Классификация конструкционных материалов.

«8» класс Занятие №__

Тема: КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Цель урока: ознакомление учащихся с видами конструкционных материалов и их классификацией

Задачи урока:

Образовательная: познакомить учащихся с понятием конструкционный материал, видами конструкционных материалов и их классификацией; способствовать формированию новых понятий по разделу материаловедение.

Развивающая: обеспечить условия развития мышления, обогащению словарного запаса, привития интереса к предмету, умений анализировать, устанавливать закономерности, обобщать и делать выводы.

Воспитательная: способствовать воспитанию дисциплинированности, внимательности и уважительного отношения друг к другу.

Тип урока: Теоретический.

Метод урока: Объяснительно-иллюстративный.

Наглядные пособия: Образцы конструкционных материалов: стекло, металл, дерево, бумага, пластик, классная доска.

Ход урока

1. Организационный момент:

1. Распределение учащихся по рабочим местам.

2. Контроль посещаемости и подготовки к уроку.

1. Опрос по материалу, пройденному на предыдущем занятии.

- какая должна быть высота рабочей зоны?

- расскажите о правильной и неправильной позе при работе на токарном станке?

- как нужно перемещать тела при работе с инструментом? Работа токарным инструментом?

-шлифование и работа отрезным резцом?

1. Изложение нового программного материала.

При выборе материала для той или иной детали или конструкции учитывают экономическую целесообразность его применения (соответствие цены и качества), сохранение конструкционных критериев (требуемые долговечность, прочность, надежность) и возможность переработки в изделие (технологические критерии – обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость и т.п.). С учетом данных критериев выбирают материал той или иной природы. Материалы делятся на металлические, неметаллические и композиционные. Прежде чем разбирать эти материалы, давайте вспомним что использовал человек на раннем этапе своего развития для удовлетворения своих потребностей? (изучали на уроках истории). (Шкуры животных, каменные орудия, деревянные орудия, красивые камни, ракушки, семена высушенных растений из которых делались украшения, кости убитых животных, из которых тоже делали орудия охоты и труда.)

Иначе говоря человек использовал всё что давала ему природа для того чтобы удовлетворить свои насущные потребности.

Давайте подумаем и вспомним, какие потребности должен был удовлетворять человек, чтобы выжить в таких тяжёлых условиях дикой природы? (Потребность в орудиях труда, орудиях охоты, оружие, жилище, одежда и предметах домашнего быта).

Какие материалы использовал человек для своих нужд?( Всё, что давала ему природа (Шкуры животных, деревья и растения, камни, кости убитых животных)

Но человечество в своём развитии прошло множество ступеней. Они характеризовались уровнем развития цивилизации: - развитием науки, (т.е. суммой знаний, которым овладевало человечество), соответственно развитием техники и технологий и уровнем культуры. Давайте рассмотрим, как развивались технологии и материалы, которые использовал человек на различных исторических этапах своего развития.

На разных этапах исторического развития человечества мы знаем, что одни материалы применялись с древнейших времён до наших дней, другие материалы начинали использоваться человеком по мере их открытия и приобретения навыков их обработки и использования в своих целях. Таким образом, мы видим с ростом уровня развития науки и технологий, и растёт количество применяемых человеком материалов. Так что такое же такое конструкционный материал.

Конструкционный материал это материал, из которого изготавливают детали конструкций машин, сооружений и множество других изделий. Это материалы способные воспринимать силовую нагрузку. Определяющим параметром этих материалов является механические свойства, что и отличает их от других материалов.

Итак конструкционный материал подразделяется как мы уже говорили по природе материалов на металлические, неметаллические и композиционные.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. МЕТАЛЛЫ

• Черные: стали; чугуны

• Цветные: алюминий; титан; медь; никель; цинк и др.

Металлические конструкционные материалы -это различные сплавы, компонующееся из различных металлов, которые выпускает наша металлургическая промышленность. Но в природе металлов в чистом виде существует очень мало (самородки золота, серебра, железа…) Поэтому сырьём для получения металлов служат всевозможные геологические руды (полезные ископаемые, залегающие в недрах земли).

Из добываемой руды по определённым технологиям и плавят различные металлы и получают различные сплавы.

Таким образом, металл, как конструкционный материал это сплавы на основе различных металлов:

Сталь и чугун это сплавы на основе железа из него выпускают основную массу металлических заготовок и конструкций для машиностроительной промышленности, строительных материалов и мн. др.

Алюминиевые сплавы - служат для изготовления корпусов самолётов, вертолётов, ракет, морских судов и различных строительных конструкций, пищевую фольгу и фантики для конфет.

Никелевые сплавы, титановые сплавы и кобальтовые сплавы применяют в авиационных и ракетных двигателях, паровых турбинах.

Магниевые сплавы применяются преимущественно в виде литья в конструкциях летательных аппаратов, в автомобилестроении, в текстильной и полиграфической промышленности.

