Medžiagų mokslas ir technologijos yra viena svarbiausių disciplinų beveik visiems studentams, studijuojantiems mechanikos inžineriją. Neįmanoma įsivaizduoti ir įgyvendinti naujų pokyčių, galinčių konkuruoti tarptautinėje rinkoje, be išsamių šios temos žinių.
Įvairių žaliavų asortimento ir jų savybių studijavimas yra medžiagų mokslo kursas. Įvairios naudojamų medžiagų savybės nulemia jų taikymo sritį inžinerijoje. Vidinė metalo arba kompozicinio lydinio struktūra turi tiesioginės įtakos gaminio kokybei.
Pagrindinės funkcijos
Medžiagų mokslas ir konstrukcinių medžiagų technologija išryškina keturias svarbiausias bet kurio metalo ar lydinio savybes. Visų pirma, tai yra fizinės ir mechaninės savybės, leidžiančios numatyti būsimo gaminio eksploatacines ir technologines savybes. Pagrindinė mechaninė savybėčia yra stiprybė - tai tiesiogiai veikia gatavo produkto nesunaikinamumą, veikiant darbo krūviams. Naikinimo ir stiprybės doktrina yra viena iš svarbiausių pagrindinio kurso „medžiagų mokslas ir technologijos“komponentų. Šis mokslas sudaro teorinį pagrindą ieškant tinkamų konstrukcinių lydinių ir komponentų norimų stiprumo charakteristikų dalių gamybai. Technologinės ir eksploatacinės savybės leidžia numatyti gatavo gaminio elgesį veikiant darbinėms ir ekstremalioms apkrovoms, apskaičiuoti stiprumo ribas ir įvertinti viso mechanizmo patvarumą.
Pagrindinės medžiagos
Per pastaruosius šimtmečius metalas buvo pagrindinė mašinų ir mechanizmų kūrimo medžiaga. Todėl disciplina „medžiagų mokslas“didelį dėmesį skiria metalo mokslui – mokslui apie metalus ir jų lydinius. Didelį indėlį į jo plėtrą įnešė sovietų mokslininkai: Anosovas P. P., Kurnakovas N. S., Černovas D. K. ir kiti.
Medžiagų mokslo tikslai
Medžiagų mokslo pagrindus būsimieji inžinieriai privalo studijuoti. Galų gale, pagrindinis šios disciplinos įtraukimo į mokymo programą tikslas yra išmokyti inžinerijos studentus tinkamai pasirinkti inžineriniams gaminiams skirtą medžiagą, kad būtų pratęstas jų naudojimo laikas.
Šio tikslo pasiekimas padės būsimiems inžinieriams išspręsti šias problemas:
- Teisingai įvertinkite technines medžiagos savybes, analizuodami gamybos sąlygasproduktas ir jo naudojimo laikas.
- Turėti gerai suformuotas mokslines idėjas apie realias galimybes pagerinti bet kokias metalo ar lydinio savybes keičiant jo struktūrą.
- Žinokite apie visus medžiagų grūdinimo būdus, kurie gali užtikrinti įrankių ir gaminių patvarumą ir našumą.
- Turėkite naujausių žinių apie pagrindines naudojamas medžiagų grupes, šių grupių savybes ir taikymo sritį.
Reikalingos žinios
Kursas „Medžiagotyra ir konstrukcinių medžiagų technologija“skirtas tiems studentams, kurie jau supranta ir gali paaiškinti tokių charakteristikų reikšmę kaip įtempis, apkrova, plastinė ir tamprioji deformacija, medžiagos agregacijos būsena, atominės- metalų kristalinė struktūra, cheminių ryšių rūšys, pagrindinės metalų fizinės savybės. Studijų metu studentai išklauso pagrindinius mokymus, kurie jiems bus naudingi norint įveikti profilio disciplinas. Pažangesni kursai apima įvairius gamybos procesus ir technologijas, kuriose medžiagų mokslas ir technologijos vaidina svarbų vaidmenį.
Kas dirba?
Metalų ir lydinių projektavimo ypatybių ir techninių charakteristikų išmanymas pravers technologui, inžinieriui ar dizaineriui, dirbančiam šiuolaikinių mašinų ir mechanizmų eksploatavimo srityje. Naujų medžiagų technologijų srities specialistai gali rasti savo darbo vietą inžinerijos, automobilių, aviacijos,energetikos ir kosmoso pramonė. Pastaruoju metu gynybos pramonėje ir komunikacijos plėtros srityje trūksta specialistų, turinčių medžiagų mokslo ir technologijų diplomą.
Medžiagų mokslo plėtra
Kaip atskira disciplina, medžiagų mokslas yra tipiško taikomojo mokslo pavyzdys, paaiškinantis įvairių metalų ir jų lydinių sudėtį, struktūrą ir savybes skirtingomis sąlygomis.
