Wybrane materiały konstrukcyjne - wzór sprawozdania

POLITECHNIKA GDAŃSKA
Wydział Mechaniczny
Katedra Inżynierii Materiałowej
Laboratorium Materiałów Inżynierskich
SPRAWOZDANIE
Wybrane materiały w konstrukcji środków transportu
Imię i Nazwisko
Wydział, studia
Grupa
Ocena
Data
Podpis
Przebieg ćwiczenia:
1. Wejściówka: Wymień po kilka materiałów na zastosowania podane w instrukcji. Przegląd
wybranych materiałów w konstrukcji środków transportu. Materiały pomocnicze do ćwiczeń rozdz. 5.
2. Wybór optymalnego materiału na rurki ramy roweru (wyścigowego, turystycznego)
W oparciu o charakterystykę materiałów podaną w materiałach pomocniczych do ćwiczeń określ skład,
funkcjonalność każdego z materiałów wymienionych w tabeli w odniesieniu do zastosowania na ramę roweru i określ
zalety i wady każdego z nich. Wybierz (w oparciu o dokonany ranking materiałów optymalny materiał na rower a/
wyścigowy, b/ turystyczny biorąc dodatkowo pod uwagę wielkość produkcji i metodę wykonania rurek. Uzasadnij
Materiał,
Stop Al
Naprężenie
niszczące σf , MPa,
gęstość ρ[Mg/m3]
440
ρ=2,7
Stop tytanu
900
ρ=4,45
Stop Mg
285
ρ=1,7
Stal
wysokowytrzymała
1100
ρ=7,8
Stal maraging
1750
CFRP – kompozyt
węglowy
550
ρ=1,8
Drewno Buk
132 ρ=0,75
Optymalne materiały na rower:
wyścigowy
z uzasadnieniem,
biorąc
dodatkowo pod uwagę wielkość
produkcji
turystyczny
M=σf2/3 /ρ,
Cena
zł/kg
w
Zalety i wady
2. Ocena materiałów na łopatki sprężarki i turbiny silnika turbinowego
Zapoznaj się ze schematem silnika turbinowego i zwróć uwagę na temperatury panujące w poszczególnych
obszarach tego silnika. Porównaj temperatury w których pracuje sprężarka i turbina. Spośród następujących
materiałów określ czy nadają się na łopatki a/ sprężarki b/ turbiny silnika turbinowego. Uzasadnij swój wybór.
Stop Al
Materiał
Kompozyty
o Mosiądz
Co-24Cr-10NiIncoloy :Ni- Stal nierdzewna
Al-2,2Cuosnowie
Cu-40Zn-4MnFe
7W+4Ta
34Fe-13Crżaroodporna
1,5Mg-1Fe-1Ni
poliimidowej
z
6Mo-2,5Ti)
0,2C-25Cr-1,5Mn
włóknami szklanymi
ferrytyczna
Czy nadaje się na
łopatki sprężarki?
(uzasadnienie)
Czy nadaje się na
łopatki turbiny?
(uzasadnienie)
3. Porównanie struktury i właściwości materiałów na wybrane konstrukcje
a/ Dobierz eksponaty materiałów oraz zdjęcia ich mikrostruktur do zastosowań w konstrukcji: ramy karoserii
samochodu, drzwi samochodu osobowego, poszycia skrzydeł samolotu pasażerskiego, kadłuba i nadbudówki statku
rybackiego, b/ podaj ogólną ocenę materiału ( w skali 1-6), c/ Uzasadnij wybór w kategoriach wybranych spośród : 1.
wytrzymałości Re (Rm), 2. sztywności E, 3. plastyczności (A),
4. odporności na pękanie (KIc), 5. gęstości ρ, 6. maksymalnej temperatury ciągłej pracy T p , 7. odporności na korozję,
8. własności technologicznych (spawalność, skrawalność, tłoczność), 9. ceny .
Oceniaj tylko wybrane (2-4) właściwości, które mają znaczenie dla danego zastosowania.
Przykład: patrz tabela : stal niskowęglowa
Materiał
Numer zdjęcia,
opis
Stal niskowęglowa
np. nr 5
Struktura
ferrytycznoperlityczna z przewagą
miękkiego i plastycznego
ferrytu
Stal wysokowytrzymała
Fe-0.35%C1.5%Mn0.25%Mo
Stal
nierdzewna
0,07C-14Cr6Ni-2Mo-2Cu1Mn
Stal
maraging
Fe-18Ni-8,5Co5Mo
(<0,03%C)
rama
karoserii
samochodu
osobowego
drzwi
samochodu
osobowego
Dobre połączenie
wytrzymałości,
sztywności
i
plastyczności
tani, ale ciężki
b. sztywny i
plastyczny
(podatny
do
tloczenia), tani
ale ciężki,
poszycie skrzydeł
samolotu
pasażerskiego
Kadłub (30m)
statku
rybackiego
nadbudówka
statku
rybackiego
Dostatecznie
wytrzymały i sztywny
ale zdecydowanie
za cieżki
Wytrzymały,
sztywny, spawalny,
tani,
ale
mała
odporność
na
korozję
(koszt
remontów), ciężki
sztywny, spawalny,
tani, ale mała odporność na
korozję(koszt
remontów),
ciężki
Materiał
Numer zdjęcia,
opis
rama
karoserii
samochodu
osobowego
drzwi
samochodu
osobowego
poszycie skrzydeł
samolotu
pasażerskiego
Kadłub (30m)
statku
rybackiego
nadbudówka
statku
rybackiego
Stop Al
Al-4,4Cu-1,5Mg0,6Mn
Przesycony i
starzony
samorzutnie
ocena
Stop Al
Al-5,6Zn2,5Mg- 1,6Cu
przesycony i
starzony
sztucznie
stop tytanu
Ti-6Al—4V
ocena
laminat
z
ciągłych
włókien
węglowych/
żywica
epoksydowa
ocena
kompozyt
poliestrowo/
szklany(cięte
włókna)
ocena