Opće informacije o materijalima i njihovim svojstvima

SAŽETAK GRAĐEVINSKOG MATERIJALA

Opće informacije o materijalima i njihovim svojstvima

Vrste osnovnih građevinskih materijala. Glavni građevinski materijali su: šuma, prirodni kamen, keramički materijali i proizvodi, anorganska (mineralna) veziva (cement, glina, alabaster i dr.) i proizvodi od njih, malteri za zidanje i gips, materijali od umjetnog kamena i proizvodi na osnove veziva, bitumenskih i toplotnoizolacionih materijala, građevinskih metala, metala, proizvoda i boja i lakova. U posljednje vrijeme u građevinarstvu se široko uvode različiti materijali na bazi plastike.

Osnovna svojstva građevinskih materijala. Za pravilnu primenu potrebno je poznavati dole navedena fizičko-mehanička i hemijska svojstva građevinskih materijala.

Gustina - masa po jedinici zapremine materijala u apsolutno gustom stanju bez pora i šupljina, kg / m 3,

gdje je masa uzorka, kg; - zapremina uzorka u apsolutno gustom stanju, m 3 .

Relativna gustina - omjer gustine građevinskog materijala u njegovom prirodnom stanju (sa porama) prema gustini apsolutno gustog tijela ili omjer zapremine materijala u apsolutno gustom stanju prema njegovom vanjskom volumenu u njegovom prirodnom stanju , rel. jedinice,

Relativna gustina se takođe može izraziti u procentima:

Nasipna gustina je masa po jedinici zapremine rastresitog materijala sipanog u bilo koji kontejner bez sabijanja.

Poroznost - stepen ispunjenja zapremine materijala porama.

Relativna gustina i poroznost se zbrajaju na jedan, tj.

Or

Upijanje vode - svojstvo materijala da apsorbira i zadržava vodu. Apsorpcija vode određena je razlikom između masa uzorka materijala u zasićenom vodom i u apsolutno suvom stanju i izražava se kao procenat mase suvog materijala.

Vlažnost - sadržaj vode u materijalu (po masi), izražen u%.

Vodopropusnost - sposobnost materijala da propušta vodu pod pritiskom. Stupanj vodopropusnosti mjeri se količinom vode koja je prošla za 1 s kroz 1 m 2 površine materijala pri datom konstantnom pritisku.

Otpornost na mraz - sposobnost materijala u stanju zasićenom vodom da izdrži ponovljeno naizmjenično smrzavanje i odmrzavanje bez primjetnih znakova uništenja i bez značajnog smanjenja čvrstoće. Trajnost mnogih građevinskih elemenata ovisi o otpornosti materijala na mraz.

Toplotna provodljivost - sposobnost materijala da prenosi toplotni tok kroz svoju debljinu, što nastaje kada postoji temperaturna razlika na površinama koje ga ograničavaju. Toplotna provodljivost se mjeri u kilodžulima (kJ).

Ukupna količina toplote, kJ, propuštena kroz ogradu, može se izraziti formulom

gdje je koeficijent toplinske provodljivosti materijala, kW/m °C;

Površina ograde, m 2;

Debljina ograde, m;

Temperaturna razlika na suprotnim površinama ograde, °S;

Vrijeme, s.

Uz pretpostavku , , , , dobijamo vrijednost koeficijenta toplinske provodljivosti

što za dati materijal zavisi od njegovih fizičkih svojstava (poroznost, vlažnost, gustina, itd.)

Toplotni kapacitet je svojstvo materijala da apsorbuje toplotu kada se zagreje i da je oslobađa kada se ohladi. Toplotni kapacitet se mjeri vrijednošću koeficijenta toplinskog kapaciteta C (ponekad se naziva i specifični toplinski kapacitet), koji je količina topline u J potrebna za zagrijavanje 1 kg datog materijala za 1°C.

Otpornost na vatru - sposobnost materijala da izdrži visoke temperature bez uništenja. Prema otpornosti na vatru, građevinski materijali se dijele u tri grupe:

Vatrootporne, (beton, cigla), pod uticajem vatre ili visoke temperature ne zapale, ne tinjaju i ne ugljenišu;

Otporan na vatru (vlaknasta ploča, asfalt beton), pod uticajem vatre ili visoke temperature, teško se zapali, ugljeni ili tinja; nakon što se vatra ukloni, tinjanje prestaje;

Zapaljive (drvo i sl.), zapale se pod uticajem vatre i nastavljaju da gori ili tinjaju nakon uklanjanja izvora vatre. Neki materijali iz ove grupe se zapale kada su izloženi visokim temperaturama.

Otpornost na vatru - sposobnost materijala da izdrži dugotrajno izlaganje visokim temperaturama bez omekšavanja i deformacije.

Hemijska otpornost - sposobnost materijala da se odupru djelovanju kiselina, lužina, soli otopljenih u vodi.

Čvrstoća - sposobnost materijala da se odupre razaranju pod djelovanjem unutrašnjih naprezanja koja nastaju u njemu zbog opterećenja ili drugih faktora i uzrokuju kompresiju, napetost, smicanje, savijanje ili torziju. Na primjer, čvrstoća materijala na pritisak i zatezanje procjenjuje se vrijednošću krajnje čvrstoće R, Pa, određene po formuli

F je površina poprečnog presjeka uzorka, m 2 .

Dakle, vlačna čvrstoća je napon koji odgovara opterećenju koje uzrokuje destrukciju uzorka materijala.

Tvrdoća - sposobnost materijala da se odupre prodiranju (unošenju) u njega drugog, čvršćeg tijela.

Elastičnost - sposobnost materijala da se deformira i ponovo vrati svoj izvorni oblik i dimenzije nakon uklanjanja opterećenja, pod čijim se utjecajem promijenio u jednom ili drugom stupnju.

Plastičnost - sposobnost materijala da pod utjecajem opterećenja koja na njega djeluju, mijenja svoju veličinu i oblik u značajnom rasponu bez stvaranja pukotina i gubitka čvrstoće, te da zadrži prihvaćeni oblik nakon njihovog uklanjanja.

Krtost - svojstvo materijala da se pod djelovanjem vanjskih sila naglo sruši, bez prethodne deformacije.

Proizvedeni građevinski materijali moraju biti u skladu sa državnim standardima (GOST), koji su službeno odobreni dokumenti koji sadrže potpun opis materijala, proizvoda ili dijela. GOST-ovi utvrđuju zahtjeve koje građevinski materijali moraju ispuniti i pravila za njihovo prihvaćanje.

Šumski materijali

Struktura drveta. Kada se razmatra poprečni presjek stabla, u njemu se mogu razlikovati sljedeći dijelovi: kora, kambijum, samo drvo i jezgro.

Kora se sastoji od vanjskog sloja - kore i unutrašnjeg - lika. Ispod ličnog sloja je tanak sloj kambija. Iza kambija je debeo sloj drveta koji se sastoji od niza tankih koncentričnih prstenova. Svaki takav prsten odgovara jednoj godini života drveta i naziva se godišnji prsten.

U sredini debla je jezgro. Kod bora, hrasta i kedra jezgra je tamnije boje; kod smreke, jele, bukve središnji dio debla se po boji ne razlikuje od vanjskog i naziva se "zrelo drvo". Postoje vrste drveća kod kojih jezgra odsutna (breza; javor; joha); takve pasmine se nazivaju bjeljika.

svojstva drveta. Vlažnost. Vlažnost ima veliki uticaj na tehnička svojstva drveta. Prema stepenu vlažnosti, drvo se razlikuje: mokro (vlažnost je veća od sveže posečenog drveta), sveže posečeno drvo (vlažnost 35% ili više), vazdušno suvo (vlažnost 20-15%) i sobno suvo ( vlažnost 13-8%).

