Hemija i mašinski materijali

68.-71. Pogonski materijali-goriva 26.05.-04. 06. 2020.

Goriva su materijali koji sagorevanjem oslobažaju toplotu. Goriva treba da ispune i sledeće zahteve:

-da proizvode veliku količinu toplote za kratko vreme,

- da se nalaze u prirodi u dovoljnim količinama,

- da ne sadrže velike količine negorivih materija,

- da mogu lako i jeftino da se dopreme do korisnika,

- da ne menjaju bitna svojstva i da su bezbedna tokom eksploatacije,

- da produkti njihovog sagorevanja nisu opasna po okolinu.

Idealno gorivo, koje bi ispunilo ove uslove, ne postoji. Nafta je prvo korišćenja kao sirovina za petrolej za osvetljenja, tek kasnije su razvijeni postupci dobijanja benzina, dizela i mazuta iz nafte.

Pod prirodnim gorivom se podrazumevaju goriva koja se koriste posle odstranjivanja grubih primesa, dok prerađena goriva zahtevaju komplikovaniji proces proizvodnje u kome mogu da učestvuju i veštačka goriva. Prerađena goriva se dalje dele na primarna i sekundarna.

Primarni benzin se dobija razdvajanjem nafte na niz produkata, dok se sekundarni benzin dobija krekovanjem ( razlaganjem teških naftnih derivate na lakše).

Osnovne fizičke karakteristike goriva su gustina i toplotna provodljivost. Za primenu goriva bitna karakteristika je i toplotna moć. Toplotna moć je količina toplote koja se dobija potpunim sagorevanjem jedinične mase goriva. Toplotna moć se obeležava slovom H, a izražava se u kJ/ kg i MJ/kg. Ovako definisana toplotna moć (masena toplotna moć) se odnosi na čvrsta i tečna goriva.

Kod gasovitih goriva, koristi se zapreminska toplotna moć, koja se dobija množenjem masene toplotne moči i gustine.

Toplotna moć se određuje eksperimentalno, sagorevanjem odgovarajućeg uzorka ili računski na osnovu podataka o elementarnoj analizi goriva.

Tečna goriva

Osnovne prednosti tečnih goriva u odnosu na čvrsta goriva su: visoka toplotna moć, ali sadržaj balasta, mali toplotni gubici pri sagorevanju, jednostavno regulisanje procesa sagorevanja, jednostavan transport cevovodima.

Osnovne mane tečnih goriva su: velika zapaljivost i eksplozivnost, otrovnost nekih goriva, teško odstranjivanje emulgovane vode, stvaranje elektrostatičkog napona.

Osnova svih tečnih goriva je nafta. Nafta je smeša različitih ugljovodonika i organskih jedinjenja sumpora, azota i kiseonika. Nafta se ne koristi u sirovom stanju, već se prerađuje u goriva i maziva.

Nafta je nastala razlaganjem organskih materija tj. ostataka živih organizama, bez prisustva kiseonika. Nalazišta nafte su duboko pod zemljom ili morem, a često se na istim mestima nalazi i zemni gas.

Proces prerade nafte se odvija u dve faze: primarnoj i sekundarnoj.

U primarnoj fazi nafta se razdvaja na niz frakcija. Razdvajanje nafte na frakcije, postiže se frakcionom kondenzacijom (nekada se nafta prera]ivala frakcionom destilacijom).

Posle primarne faze dobijaju se: gasovita goriva, benzinske frakcije, petrolejske frakcije, dizel frakcije i lož ulja, frakcije maziva i ostatak (bitumen).

U sekundarnoj fazi se odvijaju isključivo hemijski procesi. I to razgradnja ugljovodonika (krekovanje), izgradnja ugljovodonika (polimerizacija i alkilacija), konverzija ugljovodonika (reformisanje i izomerizacija) i ugradnja vodonika u ugljovodonike.

Benzin

Benzin se koristi za pokretanje oto-motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Od posebnog značaja je otpornost benzina prema detonacionom sagorevanju. Pojava nekontrolisanog sagorevanja, praćenog detonacijom, posledica je prisustva komponente C₇H₁₄ normalnog heptane, koji ima malu otpornost prema detonaciono sagorevanju. Druga komponenta benzene, izooktan C₈H₁₈ ia izrazitu veliku otpornost prema detonacionom sagorevanju.

Mera koja prikazuje otpornost prema detonaciji sagorevanja, jeste oktanski broj. Oktanski broj predstavlja udeo izooktana u benzinu. Benzin koji se ponaša kao izooktan, ia oktanski broj 100, a benzin koji se ponaša kao heptan ima oktanski broj 0. Određivanje oktanskog broja sastoji se u ispitivanju benzina na otpornost prema detonaciji u specijalnom jednocilindričnom motoru.

Dizel-gorivo

Pod dizel-gorivom se obično podrazumeva frakcija nafte koja isparava u temperaturnom intervali 180-350°C i koristi se u brzohodnim dizel motorima.

U odnosu na benzin, dizel gorivo ima otežan protok goriva na sniženim temperaturama i formiranje smeše sa vazduhom pri sagorevanju. Najvažnija karakteristika dizel-goriva je temperature stinjavanja i upaljivosti.

Pokazatelj upaljivosti dizel-goriva je cetanski broj.

Cetanski broj definiše procentualnI udeo cetana (C₁₆H₃₄) u smeši sa α-metilnaftalina (C₁₁H₁₀). Najbolju upaljivost imaju alkani, i njihov predstavnik je cetan. Najteže se pale aromatični ugljovodonici, pa su nepoželjna komponenta dizel-goriva. Njihov predstavnik je α-metilnaftalina.

Gasovita goriva

Prednosti gasovitih goriva u odnosu na čvrsta i tečna su: potpunije sagorevanje, manji sadržaj balasta, mali koeficijent viška vazduha pri sagorevanju, jednostavno regulisanje procesa sagorevanja, čistiji produkti sagorevanja, jednostavan transport, proizvodnja u centralizovanim postrojenjima.

Osnovne mane gasovitih goriva su velika zapaljivost i eksplozivnost, o tome treba voditi posebno računa!

