Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Внешние параметры материалов и изделий





Размеры, массу, объемную и насыпную массу, массу 1 м2, удельный вес, плотность относят к внешним параметрам материалов и изделий.

Структурные характеристики часто получают, сочетая размеры и массу. Например, основным параметром структуры нитей является линейная плотность нитей (толщина). Для тканей большое значение имеют показатели заполнения: линейное, поверхностное, объемное (пористость). Основные размеры — длина, толщина, ширина, высота и глубина.

Масса — один из основных физических параметров товара. Масса материалов и готовых изделий широко используется при характеристике и оценке качества многих товаров. Для некоторых товаров этот показатель регламентируют нормативными и техническими документами. Например, масса спортивных товаров является строго нормируемым показателем. Так, масса спортивной гранаты должна быть 300, 500 и 750 г, диска — 500, 750, 1000, 1500 и 2000 г, копья — 500, 600 и 800 г.

По массе можно судить о природе материала, особенностях его строения (плотности, пористости), а также о таких свойствах материалов и готовых изделий, как водопоглощение, теплопроводность, прочность и др.

Масса учитывается при разработке конструкций изделий, упаковке, транспортировании и хранении товаров. Например, масса автомобиля предопределяет эффективность создания тормозной системы. Массу гигроскопических изделий определяют с учетом относительной влажности и температуры воздуха, а также влажности самого материала. Для этих материалов принято нормировать кондиционную массу, которую обязательно указывают на упаковке.

Объемная масса — масса единицы объема пористых тел (г/см3):

Po = m/V, (5.1)

где m — масса материала или изделия, г; V — объем пористого материала или изделия, см3.

Объемные массы различных материалов не одинаковы и зависят от природы и характера строения вещества. Значение объемной массы часто определяет прочность, теплопроводность, водопоглощение и другие показатели. С повышением пористости объемная масса уменьшается. Минимальной объемной массой обладают теплоизоляционные материалы — пенополистирол, пенопласт, синтепон и др.

Плотность, размеры и форму частиц можно характеризовать насыпной массой — комплексным показателем, определяющимся собственно массой, плотностью и размером. Например, у вещества с уменьшением размера частиц увеличивается насыпная масса. Этот показатель учитывают при дозировке и отпуске сыпучих веществ, определении загруженности транспорта и заполнении объема хранилища.

По массе 1 м2 характеризуют рулонные и листовые материалы — ткани, кожу, пленки, бумагу, картон, обои. По этому показателю отличают, например, картон от бумаги: продукция массой 1 м2 до 250 г является бумагой, а более 250 г — картоном. Ткани в зависимости от массы 1 м2 (поверхностная плотность) имеют разное назначение. Так, масса 1 м2 бельевых тканей от 70 до 190 г, а костюмных — от 220 до 400 г.

Масса 1 м2 материала должна определяться при постоянной относительной влажности и температуре воздуха.

Плотность — это физическая величина, определяемая отношением массы материала (изделия) к занимаемому им объему (г/см3):

p = m/V, (5.2)

где m — масса тела, г; V — объем тела, см3.

Плотность характеризует определенный материал и зависит от химического состава, степени чистоты, наличия примесей, а также температуры и давления.

Плотность материала, как правило, уменьшается с возрастанием температуры (вследствие теплового расширения) и увеличивается с повышением давления. Исключение составляет вода: ве плотность максимальна при температуре 3,98 °С (4 °С) и уменьшается с повышением и понижением температуры.

Плотность используют для определения пористости материалов. Пористость (%):

П = 100, (5.3)

где р0 — объемная масса, г/см3; р — плотность, г/см3.

Часто в качестве характеристики изделия используют относительную плотность, которая представляет собой отношение плотности рассматриваемого материала или изделия к плотности другого (условного) вещества при определенных условиях. Условным веществом обычно принимают дистиллированную воду. Относительную плотность газов выражают по отношению к сухому воздуху, кислороду или водороду, взятым при тех же условиях, что и рассматриваемый газ, или в так называемом нормальном состоянии.

Относительную плотность можно также рассматривать как отношение массы данного материала к массе условного вещества, взятого в том же объеме при определенных условиях. Относительная плотность одного и того же материала имеет различные числовые значения в зависимости от того, при какой температуре плотность воды принята за условную единицу.