Skupljanje i oticanje. Promjena sadržaja vlage u drvu uzrokuje promjenu njegovog volumena, što dovodi do skupljanja ili bubrenja. Zbog heterogenosti strukture, drvo se različito suši i bubri u različitim smjerovima, što dovodi do savijanja ili pucanja u konstrukcijama. Stoga treba koristiti drvo s sadržajem vlage koji odgovara uvjetima njegovog rada; za to se vrši prirodno ili umjetno sušenje.

Mehanička svojstva drveta.Čvrstoća drveta u različitim smjerovima nije ista. Dakle, vlačna čvrstoća drveta duž vlakna je 20-30 puta veća nego preko vlakna. Isti fenomen se uočava i kod kompresije drveta.

Glavne vrste drveća koje se koriste u građevinarstvu.

U građevinarstvu se najčešće koriste četinari: bor, smreka, ariš, jela, kedar. Tvrdo drvo: hrast, bukva, jasen, breza, javor, platan, kruška i dr. - koriste se uglavnom za izradu stolarije i za unutrašnje uređenje zgrada. Da bi se sačuvale vrijedne drvne vrste, gdje je to moguće, a posebno za privremenu i pomoćnu gradnju, treba koristiti listopadne vrste kao što su joha, lipa, jasika i topola.

Asortiman šumskog materijala. Oblovina se, u zavisnosti od prečnika u gornjem kraju (posjeko), dijeli na trupce, stupove i stupove. Trupci u gornjem rezu moraju imati prečnik od najmanje 120 mm, postolje od 80 do 10 mm i stubove od 30 do 70 mm. Rezana građa se dobija uzdužnim testerisanjem trupaca. Ovisno o kvaliteti drveta i prisutnosti nedostataka, rezano meko drvo dijeli se na 5 razreda.

U građevinarstvu se koriste sljedeće vrste građe (sl. 2.1): ploče, četvrti, ploče, daske (širine više od dvostruke debljine); šipke i grede (širine ne veće od dvostruke debljine). U zavisnosti od čistoće ivica, daske se dijele na neobrubljene, poluivične i ivične.

Dužina dasaka i greda je postavljena od 1 do 6,5 m sa stepenom od 0,25 m. U zavisnosti od načina obrade, razlikuju se grede: dvobridne - dvostrano piljene - i četvorostrane - piljene sa četiri strane. .

Kazakova Z. K.

Projekat za djecu od 4-5 godina

"Svojstva i kvalitet materijala"

PROBLEM:

Djeca pod pojmom "materijala" podrazumijevaju samo tkaninu. Iako je većina predmeta umjetnog svijeta koji nas okružuje napravljena od materijala kao što su plastika, staklo, drvo, papir. Djeca ne znaju za svojstva ovih materijala, posebnosti rukovanja njima, ne znaju njihovu namjenu i funkcije predmeta napravljenih od njih.

CILJ:

Formirati kod djece ideje o materijalima umjetnog svijeta kao što su papir, plastika, drvo, staklo.

ZADACI:

1. Učiti djecu da prepoznaju znakove materijala, njihova svojstva i kvalitete; klasificirati objekte svijeta koje je stvorio čovjek prema materijalu.

2. Upoznati djecu sa namjenom predmeta umjetnog svijeta u zavisnosti od svojstava i kvaliteta materijala od kojeg su napravljeni.

3. Sa djecom sastaviti pravila rukovanja predmetima u zavisnosti od materijala od kojeg su napravljeni.

4. Organizovati dečije aktivnosti za kreiranje kolekcije „Raznolikost papira“.

5. Proširiti i aktivirati vokabular djece karakteristikama znakova materijala umjetnog svijeta.

6. Razvijati socijalne vještine djece: sposobnost rada u grupi, pregovaranja, uvažavanja mišljenja partnera.

DOGAĐAJI:

1. Prikupljanje materijala za projekt kasicu prasicu.

2. Kognitivni časovi na teme:

"Istorija otkrića stakla"

"Izrada papira"

"Pretvaranje drveta u građevinski materijal"

"Pojava plastike"

3. Pogađanje zagonetki i čitanje beletristike o različitim materijalima i predmetima umjetnog svijeta napravljenim od njih.

4. Umjetnička i kreativna djelatnost:

izrada papirnatih lampiona za božićno drvce od strane djece;

Izrada šešira "zečje uši" od kartona.

5. Organizacija igre uloga "Prodavnica" ("Namještaj", "Igračke", "Posuđe", "Dopisnica")

6. Organizacija didaktičke igre "Moj stan".

7. Provođenje eksperimenata:

"Tone - ne tone"

"Prebijanje - ne prebijanje"

“Šta se vidi kroz staklo (providno, matirano, u boji)”

"Bore - ne bore"

8. Organizacija izložbe predmeta umjetnog svijeta od papira, plastike, drveta, stakla.

FAZE RADA NA PROJEKTU

Ipozornica - PINK

v objekti svijeta koje je napravio čovjek (od papira, drveta, plastike, stakla);

v ilustracije raznih objekata svijeta koje je napravio čovjek (od papira, drveta, plastike, stakla);

v umjetnička riječ o materijalima i predmetima svijeta koje je stvorio čovjek (pjesme, zagonetke, izreke, priče itd.).

IIfaza - KREIRANJE KARTICE

Algoritam za kreiranje kartoteke

Predmeti umjetnog svijeta od papira

Predmeti umjetnog svijeta napravljeni od drveta

Predmeti umjetnog svijeta napravljeni od plastike

Predmeti umjetnog svijeta od stakla

IIIfaza - MODEL

Na osnovu stečenog znanja, zajedno sa djecom, razvijen je „Model umjetnih materijala“.

IVfaza - PROIZVOD

Proizvod ovog projekta je izložba predmeta umjetnog svijeta od različitih materijala: „Plastična kraljevina“, „Stakleno kraljevstvo“, „Drveno čudo“, „Papirna zemlja“.

Vfaza - PREZENTACIJA PROJEKTA

Pozivaju se djeca grupe br.11.

Djeca uključena u projekat kažu:

Na svijetu postoji mnogo materijala: plastika, staklo, drvo, papir. Sakupili smo kasicu predmeta od ovih materijala, zatim ih rasporedili u kutije - napravili smo kartoteku po materijalima. A danas vam predstavljamo njihovu izložbu.

Dragi gosti, dođite na našu izložbu.

Djeca grupe i gosti prilaze stolu s plastičnim predmetima.

Ovo je Stakleno kraljevstvo.

Djeca pričaju o znakovima stakla i čitaju poeziju:

Sve se vidi kroz staklo

I rijeka, i livade,

Drveće i automobili

Ljudi, psi, kuće.

Sa staklenim zečićem

Volim da se igram.

Znam da je krhak

Neću ga ispustiti.

krhka, prozirna,

Solidan izgled.

Od vjetra će se zatvoriti

Toplo od hladnoće.(staklo)

Djeca grupe i gosti prilaze stolu sa drvenim predmetima.

- Ovo je izložba "Drveno čudo".

Djeca pričaju o znakovima drveta i čitaju pjesme:

Drvena kutija

Na noćnom je ormariću.

Mamina omiljena

Drži prstenje u sebi.

drveni sanduk

Tako lijepa i svijetla.

Tata često izlazi iz toga

Vadi poklon.

Viseca farbana,

Ona je pomagač, znamo:

Pomogla nam je da sečemo povrće,

Za to je ona.

Djeca grupe i gosti prilaze stolu s papirnatim predmetima.

- Ovo je izložba "Zemlja papira".

Djeca pričaju o znakovima papira i čitaju poeziju:

papirnati leptiri,

papirnati slonovi,

Zečići i božićna drvca

Djeci je to toliko potrebno!

papirni brodovi

Volim da se prepustim.

papirni brodovi

Plutajte u potocima.