Prirodno gasovito gorivo je zemni gas. Javlja se na mestima gde ima nafte ili samostalno. Zemni gas koji se nalazi samostalno, ima do 98% metana a sadržaj ostalih komponenata je svega 2%. U zemno gasu, koje se nalazi gde i nafta, osim metana postoje i značajne količine propane i butane.

Zemni gas ima široku primenu ne samo kao emergent, nego i sirovina u hemijskoj industriji. Kao emergent koristi se za zagrevanje vazduha i vode i u proizvodnji vodene pare. Kao sirovina koristi se za dobijanje plastične mase, sintetičkog kaučuka, veštačkog vlakna.

Najvažnija gasovita goriva dobijena preradom nafte je rafinerijski gas, koji se koristi za zagrevanje cevnih peći.

Domaći zadatak

1. Navedi uslove da bi se neki material koristio kao pogonski.

2. Navedi prednosti i mane tečnih goriva.

3. Šta je nafta?

4. Objasni postupak prerade nafte.

5. Šta je oktanski broj?

6. Navedi primenu zemnog gasa.

Domaći rad poslati do 04.06. na pajic.marija23@gmail.com

66. Staklo -utvrđivanje 19. 05. 2020.

1. Kako se stakla dele prema nameni?

2. Koje su osnovne sirovine za proizvodnju stakla?

3. Kako se dobija ravno staklo?
4. Navedi podelu ravnog stakla prema nameni.

1. Šta je monomer a šta je polimer?

2. Šta je polimerizacija? Koji tipovi polimerizacije postoje.

3. Kako se menjaju svojstva polimera, sa porastom kristalne strukture?

4. Navedi primenu plastičnih masa.

1. Navedu vrste kompozita.

2. Šta je keremit?

3. Navedi primenu kompozita ojačanih vlaknima.

4. Šta su laminati?

Ovaj domaći rad je priprema za kontrolni -polimeri, kompoziti i staklo, u četvrtak 21. 05.

Domaći rad poslati do 20. 05. na pajic.marija23@gmail.co

64.-65. STAKLO 12.-14. 05. 2020.

Staklo je materijal neorganskog porekla i amorfne strukture. Osnovna komponenta u staklu je silicijum-dioksid SiO2, po potrebi dodaju se i drugi oksidi ( B2O3, Al2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O i PbO) da bi se snizila temperatura topljenja i viskozitet SiO2, tačnije cena proizvodnje stakla.

Struktura stakla zavisi od strukture oksida silicijuma. U čvrstom stanju ovaj oksid može da bude kristalan ili amorfan, što zavisi od brzine hlađenja. Kristalno stanje se postiže sporijim hlađenjem (keramika) a amorfno stanje brzim hlađenjem (staklo).

Svojstva stakla zavise od hemijskog sastava, uslova dobijanja i načina prerade. Staklo poseduje malu gustinu, malu električnu i toplotnu provodljivost, veliku hemijsku i toplotnu postojanost, visoku propustljivost svetlosti, veliku tvrdoću i tvrdoća i malu žilavost.

Prema hemijskom sastavu, stakla se dele na:

-silikatna ( na bazi SiO2 uz dodatak Na2O i CaO)

-olovna ( na bazi SiO2 i PbO, uz dodatak Na2O)

-borosilikatna (na bazi SiO2 uz dodatak B2O3, Na2O)

-visokosilikatna (na bazi SiO2-kvarcno).

Prema nameni dele se na:

-obična stakla (ravna stakla, za ambalažu, boce, tegle),

-tehnička stakla (optičko, zaštitno, otporno prema površinskim temperaturama, staklena vlakna i vune).

Osim providnih, proizvode se polluprovidna, neprovidna i obojena stakla. Staklo se boji dodavanjem određenih materijala, i to zlata ili bakra (crveno staklo), oksida kobalta (plavo staklo), oksid bakra (zeleno staklo), oksidi mangana (ljubičasto staklo).

Reciklaža stakla je veoma jednostavna, i izvodi se topljenje. Zadnjih godina sve više staklenih predeta se baca i ne vraća u fabrike (flaše, tegle). Staklu treba oko milion godina da se razgradi u prirodi, neki naučnici smatraju da ono ne može da se razgradi!!!

RAVNO STAKLO

Najveći praktičan značaj ima ravno prozorsko staklo, čije je sastav 70-76% SiO2, 10-14% CaO + MgO i 13-18% alkalnih oksida Na2O.

Brušenjem i poliranjem ravnog stakla dobijaju se ogledala, a ubacivanjem metalne mreže armirana stakla.

STAKLENA VLAKNA

Staklo u rastopljenom stanju može da se izvlači u veoma tanka vlakna gde dolazi do strukturnih promena i ojačavanja. Staklena vlakna prema nameni se dele na tekstilna i na vlakna za toplotnu i zvučnu izolaciju.

Zbog velike čvrstoće, lakog spajanja, termičke otpornosti i hemijske postojanosti, električnih i izolacionih svojstava, staklena vlakna se koriste elektroizolatori, termički i zvučni izolatori, vatrostalni materijal i hemijske obloge.

Od posebnog značaja je primena staklenih vlakana za svetlovide (optička kablove). Razvoj tehnologije ovih kablova omogućio je njihovu široku primenu u oblasti telekomunikacije.

Telefonski kabl napravljen od optičkih vlakana nekoliko hiljada puta je lakši od bakarnog kabla, koji prenosi isti broj talasa tj. razgovora.

Optički kabl se sastoji od jezgra, prevlake i obloge. Jezgoro optičkog kabla, napravljeno od visokokvalitetnog staklenog vlakna, služi za prenos svetlosti. Proizvodnja optičkih kablova spada u visoke tehnologije.