Gebėjimą išgauti metalą ir gaminti įvairius lydinius žmogus įgijo primityvios bendruomeninės sistemos irimo laikotarpiu. Tačiau kaip atskiras mokslas, medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos buvo pradėti tyrinėti šiek tiek daugiau nei prieš 200 metų. XVIII amžiaus pradžia – prancūzų enciklopedisto Réaumuro atradimų laikotarpis, pirmasis pabandęs ištirti vidinę metalų sandarą. Panašius tyrimus atliko anglų gamintojas Grignonas, kuris 1775 metais parašė trumpą ataskaitą apie jo atrastą stulpelinę struktūrą, kuri susidaro kietėjant geležies.
Rusijos imperijoje pirmieji moksliniai darbai metalurgijos srityje priklausė M. V. Lomonosovui, kuris savo žinyne bandė trumpai paaiškinti įvairių metalurgijos procesų esmę.
Metalo mokslas padarė didelį šuolį į priekį XIX amžiaus pradžioje, kai buvo sukurti nauji įvairių medžiagų tyrimo metodai. 1831 metais P. P. Anosovo darbai parodė galimybę tirti metalus mikroskopu. Po to keli mokslininkai iš daugelio šalių moksliškai įrodėstruktūriniai metalų pokyčiai nuolat aušinant.
Po šimto metų optinių mikroskopų era nustojo egzistuoti. Konstrukcinių medžiagų technologija negalėjo padaryti naujų atradimų naudojant pasenusius metodus. Optiką pakeitė elektronika. Metalo mokslas pradėjo naudoti elektroninius stebėjimo metodus, ypač neutronų difrakciją ir elektronų difrakciją. Šių naujų technologijų pagalba metalų ir lydinių pjūvius galima padidinti iki 1000 kartų, vadinasi, yra kur kas daugiau pagrindo mokslinėms išvadoms.
Teorinė informacija apie medžiagų struktūrą
Studijuodami discipliną, studentai įgyja teorinių žinių apie metalų ir lydinių vidinę sandarą. Kurso pabaigoje studentai turi būti įgiję šiuos įgūdžius ir gebėjimus:
- apie vidinę metalų kristalinę struktūrą;
- apie anizotropiją ir izotropiją. Kas sukelia šias savybes ir kaip jas galima paveikti;
- apie įvairius metalų ir lydinių struktūros defektus;
- apie vidinės medžiagos struktūros tyrimo metodus.
Praktinės medžiagotyros disciplinos studijos
Medžiagų mokslo katedra yra kiekviename technikos universitete. Kurso metu studentas studijuoja šiuos metodus ir technologijas:
Metalurgijos pagrindai – istorija ir šiuolaikiniai metalų lydinių gamybos metodai. Plieno ir geležies gamyba moderniose aukštakrosnėse. Plieno ir ketaus liejimas, gaminių kokybės gerinimo būdaimetalurgijos gamyba. Plieno klasifikavimas ir ženklinimas, jo techninės ir fizinės charakteristikos. Spalvotųjų metalų ir jų lydinių lydymas, aliuminio, vario, titano ir kitų spalvotųjų metalų gamyba. Naudota įranga
- Medžiagotyros pagrindai apima liejyklos gamybos, jos dabartinės būklės, bendrųjų liejinių gamybos technologinių schemų tyrimą.
- Plastinės deformacijos teorija, kuo skiriasi š altoji ir karštoji deformacija, kas yra grūdinimas darbe, karštojo štampavimo esmė, š altojo štampavimo metodai, štampavimo medžiagų panaudojimo sritis.
- Kalimas: šio proceso esmė ir pagrindinės operacijos. Kas yra valcavimo gaminiai ir kur jie naudojami, kokia įranga reikalinga valcavimui ir braižymui. Kaip galutiniai produktai gaunami naudojant šias technologijas ir kur jie naudojami.
- Suvirinimo gamyba, jos bendrosios charakteristikos ir plėtros perspektyvos, įvairių medžiagų suvirinimo metodų klasifikacija. Fizikiniai ir cheminiai procesai suvirinimo siūlėms gauti.
- Sudėtinės medžiagos. Plastikai. Gavimo būdai, bendrosios charakteristikos. Darbo su kompozitinėmis medžiagomis metodai. Galimos paraiškos.
Šiuolaikinė medžiagų mokslo plėtra
Pastaruoju metu medžiagų mokslas gavo stiprų postūmį vystytis. Naujų medžiagų poreikis privertė mokslininkus galvoti apie grynų ir itin grynų metalų gavimą, vyksta kūrimo darbaiįvairios žaliavos pagal iš pradžių apskaičiuotas charakteristikas. Šiuolaikinės konstrukcinių medžiagų technologijos siūlo naudoti naujas, o ne standartines metalines medžiagas. Daugiau dėmesio skiriama plastikų, keramikos, kompozitinių medžiagų, kurių stiprumo parametrai yra suderinami su metalo gaminiais, tačiau neturi trūkumų, naudojimui.