Pjesma "Država papira"

(muzika I. Nikolaev)

Ima iza mora, iza planina

država papira.

Ima papirnih ulica i zidova

Namještaj i sve kuće.

Stanovnici nose papir

Šeširi i kišobrani.

Papirnim svijetom vladaju

Papirni odrasli.

Refren: država papira,

država papira.

Reći ćemo vam

pokazaćemo vam

Evo je, evo je!

(Djeca pokazuju na "Papirna država")

PROJEKAT NASTAVITI

Upoznavanje djece sa drugim materijalima umjetnog svijeta, kao što su tkanina, metal, guma, polietilen.

Uvod

Dragi studenti, počinjemo sa izučavanjem predmeta "Opšte nauke o materijalima". Predavanja koja će se održati tokom ovog semestra pomoći će vam da shvatite fizičku i hemijsku prirodu strukture i svojstava različitih materijala. Naučićete zašto prirodni i veštački stvoreni materijali imaju različitu toplotnu provodljivost, mehanička i operativna svojstva, kako su ta svojstva međusobno povezana, kako i u kojim granicama se mogu menjati. Istovremeno sa proučavanjem ovih pitanja, dublje ćete se upoznati sa fizičkim i hemijskim svojstvima elemenata, informacije o kojima su uključene u periodični sistem D.I. Mendeljejev. Želio bih da naglasim da struktura atoma hemijskih elemenata određuje strukturu i energiju hemijskih veza koje oni formiraju, a koje, zauzvrat, leže u osnovi čitavog kompleksa svojstava supstanci i materijala. Samo na osnovu razumevanja hemijske interakcije atoma, moguće je kontrolisati procese koji se dešavaju u supstancama i dobiti specificirane karakteristike performansi.

Međutim, važnija od proučavanja pojedinačnih problema predstavljenih na predavanjima je prilika koja vam se pruža da kombinujete osnovne odredbe fizike, hemije i primenjenih nauka (termofizika, mehanika) za sveobuhvatno razumevanje interakcije supstanci i njihovih svojstva.

Na predavanjima se glavna pažnja posvećuje osnovama nauke o materijalima zbog činjenice da je moderna nauka o materijalima usmjerena na dobijanje materijala sa željenim karakteristikama i služi kao osnova za naučno-intenzivne tehnologije 21. vijeka.

Materijal naziva se supstanca koja ima potrebneskup svojstava za izvođenje date funkcije zasebnoili u kombinaciji sa drugim supstancama.

Savremena nauka o materijalima u potpunosti se razvila kao nauka u drugoj polovini 20. veka, što je bilo povezano sa naglim povećanjem uloge materijala u razvoju tehnike, tehnologije i građevinarstva. Stvaranje fundamentalno novih materijala željenih svojstava, a na njihovoj osnovi najsloženije strukture, omogućilo je čovječanstvu da za kratko vrijeme postigne neviđeni uspjeh u nuklearnoj i svemirskoj tehnologiji, elektronici, informatičkoj tehnologiji, građevinarstvu itd. To se može smatrati Nauka o materijalima - to je grana naučnog znanja posvećena svojstvima supstanci i njihovoj usmerenoj promeni u cilju dobijanja materijala sa unapred određenim karakteristikama performansi. Zasnovan je na temeljnim osnovama svih sekcija fizike, hemije, mehanike i srodnih disciplina i obuhvata teorijske osnove savremenih naučno intenzivnih tehnologija za proizvodnju, obradu i primenu materijala. Osnova nauke o materijalima je znanje o procesima koji se dešavaju u materijalima pod uticajem različitih faktora, o njihovom uticaju na skup svojstava materijala, o metodama njihovog praćenja i kontrole. Stoga su nauka o materijalima i tehnologija materijala međusobno povezane grane znanja.

Služi predmet nauke o materijalima i tehnologije građevinskih materijala ciljevi poznavanje prirode i svojstava materijala, metode dobijanja materijala sa željenim karakteristikama za što efikasniju upotrebu u građevinarstvu.

Glavni zadaci studija kursa:

Shvatiti fizičko-hemijsku suštinu pojava koje se javljaju u materijalima kada su izloženi različitim faktorima u uslovima proizvodnje i eksploatacije, i njihov uticaj na svojstva materijala;

Uspostaviti vezu između hemijskog sastava, strukture i svojstava materijala;

Proučiti teorijske osnove i praksu primjene različitih metoda za dobijanje i obradu materijala koji osiguravaju visoku pouzdanost i trajnost građevinskih konstrukcija;

Pružiti znanje o glavnim grupama nemetalnih materijala, njihovim svojstvima i primjeni.

Predavanja pokrivaju:

Osnove interakcije atoma i molekula, koje omogućavaju dalje objašnjenje uticaja na svojstva materijala njegovog hemijskog sastava i usmerenih procesa obrade;

Struktura čvrstog tijela, defekti u kristalnoj strukturi i njihova uloga u formiranju svojstava materijala;

Fenomeni prijenosa topline, mase i naboja, koji su suština svakog tehnološkog procesa;

Teorijske osnove za dobivanje amorfnih struktura materijala;

Elementi mehanike elastične i plastične deformacije i razaranja materijala koji su u osnovi formiranja čvrstoće i pouzdanosti savremenih građevinskih materijala i konstrukcija, kao i metode za njihovo ispitivanje;

Dakle, zadatak moderne nauke o materijalima je da dobije materijale sa unapred određenim svojstvima. Svojstva materijala određena su hemijskim sastavom i strukturom, koji su rezultat dobijanja materijala i njegove dalje obrade. Razvoj materijala i tehnologija zahtijeva poznavanje fizičkih i hemijskih pojava i procesa koji se dešavaju u materijalu u različitim fazama njegove proizvodnje, obrade i rada, njihovo predviđanje, opis i kontrolu. Dakle, poznavanje teorije je neophodno za kreiranje kontrolisanih tehnoloških procesa, čiji će rezultat biti materijal sa dobro definisanim vrednostima radnih svojstava.

Fizičko-hemijska svojstva supstance određena su elektronskom strukturom njenih atoma. Interakcije atoma povezane su, prije svega, sa interakcijom njihovih elektronskih omotača. Stoga je pri razvoju materijala i procesa za njihovu proizvodnju potrebno jasno razumjeti kako različiti kemijski elementi doniraju i prihvataju elektrone, kako promjena elektronskog stanja utiče na svojstva elemenata.

Podsjetimo se elektronska struktura atoma.

Elektronska struktura atoma

Oko dvije i pol hiljade godina, starogrčki filozof Demokrit je sugerirao da se sva tijela oko nas sastoje od najmanjih nevidljivih i nedjeljivih čestica - atoma.

Od atoma, kao od neobičnih cigli, sastavljaju se molekuli: od identičnih atoma - molekuli jednostavno, tvari, od atoma raznih vrsta - molekula teško supstance.

Nauka je već krajem devetnaestog veka utvrdila da su atomi – čestice daleko od „nedeljive“, kako je to predstavljala antička filozofija, već se, zauzvrat, sastoje od još manjih i, da tako kažem, još jednostavnijih čestica. Trenutno je sa većom ili manjom sigurnošću dokazano postojanje oko tri stotine elementarnih čestica koje čine atome.

Za proučavanje hemijskih transformacija, u većini slučajeva dovoljno nam je navesti tri čestice koje čine atom: proton, elektron ineutron.

Proton je čestica s masom koja se konvencionalno uzima kao jedinica (1/12 mase atoma ugljika) i jediničnim pozitivnim nabojem. Masa protona - 1,67252 x 10 -27 kg

Elektron je čestica s praktično nultom masom (1836 puta manjom od mase protona) i jednim negativnim nabojem. Masa elektrona je 9,1091x10 -31 kg.