Domaći rad:

1. Kako se stakla dele prema nameni?

2. Koje su osnovne sirovine za proizvodnju stakla?

3. Navedi svojstva stakla.

4. Navedi svojstva ravnog stakla.

5. Navedi svojstva staklenih vlakana?

Domači rad poslati do 18.05. na pajic.marija23@gmail.com

63. Kompozitni materijali. Primena kompozitnih materijala 07.05.2020.

Mnoge savremene tehnologije zahtevaju materijale sa kombinacijom svojstava koju nemaju ni legure, ni keramički materijali, ni polimeri. Primer materijala jesu delovi avionskih konstrukcija, gde se od materijala zahtevaju male gustine, velika čavrstoća i velika krutost.

Ovakva svojstva imaju kompozitni aterijali (kompoziti), koji predstavqaju kombinaciju dva ili više materijala sa različitim svojstvima u ikro ili makroskopskoj razmeri.

Kompoziti mogu biti: ojačani česticama, ojačani vlaknima i lainatni.

Kopozit ojačan česticama jeste beton, koji predstavlja mešavinu ceenta i šljunka-peska; stakloplastika je kompozit ojačan vlaknia. Sačiwen je od staklenih vlakana, ubačenih u matricu od polimera; šperploča je laminatski kompozit, koji se sastoji od unakrsno lepljenih furnira drveta.

Keremit predstavqa kombinaciju keramičkih materijala i metala. Ovaj kompozit se koristi za izradu alata za rezanje kaljenih celika. Najviše korišćeni keremiti sastoje se od tvrdih čestica keramike, volfram-karbida, titan-karbida, raspoređenih u metalnoj matrici kao što je kobalt.

Kompoziti ojačani vlaknima se dobijaju ubacivanjem vlakana u meku matricu. Matrica prenosi silu sa vlakna na vlakno, obezbeđuje plastičnost i žilavost i sposobnost oblikovanja.

Staklena vlakna se prave izvlačenjem rastopljenog stakla kroz male otvore u alatu od platine, i to od dve vrste stakla.

E-staklo ima relativnu dobru zateznu čvrstoću i najviše se koristi za izradu drugih vlakana.

S-staklo ima veću vrednost specifične čvrstoće i krutosti od E-stakla, ali je znatno skuplje.

Pored staklenih vlakana postoje i ugljena vlakna, aramidna vlakna i borna vlakna.

Za izradu matrica koriste se metali (Al, Mg, Ti, Cu), polimeri (epoksidi, poliestri, poliamidi i silikoni) i keramika (SiC, Al2O3).

Najviše se koriste epoksidne smole a zatim poliester koji je znatno jeftiniji od epoksidnih smola.

Kompoziti ojačani vlaknima najviše se primenjuju za izradu komponenata aviona, raketa, helikoptera, zaštitnih šlemova, delova karoserija automobila, lisnatih opruga, cevi, posuda pod pritiskom i sportske opreme.

Laminati su slojevi materijala slagani i međusobno povezani organskim lepko. Lepljeni laminati imaju malu masu, dobru udarnu žilavost, korozionu otpornost i izolaciona svojstva. Šperploča je laminat sačinjen od neparnog broja furnira složenih tako da drvena vlakna furnira budu orjentisana pod međusobnim pravim uglom.

Domaći zadatak:

1. Šta su kompozitni materijali?

2. Navedu vrste kompozita.

3. Šta je keremit?

4. Navedi primenu kompozita ojačanih vlaknima.

5. Šta sve može da bude matrica u kompozitima ojačanih vlaknima?

6. Šta su laminati?

Domaći rad poslati do 11.05. na pajic.marija23@gmail.com

60-61. Plastične materijali 28.-30. 04. 2020.

Plastični materijali predstavljaju najvažniju vrstu inženjerskih polimera. To su materijali organske prirode koji su izgrađeni od dugačkih molekulskih lanaca, nastalih spajanjem manjih molekula u procesu polimerizacije.

Osnovni atomi koji grade ove molekule su vodonik, ugljenik, kiseonik, azot i često su prisutni i atomi fluora, hlora, silicijuma i sumpora.

Plastični materijali sve više zamenjuju delove koji su ranije izrađeni od metala u automobilskoj i vazduhoplovnoj industriji, prehrambenoj i metaloprerađivačkoj proizvodnji.

Plastični materijali imaju malu gustinu, veliku otpornost prema hemijskim supstancama, velike konstrukcione i proizvodne mogućnosti. U poređenju sa metalima, plastični materijali imaju malu čvrstoću i krutost, nisku električnu i toplotnu provodljivost, visok koeficijent toplotnog širenja i čest gubitak dimenzione stabilnosti.

Plastični materijali su velika i raznovrsna grupa sintetičkih polimera koji se raznim procesima obrade oblikuju u gotove proizvode. Plastični materijali se dele prema:

-strukturi;

-mehanizmu polimerizacije;

-ponašanju pri zagrevanju(termoplastični i termoreaktivni).

Polimeri se sastoje od dugačkih lanaca organskih molekula. Najjednostavniji molekuli koji grade polimere su ugljovodonici npr. C2H4 eten (etilen).

Osnovna jedinica polimernog lanca je monomer, koji se ponavlja stotinama i hiljadama puta u lancu. Ovo ponavljanje monomera u lancu jednog polimera, može se porediti sa ponavljanjem kristalne rešetke u prostoru kod etalnih materijala.

Polimeri se dobijaju hemijskom reakcijom-polimerizacije. Proces polimerizacije je veoma složen i deli se na dve vrste: 1. kondenzacijska polimerizacija i 2. adiciona plomerizacija.

Kondenzacijskom polimerizacijom se veza između molekula formira dejstvom toplote i pritiska pomoću katalizatora ili inicijatora. Nusprodukt reakcije je voda, koja kondenzuje pa odatle i potiče naziv kondenzaciona polimerizacija.

Adiciona polimerizacija ili polimerizacija lančanog rasta gde se molekuli povezuju hemijskim dejstvom aditiva pri čemu nema nusprodukta. Ovaj proces se odlikuje velikom brzinom nastanka molekula i znatno je veća brzina adicione polimerizacije nego kondenzacione polimerizacije.

Zbir molekulskih težina monomera čini molekulsku težinu polimera. Pošto su polimerni lanci različitih dužina, njihova molekulska težina se određuje i iskazuje statistički.

