Loading presentation...
Prezi is an interactive zooming presentation

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Materiallära

No description
by

Rasmus Brugge

on 13 March 2017

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Materiallära

Innehåll
Begrepp och teorier som är nödvändiga för att förstå materiallära.

Materials tekniska egenskaper, till exempel termiska, elektriska, mekaniska och kemiska.

Materialens möjligheter och begränsningar utifrån olika användningsområden.

Materiallära
Mål
Eleven använder tekniska begrepp och teorier.

Eleven redogör för tekniska egenskaper hos olika material samt för hur och när de kan användas.

Eleven löser tekniska problem, använder med handledare lämpliga arbetsmetoder samt dokumenterar arbetet och resultatet.
Förmågor

Förmåga att använda teknikvetenskapliga metoder, begrepp och teorier.

Förmåga att lösa tekniska problem.
Innehåll, mål och förmågor
Materialens egenskaper och möjligheter
Begrepp som beskriver materialens egenskaper
Densitet
Materialets vikt
per volymsenet
Mäts i enheten kg/m3
Densitet i förhållande
till hållfasthet
Mekaniska begrepp
Hållfasthet
Fysikaliska begrepp
Resistivitet
Värmeledning
Keramer
Plast
Tegel
Glas
Keramik
Keramik
Betong
Kakel
Cement
Uppgift 2
Hållfasthet är ett mått på hur mycket belastning något klarar.
Det är materialets förmåga att inte gå sänder vid belastning
Beror på material och design (form)
Ett mått på belastning i materialet
Kraft per ytenhet, σ=F/A
Mäts i N/mm2 eller MPa
Spänning
Materialets förmåga att leda värme
Mäts i enheten W/mK eller W/mºC
Materialets förmåga att
motstå ledning av elektrisk ström
Mäts i enheten Ωm
Material krymper i kyla och växer i värme.
Längdutvidgningskoefficienten mäts i enheten /K (per kelvin) eller /ºC
Ekvation
Sprödhet
Duktilitet
...och hur uppfyller vi detta?
Hållfasthet
Längdutvidgning
Styvhet
Materialets förmåga att motstå deformation när det utsätts för belastning.
Om något belastas enligt bilden nedan så kommer det att böja sig. Ju styvare materialet är desto mindre böjs den. En bräda av trä böjer sig mer än en plåt av stål eftersom trä har lägre styvhet än stål.
Styvhet mäts med Elasticitetsmodulen (E-modulen) som har enheten N/mm2 eller MPa
Ett mått på hur starkt materialet är, alltså hur bra det är på att stå emot yttre mekaniska krafter.
Hållfastheten hos ett material anges med en brottgräns och en sträckgräns. Vid brottgränsen går materialet av och vid sträckgränser deformeras materialet plastiskt.
Enhet N/mm2 eller MPa
Begrepp
Töjning
Hårdhet
Materialets förmåga att motstå
lokal
plastisk deformation (eller materialets förmåga att motstå vassa föremål).
Diamant har mycket hög hårdhet, metaller lägre och plaster/gummi ännu lägre
Deformation
När materialet utsätts för belastning ändras dess form. Det
deformeras
.
Andra viktiga egenskaper
Korrosion
Nötningsbeständighet
Friktion
Tillverkning
Miljö och återvinning
Pris
Densitet i kg/liter:
Bly 11
Koppar 9
Stål 8
Aluminium 3
Vatten 1
Plast 1
Trä 0,5
Luft 0,001
Längdutvidgningskoefficient i miljondelar/K
Stål 11
Titan 9
Hårdmetall 5
Trä 4
Plast 80
Trä 0,1
Brottgräns i MPa (N/mm2):
Järn 200
Stål 500
Härdat stål 1000
Glas (teoretisk) 180
Glas (praktisk) 30
Plast 50
Naturgummi 20
Aluminiumlegering 350
Erik Andersson Järn
Astrid Chaparro Stål
Erik Edberg Rostfritt stål
Melina Egelstad Titan
Christoffer Eid Aluminium
Daniel Engman Koppar
Jack Fogelmark Plast, polyamid
Anton Gefvert Plast, polypropen
Jacob Gustafsson Svensk Gummi
Adrian Hedqvist Betong
Anton Hellström Lera
Joel Huth Tegel
Oscar Högström Glas
Adam Jädeby Trä
Fredrik Jäderland Järn
Magnus Kallin Stål
Caroline Magnenat Rostfritt stål
Ylva Malmberg Aluminium
Kok Yang Ng Titan
Jesper Rosvall Koppar
Sergen Sagici Plast, polyamid
Mattias Sedin Plast, polypropen
Anton Strömbom Gummi
Michael Talts Ellertsen Betong
Carl Vargklint Lera
Fredrik Wisborg Trä
Emil Åkerman Glas
Uppgift 1
Uppgiften går ut på att kartlägga ett materials tekniska egenskaper. Egenskaperna ska om möjligt beskrivas med kvantitativa data. Tillsammans skapar vi en materialmatris som kan användas för att orientera sig bland materialen
Följande tekniska egenskaper ska kartläggas:
Densitet
Resistivitet
Värmelednings-förmåga
Längdutvidgningskoefficient
Brottspänning
Styvhet, E-modul
Hårdhet
Duktilt eller sprött
Andra viktiga egenskaper
Vi diskuterar i grupper kring produkters behov och hur de med lämligt materialval kan tillgodoses. I denna diskussion använder vi begrepp och teorier som vi gått igenom. Diskssionen ska även handla om materials möjligheter och begränsningar.