Относительную плотность жидких и твердых материалов принято выражать отношением плотности материала при нормальной температуре (20 °С) к плотности дистиллированной воды при температуре 4°С . С достаточной точностью плотность воды при температуре 4 °С можно принять равной 1 г/см3, т.е. относительная плотность материала численно совпадает с его плотностью при температуре 20 °С, выраженной в граммах на кубический сантиметр.

 

Механические свойства

Механические свойства и их показатели имеют большое значение при оценке качества материалов, обосновании выбора их для изделий, разработке конструкции изделия и параметров технологического процесса его изготовления.

В процессе изготовления и эксплуатации материалы и изделия испытывают действие различных усилий (сил). Приложение к материалу внешних усилий называют нагрузкой, а их снятие — разгрузкой. Усилия различают по площади приложения, характеру действия на материалы во времени и по направлению, числу циклов воздействия и др.

По площади приложения нагрузки бывают распределенные и сосредоточенные. Распределенные нагрузки делят на поверхностные и объемные. Поверхностные нагрузки прилагаются ко всей поверхности материала, например аэродинамическая нагрузка на кузов автомобиля. Объемные нагрузки распределены по всему объему тела, например сила тяжести и сила инерции. Сосредоточенные нагрузки прилагаются к малой площадке (точке), например при проколе иглой материал испытывает сосредоточенную нагрузку.

По характеру действия на материалы и изделия нагрузки бывают статические и динамические. Статические нагрузки, прикладываемые к материалу, действуют непрерывно в течение сравнительно длительного времени. При динамических нагрузках на материал действуют силы, которые изменяют свое значение или направление. Так, подвесное устройство люстры испытывает статическую нагрузку, а на гвоздь при его забивании молотком действует динамическая нагрузка.

По числу циклов воздействия различают полу-, одно- и многоцикловые нагрузки. Под циклом понимается суммарное время воздействия нагрузки, разгрузки и отсутствия нагрузки (отдых).

Полуцикловые характеристики определяют поведение материалов при однократном, обычно предельном действии нагрузки, вызывающем разрушение. Они отражают деструкцию молекул вещества, составляющего материал, потерю массы материала и др.

Одноцикловые характеристики, получаемые чаще при длительном нагружении с последующим отдыхом, отражают влияние временного фактора, особенности деформации материалов, их способность сохранять форму.

Многоцикловые характеристики определяют стабильность механических свойств при многократных силовых воздействиях. Под действием многократных по значению, но кратковременно действующих сил, нарушается структура тел, ослабляются межмолекулярные связи, даже деструктируются молекулы. Таким образом, многоцикловыми характеристиками оценивают устойчивость структуры. Многоцикловые нагрузки испытывает, например, обувь при ходьбе.

Под действием нагрузки изменяются размеры материалов и изделий. Явление изменения линейных и угловых размеров материалов и изделий называется деформацией. Деформация является следствием изменения средних расстояний между частицами (молекулами, атомами, ионами) вещества тела. Деформация материала зависит от значения и вида нагрузки, внутреннего строения, формы и характера расположения отдельных частиц, сил межмолекулярного и межатомного сцепления.

Полная деформация материалов и изделий слагается из обратимой (упругой Еу и эластической Еэ) и необратимой (пластической Е ). При обратимой деформации первоначальное состояние и размеры тела полностью восстанавливаются сразу после разгрузки.

Деформация считается необратимой, если тело после разгрузки и не получает исходные размеры.

Е = Еу + Еэ + Е . (5.4)

Составные части полной деформации под действием внешней силы начинают развиваться одновременно, но с различными, присущими им, скоростями.

Упругая деформация мгновенно исчезает после разгрузки. Упругая деформация возникает потому, что под действием внешней силы происходят небольшие изменения средних расстояний между частицами материалов, между соседними звеньями и атомами и макромолекулах. При этом межмолекулярные и межатомные связи охраняются, а валентные углы немного увеличиваются. Эти изменения приводят к тому, что упругая деформация вызывает увеличение объема деформируемого тела. Упругая деформация распространяется со скоростью звука в данном материале, она свойственна материалам не только кристаллического строения, возникает и у материалов аморфного упорядоченного строения, например стекла, когда взаимодействие между частицами тела велико.