Svojstva polimera ne zavise samo od monomera već i od strukture koja može da bude linearna, razgranata, poprečno povezana i umrežena.

Linearni polimeri-monomeri su povezani linijski u pojedinačne duge lance. Ovi dugi lanci su veoma plastični i međusobno su povezani Van der Valsovim vezama.

Razgranati polimeri-polimeri imaju bočne lance, iste strukture kao i osnovni lanci. Bočne grane (lanac) sprečava međusobno pomeranje molekulskih lanaca, što povećava njihovu čvrstoću a smanjuje plastičnost. Gustina razgranatih polimera je manja od gustine linearnih polimera.

Poprečno povezani polimeri- linearni lanci se povezuju međusobno kovalentnom vezom. Time se povećava tvrdoća, čvrstoću, krutost i dimenzionu stabilnost.

Umreženi polimeri-lanci kod ovih polimera formiraju trodimenzionalnu mrežu umesto linearne strukture.

Osnovna struktura polimera je amorfna, moguća je delimična kristalizacija. Kontrolom brzine očvršćavanja za vreme hlađenja, mogu da se dobiju različiti zapreminski udeli kristalne strukture. Stepen kristalnosti bitno utiče na svojstva polimera. Sa porastom stepena kristalnosti polimera, raste gustina, toplotna postojanost, čvrstoća, krutost i tvrdoća a plastičnost opada.

Domaći rad:

Odgovori na sledeća pitanja.

1. Šta je monomer a šta je polimer?

2. Navedi svojstva plastićnih materijala.

3. Šta je polimerizacija? Koji tipovi polimerizacije postoje.

4. Objasni strukturu polimera i njen uticaj na svojstva polimera.

5. Navedi primenu plastičnih masa.

Fotografiju domaćeg rada poslati do 04.05. 2020. na mejl pajic.marija23@gmail.com

58. Legure za klizna ležišta. Tvrde legure. 21. 04. 2020.

Legure za klizne ležaje služe za izradu ležaja za različite pokretne mašinske elemente kod kojih u toku rada dolazi do klizawa kontaktnih površina.

U ovu grupu legura spadaju sivo liveno gvožđe, bronza, lako topljive legure na bazi kalaja Sn, olova Pb, cinka Zn i aluminijuma Al koje su poznate pod zajedničkim imenom babiti, zadnjih godina sve veću primenu imaju i sintetički plastični materijali.

Ove legure poseduju određene karakteristike:
-Mali koeficijent trenja u kontaktnoj površini. Do ove karakteristike se dolazi ako se na kontaktnoj površini nalazi sredstvo za podmazivanje;
-Dobra otpornošć prema habanju;
-Dovoljno dobra čvrstoća i plastičnost;
-Sposobnost da izdrže relativno veliki specifični pritisak;
-Neznatnim zagrevanjem pri radu;
-Mikostrukturom koja se sastoji od relativno meke metalne osnove u kojoj su ravnomerno raspoređene tvrde faze.

Sivo liveno gvožđe kao materijal za klizne ležaje koristi u uslovima malih brzina obrtanja. Dobra svojstva podmazivanja mu obezbeđuje struktura grafita u perlitnoj osnovi.

Babiti su lako topljive legure sistema Pb-Sb, Sn-Sb, Pb-Sn-Sb kao i Zn-babiti sa dodacima bakra, nikla i antimona. Mikrostruktura babita se sastoji od meke osnove-čistog metala.

Beli metal (spada u babite) čine legure kalaja, bakra i antimona. Mikorostruktura se sastoji od čvrstog rastvora na bazi kalaja male tvrdoće i mreže tvrdih kristala.

Tvrde legure

Upotrebljavaju se za izradu visokokvalitetnih rezanih alata, kod kojih mogu da se priene velike brzine rezanja i dobije se visok kvalitet površine koja se obrađuje. Ove legure imaju veliku tvrdoću, otpornost prema habanju i stabilnost svojstava na povišenim temperaturama. Zbog načina dobijanja i velike tvrdoće, tvrde legure ne mogu da se oblikuju plastičnim deformisanjem.

Stelit-osnovni elementi koji ulaze u sastav stelita su ugljenik, hrom, kobalt, volfram i gvožđe sa dodatkom silicijuma i mangana. Odlikuje se velikom tvrdoćom na povišenim temperaturama, velikom otpornošću prema habanju ali su krti i osetljivi na udar. Od njih se izrađuju razni alati kojima se postižu velike brzine rezanja ali bez udarnog opterećenja.

Zadatak: Osmisli mapu svojstava i primene za legure za klizna ležišta i mapu za tvrde legure. Mape uraditi u školske sveske.

Fotografiju poslati do 28. 04. na pajic.marija23@gmail.com

56. Legura aluminijuma za livenje i gnječenje 14. 04. 2020.

Aluminijum je posle gvožđa, drugi po redu metal koji se koristi u savremenoj ašinskoj tehnici. Koristi se kao čist metal u elektrotehnici, metaloprerađivačkoj, prehrambenoj i hemijskoj industriji. Značajniju primenu ima kao višekomponentna legura koja se koristi u mašinskoj industriji.

Aluminijum se odlikuje velikom električnom provodljivošću, mehanička svojstv aluminijuma su niska-male zatezne čvrstoće, niske tvrdoće ali plastičnost je visoka što omogućava valjanje aluminijuma do veoma malih debljina(folija). Aluminijum se teško obrađuje rezanjem. Ima dobru otpornost prema koroziji, jer se na atmsferskim uslovima na površini metala formira zaštitna prevlaka oksida aluminijuma Al₂O₃.

Aluminijum se uprirodi nalazi u obliku različitih mineral ali se ne koriste svi kao rude aluminijuma. Osnovna ruda za dobijanje aluminijuma je boksit-gde je Al vezan u obliku hidroksida.

Iz boksita dobija se topionički ili tehnički Al, čistoće 99-99,8%. Aluminijum visoke čistoće 99,9% dobija se elektrolitičkom rafinacijom, takav Al se koristi za zaštitu i izradu delova izloženih koroziji.