Neutron je čestica čija je masa skoro jednaka masi protona, ali nema naboj (neutralno). Masa neutrona je 1,67474 x 10 -27 kg.

Moderna nauka zamišlja atom da je otprilike raspoređen, baš kao što je naš solarni sistem utrostručen: u središtu atoma je jezgro(sunce), oko kojeg se elektroni okreću na relativno velikoj udaljenosti (kao planete oko Sunca). Ovaj "planetarni" model atoma, koji je 1911. predložio Ernest Rutherford i usavršen Bohrovim postulatima 1913. godine, zadržao je svoj značaj do današnjih dana.

U jezgru, koje se sastoji od protona i neutrona i zauzima vrlo mali dio volumena atoma, koncentrirana je glavna masa atoma (masa elektrona u kemijskim proračunima atomske i molekularne mase obično se ne uzima u obzir) .

Određuje broj protona u jezgru pogled atom. Ukupno je sada otkriveno više od stotinu vrsta atoma, koji su predstavljeni u Tabeli elemenata pod brojevima koji odgovaraju broju protona u jezgri.

Najjednostavniji atom sadrži samo jedan proton u jezgru: to je atom vodika. Složeniji atom helijuma već ima dva protona u jezgru, treći (litijum) ima tri, i tako dalje. Određena vrsta atoma naziva se element.

2. Struktura i svojstva završnih materijala

Unutrašnja struktura materijalnih palica

U zavisnosti od stanja agregacije i stabilnosti, čvrste materije mogu imati strogo uređenu strukturu - kristalnu, ili neuređenu, haotičnu strukturu - amorfnu.

Priroda čestica lociranih u čvorovima kristalne rešetke i preovlađujuće sile interakcije (hemijske veze) određuju prirodu kristalne rešetke: atomske sa kovalentnim vezama, molekularne sa van der Waalsovim i vodikovim vezama, ionske sa ionskim vezama, metalne sa metalnim vezama.

atomska rešetka sastoji se od neutralnih atoma povezanih kovalentnim vezama. Supstance s kovalentnom vezom karakteriziraju visoka tvrdoća, netopivost i nerastvorljivost u vodi i većini drugih rastvarača. Dijamant i grafit su primjeri atomskih rešetki. Energija kovalentnih veza je od 600 do 1000 kJ/mol

molekularne rešetke građene od svojih molekula (I 2 , Cl 2 , CO 2 , itd.) međusobno povezanih intermolekularnim ili vodoničnim vezama. Intermolekularne veze imaju malu energetsku vrijednost, ne više od 10 kJ/mol; vodonične veze su nešto veće (20-80 kJ/mol), tako da tvari s molekularnom rešetkom imaju nisku čvrstoću, nisku tačku topljenja i visoku isparljivost. Takve tvari ne provode električnu energiju. Supstance s molekularnom rešetkom uključuju organske materijale, plemenite plinove i neke neorganske tvari.

Jonska rešetka formirani od atoma vrlo različite elektronegativnosti. Karakteristična je za spojeve alkalnih i zemnoalkalnih metala sa halogenima. Jonski kristali se također mogu sastojati od poliatomskih jona (na primjer, fosfata, sulfata, itd.). U takvoj rešetki, svaki ion je okružen određenim brojem svojih protujona. Na primjer, u kristalnoj rešetki NaCl, svaki natrijev ion je okružen sa šest hloridnih jona, a svaki hloridni ion okružen je sa šest natrijevih jona. Zbog neusmjerenosti i nezasićenosti jonske veze, kristal se može smatrati džinovskim molekulom, a uobičajeni pojam molekula ovdje gubi smisao. Supstance sa jonskom rešetkom karakterišu visoka tačka topljenja, niska isparljivost, visoka čvrstoća i značajna energija kristalne rešetke. Ova svojstva približavaju ionske kristale atomskim. Energija veze jonske rešetke je približno jednaka, prema nekim izvorima, manja od energije kovalentne rešetke.

Metalne rešetke formiraju metale. Lokacije rešetke sadrže metalne jone, a valentni elektroni su delokalizovani kroz kristal. Takvi kristali se mogu smatrati jednim ogromnim molekulom sa jednim sistemom multicentričnih molekularnih orbitala. Elektroni se nalaze u veznim orbitalama sistema, a orbitale protiv vezivanja formiraju pojas provodljivosti. Budući da je energija vezivanja orbitala vezivanja i labavljenja bliska, elektroni lako prelaze u pojas provodljivosti i kreću se unutar kristala, formirajući, takoreći, elektronski plin. U tabeli. 3.1, kao primjer, date su energije veze za kristale s različitim vrstama veza.

Naređeni raspored čestica u kristalu je očuvan na velikim udaljenostima, au slučaju idealno formiranih kristala, po cijeloj zapremini materijala. Ovo sređivanje strukture čvrstih tijela naziva se udaljeni poredak.

Klasifikacija materijala

Tvrdi materijali se generalno dijele u tri glavne grupe. To su metali, keramika i polimeri. Ova podjela se zasniva prvenstveno na karakteristikama hemijske strukture i atomske strukture materije. Većina materijala može se sasvim nedvosmisleno svrstati u jednu ili drugu grupu, iako su mogući i srednji slučajevi. Pored toga, treba napomenuti postojanje kompozita u kojima se kombinuju materijali koji pripadaju dve ili tri od navedenih grupa. U nastavku će biti dat kratak opis različitih vrsta materijala i njihove uporedne karakteristike.

Druga vrsta materijala su savremeni specijalni (napredni) materijali namenjeni za upotrebu u visokotehnološkim (visokotehnološkim) oblastima, kao što su poluprovodnici, materijali za biološke svrhe, "pametni" (pametni) materijali i supstance koje se koriste u nanotehnologiji.

METALI

Materijali koji pripadaju ovoj grupi uključuju jedan ili više metala (kao što su gvožđe, aluminijum, bakar, titan, zlato, nikal), a često i neke nemetalne elemente (kao što su ugljenik, azot ili kiseonik) u relativno malim količinama.

Atomi u metalima i legurama raspoređeni su u vrlo savršenom redu. Osim toga, u poređenju sa keramikom i polimernim materijalima, gustina metala je relativno visoka.

Što se mehaničkih svojstava tiče, svi ovi materijali su relativno čvrsti i čvrsti. Osim toga, imaju određenu plastičnost (tj. sposobnost velikih deformacija bez razaranja) i otpornost na destrukciju, što je osiguralo njihovu široku primjenu u različitim konstrukcijama.

U metalnim materijalima postoji mnogo delokalizovanih elektrona, odnosno elektrona koji nisu povezani sa određenim atomima. Upravo prisustvo takvih elektrona direktno objašnjava mnoga svojstva metala. Na primjer, metali su izuzetno dobri provodnici struje i topline. Oni su neprozirni za vidljivu svjetlost. Polirane metalne površine blistaju. Osim toga, neki metali (npr. željezo, kobalt i nikal) imaju poželjna magnetna svojstva za svoju primjenu.

KERAMIKA

Keramika je grupa materijala koji zauzimaju srednju poziciju između metala i nemetalnih elemenata. U pravilu, klasa keramike uključuje okside, nitride i karbide. Tako, na primjer, neke od najpopularnijih vrsta keramike sastoje se od aluminijum oksida (Al2O3), silicijum dioksida (SiO2), silicijum nitrida (Si3N4). Osim toga, među onim tvarima koje mnogi nazivaju tradicionalnim keramičkim materijalima su razne gline (posebno one koje se koriste za izradu porculana), kao i beton i staklo. Što se tiče mehaničkih svojstava, keramika je relativno čvrst i izdržljiv materijal koji se po ovim karakteristikama može porediti sa metalima. Osim toga, tipična keramika je vrlo tvrda. Međutim, keramika je izuzetno krhak materijal (gotovo potpuni nedostatak duktilnosti) i slabo odolijeva lomovima. Sve tipične vrste keramike ne provode toplinu i električnu energiju (tj. njihova električna provodljivost je vrlo niska).