Пластическая деформация возникает, когда под действием Внешних факторов происходят изменения конфигурации макромолекул материала, а также их перегруппировка. У некоторых полимерных материалов, например каучука, эта деформация может достигать нескольких сотен процентов и потому называется высоко пластической.

Под действием внешней силы макромолекулы переходят в более распрямленное состояние и ориентируются по направлению действия сил. Для подобной перегруппировки требуется значительное время. Такая деформация осуществляется как релаксационный процесс, идущий во времени и приводящий к достижению равновесного состояния.

Под релаксацией понимается процесс постепенного перехода материала (системы) из неравновесного состояния, вызванного внешними факторами, в состояние равновесия. При этом снижение напряжений происходит вследствие постепенного уменьшения упругой деформации и приращения на то же значение пластической деформации. Продолжительность релаксации зависит ОТ материала и начального напряжения и изменяется от десятков до сотен часов. Скорость релаксации возрастает с увеличением температуры.

Явление релаксации необходимо учитывать при технологической обработке материалов и изучении внутренних напряжений в изделиях. Желательно, чтобы процесс релаксации прошел до поступления товара в эксплуатацию. Если релаксация проявляется в процессе эксплуатации изделия, возможна его деформация. С явлением релаксации тесно связано явление гистерезиса, или запаздывания. Таким образом, эластическая деформация развивается во времени с небольшой скоростью. Она сильно зависит от условий, влияющих на межмолекулярное взаимодействие. Например, повышение температуры, поглощение малых молекул различных веществ, ослабляющих межмолекулярное взаимодействие (так называемая пластификация), ускоряют развитие деформации.

Эластическая деформация чаще проявляется у изделий на основе высокомолекулярных органических соединений (полимеров) и материалов (кожа, ткани, каучук и др.). Значение этой деформации важно для эксплуатации одежды, с ней связаны сминаемость и распрямление тканей. Ткани с высокой эластической деформацией характеризуются хорошей износостойкостью. Релаксация эластической деформации является одной из причин усадки текстильных материалов — их укорочения при смачивании и нагревании, в частности при стирке и других влажно-тепловых воздействиях.

Пластическая деформация остается в материале после разгрузки. В этом случае в материале происходят необратимые смещения звеньев макромолекул на большие расстояния. При развитии этого вида деформации у полимерных материалов макромолекулы преодолевают значительные межмолекулярные связи, поэтому эта деформация развивается медленнее, чем эластическая. У кристаллических материалов пластическая деформация связана с нарушением кристаллической структуры. Пластическая деформация необратима, так как после удаления внешней силы отсутствуют причины ее исчезновения.

В зависимости от того, какие виды деформации в большей степени проявляются в материале, их условно делят на пластичные и хрупкие. Для пластичных материалов характерно явление текучести, когда при определенных нагрузках материал начинает деформироваться под действием постоянной (не увеличивающейся) нагрузки. Отсутствие текучести проявляется как хрупкость.

Типичными представителями пластичных материалов являются незакаленные углеродистые и легированные стали, медь, свинец, алюминий, глина, а хрупких — чугун, закаленная легированная сталь, стекло. Материалы, в которых проявляется в основном упругая деформация и ничтожно малы другие виды деформации, называются упругими. Важно знать, каковы соотношения упругой и пластической деформаций и их природу.

В зависимости от направления приложенной внешней силы различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, сдвига, кручения и др. (рис. 5.1).

 


 

Деформация растяжения характеризуется изменением размеров материала под действием продольных (растягивающих) сил. Она проявляется при эксплуатации тканей, кожи, одежды, обуви, строительных материалов и др.

Различные материалы неодинаково реагируют на растяжение, что позволяет судить о специфике их свойств. При одних и тех же значениях нагрузки деформация не одинакова (рис. 5.2). При разгрузке наблюдается большее удлинение материала, чем при нагружении. Кривая разгружения в этом случае не совпадает с кривой нагружения. При этом образуется петля гистерезиса. Площадь петли гистерезиса характеризует затраты энергии на нагревание материала и преодоление сил трения между отдельными частицами при переходе их в первоначальное состояние. Для упругих материалов петля гистерезиса имеет вид замкнутой кривой.

