9 клас 24.10.2024 Визначення доцільності використання у комплексному виробі традиційних, полімерних та композиційних матеріалів

 

9 клас    24.10.2024

ТЕМА: Визначення доцільності використання у комплексному виробі традиційних (метал, деревина), полімерних та композиційних матеріалів

I. Актуалізація опорних знань. Проблемне завдання.

Завдання 1

    Ви вже ознайомилися з кількома групами конструкційних матеріалів: деревиною, деревинними матеріалами, металами, полімерами та композитами. Розгляньте фото різних виробів, зображених на малюнку 1. Які з відомих вам матеріалів можна використати у конструкції зображених виробів? 

                                  Мал. 1. Комплексні вироби: а — ручний візок, б — шкільний стілець,                                      в — силовий каркас сучасного легкового автомобіля

    Межі використання різних конструкційних матеріалів у виробництві доволі відносні. Сьогодні можна знайти інформацію про автомобілі, виготовлені з деревини (англійські автомобілі марки «Морган»), меблі з тканини й наповнювача тощо. І сьогодні  варто ознайомитися з переліком виробів, у яких традиційно використовується той чи інший конструкційний матеріал.

Завдання 2

Розгляньте схему на малюнку 3. Доповніть перелік предметів, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є деревина та деревинні матеріали.

Мал. 3. Вироби, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є деревина

Деревина є одним із найдавніших і традиційних матеріалів, які використовує людство. З давніх-давен на території сучасної України, що густо вкрита лісами, дерево було найбільш доступним, універсальним й улюбленим матеріалом. У деревині легкість поєднується з міцністю, пружність із в'язкістю; вона може бути білою й забарвленою, чистою та з дивовижною текстурою, піддається багатьом способам обробки. Завдяки цьому деревину здавна широко використовують у багатьох галузях промисловості — під час столярних робіт, виготовлення меблів, житла, створення побутових речей, іграшок, музичних інструментів тощо. Якщо планується виготовлення виробів декоративно-ужиткового мистецтва, то деревина та деревинні матеріали поряд із металом є найпридатнішими для такого виду робіт.

Завдання 3

    Розгляньте малюнок 4. Доповніть перелік предметів, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є метал.

Зауважте: обираючи та розробляючи конструкції комплексного виробу, який демонструє принцип дії або конструктивні особливості певних машин і механізмів, варто використовувати матеріали, з яких виготовлені машини-прототипи.

Мал. 4. Вироби, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є метал

Завдання 4

Розгляньте малюнок 5. Доповніть перелік предметів, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є пластмаси та композити.

Мал. 5. Вироби, для виготовлення яких основним конструкційним матеріалом є пластмаси та композити

II. Вивчення нового матеріалу

 

Мал. 6. Приклади застосування композитів замість сталей і деревини:

                                     а — карбонові труби; б — меблі з композиційних матеріалів;                                                         в — цифровий  вимірювальний інструмент з карбону;                                                г — лопать весла з поліамідних або карбонових композитів

Якщо проаналізувати сучасний перелік виробів і деталей, які виготовляють із композитів, то виявиться, що в багатьох галузях вони починають витісняти сталі та деревину (мал. 6). Сталеві та дюралюмінієві труби у конструкціях замінюють карбоновими (мал. 6, а), у виробництві меблів деревина також поступається пластикам і композитам (мал. 6, б). Окрім того, що вимірювальний інструмент стає цифровим, його робочі поверхні також виготовляють із карбону (мал. 6, в). Про спортивне спорядження годі й казати: весла, жердини, спортивні луки тощо давно виготовляють із поліамідних та карбонових волокон, просочених епоксидними смолами (мал. 6, г). 

Утім, слід пам'ятати про високу вартість вихідних матеріалів і складність роботи з композитами на їх основі. Де немає потреби у заощадженні ваги та здатності деталей витримувати великі навантаження, варто застосовувати термопласти, пінополістирол та склопластики.

Під час вибору матеріалів для комплексного виробу слід дотримуватися правила, яке є спільним і для виробництва, і для шкільних майстерень: матеріал деталі (виробу) має бути якомога легше оброблюваним і водночас зберігати всі потрібні для конструкції механічні властивості. Конфігурація деталі має бути якомога простішою й давати змогу застосовувати високопродуктивні способи обробки.

Під час виготовлення комплексного виробу можна вдаватися до заміни одних конструкційних матеріалів іншими: доступнішими, дешевшими, які легко піддаються обробці, меншими за вагою. Застосовуючи заміну одного матеріалу іншим, слід враховувати функціональне призначення виробу (просте відтворення форми об'єкта або його діючої моделі) та умови середовища, у якому він перебуватиме або працюватиме.

Один і той самий виріб можна виготовити з різних матеріалів. Наприклад, свічник може бути зроблений з деревини, пластику, металу, кераміки, скла, каменю (мал. 7) тощо або ж із кількох матеріалів, скомбінованих в одному виробі.

 Технологічні та конструкційні властивості кожного з названих матеріалів обумовлюють форму виробу.

Мал. 7. Можливості використання різних конструкційних матеріалів для виробів з однаковим призначенням: а — деревина; б — пластик; в — метал; г — кераміка;                  д — скло; е — камінь

    Обираючи матеріал для деталей комплексного виробу, треба зважати на те, як використовуватиметься виріб (виріб декоративно-ужиткового призначення, прилад або пристосування, модель чи макет, діюча модель).

Обирайте матеріал, який легко піддається обробці.

    У разі виготовлення недіючих моделей і макетів заміщуйте дорогі та складні в обробці матеріали дешевшими та легко оброблюваними.

III. Поглибте свої знання. Для допитливих.

Термін «кераміка» перекладається з грецької як «гончарна глина, плитка». Квартал, де жили й працювали гончарі у Стародавніх Афінах, мав назву «Керамікос».

Метал також має широке застосування у декоративно-прикладній творчості. В Україні високохудожні вироби виготовляли куванням, штампуванням, литтям, оздоблювали гравірованим малюнком, зерню, емаллю, черню. Широко використовували техніку філіграні.

    Якщо кузов легковика виготовляють із композитів, то у порівнянні зі сталевим він стає на 46 % легшим. Отже, полімери та композити все частіше витісняють у виробництві традиційні матеріали (деревину, метали) та технології, що з ними пов'язані.

 Утім, можна навести приклади, коли деревину як конструкційний матеріал використовують у непритаманних їй напрямах розробки та створення виробів (мал. 8).

                                                                 Мал. 8. Вироби з деревини:                                                                                   а — комп'ютерна «миша» з дерев'яним корпусом; б — велосипед

IV. Закріплення матеріалу

Чи добре засвоїли?

• 1. Для яких виробів найхарактернішим є застосування деревини як основного конструкційного матеріалу?
• 2. Для виготовлення яких виробів найчастіше застосовують метал як основний конструкційний матеріал?
• 3. Виготовлення яких виробів передбачає використання здебільшого пластмас і композитів як основних конструкційних матеріалів?

V. Домашнє завдання

Опрацювати теоретичний матеріал. Дайте письмову відповідь (на вибір) з питань № 1-3.

Відповіді надсилайте на ел.адресу: viktorshur28101962@gmail.com 

Не забувайте ставити число роботи, прізвище і клас.