Композитные материалы. Технологии нанесения защитных и декоративных покрытий
Раздел. Технологии получения современных материалов.
Темы урока.
1. Композитные материалы.
2. Технологии нанесения защитных и декоративных покрытий.
Тип урока. Комбинированный.
Цели урока.
по теме 1: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с композитными материалами;
по теме 2: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с технологией нанесения защитных и декоративных покрытий.
Технологии получения современных материалов
§3. Композитные материалы
Композитный материал (композит) — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из нескольких компонентов (с различными физическими и химическими свойствами) с чёткой границей раздела между ними. Примером композита является известная вам фанера, склеенная из нескольких слоёв шпона, а в 5 классе вы ознакомились с гетинаксом — слоистым пластиком из спрессованной бумаги, пропитанной смолой.
Современные композиты часто приобретают новые улучшенные свойства, которыми отдельные, входящие в них компоненты, не обладают — это повышенная прочность, износостойкость, защита от механических повреждений и агрессивной среды и др.
Обычно инженеры создают композитные материалы для решения какой-либо конкретной задачи. Не существует универсального композитного материала для выполнения множества функций.
На рисунке 6 показаны композитные панели, широко применяемые при строительстве зданий, сооружений и изготовлении разнообразных технических объектов.
Стеклопластики являются одним из самых доступных и недорогих композитов. Это материалы, состоящие из стеклянного волокна и связующего вещества — полимера. Детали из стеклопластика могут иметь любую форму, цвет и толщину.
До недавнего времени стеклопластики использовали преимущественно в самолётостроении, кораблестроении и космической технике. В настоящее время из стеклопластиков производят следующие изделия: дверные, оконные и другие профили, бассейны, водные аттракционы, водные велосипеды, лодки, лыжи, хоккейные клюшки, рыболовные удилища, навесы на остановках общественного транспорта, кузовные панели для грузовых и легковых автомобилей, трубы различного назначения и др. (рис. 7). Стеклопластик также широко применяют в жилищном строительстве.
В домах детского творчества школьники часто вручную изготавливают стекло пластиковые корпуса моделей судов, самолётов, машин из эпоксидного клея и стеклоткани.
Биметалл — композитный материал, состоящий из двух или более различных металлических слоёв металлов или их сплавов. В бытовой технике (электрических утюгах, чайниках и др.) часто применяют биметаллические пластины из стали и меди. При повышении температуры медная часть пластины удлиняется сильнее, чем стальная, в результате чего пластина изгибается (рис. 8) и отключает электрический прибор, не допуская его перегрева (свойство теплового расширения металлов вы будете изучать на уроках физики).
Биметалл применяют для чеканки монет, изготовления термометров, корпусов атомноэнергетического оборудования, при изготовлении узлов ракетно- космической техники и т. д.
Практическая работа № 2
1. Назовите предметы обихода, изготавливаемые ранее из простых материалов (древесины, глины, металлов и др.), а в настоящее время — из современных материалов (пластмассы, керамики и др.).
2. Перечислите в рабочей тетради изделия, изготовленные из современных материалов, имеющиеся в вашем классе, школе, школьном дворе.
3. Рассмотрите изделия из пластмасс, предложенные учителем. Изучите значки маркировки пластмассы, нанесённые на эти изделия. Пользуясь таблицей 1, сделайте вывод о разрешённой области применения данных изделий.
Запоминаем опорные понятия
Композитный материал (композит), стеклопластики, биметалл.
Проверяем свои знания
1. Чем отличаются композитные материалы от других материалов?
2. Назовите примеры применения стеклопластиков.
3. Что такое биметалл?
Технологии получения современных материалов
§4. Технологии нанесения защитных и декоративных покрытий
В настоящее время широко применяются технологии нанесения на поверхность деталей плёнок (покрытий) с заданными свойствами. Покрытия бывают защитные (например, для предохранения металлов от коррозии), защитно-декоративные, декоративные и специальные (для придания поверхности особых свойств).
Наиболее широкое распространение получили технологии, использующие химические реакции. Например, хромирование, никелирование, цинкование, меднение, серебрение, золочение поверхностей деталей выполняют в ёмкостях, наполненных специальными растворами химикатов (рис. 9).
Хромирование — нанесение на поверхность металлической детали тонкого слоя хрома (толщиной до 0,25 мм) для повышения износостойкости и защиты от коррозии.
Никелирование — покрытие поверхностей металлических, керамических, пластмассовых, стеклянных деталей слоем никеля (толщиной до 0,05 мм) для защитно-декоративных целей.
Цинкование — покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии. Современное технологическое оборудование позволяет создавать покрытия методом напыления необходимого материала на поверхность деталей.
При плазменном напылении напыляемый материал в виде порошка или проволоки подаётся в излучаемую плазмотроном струю плазмы, направленную на поверхность детали. Там он плавится и, ударяясь о поверхность, приваривается к ней, образуя равномерный слой покрытия. При газопламенном напылении порошок подаётся к поверхности струёй горящего газа высокой температуры из газовой горелки.
Так формируются хромовые, никелевые, медные, алюминиевые, цинковые покрытия, а также покрытия из окислов металлов и полимеров.
В настоящее время получило широкое распространение покрытие варочных поверхностей кухонной посуды (сковород, кастрюль и др.) тефлоном-полимером, обладающим антипригарными свойствами. Следует помнить, что тефлон может безопасно нагреваться до 200 °C, но свыше этой температуры он выделяет вредные для организма человека вещества.
Знакомимся с профессиями
Металлизатор — специалист, занимающийся нанесением металлических (окисных, полимерных и др.) покрытий на поверхности деталей методом напыления. Он устанавливает и регулирует режимы работы аппаратов для нанесения покрытий в зависимости от материала и назначения изделий, готовит к работе порошки. Метал ли затор должен знать технологические процессы нанесения покрытий, свойства материалов, на которые наносится покрытие, и материалов покрытий, уметь работать с контрольно-измерительными приборами.
Практическая работа № 3
Обсуждение результатов образовательного путешествия
1. Обсудите результаты образовательного путешествия (экскурсии) на выбранное предприятие, использующее современные материалы.
2. Сделайте выводы по результатам исследований работы этого предприятия: современный ли вид имеют производственные помещения предприятия; востребована ли на рынке выпускаемая им продукция; насколько современны применяемые на предприятии технологии; какие современные материалы используются; на каком оборудовании и с помощью каких инструментов изготавливается продукция; какие привлекаются транспортные средства; специалисты каких профессий востребованы на данном предприятии и др.
Запоминаем опорные понятия
Покрытия (защитные, декоративные); хромирование, никелирование, цинкование; напыление (плазменное, газопламенное).
Проверяем свои знания
1. Какие покрытия можно наносить на поверхность деталей с помощью технологий, использующих химические реакции?
2. Как называется технология «бомбардировки» поверхности детали расплавленными частицами порошка?
Комментариев нет:
Отправить комментарий