Если тело при растяжении пластически деформируется, то потеря энергии необратима, и при каждом повторном нагружении начало кривой растяжения перемещается из одной точки в другую. При этом повышается жесткость и уменьшается пластичность материала. Это необходимо учитывать при выборе материала для изготовления изделий.

Деформация сжатия важна для хрупких материалов. Ее можно рассматривать так же, как деформацию растяжения, но с обратным знаком. При деформации сжатия в отличие от растяжения увеличиваются поперечные размеры и уменьшается длина образца. Основной показатель деформации сжатия — разрушающее напряжение, вычисляемое по той же формуле, что и для растяжения. Некоторые материалы (кирпич, цемент и др.) по этому показателю делят на марки. Хрупкие материалы разрушаются внезапно, без остаточных деформаций. Пластические материалы разрушаются постепенно, характеризуются большими остаточными деформациями.


 

Рис. 5.2. Петля гистерезиса при растяжении и разгрузке материала

 

Деформации изгиба - это вид деформации, характеризующийся искривлением оси или срединной поверхности деформируемого объекта под действием внешних факторов. Они проявляются при эксплуатации одежды, обуви, строительных материалов.

Если на середину бруса, лежащего на двух опорах, действовать сосредоточенной нагрузкой, то в выпуклой части наблюдается деформация растяжения, а в вогнутой — деформация сжатия; в зоне нейтрального слоя деформации нет.

Деформация изгиба характеризуется стрелой прогиба. При этом напряжение сжатия в вогнутой части бруса постепенно уменьшается до нейтрального слоя, в котором не наблюдается никаких напряжений. Ниже этого уровня возрастает напряжение растяжения. Значения напряжений растяжения и сжатия зависят от изгибающего момента, модуля упругости материала, места расположения и удаления определенной части от нейтральной линии и от радиуса кривизны. Деформация в слое, отстоящем от нейтрального слоя, прямо пропорциональна этому расстоянию и обратно пропорциональна радиусу кривизны нейтрального слоя. Если слой имеет большую толщину, а радиус кривизны мал, возникают значительные напряжения и материал разрушается.

Деформации сдвига проявляются в местах соединений деталей, когда две равные силы (Q) действуют в противоположном направлении и расположены в двух близких поперечных сечениях (см. рис. 5.1, г). Деформация сдвига определяется углом сдвига. Если сдвиг частиц тела происходит в одной плоскости, то деформация называется срезом. Деформация сдвига частично связана с деформациями кручения и изгиба и, как правило, предшествует им. Значение, на которое сечение сместилось относительно соседнего, называется абсолютным сдвигом.

Деформация кручения — вид деформации, характеризующийся взаимным поворотом поперечных сечений стержня, вала, нити под влиянием моментов (пар сил), действующих в противоположных направлениях в плоскости этих сечений. Деформация кручения сообщается волокнам и нитям. Скрученность характеризуется круткой, углом наклона волокон или нитей к продольной оси и направлением крутки (правая, левая).

Напряжение при кручении в определенной точке стержня пропорционально ее расстоянию до центра сечения. Наибольшее напряжение испытывают поверхностные слои материала, а наименьшее — внутренние.

По значению деформации судят о механических свойствах материалов и изделий: пластичности, упругости, прочности, твердости, хрупкости, выносливости, износостойкости и др.

Пластичность — свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием механических нагрузок. Пластичность определяет возможность технологических операций обработки материалов давлением (ковки, проката и др.).

Упругость — свойство материала или изделия полностью восстанавливать сразу после разгрузки взаимные положения частиц (размеры тела), которые были до нагрузки. Показателем, характеризующим способность материала упруго сопротивляться нагрузкам, является модуль упругости Е (МПа).

Прочность — способность материала выдерживать действие внешних факторов до предельного состояния (разрушения). Как известно, под действием нагрузки в материале возникают внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению или появлению в материале недопустимой пластической деформации (предельного состояния). Исходя из вида деформаций различают прочность при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, ударе и др.