Svojstva aluminijua, posebno fizička zavise od čistoće. Najčešće primese tehničkog aluminijuma su Ti, V, Cr, Mn.

Legure aluminijuma

Najvažniji legirajući elementi koji poboljšavaju svojstva čistog Al su bakar, magnezijum, mangan, silicijum, cink i litijum.

Legure aluminijuma se dele na:

-legure za gnječenje;

-legure za livenje.

Legure za gnječenje se dalje dele na one koje se termički ne obrađuju i one koje se termički obrađuju.

Legure aluminijuma za gnječenje koje se termički ne obrađuju ne odlikuju se visokom čvrstoćom ali svojstva plastičnosti sui m dobra. Imaju dobru zavarljivost, otporne su prema koroziji i upotrebljavaju se za izradu manje opterećenih delova, presovanih i duboko izvlačenih proizvoda i za zavarne konstrukcije.

Legure aluminijuma za gnječenje koje se termički obrađuju-to su legure aluminijuma sa bakrom, magnezijumom, silicijumom i litijumom. Visok nivo mehaničkih svojstava ove legure postižu posle odgovarajuće termičke obrade.

Duraluminijum (dural) legura aluminijuma sa bakrom i magnezijumom. Ima smanjenu korozionu postojanost zbog čega se dopunski legira manganom. Štetna primesa u ovoj leguri je gvožđe jer smanjuje čvrstoću i plastičnost.

Duraluminijum se dobro plastično deformiše u toplom i hladnom stanju, svojstva se poboljšavaju termičkom obradom. Od ove legure se prave klipovi, blokovi, pumpe motora, delovi sportskih voyila, felne, radijatori, vrata i jo[ mnogo toga.

Aviali iaju nižu čvrstoću od durala ali svojstva plastičnosti sui m bolja. Koriste se za izradu lakih konstrukcija, cevi i šipki.

Legure aluminijuma za livenje-dele se u pet grupa:

I grupa-legure aluminijuma sa silicijumom (silumin)

II grupa-legura aluminijuma sa silicijumom i bakrom

III grupa-legura aluminijuma sa bakrom

IV grupa-legura aluminijuma sa magnezijumom odlikuje se visokim mehaničkim svojstvima i velikom otpornošću prema koroziji. Koristi se za izradu lakih odlikavaka za transportne mašine.

V grupa-legure aluminijuma sa drugim koponentama, najčešće su to nikl, titan i cink.

Najpoznatija legura silumin, legura aluminijuma i silicijuma. Koristi se u automobilskoj i avioindustriji. Otporne su prema koroziji, imaju zadovoljavajuća mehanička svojstva i dobro se zavaruju.

deo rotora

noseća kapa ležaja

Zadatak

Odgovori na sledeća pitanja.

1. Navedi svojstva i primenu aluminijuma.

2. Navedi podelu legura aluminijum.

3. Navedi svojstva i primenu duraluminijuma.

4. Navedi svojstva i primenu silumina.

Domaći rad poslati na pajic.marija23@gmail.co do utorka 21.04.

55. Legure bakra: mesing, bronza, crveni metal
(liv, novo srebro i specijalni mesing) 09. 04. 2020.

Kao čist metal bakar ima široku primenu, naročito u elektrotehnici za izradu provodnika zbog dobrih fizičkih svojstava. Odlikuje se velikom plastičnošću i sposobnošću formiranja velikog broja tehničkih legura koje imaju dobra mehanička i tehnološka svojstva.

Svojstva: Bakar Cu je element koji pripada d-metalima, posle zlata i srebra ima najveću električnu provodljivost, toplotna provodljivost bakra je šest puta veća od provodljivosti gvožđa i dva puta veća od provodljivosti aluminijuma. Mehanička svojstva bakra zavise od načina prerade. Bakar ima dobru otpornost prema koroziji, jer u atmosferskim uslovima na površi se formira jedinjenje CuCO3 x Cu(OH)2 karakteristične žuto-zelene boje, koje deluje kao zaštitna prevlaka.

Bakar se najviše dobija iz sulfidnih ruda(halkopirita, halkozina, bornita) sadržaj bakra u ovim rudaa je od 1-2%. Postupak dobijanja bakra iz siromašnih ruda je komplikovan i sastoji se od sledećih operacija: -obogaćivanje rude flotacijom, gde se dobija koncentrat koji sadrži 20-25% bakra; -delimično prženje i topljenje u plamenim pećima, gde se dobija bakrenac 30-40% bakra; -produvavanje bakrenca u konvertoru, gde se dobija bakar čistoće 97-98,5%; -rafinacija u plamenim pećima oksidacioni postupak ili elektrolizom.

Štetne primese bakara su antimony, sumpor, selen, telur, bizmut, vodonik i kiseonik koji snižavaju elektrićnu provodljivost bakra.

Kao konstrukcioni material čist bakar nema zadovoljavajuće svojstva. Najvažniji legirajući elementi u legurama bakra su cink, kalaj, aluminijum, berilijum, nikl, mangan, silicijum, srebro i zlato.

Legure bakra sa cinkom-legure bakra sa cinkom čiji je sadržaj bakra veći od 50% poznati su pod imenom mesinzi. Sa porasto sadržaja cinka čvrstoća i plastićnost mesinga prvo rastu a zatim naglo opadaju, dok tvrdoća stalno raste. Sa porastom sadržaja cinka povećava se i sklonost ka koroziji.

Specijalni mesinzi su legure bakra i cinka kojima se radi poboljšanja određenih svojstava kao što su čvrstoća, otpornost prema koroziji i otpornost prema habanju dodaju manje količine drugih metala kao što su nikl, mangan, gvožđe i olovo.

Legure bakra sa kalajem (Cu i Sn)- kalajne bronze su legure koje nalaze primenu mašinogradnji zbog izuzetne otpornosti prema koroziji, visoke tvrdoće i čvrstoće i velike otpornosti prema habanju(zavrtnjevi, zupčanici, fina sita, propeleri).

