980 likes | 1.79k Views
2. Term?szetes alap? muanyagok elo?ll?t?sa: cellul?z. Alapanyagok: farost, gyapot, gabonaszalma, kukoricasz?rK?zb?lso term?k: regener?lt (m?dos?tott, t?rdelt molekula-l?nc?) cellul?zV?gterm?k: Viszk?z alapanyagb?l: fonal, f?lia, szivacsNitrocellul?zb?l: celluloid (a legelso film anyag ? t?l gy
E N D
1. 1 Muanyagok feldolgozásaDr. Czinege Imre eloadáásai alapján összeállította Csizmazia Ferencné dr. Alapanyagok eloállítása
Feldolgozó eljárások
Muanyagok összekötése
2. 2 Természetes alapú muanyagok eloállítása: cellulóz Alapanyagok: farost, gyapot, gabonaszalma, kukoricaszár
Közbülso termék: regenerált (módosított, tördelt molekula-láncú) cellulóz
Végtermék:
Viszkóz alapanyagból: fonal, fólia, szivacs
Nitrocellulózból: celluloid (a legelso film anyag túl gyúlékony)
Acetilcellulózból: ma használatos film
3. 3 Természetes alapú muanyagok eloállítása: kaucsuk Alapanyag: kaucsukfa kérgébol kifolyó latex
Közbülso termék: kaucsuk
Végtermék: természetes gumi
Adalékolás korommal, krétaporral
Vulkanizálás kénnel (láncmolekulák összekötése kén hidakkal)
2
3% kéntartalom rugalmas gumit eredményez, 32% keménygumit (ebonit)
4. 4 Természetes alapú muanyagok eloállítása: fehérje származékok Alapanyag: tehéntej
Közbülso termék: kazein
Végtermék:
Kazein-formaldehid anyag
Rudak, lemezek korlátozott méretválasztékban
5. 5 Mesterséges alapú muanyagok feldolgozási lépései Alapanyagok: szén, koolaj, földgáz, víz, levego, adalék anyagok
Közbenso termékek: polimerizálható, kettos vagy többszörös kötéseket tartalmazó monomerek
Végtermék: polimerizáció, polikondenzáció, poliaddíció és vulkanizálás útján létrejött anyagok
Formázás: különféle eljárásokkal
6. 6 Példa: PVC gyártás Etilén gyártás koolaj származékokból vagy földgázból
Az etilén klórozásával vinilklorid eloállítása
A vinilklorid polimerizálásával polivinilklorid gyártása
H H H H H H
C=C ? C=C ? - C - C -
H H H Cl H Cl n
7. 7 Polimerek feldolgozása:homérséklet és tulajdonságok (1)
8. 8 Polimerek feldolgozásahomérséklet és tulajdonságok (2)
9. 9 Polimerek feldolgozásahomérséklet és tulajdonságok (3)
10. 10 Polimerek feldolgozásaFélkész gyártmányok eloállítása Extrudálás (csigapréselés): végtelen hosszú szálas anyagok (rúd, cso, profilok) gyártása
Fóliafúvás:az extrudált csövek átalakítása vékony falú fóliacsové
Kalanderezés:vékony lemezek, szalagok, fóliák gyártása
11. 11 Extrudálás
12. 12 Fóliafúvás
13. 13 Kalanderezés
14. 14 Félkész termékek tovább alakítása Példa: fóliából üreges alkatrész készítése vákumformázással
15. 15 Muanyag alkatrészek gyártásazárt üregben Extruder-préslégformázás:extrudált csobol palack, alakos forma
Fröccsöntés:a melegített granulátumból extruder csigával összesajtolt masszát formába fröccsentik (besajtolják)
Prés-sajtolás:elore kimért masszát formába sajtolnak
16. 16 Muanyag alkatrészek gyártása:extruder-préslégformázás
17. 17 Muanyag alkatrészek gyártása:fröccsöntés (1)
18. 18 Muanyag alkatrészek gyártása:fröccsöntés (2)
19. 19 Muanyag alkatrészek gyártása:prés-sajtolás
20. 20 Muanyag habok eloállítása:habképzodés
21. 21 Muanyag habok eloállítása:expandált polisztirol hab
22. 22 Muanyag habok eloállítása:egyéb habok Extrudált polisztirol hab:polisztirol granulátumot extruderbe visznek, a képlékeny zónában adják hozzá a habosító adalékot, és a nyíláson kiengedve hozzák végso méretre
Polietilén lágy hab (polifoam):polietilén + habosító adalékból lágy, alakítható hab nyerheto
Poliuretán habok:poliizoacetát és poliol kis vízzel összekever-ve, CO2 fejlodés mellett habosodik
23. 23 Példák muanyagból készült eszközökre: háztartási eszközök
24. 24 Példák muanyagból készült eszközökre: lágy poliamid
25. 25 Példák muanyagból készült eszközökre: autógumik
26. 26 Példák muanyagból készült eszközökre: különféle klaviaturák