 

Рис. 5.3. Диаграмма растяжения

 

При изгибе, кручении, сдвиге в отдельных участках материала имеет место деформация растяжения. Поэтому наиболее часто определяются именно прочностные характеристики при растяжении. На реакцию материала на растяжение существенно влияют размеры и форма образцов, а также скорость увеличения нагрузки и условия среды. При большой длине образцов заметнее влияние неравномерности материала и его релаксационные особенности, поэтому показатели механических свойств материала могут искажаться. В стандартах на методы испытаний материалов и изделий нормируются размеры образца и параметры испытания.

Например, хрупкие материалы (стекло, фарфор, чугун) лучше переносят сжатие, чем растяжение, изгиб, удар.

Прочность материалов и изделий можно оценивать в абсолютных и относительных единицах. К характеристикам прочности относятся разрывная нагрузка, разрывное напряжение, разрывное удлинение, работа разрыва, усталостная прочность, стойкость к истиранию, стойкость к растяжению и изгибу и др. По результатам испытаний строится диаграмма растяжения (рис. 5.3). Значения некоторых показателей регламентируются стандартами. По этим показателям можно судить о режиме изготовления изделий и их поведении при эксплуатации.

Нагрузка, при которой материал разрушается, называется разрывной. Показатель разрывной нагрузки определяют непосредственно на разрывной машине в момент разрыва материала. Разрывная нагрузка используется для общей оценки прочности без уточнения конкретных условий использования материала. Так, разрывная нагрузка является показателем механических свойств ткани.

Разрывное напряжение (Па) — отношение максимальной нагрузки, предшествующей разрушению Рр (Н), к первоначальной площади поперечного сечения образца S 2):

= P / S (5.5)

Разрывное напряжение позволяет сравнивать прочность различных материалов в недеформированном состоянии.

Абсолютное разрывное удлинение lр представляет собой приращение длины растягиваемого образца к моменту его разрыва и выражается в единицах длины (километрах, метрах, миллиметрах и др.)- Показатель абсолютного разрывного удлинения используется при выборе материала, удлинение которого не превышает конкретного значения при нагрузке до разрыва.

Относительное разрывное удлинение р (%) определяют как отношение абсолютного разрывного удлинения к начальной длине пробы l0:

= 100 l / l (5.6)

Этот показатель используется при общей оценке свойств материалов и изделий без уточнения конкретных условий их применения и тогда, когда требуются материалы с определенным удлинением.

Показатели разрывного удлинения учитываются при оценке качества ниток, тканей, канатов, тросов, проволок, пленок, бумаги и других товаров.

В качестве комплексных характеристик прочности используют относительную и абсолютную работу разрыва.

Абсолютная работа разрыва (Дж), т.е. работа, совершаемая внешней силой при воздействии на материал, показывает, какое количество энергии затрачено на преодоление энергии связей между частицами структуры материала при его разрушении:

R =P l (5.7)

где — коэффициент полноты диаграммы, который показывает, какую часть от площади прямоугольника S занимает площадь S' под кривой растяжения (см. рис. 5.3): = S/S'.

Относительная работа разрыва оценивается отношением работы разрыва к массе m или объему Vn испытуемого материала или изделия:

r =R /m ; r =R /V (5.8)

Работа разрыва облегчает оценку свойств материала в целом, позволяет определить возможность замены одного материала другим. Чем больше работа разрыва, тем труднее материал разрушить, тем, следовательно, он прочнее.

Многие материалы в процессе изготовления и эксплуатации испытывают многоцикловые нагрузки. При таких воздействиях происходят сложные изменения структуры материалов и накапливание остаточной деформации.

Возможны концентрация напряжений, при которых структура имеет дефекты, а также смешение элементов структуры без усиления связи между ними, возникновения и увеличения трещин, приводящих к разрушению материала.

Процесс постепенного изменения структуры и свойств материала вследствие его многократной деформации называется утомлением. В результате утомления появляется усталость — ухудшение свойств материала, не сопровождающееся существенной потерей массы. Многоцикловые воздействия на материалы и изделия оцениваются остаточным удлинением, выносливостью, долговечностью, пределом выносливости.

Выносливость nр представляет собой число циклов воздействия, которые выдерживает материал до своего разрушения. Эта же характеристика, но выраженная временем tp, в течение которого проводились многократные воздействия, называется долговечностью.