Specijalne bronze i druge legure bakra- legure u kojima se pored bakra, čiji je minimalni sadržaj 78% nalaze i aluminijum, olovo, nikl, mangan, silicijum i berilijum u kombinaciji sa kalajem ili bez njega označavaju se kao specijalne bronze. U zavisnosti od toga koji je legirajući element glavni razlikuju se Al bronze, Pb bronze i Be bronze. Sve specijalne bronze se odlikuju visokom otpornošću prema koroziji, dobrim kliznim osobinama, velikom električnom provodljivošću i srednjim nivoom tvrdoće i čvrstoće.

Crveni liv- je legura koja sadrži najmanje 84% bakra, kalaj i cink a ponekad i olovo. Upotrebljava se za izradu armature za vodovodne i parovodne instalacije koje su pri radu izložene povišenim temperaturama pružastih točkova, cevnih prirubnica.

Novo srebro- je legura bakra, nikla i cinka koja se dobro obrađuje valjanjem, kovanjem i presovanjem u toplom stanju ako je sadržaj bakra mali, odnosno u hladnom stanju pri većim sadržajima bakra. Koristi se za izradu raznih dekorativnih predmeta, delova u preciznoj mehanici i optici, za izradu ključeva, opruga i limova namenjenih za duboko izvlačenje.

primena legure novo srebro

Novo srebro

Domaći zadatak: Odgovori na sledeća pitanja u školsku svesku.

1. Navedi svojstva i primenu bakra.

2. Opiši process dobijanja bakra iz ruda.

3. Navedi legure bakra.

4. Navedi svojstva i primenu mesinga.

5. Navedi svojstva i primenu bronze.

Fotografiju poslati na pajic.marija23@gmail.com do utorka 14. 04.
Dodatna literatura http://www.neotehnika.rs/blog/item/7-bakar-bronza-mesing-legure

52. Obojeni metali i njihove legure 31.03.2020.

Najvažniji obojeni metali za mašinssku tehniku su aluminijum, bakar, nikl, titan, magnezijum, cink i legure za klizne ležaje.

Aluminijum ima malu gustinu, veliku električnu i toplotnu provodljivost kao i dobru otpornost prema koroziji. Kao čist metal upotrebaljava se u elektrotehnici, metaloprerađivačkoj, prehrambenoj i hemijskoj industriji. U obliku legure koristi se kao konstrukcioni material, i to u avioindustriji. Legure aluminijuma se dele na legure za gnječenje i legure za livenje. Najvažniji legirajući elementi koji značajno poboljšavaju svojstva čistog aluminijuma su bakar, magnezijum, mangan, silicijum, cink i litijum.

Aluminijum

Proizvodi legura aliuminijuma

Bakar ima izuzetnu električnu i toplotnu provodljivost i dobru otpornost prema koroziji. Kao čist metal upotrebljava se u elektrotehnici i termotehnici.

Legure bakra se dele na mesing (bakr i cink), bronza (bakr i kalaj) i specijalni mesing (legura bakra i cinka kojima su radi poboljšanja određenih svojstava(čvrstoće, otpornosti prema koroziji, habanju) dodaju i drugi elementi kao što je mangan, gvožđe, olovo i nikl).

Primena mesinga u elektrotehnici, izrada ukrasnih predeta, u izradi ( cevi, limovi, opruge, zavrtnji -legura za hladnu deformaciju), u izradi (žica,okova, brava, zavrtnji-za deformaciju u toplom i hladnom stanju). Kod bronze kako raste sadržaj cinka u leguri, raste i sklonost ka koroziji. Bronza nalazi primenu u mašinogradnji zbog velike otpornosti prema koroziji, visoke tvrdoće i čvrstoće i otpornosti prema habanju. Ova legura služi za izradu zupčanika, finih sita, propelera.

Bakar

Bakarne žice

Zupčanici od kalajne bronze

Mesingane cevi

Nikl je veoma otporan na koroziju, ima dobra mehanička svojstva i veliku votrootpornost. Nikl i njegove legure se koriste za izradu najopterećenijih komponenti u mašinstvu, kao što su delovi gasnih turbine i motora.

Nikl

Traka za grejanje napravljena od legure nikla i hroma

Titanijum ima svojstva poliorfije, malu gustinu, dobra mehanička svojstva, izuzetno otporan na koroziju i ima dobru vatrootpornost. Primena titana i njegovih legura je ograničena zbog velike cene. Primena se svodi na konstrukcione delove gasnih motora i turbine kao i izradu opreme u prehrambenoj, hemijskoj i petrohemijskoj industriji.

Titanijum

Proizvod od legure titanijuma

Magnezijum ima malu gustinu i slaba mehanička svojstva. Legure magnezijuma se koriste za manje opterećene delove automobila i aviona.

Čist magnezijum

Cink ima veliku gustinu i loša mehanička svojstva.Njegova primena u mašinstvu se svodi na galvanske koje se nanose na čelične limove radi zaštite od korozije. Legure cinka se koriste i kao niskotopljive legure za lemove.

Cink

Delovi autoobila napravljeni od legure cinka

Legure za klizne ležaje treba da imaju mali koeficijent trenja, veliku otpornost na habanje, dovoljnu čvrstoću i plastičnost. Najviše se koristi sivo liveno gvožđe, lakotopljive legure na bazi Pb-Sn-Sb i beli metal.

Izgled kliznog ležaja

Tvrde legure se koriste za izradu visokokvalitetnih rezanih alata, kod kojih mofu da se primene velike brzine rezanja i dobije visok kvalitet površine koja se obrađuje. Najviše se koriste steliti, koje grade karbidi hroma, volframa i gvožđa u osnovi kobalta.

Volfram-karbid legura koristi s kao prevlaka na reznim pločicama

Zadatak:

-Napraviti mapu pojmova Obojenih metali(gde su istaknuti svi obojeni metali, njihove legure, svojstva, primena). Poraditi na prikazu mape.