1. НЕМЕТАЛЛЫ

• Пластмассы

• Керамика

• Стекло

• Резина

• Дерево

Древесина, как конструкционный материал один из самых древних материалов используемых человеком. Следует понимать различие между понятиями дерево и древесина. Дерево это живое растение, а древесина это уже материал, являющийся сырьём для производства множества изделий. Это натуральный и экологичный материал не утратил своей актуальности и сегодня. Но область его применения значительно сузилась, в основном оно используется в строительстве и производстве мебели.

Ткань, как конструкционный материал, в настоящее время используется очень широко. Её применяют в быту, в качестве отделочных материалов стен помещений, как текстиль для дизайна комнат. Из неё изготавливают спортивную обувь и одежду, для изготовления парусов и различного туристического снаряжения, специальной защитной одежды и мн. др.

1. Пластмассы. Это материалы на основе высокомолекулярных соединений – полимеров, как правило, с наполнителями;

2. Керамические материалы (керамика). Основой этих материалов являются порошки тугоплавких соединений типа карбидов, боридов, нитридов и оксидов. Например: TiC, SiC, Cr7C3, CrB, Ni3B, TiB2, BN, TiN, Al2O3, SiO2, ZrO2 и др.;

3. Металлокерамические материалы (металлокерамика). В этих материалах основой является керамика, в которую добавляется некоторое количество металла, являющегося связкой и обеспечивающего такие свойства, как пластичность и вязкость;

4. Стекло. Оно представляет собой систему, состоящую из оксидов различных элементов, в первую очередь оксида кремния SiO2;

5. Резина. Это материалы на основе каучука углеродноводородного полимера с добавлением серы и других элементов;

1. КОМПОЗИТЫ

• На металлической основе

• На керамической основе

• На полимерной основе

Композиционные конструкционные материалы. Это огромное множество материалов, достижение наших современных технологий. Человек научился компоновать различные виды материалов между собой. Таким образом, получались материалы способные сочетать положительные свойства обеих используемых материалов. Стекло научились компоновать с пластиком, тканью и волокнами, получая такие материалы, как стеклоткань, стеклопластик, стекловолокно - эти материалы широко используются в производстве строительных материалов, судостроении, производстве спортивного инвентаря. Углепластик - это очень дорогой в производстве материал поэтому его используют при производстве высокотемпературных узлов деталей ракетных двигателей и сверхзвуковых самолётов. Широко известны сегодня и такие материалы, как металлопластики и металлокерамика. Они используются в машиностроении, при производстве деталей сопла ракет и реакторов атомных станций и при производстве множества строительных материалов. Удельная доля применения в технике этих материалов различна.

Мировой объем производства в год основных материалов следующий: сталь – 700 млн. т., конструкционного чугуна – 46 млн. т., пластических масс – 100 млн. т., конструкционных стекла и керамики – 180 млн. т., алюминий – 12 млн. т., медь – 7 млн. т., никель – 0,5 млн. т. (данные

1998 г.). Как видно, наиболее широко применяются металлические материалы. Например, в машиностроении их доля достигает 95%. Однако наибольшие темпы роста производства у композиционных материалов.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ. Среди них также можно выделить несколько групп:

1. Пластмассы. Это материалы на основе высокомолекулярных соединений – полимеров, как правило, с наполнителями;

2. Керамические материалы (керамика). Основой этих материалов являются порошки тугоплавких соединений типа карбидов, боридов, нитридов и оксидов. Например: TiC, SiC, Cr7C3, CrB, Ni3B, TiB2, BN, TiN, Al2O3, SiO2, ZrO2 и др.;

3. Металлокерамические материалы (металлокерамика). В этих материалах основой является керамика, в которую добавляется некоторое количество металла, являющегося связкой и обеспечивающего такие свойства, как пластичность и вязкость;

4. Стекло. Оно представляет собой систему, состоящую из оксидов различных элементов, в первую очередь оксида кремния SiO2;

5. Резина. Это материалы на основе каучука углеродноводородного полимера с добавлением серы и других элементов;

6. Дерево. Сложная органическая ткань древесных растений.

Закрепление пройденного материала

Мы сегодня с вами ознакомились с множеством материалов, которые используются человеком, новыми понятиями. Давайте ещё раз вспомним их.

Что называют конструкционным материалом?

А теперь, разгадайте кроссворд

1.Первый материал, который использовал человек для производства орудий труда.

2. Очень пластичный материал, основа для изделий в технике «Оригами»

3. Конструкционный материал, производимый на основе железа, сырьё для машиностроения.

4. Неметаллический конструкционный материал, прозрачный, пропускающий дневной свет.

5. Неметаллический конструкционный материал, один из первых использовался в строительстве, очень горюч.

6. Неметаллический конструкционный материал, из которых делают «обувь» для машин.

7. Растение, кустарник, являющийся сырьем для производства хлопчатобумажных тканей.

8. Конструкционный материал, относящийся к разряду ценных металлов.

9. Что добывают геологи в недрах земли и что является сырьём для производства

различных металлов и их сплавов?

1. Заключительная часть:

1. Заключительное слово учителя (итог урока, выставление оценок).

2. Задание на дом, стр. 4-5 изучение материала, ответить на вопросы.