27. 27 Példák muanyagból készült eszközökre:csónak héj (kompozit)
28. 28 Példák muanyagból készült eszközökre:benzintank (kompozit)
29. 29 Példák muanyagból készült eszközökre: hore keményedo muanyag karosszéria
30. 30 Példák muanyagból készült eszközökre: autógumi gyártó sajtó
31. 31 Muanyagok hegesztése Hore lágyuló muanyagok köthetok össze hegesztéssel
Általában ho- és erohatás együttes alkalmazása szükséges
Hoforrásként forró levegot használnak, vagy elektromos futést
Ritkán alkalmaznak ömleszto hegesztést jól irányítható lézer- vagy elektronsugárral
32. 32 Muanyagok hegesztése:forrógázos hegesztés
33. 33 Muanyagok hegesztése:fóliahegesztés
34. 34 Muanyagok hegesztése:csövek hevíto hüvelyes hegesztése
35. 35 Kompozit (társított) anyagok feldolgozása A kompozit anyagok csoportosítása
A szemcsés, szálas és réteges kompozitok gyártása
36. 36 A kompozitok típusai
37. 37 Szemcsés kompozitok:ezüst-volfram érintkezo
38. 38 Szemcsés kompozitok: a tiszta Pt és a 12,5% ThO-t tartalmazó Pt kúszása
39. 39 Szálerosítésu kompozitok
40. 40 Szálerosítésu kompozitokalapanyagai: szálak Üvegszál: olvadt üvegbol fokozatosan húznak 6
12 ľm átméroju szálakat, melyeket köteg, paplan vagy szövet formában hoznak forgalomba
Grafit (karbon) szál: különféle karbonláncú vegyületeket tartalmazó alapanyagok pirolízisével, nyújtásával hoznak létre a szálirányban összefüggo grafit kristályokat
41. 41 Szálerosítésu kompozitokalapanyagai: hordozó (mátrix) A hordozóanyagok különféle, rendszerint két komponensu, hore keményedo mugyanták
A mugyanta egyik komponense a folyékony polimer, amelyhez a térhálósító adalékokat hozzákeverve, majd a szálakat, töltoanyagokat bedolgozva kikeményítik
42. 42 Szálerosítésu kompozitok jellegzetes példái Leggyakrabban üveg- vagy karbon szál és mugyanta alapanyagból készülnek
Üvegszál erosítésu polimerek:GFRP: Glass Fiber Reinforced Polymer
Karbonszál erosítésu polimerek:CFRP: Carbon Fiber Reinforced Polymer
Legosibb szálerosítésu kompozit a vályog tégla volt (Mezopotámia, 5-6000 éve)
43. 43 Szálerosítésu kompozitok:a szálak körüli feszültség mezo
44. 44 Szálerosítésu kompozitok:az Rm és E változása a szálak mennyiségének függvényében
45. 45 Szálerosítésu kompozitok:az Rm és E változása az orientáció függvényében
46. 46 Szálak gyártása (példa)
47. 47 Szálerosítésu kompozitok:szalagok eloállítása
48. 48 Szálerosítésu kompozitok:táblák gyártása
49. 49 Szálerosítésu kompozitok:rétegelt idomok gyártása
50. 50 Szálerosítésu kompozitok:rétegelt idomok gyártása kézzel
51. 51 Szálerosítésu kompozitok:csövek gyártása
52. 52 Szálerosítésu kompozitok:csövek gyártása - elrendezés
53. 53 Szálerosítésu kompozitok:profilok eloállítása öntéssel
54. 54 Réteges kompozitok
55. 55 Réteges kompozitok: síléc
56. 56 Réteges kompozitok: arall
57. 57 Fa alapú kompozitok:áttekintés
58. 58 Fa alapú kompozitok (1) Rétegelt lemez (furnér lemez)
Vékony falemezeket kötoanyaggal egyesítenek
A szálirány 90o-ban változó, emiatt az anizotrópia csökken, a szilárdság javul
Farost lemez
Rostjaira bontott faanyag és formaldehid gyanta keveréke
Préshengerléssel formázzák végso méretre
59. 59 Fa alapú kompozitok (2) Pozdorja lap
Kender és len szártöredék és hore keményedo mugyanta alkotja
A masszát táblákká sajtolják
Faforgács lap
Szárított faforgácsot karbamid gyantával kötnek össze
Magas homérsékleten táblákká préselik és a felületeket csiszolják
60. 60 Fa alapú kompozitok (3) OSB lap
Irányított forgácsirányú falemez rönkfából aprítanak rövid szalagokat, ezeket orientáltan helyezik el és gyantával összekötik
A lapokat nagy nyomáson, 215 Co homérsékleten sajtolják össze táblává
Parafa
Parafa granulátumból sajtolnak különbözo termékeket
61. 61 Kompozit anyagból készült szerkezetek Miért alkalmazunk kompozit anyagokat?Mert kedvezobb tulajdonságok érhetok el így, mint az egynemu anyagokkal.