U pripremi mape koristiti i udžbenik Mašinski materijali. Ili pomoćnu literaturu:

https://hr.deborahnormansoprano.com/obrazovanie/85057-cinkovye-splavy-opisanie-struktura-i-svoystva.html

https://hr.deborahnormansoprano.com/obrazovanie/87754-alyuminiy-i-ego-splavy-vse-ob-etom-metalle.html

https://bronza.rs/blog-legure-bronze/

http://afrodita.rcub.bg.ac.rs/~rzoran/Tvrde%20legure.pdf

Mapu fotografisati i poslati sa svog ličnog mejla na pajic.marija23@gmail.com

51. Tehničko gvožđe 26.03.2020

Poštovani učenici na sledećem linku možete uraditi upitnik-kontrolni iz oblasti Tehničko gvožđe.
Upitnik-kontrolni možete raditi samo jednom a rezultate(broj poena) prikazan je odmah pošto upitnik pošaljete nazad.

https://docs.google.com/forms/d/1IWkroHw5I3WSx7h4qB6krqi2Ukzek_qRKM-0-ePUXs0/edit

Srećno!

50. Tehničko gvožđe 24.03.2020.

Poštovani učenici, danas je čas pripreme za naredni čas provere vašeg znanja o gvožđu, procesu dobijanja gvožđa u visokoj peći, svojstvima i primeni livova, dobijanju, podeli i vrstama čelika. Potrebni sadržaj imate u vašim sveskama i udžbeniku ali i na ovom blogu.

Potrebno je da koristite te izvore i odgovorite na sledeća pitana.

1. Navedi fizička svojstva gvožđa.

2. Navedi koje rude gvožđa se koriste za proces u visokoj peći.

3. Koji su proizvodi visoke peći i čemu služe?

4. Koju ulogu ima gorivo u procesu dobijanja tečnog gvožđa? Šta je topitelj?

5. Kako se dele livena gvožđa?

6. Koje su prednosti a koji nedostaci legiranih livova?

7. Koja je osnovna podela temper livova?

8. Šta je čelik?

9. Koje su osnovne sirovine za dobijanje čelika?

10. Koje su prednosti a koje mane različitih postupaka dobijanja čelika?

11. Kako se ugljenični čelici dele prema sadržaju ugljenika?

12. Kako se konstrukcioni čelici dele prema nameni?

13. Koja je primena alatnih čelika?

14. Šta je čelični liv i koja su njegova svojstva?

15. Šta su brzorezni čelici i gde se primenjuju?

Odgovore poslati na pajic.marija23@gmail.com

49. Čelični liv: vrste, svojstva i primena 19.03.2020.

Čelični liv (ČL) je legura gvožđa i ugljenika , od kojih se izrađuju odlivci za rad u uslovima dinamičkog opterećenja kada se ne preporučuje upotreba livenog gvožđa.

Čelični liv objedinjuje dobra svojstva čelika i livenog gvožđa, ima dobra mehanička svojstva i može da se lije. Ipak u poređenju sa livenim gvožđem, čelični liv ima lošija svojstva livenja jer se više skuplja i zahteva više temperature ulivanja (preko 1600º C). Svojstva livena se poboljšavaju sa dodatkom ugljenika ali se istovremeno time smanjuje žilavost čeličnog liva.

Konstrukcioni čelični livovi se dele na niskougljenične, srednjeugljenične, visokougljenične i legirane.

Niskougljenični livovi se koriste za izradu maloopterećenih odlivaka(kućšta elektromotora, delova vagona, putnička vozila),

Srednjeugljenični se koriste za izradu veoma opterećenih odlivaka ( točkovi elektrolokomotiva, šinobusa, dizalica, ramova kovačkih presa),

Visokougljenični livovi koriste se za izradu opterećenih odlivaka izloženih habanju (veliki zupčanici u cementarama i valjaonicama)

Čelični liv za delove građevinskih mašina

Legirani čelični livovi se dele na manganske, hromne i višestrukolegirane. Razlog za legiranje čeličnih livova povećanje otpornosti prema habanju, koroziji i vatrootpornosti.

Domaći rad: Na osnovu prikazanog teksta izdvoj ključne pojmovi i napravi mapu pojmova. Centralni pojm u mapi je čelični liv.

Mapu fotografisati i poslati na pajic.marija23@gmail.com

48. Klasifikacija čelika prema nameni. Konstrukcioni ugljenični i legirani čelici: vrste, svojstva i primena 17.03.2020.

Čelici predstavljaju najčešće korišćengrupu materijala. Dobijanje čelika se svodi na rafinaciju gvožđa dobijenog u visokoj peći i dodavanje ferolegura.

Gvožđe se prerađuje u čelik u Simens-Martinovoj peći, Besemerovom ili Tomasovom konvertoru ili u elektropećima.

Naredna faza u dobijanju čelika je oblikovanje prilikom prelaza iz tečnog u čvrsto stanje.Tečni čelik se lije u metalne kalupe, gde očvršćava. Zatim se čelik zagreva na 1200ºC valja u poluproizvode.

Prema količini zaostalih gasova tokom očvršćavanja, čelici se dele na neumirene, poluumirene i umirene.

Čelici se mogu podeliti prema hemijskom sastavu, nameni, načinu dobijanja, kvalitetu, obliku i stanju poluproizvoda.

Prema obliku i stanju poluproizvoda čelici se dele na: valjane, vučene, kovane, livene, brušene, presovane i ljuštene.

Ugljenični čelici su osnovni materijal u mašinskoj industriji. Prema nameni ugljenični čelici se dele na konstrukcione do 0,6% C i alatne preko 0,6% C.

Pored ugljenika u sastav ovih čelika ulaze i drugi elementi, koji se smatraju pratećim ili slučajnim primesama. Legirani čelici pored ugljenika, sadrže i druge legirajuće elemente koji se dodaju radi poboljšanja zahtevnih svojstava.

Konstrukcijiski čelici imaju dobra mehanička svojstva, da se dobro obrađuju rezanjem, deformacijom (kovanje, valjanje, izvlačenje, presovanje) da imaju dobru zavarljivost i nisku cenu. U ovu grupu čelika spadaju opšti konstrukcioni, finozrni konstrukcioni čelici, čelici za cementaciju, čelici za poboljšanje, čelici za opruge, čelici za automate, vatrootporni čelici, čelici za rad na povišenim temperaturama i nerđajući čelici.