Keramiku karakteriše veća otpornost na visoke temperature i štetne uticaje okoline. S obzirom na svoja optička svojstva, keramika može biti prozirna, prozirna ili potpuno neprozirna, a neki oksidi, poput željeznog oksida (Fe2O3), imaju magnetna svojstva.

KOMPOZITI

Kompoziti su kombinacija dva (ili više) pojedinačnih materijala koji pripadaju različitim gore navedenim klasama tvari, tj. metali, keramika i polimeri. Svrha stvaranja kompozita je bila postizanje takve kombinacije svojstava različitih materijala koja se ne može dobiti za pojedine komponente, kao i optimalna kombinacija njihovih karakteristika. Poznat je veliki broj različitih kompozita koji se dobijaju kombinovanjem metala, keramike i polimera. Štoviše, neki prirodni materijali su također kompoziti, kao što su drvo i kost. Međutim, većina kompozita o kojima se govori u ovoj knjizi su materijali izvedeni od sintetičkih materijala.

Jedan od najpopularnijih i svima poznatih kompozitnih materijala je fiberglas. Ovaj materijal su kratka staklena vlakna ugrađena u polimernu matricu, obično epoksidnu ili poliestersku smolu. Staklena vlakna imaju visoku čvrstoću i krutost, ali su lomljiva. Istovremeno, polimerna matrica je plastična, ali je njena čvrstoća niska. Kombinacijom ovih supstanci nastaje relativno krut i materijal visoke čvrstoće, koji ipak ima dovoljnu duktilnost i fleksibilnost.

Drugi primjer tehnološki važnog kompozita su polimeri ojačani karbonskim vlaknima (CFRP). U ovim materijalima, karbonska vlakna su smještena u polimernu matricu. Materijali ove vrste su čvršći i izdržljiviji od stakloplastike, ali u isto vrijeme i skuplji. CFRP se koristi u vazduhoplovnom inženjerstvu, kao i u proizvodnji visokokvalitetne sportske opreme, kao što su bicikli, palice za golf, teniski reketi, skije i snouborde.

PROGRESIVNI MATERIJALI

Materijali koji su namijenjeni za upotrebu u visokotehnološkim proizvodima ("high-tech") ponekad se uvjetno definiraju pojmom "progresivni" materijali. Visoka tehnologija se obično odnosi na uređaje ili proizvode čiji se rad zasniva na korištenju složenih modernih principa. Takvi proizvodi uključuju različitu elektronsku opremu, posebno digitalne video-audio kamere, CD/DVD plejere, kompjutere, optičke sisteme, kao i svemirske satelite, proizvode za vazduhoplovnu i raketnu tehnologiju.

Progresivni materijali su, u suštini, obično tipične supstance o kojima smo gore govorili, ali sa poboljšanim svojstvima, ali i novi materijali sa izvanrednim karakteristikama. Ovi materijali mogu biti metali, keramika ili polimeri, ali njihova cijena je obično vrlo visoka. Napredni materijali također uključuju poluvodiče, biomaterijale i ono što nazivamo "materijali budućnosti". Riječ je o takozvanim "pametnim" materijalima i proizvodima nanotehnologije, koji su namijenjeni, na primjer, za proizvodnju lasera, integriranih kola, magnetnih uređaja za pohranu informacija, displeja s tekućim kristalima i optičkih vlakana.

SEMICONDUCTORS

Poluprovodnici u električnim svojstvima zauzimaju međupoziciju između električno provodljivih materijala (metala i metalnih legura) i izolatora (keramike i polimera). Osim toga, električne karakteristike poluprovodnika su izuzetno osjetljive na prisustvo minimalnih količina stranih atoma, čija se koncentracija mora kontrolisati do nivoa vrlo malih površina. Stvaranje poluprovodničkih materijala omogućilo je razvoj integrisanih sistema koji su revolucionirali elektroniku i kompjutere (čak i bez pominjanja promjena u našim životima) u protekle tri decenije.

BIOMATERIJALI

Biomaterijali se koriste za stvaranje implantata za ljudsko tijelo, koji su dizajnirani da zamjene oboljele ili uništene organe ili tkiva. Materijali ove vrste ne smiju emitovati toksične tvari i moraju biti kompatibilni s ljudskim tkivima (tj. ne smiju izazvati reakcije odbacivanja). Sve navedene vrste supstanci - metali, keramika, polimeri i poluprovodnici - mogu se koristiti kao biomaterijali. Primjer su neki od biomaterijala koji se koriste za izradu umjetnih zglobova kuka.

MATERIJALI BUDUĆNOSTI

"Pametni" (ili inteligentni) materijali su grupa novih umjetno razvijenih supstanci koje imaju značajan utjecaj na mnoge moderne tehnologije. Definicija "pametnog" znači da su ovi materijali u stanju osjetiti promjene u svom okruženju i odgovoriti na te promjene na unaprijed određen način - kvalitet svojstven živim organizmima. Koncept "pametnih" materijala je također proširen na složene sisteme izgrađene i od "pametnih" i od tradicionalnih supstanci.

Kao komponente pametnih materijala (ili sistema) mogu se koristiti neki tipovi senzora (prepoznavanje dolaznih signala), kao i izvršni sistemi (aktivatori), koji igraju ulogu uređaja za reagovanje i prilagođavanja. Potonje se može koristiti za promjenu oblika, položaja, prirodnih frekvencija ili mehaničkih karakteristika kao odgovor na promjene temperature, intenziteta svjetlosti, električnih ili magnetnih polja.

Četiri vrste materijala se obično koriste kao aktivatori: legure za pamćenje oblika, piezoelektrična keramika, magnetostriktivni materijali i elektroreološke/elektromagnetne tekućine.

Legure "sa memorijom" su metali koji se nakon deformacije vraćaju u prvobitni oblik ako se temperatura promijeni.

Piezoelektrična keramika se širi i skuplja kao odgovor na promjenu električnog polja (ili napona); ako se njihove dimenzije mijenjaju, onda to dovodi do pobuđivanja električnog signala. Ponašanje magnetostriktivnih materijala slično je odgovoru piezoelektričnih materijala, ali samo kao odgovor na promjenu magnetskog polja. Što se tiče elektro- i magnetorheoloških fluida, to su fluidi koji prolaze kroz velike promene u viskoznosti kao odgovor na promenu električnog, odnosno magnetnog polja.

Materijali/uređaji koji se koriste kao senzori mogu biti optička vlakna, piezoelektrici (ovo uključuje neke polimere) i mikroelektromehanički uređaji, skraćeno MEMS.

Primjer "pametnih" uređaja je sistem koji se koristi u helikopterima za smanjenje buke u kokpitu koju stvara rotacija lopatica. Piezoelektrični senzori ugrađeni u lopatice nadziru napone i deformacije; signal se sa ovih senzora prenosi na aktuator, koji uz pomoć kompjutera generiše "anti-šum" koji prigušuje zvuk od rada propelera helikoptera.