Hogyan definiáljuk az igényeket?A szerkezet funkciója és igénybevétele alapján.
Mi az anyagválasztás vezérgondolata?Material tailoring anyag szabászatMinden feladatra a legjobb megoldás!
62. 62 Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: kerékpár váz Lehetséges váz anyagok:
Acél cso
Alumínium, titán cso
Kompozit anyag speciális alak
A kompozit váz alkalmazásakor az anyag, alak, méret és a gyártási mód összehangolása szükséges
63. 63 Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: versenyautó váz A Forma-1 autók karosszériája karbon szál erosítésu kompozit anyagból készül
A karosszéria merevségét a szendvics szerkezet fokozza (két sík réteg között méhsejt mintázatú összeköto cellák)
Elony: kis tömeg, nagy szilárdság, az egyedi gyártás viszonylagos olcsósága
64. 64 Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: széllovas (windsurf) Test: több rétegu kompozit héj, belso merevítések, az üregeket kitölto hab
Árbóc: üvegszállal erosített polimer (lehet fém-fém kompozit is)
Vitorla: rövid szálakkal erosített, szövött vagy öntött kompozit anyag (kevlar)
Uszony: üvegszállal erosített polimer
Árbóc gyök: poliuretán rugó
65. 65 Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: repülogép ülés váz A hagyományos ülés váz anyaga alumínium
Kísérleti szinten alkalmaznak kompozit vázat is
A váz eltéro igénybevételu helyein az erosíto szálak mérete és surusége más
A kompozit vázú ülés könnyebb a fém ülésnél, ezért több terhet vihet a gép
66. 66 Kerámiák feldolgozása Olvasztás (üveggyártás)
Cement gyártás
Nedves formázás (agyag árúk)
Porkohászat (muszaki kerámiák)
67. 67 Kerámia anyagok csoportosítása (1) Alkotók szerint:
Oxidkerámiák (pl. Al2O3)
Vegyületkerámiák (pl. karbid, borid, nitrid)
Egyatomos kerámiák (pl. szén gyémánt)
Gyártás szerint
Olvasztás (üveggyártás)
Hidrát kötés (cement)
Nedves formázás (agyag árúk)
Porkohászat (muszaki kerámiák)
68. 68 Kerámia anyagok csoportosítása(2) Szerkezet szerint:
Amorf (pl. üveg)
Kristályos (pl. bórnitrid)
Vegyes
Eredet szerint:
Természetes anyagok (pl. ko)
Mesterséges kerámiák (pl. sziliciumkarbid)
69. 69 Üveggyártás olvasztással Alapanyagok:
üvegképzok: kvarchomok (SiO2)
folyósítók: nátrium oxid, kalcium oxid
stabilizátorok: alkáliföldfém karbonátok
hulladék üveg
Olvasztás kemencében 780
800 Co-on
Alakítás: síküveg, öblösüveg, egyéb alak
70. 70 Síküveg gyártás
71. 71 Üvegpalack gyártás
72. 72 Alakos üvegtermékek gyártása:csohúzás
73. 73 Alakos üvegtermékek gyártása:centrifugál öntés
74. 74 Alakos üvegtermékek gyártása:öntés és sajtolás
75. 75 Különféle üvegtárgyak
76. 76 Különféle üvegtárgyak
77. 77 Hidrátkerámiák: cementgyártás Nyersanyag: mészko és agyag
Elokészítés: orlés, keverés
Kiégetés: 1300
1500 Co-on, forgó kemencében ? ez a klinkerképzodés