Предел выносливости р — наибольшее значение деформации в каждом цикле, при котором материал выдерживает (заметно не изменяя своих свойств) очень большое число циклов воздействия.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость материала зависит от его природы, строения, геометрической формы, размеров и расположения атомов, а также сил межмолекулярного сцепления.

Твердость определяет способ формования и обработки материалов, а также назначение изделий. Например, режущий инструмент должен иметь более высокую твердость, чем обрабатываемый материал. Твердость оказывает влияние на сохранение внешнего вида изделий. Так, твердая глазурь фарфора не должна царапаться ножом. Для одних товаров твердость является показателем функциональных свойств (инструменты, ножевые изделия), для других — показателем надежности, а твердость глазури фарфоровых и фаянсовых изделий обусловливает их гигиенические свойства.

 

Теплофизические свойства

 

Теплофизические свойства материалов и изделий характеризуют их реакцию на действие тепловой энергии. Они включают в себя способность проводить (теплопроводность, температуропроводность), поглощать тепло (теплоемкость), способность сохранять или изменять свойства при изменении температуры (тепло-, термо- и морозостойкость, огнестойкость).

Показатели этих свойств используются для характеристики различных материалов и изделий, а также для определения их назначения.

Теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо для повышения температуры материала на 1 К. Теплоемкость (Дж/К) вычисляют по формуле

C = Q /(T -T ) (5.9)

где Q - количество теплоты, Дж; Т2 и T — начальная и конечная температуры материала, К.

Если теплоемкость отнести к определенному количеству вещества, то получим удельную теплоемкость [Дж/(г-К)]. Удельная теплоемкость характеризует тепловую инерцию материала. Так, удельная теплоемкость латуни составляет 0,39 Дж/(г-К), а полиэтилена — 2,30 Дж/(г-К).

Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло при разности температур между отдельными участками материала. Она зависит от химического состава, плотности, пористости, температуры и влажности материала.

Наибольшую теплопроводность имеют материалы высокой плотности. С увеличением пористости теплопроводность падает, т. е. материалы с большим количеством пор обладают низкой теплопроводностью.

В обычных условиях поры заполнены воздухом, теплопроводность которого очень мала. Но при увеличении размеров пор, их соединении и если они становятся сквозными, теплопроводность резко повышается из-за увеличения конвекции.

С повышением влажности материала теплопроводность пористых материалов возрастает, так как поры заполняются водой, а теплопроводность воды в 24 раза выше, чем воздуха. При увеличении скорости воздушного и теплового потоков и давления теплопроводность повышается.

Теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности [Вт/(м2-K)], который характеризует интенсивность теплопередачи и показывает, какое количество теплоты проходит за 1 ч через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности температур верхней и нижней поверхностей материала 1 К:

(5.10)

где Ф — тепловой поток, Вт; — толщина образца, м; S — площадь пробы материала, м2; T 2 — разность температур между поверхностями, К.

Для некоторых материалов, используемых для изготовления одежды и обуви, наиболее важны обратные показатели теплопроводности: тепловое сопротивление, теплозащита. Тепловое сопротивление R (м2-°С/Вт) и удельное тепловое сопротивление р(м2-°С/Вт), соответственно,

R=(t -t )S / Ф=1/ ; =R/ =(t -t )S /( Ф)=1/ (5.11)

Материалы с малым коэффициентом теплопроводности (вата, мех, пенополиуретан) используют в качестве утеплителей при изготовлении зимней одежды, утепленной обуви.

Термическое расширение характеризует способность материала изменять размеры при изменении температуры. Учитывается при оценке качества материалов и изделий, которые эксплуатируются при

резких изменениях температуры (режущий инструмент, стеклянная и керамическая посуда). Если материал имеет большое термическое расширение, то при резких колебаниях температуры изделие может разрушиться. Термическое расширение должно учитываться при производстве двухслойных материалов и изделий (глазурованных и эмалированных изделий, стеклоизделий с нацветом). Термическое расширение основного материала и эмали или основной и цветной стекломассы должно быть по возможности одинаковым.

Различают коэффициенты линейного и объемного расширения в определенном интервале температур.