NANOTEHNOLOŠKI MATERIJALI

Donedavno je opšteprihvaćena procedura za rad u oblasti hemije i fizike materijala bila da se prvo proučavaju veoma velike i složene strukture, a zatim se istraživanje prešlo na analizu manjih fundamentalnih blokova koji čine ove strukture. Ovaj pristup se ponekad nazivao "odozgo prema dolje". Međutim, razvojem tehnika skenirajuće mikroskopije, koje su omogućile promatranje pojedinačnih atoma i molekula, postalo je moguće manipulirati atomima i molekulama kako bi se stvorile nove strukture, a time i dobili novi materijali koji su izgrađeni na bazi elemenata atomski nivo veličine (tzv. "dizajn materijala"). "). Ova sposobnost pažljivog sastavljanja atoma otvorila je mogućnost stvaranja materijala s mehaničkim, električnim, magnetskim i drugim svojstvima koja bi bila nedostižna drugim metodama. Ovaj pristup ćemo nazvati „odozdo prema gore“, a proučavanje svojstava takvih novih materijala vrši se nanotehnologijom, pri čemu prefiks „nano“ znači da su dimenzije strukturnih elemenata reda veličine nanometra (tj. 10–9 m). U pravilu se radi o strukturnim elementima veličine manjim od 100 nm, što je ekvivalentno oko 500 promjera atoma.

Jedan primjer materijala ove vrste su ugljične nanocijevi. U budućnosti ćemo nesumnjivo moći pronaći sve više područja u kojima će se očitovati prednosti nanotehnoloških materijala.

POTREBA ZA STVARANJEM NOVIH MATERIJALA

Iako je ogroman napredak postignut u nauci o materijalima i tehnologiji u posljednjih nekoliko godina, ostaje potreba da se razviju još bolji i specijalizovaniji materijali, te da se procijeni odnos između proizvodnje takvih materijala i njihovog utjecaja na okoliš. Neophodno je dati neke komentare na ovo pitanje kako bi se ocrtale moguće perspektive u ovoj oblasti.

Stvaranje nuklearne energije obećava budućnost, ali ostaju brojni izazovi vezani za razvoj novih materijala koji su potrebni u svim fazama - od sistema postavljanja goriva u reaktor do skladištenja radioaktivnog otpada.

Veliki troškovi energije povezani su sa transportom. Smanjenje težine transportnih uređaja (automobila, aviona, vozova itd.), kao i povećanje temperature na kojoj rade motori, doprineće efikasnijoj potrošnji energije. To zahtijeva stvaranje lakih inženjerskih materijala visoke čvrstoće, kao i materijala koji mogu raditi na povišenim temperaturama.

Nadalje, postoji opštepriznata potreba za novim ekonomski isplativim izvorima energije, kao i za efikasnijim korištenjem postojećih izvora. Nema sumnje da materijali sa željenim karakteristikama igraju veliku ulogu u razvoju ovog pravca. Na primjer, demonstrirana je mogućnost direktne konverzije sunčeve energije u električnu struju. Trenutno su solarni paneli prilično složeni i skupi uređaji. Nesumnjivo je da bi trebalo stvoriti nove relativno jeftine tehnološke materijale, koji bi trebali biti efikasniji u implementaciji korištenja sunčeve energije.

Još jedan vrlo atraktivan i vrlo stvaran primjer u tehnologiji konverzije energije su vodonične gorivne ćelije, koje također imaju prednost da ne zagađuju okoliš. Trenutno, upotreba ove tehnologije u elektronskim uređajima tek počinje; u budućnosti se takvi elementi mogu koristiti kao elektrane u automobilima. Novi materijali su potrebni za stvaranje efikasnijih gorivnih ćelija, a potrebni su i novi katalizatori za proizvodnju vodonika.

Da bismo održali kvalitet životne sredine na potrebnom nivou, potrebno je da kontrolišemo sastav vazduha i vode. Za kontrolu kontaminacije koriste se različiti materijali. Osim toga, potrebno je unaprijediti metode obrade i prečišćavanja materijala kako bi se smanjilo zagađenje životne sredine, tj. Izazov je stvoriti manje otpada i manje štete po okoliš prilikom rudarenja. Takođe treba uzeti u obzir da se prilikom proizvodnje nekih materijala stvaraju toksične materije, pa treba uzeti u obzir i moguću ekološku štetu od ispuštanja takvog otpada.

Mnogi materijali koje koristimo dolaze iz neobnovljivih izvora, tj. izvori koji se ne mogu povratiti. To se, na primjer, odnosi na polimere čija je primarna sirovina nafta i na određene metale. Ovi nezamjenjivi resursi se postepeno iscrpljuju. Otuda se nameće potreba: 1) da se otkriju novi izvori ovih resursa; 2) stvaranje novih materijala sličnih svojstvima postojećih, ali manje štetnih za životnu sredinu; 3) jačanje uloge procesa reciklaže i, posebno, razvoj novih tehnologija koje omogućavaju reciklažu. Kao posljedica svega ovoga, javlja se potreba za ekonomskom procjenom ne samo proizvodnje, već i uzimanja u obzir faktora okoline, tako da postaje neophodno analizirati cjelokupni životni ciklus materijala – „od kolijevke do grob" - i proces proizvodnje u cjelini.

Casting- ovo je metoda izrade radnog komada ili proizvoda punjenjem šupljine određene konfiguracije tekućim metalom, nakon čega slijedi njegovo očvršćavanje. Radni komad ili proizvod dobiven lijevanjem naziva se livenje.

Livnica- glavna nabavna baza svih oblasti mašinstva. U mnogim slučajevima, livenje je jedini mogući način da se dobiju praznine složenog oblika: Izlivene tvorevine su najjeftinije i često imaju najmanji dodatak za obradu.

Lijevanje u kalupe za školjke.

Kalup za livenje ovde je ljuska debljine 6-10 mm, napravljena od vatrostalnog osnovnog materijala (punila) i sintetičke smole kao veziva. Princip dobivanja školjki leži u svojstvima vezivnog materijala, koji je sposoban nepovratno očvrsnuti kada se zagrije. Kvarcni pijesak se široko koristi kao vatrostalna baza. Vezivni materijal su fenol-formaldehidne sintetičke termoreaktivne smole. Lijevanje u kalupe za školjke proizvodi odljevke povećane preciznosti, boljeg kvaliteta površine nego kod livenja u pješčane kalupe. Proces je izuzetno produktivan i lak za mehanizaciju.

Spisak korišćene literature

Bartashevich A.A. Nauka o materijalima. - Rostov n/D.: Phoenix, 2008.

Vishnevetsky Yu.T. Nauka o materijalima za tehničke fakultete: Udžbenik. - M.: Daškov i Co., 2008.

Zaplatin V.N. Referentni priručnik za nauku o materijalima (obrada metala): Proc. dodatak za NVO. – M.: Akademija, 2007.

Nauka o materijalima: udžbenik za srednje škole. / Ed. Arzamasova B.N. - M.: MSTU im. Bauman, 2008.

Nauka o materijalima: Udžbenik za softver otvorenog koda. / Adaskin A.M. i dr., Ed. Solomentseva Yu.M. - M.: Više. škola, 2006.

Nauka o materijalima: Udžbenik za softver otvorenog koda. / Ed. Batienko V.T. – M.: Infra-M, 2006.

Moryakov O.S. Nauka o materijalima: Udžbenik za softver otvorenog koda. – M.: Akademija, 2008.

Osnove nauke o materijalima (obrada metala): Proc. dodatak za NVO. / Zaplatin V.N. – M.: Akademija, 2008.

Na časovima tehnologije deca uče da obrađuju ne samo tkaninu, papir i karton, već i razne delove biljaka, minerala, veštačkih materijala i otpadnih materija - otpad široke potrošnje i sl. Deca ih sakupljaju na ekskurzijama, donose u obliku poluproizvodi i gotovi proizvodi ili gotovi industrijski proizvodi.

Prirodni materijali uključuju biljne grane, lišće, cvijeće, sjemenke, korijenje, koru, mahovinu, plodove, riječno i morsko kamenje, pijesak, glinu, kao i dijelove životinja - riblje kosti, školjke i školjke mekušaca, sušene insekte, jaje peradi školjke, perje. U obliku poluproizvoda u učionici se koriste ploče različitih veličina.

