz Young modulusz • A rugalmas szakasz meredeksége E=/