Alatni čelici imaju visoku tvrdoću i otpornost prema habanju, a upotrebljavaju se za izradu različitih alata za obradu metala i drugih materijala.

Zadaci:
I Iz prikazanog teksta izdvoj ključne pojmove, kojima možeš opisati dobijanje i podelu čelika.
II Napravi mapu pojmova, gde je centralni pojma čelik.
III Odgovori na sledeća pitanja:
1. Šta je čelik?
2. Koje su osnovne sirovine za dobijanje čelika?
3. Koje su prednosti a koje mane različitih postupaka dobijanja čelika?
4. Kako se ugljenični čelici dele prema sadržaju ugljenika?
5. Kako se konstrukcioni čelici dele prema nameni?
6. Koja je primena alatnih čelika?
7. Šta je čelični liv i koja su njegova svojstva?

Zadatke uraditi u školsku svesku, skiciranu mapu i odgovore na pitanja fotografisati i poslati na e-mail pajic.marija23@gmail.com. U e-mail poruci navesti svoje ime i prezime.

OZNAČAVANJE ČELIKA PO SRPS/EN 12.03.2020.

SRPS je oznaka za standarde i srodne dokumente koje donosi Institut za standardizaciju Srbije, (tačnije, to je skraćenica kojom počinju oznake ovih dokumenata). EN je oznaka za evropske standarde EN 10027-1:1992 i EN 10027-2:1992.

Postoje dva načina označavanje čelika prema SRPS/EN standardima :

1. SRPS/EN 10027-1, koji propisuje pravila za označavanje čelika slovnim i brojčanim oznakama i

2. SRPS/EN 10027-2, kojim se utvrđuje sistem za dodeljivanje brojeva za označavanje vrsta čelika.

1. SRPS/EN 10027-1

Ovim standardom utvrđuju se pravila za označavanje čelika slovnim i brojčanim oznakama koje izražavaju neke osnovne karakteristike, na primer: osnovnu primenu, mehaničke osobine, fizičke osobine, hemijske osobine, da bi čelici mogli da se identifikuju na pregledan način.

Označavanje čelika po SRPS/EN 10027-1

Grupu 1 čine čelici koji se označavaju u saglasnosti sa njihovom primenom i mehaničkim i fizičkim karakteristikama. Ova oznaka se sastoji iz jednog ili više slova, koja su u vezi sa primenom čelika, a slede brojke koje su u vezi sa karakteristikama čelika. Primeri oznaka Y1770C, S355JO,Y1770C.

Grupu 2 čine čelici koji se označavaju u saglasnosti sa svojim hemijskim sastavom. Čelici su prema ovom sistemu podeljeni u četiri podgrupe u zavisnosti od sastava legirajućih elemenata.

Nelegirani čelici

Čelici sa srednjim sadržajem mangana <1%

Oznaka se sastoji od slova C i broja koji označava procentualni sadržaj ugljenika (x 100). Primer oznake C45.

Niskolegirani čelik

Čelici sa srednjim sadržajem mangana ≥ 1%, nelegirani čelici za obradu na automatima i legirani čelici (izuzev brzoreznih čelika) gde je sadržaj svakog legirajućeg elementa manji od 5%.

Slovna oznaka se sastoji od broja koji je 100 puta uvećan i specificira prosečni sadržaj ugljenika, koga slede hemijski simboli koji predstavljaju legirajuće elemente koji karakterišu čelik. Primer oznake 45CrMoV6-7.

Visokolegirani čelici

Oznaka počinje slovom X, sledi broj koji je 100 puta uvećan procentni sadržaj ugljenika, koga slede hemijski simboli koji predstavljaju legirajuće elemente po opadajućem redosledu u zavisnosti od njihovog sadržaja. Ovde broj predstavlja, respektivno, prosečan procentni sadržaj indiciranih elemenata. Primer oznake X5CrNiMo18-12.

Brzorezni čelici

Oznaka se sastoji od slova HS koga slede brojevi koji pokazuju vrednosti procentnih sadržaja legirajućih elemenata po redosledu: volfram (W), molibden (Mb), vanadijum (V), kobalt (Co). Svaki broj predstavlja prosečni procentni sadržaj respektivnog elementa. Primer oznake HS10-4-3-10.

2. SRPS/EN 10027-2

Ovim načinom SRPS/EN 10027-2 utvrđuje se sistem za dodeljivanje brojeva za označavanje vrsta čelika. U standardu se daju struktura brojčanih oznaka čelika, kao i organizacija za njihovo registrovanje, dodeljivanje i proširivanje. Ovaj sistem se naziva brojčani sistem, a za svaku vrstu čelika dodeljuje se samo jedna brojčana oznaka.

Broj se sastoji od fiksnog broja cifara i zato je mnogo pogodniji za elektronsku obradu podataka.

Broj je oblika : 1.XXXX gde se 1. odnosi na čelik, a ostali brojevi se odnose na druge vrste materijala. Prve dve cifre koje slede "1" označavaju grupu čelika.

Nelegirani čelici
Osnovni čelici	1.00XX - osnovni čelici
Kvalitetni čelici	1.01XX - opšti konstrukcioni čelici sa R_m < 500 N/mm2
Specijalni čelici	1.11XX - konstrukcioni, za sudove pod pritiskom i inženjerski čelici sa C < 0.50%
Legirani čelici
Kvalitetni čelici	1.08XX - čelici sa specijalnim fizičkim karakteristikama
Specijalni čelici
Alatni čelici	1.23XX - Cr-Mo, Cr-Mo-V ili Mo-V čelici
Razni čelici	1.35XX - čelici za ležajeve
Nerđajući i vatrootporni Čelici	1.46XX - hemijski otporni i otporni na visoke temperature Ni čelici

Konstrukcioni, za sudove pod pritiskom i

inženjerski čelici

1.51XX - Mn-Si ili Mn-Cr čelici

Primer za brojčanu oznaku čelika

Претражи овај блог

Hemija Tehnička škola

Hemija i mašinski materijali

Коментари

Постави коментар