Od umjetnih materijala za rad učenici češće koriste plastelin, plastiku, šperploču, vlaknaste ploče, mekane limove, komade plastike, keramiku.

Gotovi industrijski proizvodi uključuju otpadne materijale kao što su ambalaža, kutije, trake za ukrašavanje poklona i buketa, tegle, boce, pribor za uređenje odjeće i prostorija.

Obrada navedenih materijala nemoguća je bez posebnog poznavanja nauke o materijalima i tehnologije njihove obrade. Takva znanja djeca stiču u procesu posmatranja i eksperimenata.

U prvom razredu treba imati sljedeća zapažanja: određivanje oblika i boje lišća, žira, ljuske oraha, upoređivanje svojstava pijeska i gline, drveta i metala, uočavanje likovnih izražajnih osobina u narodnoj igrački itd.

U drugoj klasi se provode zapažanja svojstava češera, kore, grana. Otkrivaju se karakteristike obrade mekih i tvrdih materijala.

U trećem razredu učenici posmatraju svojstva osušenih biljaka, slame, identifikuju svojstva keramike, plastike, stakla. Učenici uče kako odabrati najbolje načine za obradu ovih materijala.

U četvrtom razredu se radi na uopštavanju i produbljivanju postojećih znanja. Studenti samostalno biraju najbolje načine obrade materijala, razvijaju najjednostavnije tehnološke karte za kreativne projekte.

Nastavnik daje detaljna uputstva o prikupljanju, skladištenju i prethodnoj obradi različitih materijala. Posebna pažnja posvećena je higijenskim zahtjevima, kao i sigurnosnim pravilima za sakupljanje, transport i skladištenje materijala. Pored toga, nastavnik je dužan da istakne da u našoj zemlji postoji zakon o zaštiti životne sredine, koji nas obavezuje da vodimo računa o prirodnim resursima. Ne preporučuje se upotreba gotovih proizvoda koji su prošli posebnu obradu i koji su pogodni za ljudsku ishranu (žitarice, testenine, brašno, mahunarke). Za rad koristite samo proizvode kojima je istekao rok trajanja.

Za rad s različitim materijalima odabiru se posebni alati.

Alati za obeležavanje i merenje.

Olovke– za označavanje detalja na drvetu potrebne su tvrde olovke 2. razreda T i 3 T. Ugao oštrenja olovke treba biti oštar. Prilikom označavanja, olovku se mora držati pod blagim nagibom u smjeru njenog kretanja i čvrsto pritisnuti na rub šablona ili ravnala;

Vladari- Za mjerenje obično koriste metalni lenjir ili mjernu traku. Za označavanje na drvetu prikladnije je koristiti debeli drveni ravnalo ili stolarski kvadrat. Označavanje okruglih dijelova vrši se stolarskim šestarom. Označavanje ravnih linija na metalu vrši se pisačem, na drvetu - mjeračem debljine.

Alati za rezanje.

Makaze- u procesu obrade češće se koriste kancelarijske i rijetko bravarske makaze.

Noževi- za rad se koriste dobro naoštreni noževi sa kratkom oštricom (90-100mm). Za cijepanje drva pogodnije je koristiti kosilicu - nož sa kraćom i debljom oštricom. U procesu rezanja, nož se drži ukoso, vodeći njegovo kretanje kažiprstom. Prirodni materijali se režu na postolje i daske za oblaganje.

Pile za nož i ubodne testere– dizajniran za testerisanje drveta i metala. Radi praktičnosti, obrađeni materijali su stegnuti u škripac ili stezaljku.

rezači žice- koristi se za odgrizanje žice, tankih grančica.

Stichel- uski rezač, koji ima oblik oštrog ugla ili luka u poprečnom presjeku (kutni i polukružni). Štičel se koristi za završnu obradu proizvoda od drveta (plosnato reljefno rezbarenje), linoleuma (kliše za linorez).

Alati za montažu.

Čekić- koristi se za sklapanje proizvoda sa ekserima. Pri radu čekićem treba paziti da učenik ne udari prste koji drže nokat.

Kliješta i kliješta sa okruglim nosom- koristi se pri radu sa žicom. Ovi alati se koriste za savijanje i uvrtanje žice.

Awl- koristi se za izradu rupa u mekim ili lakim materijalima za obradu. Piercing se izvodi na stalcima ili podložnim pločama.

Gimlet– Dizajniran za bušenje rupa u tvrđim materijalima. Rad s gimletom izvodi se na stalcima ili daskama za oblaganje.

Četkica za ljepilo- trebalo bi da bude teško. Širina četke se bira prema dimenzijama površine spojnog dijela.

Spojni dijelovi i materijali.

Nails- Veliki ekseri se ne koriste na časovima rada. Češće koriste brojeve 1, 2, 3, 4, što odgovara dužini nokta u centimetrima.

Pin- šipka za fiksno spajanje dijelova. Pribadaču je lako napraviti od šibice, grančice ili trake papira. Igla povezuje dijelove od žira, čunjeva, štukature.

Ljepilo- za spajanje prirodnih materijala koristi se PVA ljepilo, kazein ili stolarsko ljepilo. Plutajuće modele je bolje lijepiti kazeinskim ljepilom, PVA ljepilom, BF, Momentom. Lepljenje delova zahteva veliku pažnju. Ljepilo se nanosi na tanki materijal ili na zalijepljeni dio površine manjeg dijela. Suhi listovi se namažu ljepilom od sredine lista do rubova. Namazane listove pažljivo zalijepite nakon što upiju dio vlage. Ljepilo se nanosi na uske i duboke površine pomoću vrha šila umočenog u ljepilo.

Zadatak nastavnika tehnologije nije samo da obezbijedi učenike alatima i svim potrebnim materijalima, već i da ih održava u dobrom stanju. Noževi i makaze moraju biti propisno naoštreni, vrh šila i šila ne smije biti slomljen, turpija za ubodnu pilu mora biti dobro razvučena i prstenasta kao struna kada se dodirne prstom, okretni spojevi makaza i gravera moraju biti u u dobrom stanju, udarni dio čekića mora biti dobro pričvršćen na dršku. Na svakom času nastavnik je dužan da učenike upozna sa pravilima bezbednog rada sa alatima i nekim materijalima.

obrađenih materijala.

Drvo- najčešće se koristi u radu srednjoškolaca. U osnovnim razredima koriste se drvo bora, smreke, breze, lipe, kao i troslojna šperploča izrađena od njih. Drvo se pili u poprečnom smjeru nožnom i ubodnom pilom. Krajevi piljenog drveta se čiste turpijama, brusnim papirom. Oslikani drveni proizvodi uljanom bojom.

U osnovnim razredima učenici prave pokazivače, ekere, etikete za nastavu. Za proizvodnju takvih proizvoda potrebne su specifikacije dizajna. Na primjer, ploče za naljepnice moraju odgovarati navedenim dimenzijama, njihove ivice moraju biti brušene; klinovi moraju odgovarati navedenim dimenzijama po dužini, debljini, njihova površina mora biti obrađena turpijom i brusnim papirom.