Uppgift 3
Se till att få rätt enhet.
Stål
Aluminiumlegeringar
Metaller
Kopparlegeringar
Gjuta

Smida

Svetsa
Svarva

Fräsa

Borra
Titan
Övningar
Gummi 0,5 MPa
Möjligheter
God hållfasthet (brottspänning upp till 1000 MPa)
Kan legeras för att få olika egenskaper
God svetsbarhet (särskilt vid låg kolhalt)
Kan gjutas
Både hållfast och duktilt
God härdbarhet
God värmeledningsförmåga
Begränsningar
Hög densitet
Korrosion (rost)
Maskiner
Byggnader
Fordon
Vapen
Broar
Motorer
Verktyg
etc.
Järn+Kol=Stål (kolhalt 0,01-1,3%)
Kolhalten bestämmer egenskaper
Rostfritt stål, >12% krom bildar kromoxid som skyddar ytan
Högre kolhalt ger högre brottspänning och mindre duktilitet
Järn är den mest använda metallen som använts i 4500 år
Användningsområden
Möjligheter
Begränsningar
Användningsområden
Låg densitet (2700 kg/m3) i förhållande till hållfasthet (brottgräns ca 350 MPa )
Korrosionshärdig
Lätt att bearbeta
Duktilt
Lätt att återvinna
God elektrisk ledningsförmåga
God värmeledningsförmåga
Dyrt att framställa
Ej magnetiskt
Burkar för drycker
Högströmsledningar
Flygplanskroppar
Fälgar
Stegar
Båtar
Motorer
Fasad- och takplåt
Matfolie
Maskiner
Bygg material.
Brons (koppar, tenn, bly och aluminium)
Mässing (koppar och zink)
10 000 år sedan
Möjligheter
Begränsningar
Användningsområden
Bra värmeledare
Bra elektrisk ledare
Lätt att bearbeta
Bakteriedödande
Korrosionshärdig (bildar hinna av ärg)
VVS-detaljer (mässing)
Tak
Sladdar, kablar
Kretskort
Lager (blybrons)
Fjädrar (tennbrons)
Möjligheter
Begränsningar
Användningsområden
Mycket starkt i förhållande till vikt
Stekpanna
Handtag till stekpanna
Bildäck
Lättmetallfälg
Fläktrem
Bromsbelägg
Kraftledning
Sjukvård
Tandvård
Flygteknik
Rymdteknik
Smycken
Hög densitet
Mjukt
Föremålen i tabellen tillverkas idag i ett annat material än de gjorde förr. Komplettera tabellen genom att fylla i vilket material som nu används och vilken/vilka egenskaper man vunnit och förlorat.
Cykelram
Betongborr
Cykelhandtag
Kastspö
Termos
Elsladd
Vilka materialegenskaper är viktiga för produkterna?
Vilka material har dessa egenskaper?
Svårt att bearbeta
Dyrt
Hög hållfasthet
Låg densitet
Hårt
Korrosionshärdig
Konstruktionsmaterialen
Trä
Plast = Polymer + tillsats
Formsprutning
Snabb produktion
Billigt
Värmeisolerande
Formbar
Estetik
Ytor (måla, lacka, strukturer)
Möjligheter
Begränsningar
Miljö
Stor värmeutvidgning
Låg hållfasthet
UV-känsliga
Dålig värmeledningsförmåga
Dålig elektrisk ledningsförmåga
Temperaturkänslig
Åldras med tid, temperatur och strålning
Användningsområden
Gummi
Rör
Kabelisolering
Behållare
Flaskor
Leksaker
Plastpåsar
Förpackningar
Avloppsrör
Höljen och kåpor
Elektriska apparater
Vitvaror
Lyktglas till bilar
Krossäkra fönster
Hushållsmaskiner
Däck
Gummilister
Gummisnoddar
Maskinremmar
Fjäderelement
Vibrationsdämpare
Slangar
Packningar