Aprítás: orlés porrá ? ez a cement
Felhasználás: a cement vízzel keverve megköt
78. 78 Cementgyártás: égeto kemence
79. 79 A cement átalakulása betonná A cement és a homok (sóder) víz hatására stabil hidrátkristállyá alakul át
A folyamat szobahomérsékleten megy végbe, végleges kikeményedés 28 nap után
80. 80 Beton szerkezetek: híd
81. 81 Égetett kerámiák Nyersanyag: agyag ? tégla, cserép, edényekkaolin ? porcelán
Folyamatok:
agyag elokészítés, keverék képzés,
formázás, szárítás,
égetés, bevonás mázzal
Dekoráció (dísztárgyak esetében)
82. 82 Tégla és cserép gyártás Agyag elokészítés, homogenizálás
Sajtolás megfelelo szelvény méretre, menet közben darabolás
Szárítás meleg levegovel (a kémiailag nem kötött víz távozása)
Égetés 920
1000 Co-on (kerámia kötés létrejötte)
83. 83 Burkolólapok gyártása Alapanyag: agyag, dolomit- és mészko liszt, tört lapok
Feldolgozás:
Keverés és orlés
Présgépen formára sajtolás nedves állapotban
Szárítás 2% nedvességtartalomra
Égetés 1035
1060 Co-on
Mázzal bevonás, égetés 930
950 Co-on
84. 84 Agyagkerámiák alkalmazása
85. 85 Agyagkerámiák alkalmazása
86. 86 Agyagkerámiák alkalmazása
87. 87 Porcelán termékek
88. 88 Muszaki kerámiák gyártása Alapanyagok:
Mukorund (Al2O3)
Szilícium-karbid (SiC),
Szilicium-nitrid (Si3N4)
Bór-karbid (B4C)
A gyártás folyamata:
Por elokészítés (orlés, keverés)
Formázás, sajtolás
Zsugorító izzítás (szinterelés)
Végso megmunkálás
89. 89 Sajtolás és szinterelés
90. 90 Autóipari alkalmazások:sziliciumnitrid kerámia alkatrészek
91. 91 Autóipari alkalmazások:szelep muködtetés
92. 92 Kerámia perselyek
93. 93 Urrepülogép burkolat
94. 94 Hoszigetelo kerámiák: kozetgyapot (pl. Isolyth) Alapanyag:bazalt, mészko, dolomit
Feldolgozás:
Keverék megolvasztása (1350
1450 Co)
Szálazás centrifugális fúvással (5
7 ľm)
Mugyanta és olaj-emulziós porlasztás (ez teszi alaktartóvá és víztaszítóvá a szálakat)
Suruség 40
220 kg/m3, hovezetési tényezo 0,032
0,042 W/(m Ko)
95. 95 Hoszigetelo kerámiák: üveggyapot (pl. Therwoolin) Alapanyag:boroszilikát bázisú üvegszál (5
6 ľm)
Kötoanyag: fenol-formaldehid
Suruség 10
100 kg/m3, hovezetési tényezo 0,03
0,04 W/(m Ko)
Éghetetlen szigetelo anyag
Tekercsben vagy lapokban hozzák forgalomba
96. 96 Egyatomos kerámiák Gyémánt:
Természetes: bányásszák
Mesterséges: 3000 Co-on, 7500 MPa nyomáson szénbol kristályosítják
Köbös bór-nitrid (CBN)
Csak mesterségesen állítható elo bór-nitrid ásványból
1500 Co feletti homérsékleten, 8500 MPa nyomással képzodik
97. 97 Egyatomos kerámiák alkalmazása Húzógyuruk volfrám és egyéb nagy homérsékleten alakítható fémekhez (elsosorban mesterséges gyémántból)
Forgácsoló szerszámok:
A szerszám élére raknak fel vékony rétegben kis szemcséket
Nagy sebességu forgácsolás köbös bórnitriddel elonyösebb