Slama- osušene stabljike žitarica, češće koristiti slamu pšenice, raži, zobi. Slama se mora obraditi prije rada - ukloniti čvorove, sortirati internodije po dužini i debljini. Da bi se napravila slamnata vrpca, praznine se prelije vrelom vodom na jedan dan, a zatim se svaka slamka prereže po dužini i pegla vrućim željezom na drvenoj podlozi. U zavisnosti od temperature pegle, slama dobija različite nijanse boja. Aplikacije se izrađuju od slame, koristi se za intarziju proizvoda od drveta. Čuvajte slamu na suvom provetrenom mestu.

ljuska jajeta- odličan materijal za proizvodnju rasutih i ravnih proizvoda. Dobro je obojen prehrambenim bojama, dijelovi školjke su pričvršćeni na ljepilo, plastelin. Za proizvodnju rasutih proizvoda od jaja pomoću medicinske šprice potrebno je ukloniti sadržaj. Jaje se također puni zagrijanim parafinom pomoću šprica. Ukrašavanjem jaja raznim ukrasnim detaljima možete napraviti figure životinja, ptica, riba itd. Mozaik panel se može napraviti od oslikane ljuske jajeta tako da se površinu koju treba ispuniti prvo prekrije slojem plastelina.

listovi biljke- koristi se u sušenom obliku. Listovi se beru u jesen, sortiraju se po veličini, boji, obliku. Listovi se suše pod pritiskom, ili termički (pegla se peglom). Gotov materijal čuvajte na suvom mestu.

brezove kore- omiljeni materijal narodnih zanatlija. Kora breze se bere u proljeće ili rano ljeto, očišćena od prianjajućih čestica. Za praktičnost obrade, kora breze se popari u vrućoj vodi, podijeli u slojeve, isiječe u željene oblike. Osušite materijal na hladnom i suvom mestu.

Metali i legure- na nastavi često koriste tanku meku žicu, meki lim, foliju od aluminijuma, bakra, mesinga, cinka, kalaja, olova. Ručna obrada metala u hladnom stanju naziva se bravarskim radom. Takvi materijali se lako obrađuju makazama, rezačima žice, čekićima, kliještima i okruglim kliještima. Izrezane ivice dijelova obrađuju se turpijom ili brusnim papirom. Boja dijelova ili proizvoda može se mijenjati držanjem iznad plamena alkoholne lampe ili farbanjem bojama i lakovima za metal.

Rupe u tankom limu izrađuju se šilom, bušilicama. Na tankom plehu i foliji lako je napraviti udubljenja uz pomoć hajduka, hemijske olovke i savladati najjednostavnije tehnike čačkanja. Tanki lim se može savijati i uvijati čekićem, kliještima, okruglim kliještima.

Od žice se mogu oblikovati prstenovi, poligoni, spirale itd. Od žice se mogu praviti ravni konturni oblici i trodimenzionalni proizvodi, kao i okviri za mekane igračke. Tanka žica se može koristiti i kao spojni materijal.

Stucco materijali- glina, plastelin, plastika, gips, slano tijesto. Trenutno su dostupni u trgovinama. Glina se može nabaviti i pripremiti za rad sa učenicima.

Uljana glina je pogodna za modeliranje. Mršava glina sadrži veliku količinu nečistoća i pogodna je za rad nakon posebnog tretmana - elutriranja. Glina se bere ljeti, suši, drobi i prosijava. Zdrobljena glina se stavlja u veliku posudu (kada, rezervoar), puni se vodom i dobro promeša. Plutajuće nečistoće se uklanjaju. Teške nečistoće (šljunak, pijesak) talože se na dno, a male čestice gline ostaju u suspenziji. Ova tečna kompozicija se sipa u drugu posudu, ostavljajući velike nečistoće na dnu. Nakon nekog vremena, glina se slegne na dno. Voda se odvodi sa površine. Ovaj proces se zove elutriacija.

Prije početka rada, glina se prelije vodom, pomiješa. Dobro kuvana masa ne sme da se lepi za ruke. Od pripremljene gline se razvalja kobasica dužine 10 cm i debljine 1 cm i podiže na jednom kraju. Ako se kobasica ne raspadne, onda je glina spremna za upotrebu. Da biste poboljšali kvalitetu gline, možete dodati papirna vlakna i biljno ulje. Rade sa glinom na podlozi. Isecite glinu žicom ili konopom za pecanje. Proizvodi se lijevaju ručno, završni detalji se izrađuju hrpom ili posebnim žigovima.

Detalji izrađeni od štukature su povezani podmazivanjem, prešanjem ili iglama. Proizvodi od štuko materijala farbani su gvašom pomiješanim s PVA ljepilom (1x1, 2x1), akvarelima (med), lakirani ili glazirani (sjajna staklena legura fiksirana pečenjem, premazana na površini proizvoda). Sušite proizvode u muflnim pećima, na radijatorima ili na dobro provetrenoj površini.

plastike- hemijski proizvodi. U osnovnim razredima koristi se plastika koja se lako obrađuje - organsko staklo, pjenasta guma, pjenasta plastika, linoleum, najlon itd. Plastični blankovi se obrađuju rezanjem, bušenjem, mogu se farbati, spajati ljepilom, šivati. Igračke i suveniri izrađuju se od pjenaste gume i polistirenske pjene. Pjenasta guma se može koristiti za punjenje mekih igračaka.

Linoleum koristi se za izradu aplikacija ili klišea. Klišeji za linorez izrađuju se pomoću gravera. Boja (gvaš, štamparska boja) se valjkom nanosi na gotovu površinu klišea, stavlja se čist list papira i pegla glatkim predmetom. Dobijte otisak koji se zove otisak.

Otpadni materijali- pakovanje kutija, čepova, kolutova, tubica kreme, paste za zube, sintetičkih mreža za pakovanje povrća, buketa, praznih šipki, tuba i sl. Pravljenje korisnih stvari od otpadnih materijala uči učenike da budu štedljivi, razvija njihovu kreativnost, maštu, domišljatost.

Papier mache- najpristupačnija tehnika za proizvodnju rasutih proizvoda u osnovnim razredima. Za rad će vam trebati: novinski papir, pasta, gvaš. Kao oblik za proizvodnju volumetrijskih proizvoda, prikladni su posuđe, igračke, domaći oblici koji su napravljeni od plastelina. Pasta za rad se pravi od škroba ili brašna. Proizvodi se suše na dobro provetrenim i toplim mestima. Neravna mjesta na obrascima izravnavaju se brusnim papirom. Proizvodi su obojeni gvaš bojama pomiješanim sa PVA ljepilom u omjeru: 2 dijela boje i 1 dio ljepila.

Značajke obrade različitih materijala, metodologija proučavanja njihovih svojstava opisani su u brojnim metodološkim priručnicima, knjigama o umjetnosti i zanatima, časopisima o dizajnu i rukotvorstvu, u knjigama V.A. Baradulina, A.M. Gukasova, N.M. Konysheva, V.P. Kuznjecova i drugi.

Test pitanja.

1. Koji materijali se nazivaju prirodnim?

2. Koja je posebnost skladištenja raznih materijala?

3. Po kom principu se vrši odabir različitih materijala za rad sa učenicima osnovnih škola?

4. Koji spojni materijali se koriste za sklapanje proizvoda od prirodnih materijala?

Zadaci za samostalan rad.

1. Pronađite (u štampanim ili elektronskim izvorima) i proučavajte materijal koji sadrži informacije o svojstvima prirodnih materijala, načinima njihove pripreme i skladištenja, tehnikama obrade.

2. Odaberite literaturu koja pokriva tehnologiju izrade proizvoda od različitih materijala.

Zadaci za laboratorijske radove.

1. Analizirati sadržaj modula: "Tehnologija obrade konstrukcijskih materijala i mašinstvo" na programu "Tehnologija". Istaknite vještine koje autori programa preporučuju da se formiraju kod učenika osnovnih škola u procesu obrade različitih materijala.

2. Razviti plan za izvođenje eksperimenta za učenike 3. razreda da uoče svojstva jednog od specifičnih prirodnih materijala.

3. Razviti sažetak lekcije koji ima za cilj naučiti kako obraditi jedan od umjetnih materijala.

4. Napravite 1 uzorak proizvoda od prirodnih materijala, vještačkih materijala i otpadnih materijala kako biste ih demonstrirali na časovima tehnike u osnovnim razredima.

5. Izradite kartice s uputama kako biste učenike naučili kako sastaviti jedan od proizvoda od različitih materijala.