Transportband
Stövlar
Gasmasker
Det naturliga valet
Hög styvhet
Mycket hög hållfasthet
Värmebeständiga
Hårda
Mycket korrosions härdigt
Polymerer
Har långa molekyler av kol som löses upp vid höjd temperatur
Naturligt och miljövänligt
Allsidigt och lätt att bygga med
Spika och skruva direkt
Lätt att bearbeta
Starkt i fiberriktningen
Ruttnar i fukt
Möglar i fukt
Brandfarligt
Tekniska keramer
Klassiska keramer
Består av lera och mineraler
Möjligheter
Används till:
Badrum
Tak
Byggnader
Tallrikar, skålar
Begränsningar
Spröda
Dålig ledare av värme och el
Försvagas av sprickor
Består av metaller och mineraler
Gemensamt för polymerer är att de kan formsprutas (gjutas) vilket öppnar möjligheter för formgivning och ekonomisk produktion
Bra ledare
Formbara
Allsidiga
Duktila
Hållfasta
Hårda, spröda och stabila
Formbart och billigt
Elastiskt och tätande
Uppgiften är den samma som i uppgift 2, men här är redovisningen skriftlig och individuell. Uppgiften kommer att betygsättas med betyg A till F
Övning: Bestäm ett föremåls materials densitet genom att använda en våg.
Såga, Stansa, Pressa, Borra
Lab densitet på Phet colorado
Om ett material utsätts för belastning, ändrar det form. Ett duktilt material har god förmåga att ändra form utan att gå sönder. Ett sprött material däremot, kan endast deformeras lite, sedan spricker det.
Duktilitet är ett mått på ett materials förmåga att utsättas för plastisk deformation utan att sprickbildning uppstår.
Plastisk deformation
När materialet inte återfår sin form efter att belastningen tagits bort - har det deformerats plastiskt.
Övningar
Jobba gruppvis och förklara följande begrepp. SKRIV NED en förklaring på varje begrepp.
Densitet
Resistivitet
Längdutvidgning
Värmeledning
Sprödhet/duktilitet
Styvhet
Hållfasthet
Hårdhet
Förstår du
tiopotenser?
Förstår du potenser?
Kan du prefix?
M=Mega=miljon=10^6
Kan du prefix?
G=Giga=miljard=
=10^9
Förklara med egna ord vad det innebär att ett material har
a) hög densitet
b) låg resistivitet
c) hög längdutvidgningsförmåga
d) låg värmeledningsförmåga
Ge exempel på material med:
a) låg densitet
b) hög densitet och hög värmeledningsförmåga
c) låg densitet och låg värmeledningsförmåga
d) hög densitet, låg resistivitet och hög värmeledningsförmåga
e) hög längdutvidgningsförmåga och låg värmeledningsförmåga
Legering
Ett material som består av två eller flera olika grundämnen där minst ett av ämnena är en metall.
Vad har ni för förväntningar och önskemål på teknikområdet Materiallära?
Förväntningar och önskemål
Elasticitetsmodul
för olika material
Vad betyder det att ett material har
a) hög styvhet
b) är duktilt
c) Har låg hållfasthet
d) Har hög hårdhet

Ge exempel på material som har
a) hög styvhet
b) låg styvhet och är duktilt
c) låg hållfasthet och är sprött
d) Låg densitet, hög hållfasthet
Full transcript