Основи технологій та конструкційних матеріалів

Ти знатимеш:

основні види конструкційних матеріалів за їхніми властивостями;
цінність матеріалів натурального походження для здоров’я людини та покращення якості життя;
значення декоративно-ужиткового мистецтва;
переваги використання вторинних матеріальних ресурсів у реалізації нових проєктів.

Ти вмітимеш:

добирати матеріали для виготовлення виробів з урахуванням власної дизайнерської ідеї, технології та передбачуваної функції;
використовувати інструменти та пристосування, дотримуючись правил безпечної праці;
виконувати заплановані технологічні операції у визначеній послідовності, раціонально розподіляючи час;
застосовувати для створення своїх виробів техніки декоративно-ужиткового мистецтва та технології обробки вторинних матеріалів;
представляти результати власної проєктно-технологічної діяльності.

§ 1. Види і властивості конструкційних матеріалів

Як обрати матеріал для виготовлення запланованого виробу?

Нас оточують предмети, зроблені з найрізноманітніших матеріалів. Це деревина, метал, тканина, пластик, скло тощо. Створюючи виріб, дизайнер ретельно продумує, який матеріал найкраще підійде для окремого випадку. Високі вимоги до наявних конструкційних матеріалів стимулюють наукові дослідження зі створення нових матеріалів.

Новітні досягнення науки, техніки і технології

У 1964-1965 рр. група науковців під керівництвом американської хімікині польського походження Стефані Кволек винайшла кевлар — надміцний матеріал, з якого сьогодні виготовляють бронежилети, яхти, лижі, шоломи й багато іншого.

Працюючи над проєктом, ти теж обов’язково замислишся над вибором матеріалу. Для того щоб вирішити цю проблему, потрібно знати, які бувають конструкційні матеріали, які їхні властивості і те, за якими критеріями здійснюють цей вибір.

Конструкційні матеріали — це матеріали, з яких виготовляють вироби, що сприймають силове навантаження.

Конструкційні матеріали від інших технічних матеріалів (лакофарбових, змащувальних тощо) відрізняють механічні властивості.

До основних критеріїв оцінки якості цих матеріалів належать параметри опору до зовнішніх навантажень:

міцність;
ударна в’язкість;
витривалість;
довговічність.

За природою матеріалів конструкційні матеріали поділяють на металеві, неметалеві і композиційні. До металевих нвлежать метали та сплави на їх основі. Метали поділяють на чорні, кольорові та благородні. До неметалевих матеріалів належить не лише деревина і скло, а й кераміка, пластмаса, гума. Композиційні матеріали отримують штучним шляхом із двох і більше різних матеріалів, що істотно відрізняються один від одного за властивостями. До складу композиційних матеріалів можуть входити як металеві, так і неметалеві компоненти.

Це цікаво

Сталь є ковким сплавом заліза з вуглецем. Для поліпшення механічних властивостей її зазвичай піддають загартуванню: спочатку розжарюють, а потім опускають у холодну рідину. Загартовану сталь використовують як конструкційний матеріал у виробництві інструментів, зброї. Існують спеціальні сорти сталі з особливими властивостями (нержавіюча, жароміцна).
Чавун — це сплав заліза з вуглецем. З нього можна відливати різні вироби, як-от, сковорідки або ґрати огорожі. Чавун використовують у виплавці сталі.

Класифікація конструкційних матеріалів

Це цікаво

Найдорожча деревина у світі одного з найрідкісніших дерев — африканського чорного дерева. Її використовують переважно для виготовлення дерев’яних духових інструментів, як кларнети та гобої. До сьогодні це дерево трапляється лише в Танзанії та північному Мозамбіку.
Деревина як промисловий матеріал має понад 30 000 застосувань: за її допомогою можна зігрітися, приготувати на ній їжу, спорудити будинки, створити меблі та двері... Деревина також слугувала художникам і була одним з перших матеріалів для творів мистецтва та музичних інструментів. Протягом кількох століть людина також використовувала його для целюлози, з якої потім виготовляли папір.

Під час вибору матеріалу для виготовлення виробу проєкту слід звернути особливу увагу на економічну доцільність його застосування, тобто на відповідність ціни і якості. Також дуже важливі механічні, експлуатаційні та технологічні властивості матеріалу. Завдяки технологічним властивостям матеріал зможе здобути заплановану форму, завдяки механічним властивостям — витримає вплив зовнішніх навантажень, а завдяки експлуатаційним властивостям — тривалий час виконуватиме своє призначення. Важливі також естетичні та гігієнічні вимоги до об’єкта проєктування. Після врахування всіх цих факторів приймають рішення про доцільність використання того чи іншого конструкційного матеріалу.

Механічні властивості конструкційних матеріалів

Перлини мудрості

Правильно поставлена мета вже наполовину досягнута.

Зіг Зіглар, літератор, маркетолог, консультант і лектор

Експлуатаційні властивості конструкційних матеріалів

Технологічні властивості конструкційних матеріалів

Це цікаво

Скло складається з кварцового піску (приблизно на 70 %), а також соди й вапна, які надають йому блиску та стійкості до хімічних впливів.
Найтовще скло у світі — завтовшки 26 см і завбільшки 7 на 4 м — у Сіднейському океанаріумі (Австралія). Однак для більших акваріумів використовують панелі з акрилу. Таку панель (завтовшки 75 см і завбільшки 8 на 32 м), занесену до книги «Світових рекордів Гіннеса», встановлено в акваріумі Дубаї (ОАЕ).

Чинники, що впливають на вибір матеріалу для виготовлення виробу

Потрібно навчитися аналізувати вимоги до матеріалу для виготовлення виробу. Цьому допоможуть відповіді на такі запитання:

Хто користуватиметься виробом?
За яких умов відбуватиметься експлуатація виробу?
Які наші фінансові можливості до виготовлення виробу?
Яке значення має естетична складова матеріалу до результату проєкту?
Як часто користуватимуться виробом?
Чи зможемо ми надати необхідних форм і розмірів обраному матеріалу?
Тільки після цього приймають остаточне рішення про конструкційний матеріал, який буде використано.

Слід пам’ятати, що деякі об’єкти проєктної діяльності може бути виготовлено з різних матеріалів, властивості яких дуже відрізняються. Наприклад, підставку під гаряче можна зробити з деревини, паперу, металу, тканини, епоксидної смоли, фанери.

Перлини мудрості

Коли відчуваєш зневіру, шукай зцілення в праці.

Авраам Лінкольн, 16-й президент США