Коэффициент линейного расширения

(5.12)

где — изменение длины тела при изменении температуры на 1 °С, мм; l — длина образца при начальной температуре t мм; /2 — длина образца при конечной температуре t2, мм. Коэффициент объемного расширения

(5.13)

где V2 — объем тела при конечной температуре t2°C, см3; V1 — объем тела при начальной температуре t , °С, см3; V— изменение объема тела при изменении температуры на 1 °С, см3.

Коэффициент определяют на специальных приборах — дилатометрах. Увеличение коэффициента линейного расширения отрицательно влияет на термическую стойкость материалов. Материалы с высоким коэффициентом термического расширения (стекло и стеклоизделия) при незначительных колебаниях температуры разрушаются.

Теплостойкость (термостойкость) характеризует способность материалов и изделий сохранять свойства при повышенных температурах. Теплостойкость определяет стойкость материала к термической деструкции. Она оценивается по изменению свойств после нагревания и выдержки в нормальных условиях. Термостойкость имеет значение при оценке качества товаров, которые при эксплуатации подвергаются резкому нагреванию и охлаждению (стеклянная и керамическая посуда, режущий инструмент и др.). Она влияет на режим технологической обработки, условия эксплуатации, долговечность изделий.

Термостойкость изделий зависит от химического и минералогического состава, степени однородности, разрушающего напряжения, коэффициента температурного расширения, коэффициента теплопроводности, коэффициента теплоемкости, модуля упругости, пористости, толщины, формы изделий, а также состояния поверхности изделия, наличия внутренних и наружных

дефектов, острых граней и плавных переходов и других факторов, т. е. имеет сложную зависимость.

Термостойкость тем больше, чем выше теплопроводность, механическая прочность и ниже модуль упругости и температурный коэффициент расширения. В последнем случае при резких колебаниях температуры в материале возникают внутренние напряжения, приводящие к его разрушению. С повышением пористости материала, если при этом не снижается прочность, термическая стойкость возрастает.

По термостойкости материалы и изделия разделяются на термостойкие и жаростойкие. К термостойким относят материалы, предназначенные для эксплуатации при температуре 250...400°С. Например, термостойкое текстильное волокно кевлар применяется для изготовления специальной одежды для пожарников, литейщиков. Жаростойкие материалы сохраняют свои эксплуатационные показатели при температуре 2000...2500°С.

Огнестойкость определяет стойкость материалов и изделий к воздействию пламени огня, зависит от природы материала. По степени огнестойкости все материалы делят на негорючие, трудносгораемые и легкосгораемые.

К негорючим относятся материалы, которые не горят открытым пламенем, не тлеют и не обугливаются: металлические и силикатные материалы и изделия из них и некоторые виды пластических масс. Материалы, которые при действии огня воспламеняются с трудом, тлеют и обугливаются, относятся к трудносгораемым (шерсть, кожа и др.). Материалы и изделия, которые быстро воспламеняются и продолжают гореть и тлеть при удалении из пламени, относятся к легкосгораемым (хлопок, древесина, бумага и др.).

Оптические свойства

Оптические свойства — свойства, воспринимаемые в зрительных ощущениях. К основным оптическим свойствам относятся поглощение, преломление, отражение и рассеяние света. Они имеют значение при эстетической оценке качества товаров. Некоторые из этих свойств являются решающими при оценке качества, например, оптической системы фотоаппаратуры, биноклей.

Оптические свойства определяются строением электронных оболочек атомов, из которых состоят молекулы материалов. Спектральный диапазон электромагнитного излучения света разделяют на диапазоны: ультрафиолетовый (3-10 ...4-10 м), видимый (4-10 ...8-10 м) и инфракрасный (8- 10 ... 8-10 м). Ультрафиолетовая часть спектра используется, например, для стерилизации воздуха, инфракрасная — в нагревательных приборах. Ультрафиолетовое излучение наиболее мощное, оно оказывает значительное влияние на процессы химической деструкции материалов.

Световое излучение может проходить через материалы, отражаться, поглощаться, преломляться и рассеиваться в них. Непросвечивающий материал частично поглощает падающий на него световой поток, а частично его отражает. В просвечивающем материале значительная часть светового потока, кроме отраженного и поглощенного, проходит через него. Каждая часть светового потока характеризуется соответствующ







Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2023 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.