predavanje 12 - izbor materijala
TRANSCRIPT
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
1/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 1
Mainski materijali- Predavanje (AS) -
Izbor materijala
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
2/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 2
VANOST TEHNIKIH MATERIJALA DANAS
Razmatranje i analiza strukture ugraenih materijala u automobil, avion, brod iliamac, bicikl, bilo koji kuni aparat, igraku, sportsku spravu nekad (doba naihoeva ili dedova) i danas, pokazuju da su oni sastavljeni od bitno drugaijihvrsta materijala.
Dananje konstrukcije su lake, trajnije, pouzdanije jeftinije i lepe od slinihnekad.
Broj, raznovrsnost i koliine materijala u stalnom su porastu - od masovnekoliine manjeg broja vrsta do dananjih vrlo velikih koliina mnogobrojnih
kombinacija tipova. Danas se procenjuje da raspolaemo s oko 70 000 vrstatehnikih materijala. U posljednjih 50-tak godina u upotrebu je ulo vie novihmaterijala nego u svim prethodnim vekovima! Na alost civilizacije, a nadobrobit tehnike, vei deo novih materijala proizaao je iz vojnoindustrijskogkompleksa. Materijali na bazi gvoa postiu zasienje u proizvodnji i potronji,a istovremeno raste udeo primene aluminijumskih, titanovih, magnezijskih, idrugih legura, polimernih i keramikih i posebno kompozitnih materijala.
Danas se raznovrsnost svojstava ostvaruje kombinacijom materijala specifinihsvojstava ime se postiu unapred odreene funkcije. Sve se vie govori o"projektovanju materijala" eljenih svojstava, posebno kod kompozita.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
3/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 3
Neki proizvodi nekad i danas
Usisivanekad i danas
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
4/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 4
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
5/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 5
UkupnaUkupna svetskasvetska proizvodnja materijalaproizvodnja materijala
1930.1940. 1950. 1960..
1970 1980. 1990.2000.Godina
Ukupna
svetskap
roizvodnja
/106
t1000
100
10
1
Bakar (8940 kg/m3)
Aluminijum (2710 kg/m3)
Kauuk (1000 kg/m3)
Cink (7130 kg/m3)
Sirovo eljezo (7800 kg/m3)
Polimeri (bez kauuka)
(1100 kg/m3
)
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
6/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 6
Kriva rasta proizvodnje iupotrebe materijala
razvijena je snana motivacija za tedljivo
koritenje materijala i energije, na svim podrujima,
trite roba je sve vie zasieno (npr. teka vozila), tehniki razvoj omoguuje ugradnju manjih koliina
materijala uz jednaku nosivost i pouzdanost
konstrukcija,
sve vee koliine recikliranih materijala smanjuju
potrebe za proizvodnjom primarnih poluproizvoda.
Neke prognoze govore o tome da nastupa eraintenzivne proizvodnje i koritenja polimernih
materijala, a tek krajem veka treba raunati s veom
primenom sada novih materijala - npr. kompozitnih ikeramikih.
U drugoj polovini XX veka izraeno je smanjenje proizvodnje metalnih
materijala. Ova stagnacija se objanjava sledeim injenicama:
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
7/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 7
Metali iMetali injihove legurenjihove legure
PPoolimerilimeriKeramike iKeramike i
staklastakla
KompozitiKompoziti
Podela materijalaPodela materijala
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
8/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 8
Metali i njihove legure
Dobri provodnicistruje i toplote
dobro deformabilniNeprovidni
Osetljivi nahemikalije, a neki i na
dejstvo atmosfereVisoke gustine
Fe, elik, Cu, Al,Ti, Bronza, ...
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
9/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 9
Keramike i stakla
Izolatori struje itoplote
Tvrdi, krti,nedeformabilni
Neki su providni
Doro korozionootporni
Vatrootporni
SiC, Si3N4,Al2O3, BaTiO3,
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
10/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 10
Polimeri
Izolatori struje itoplote
Vrlo fleksibilni,deformabilni, male
vrstoe
Neki su providni
Dobro korozionootporni
Neotporni na toplotu
Male gustine
Sve plastike,
Najlon, Guma, ...
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
11/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 11
Kompoziti
Visoka specifinavrstoa, udarna izamorna otpornost
Koroziono otporni
Skupi
Zapaljivi, toksini
Nepostojani uagresivnim sredinama
Osetljivost natemperaturu i vlagu
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
12/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 12
Napredni materijali
Elektroniki materijali,
superprovodnici, itd.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
13/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 13
Savremeni materiajali,
materijali budunosti Biorazgradivi materijali,
Nanomaterijali,
Penasti metali
Pametni materijali,
Biomimetiki materijali
MEMS - Mikro
elektro-mehaniki sistemi
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
14/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 14
Shema stanja i zbivanja s materijalom
KRUENJE SIROVINA I MATERIJALA - IVOTNI CIKLUS MATERIJALA
Svedeno na primarnu proizvodnju, udeo recikliranih materijala u razvijenimzemljama proseno iznosi:51 % za olovo 24 % za aluminijum 46 % za gvoe 23 % za cink37 % za bakar 15 % za kalaj
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
15/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 15
Proizvodniproces
Materijal
Kapital
Vreme
Energija
Informacije
Proizvod
Gubici materijalai energije
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
16/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 16
ODLUIVANJE O
MATERIJALIMA PRI
KONSTRUISANJU
Primaran zadatak svakeproizvodnje je proizvestikvalitetnije uz to bolja korisnasvojstva, lepi izgled i niucenu.
Navedeno je mogue postiiunapreenjem proizvodnihpostupaka izrade i konstrukcijskihreenja ali i pravilnim izborommaterijala.
Uslovi rada upotrebe
Funkcija
prenos meh. opt.oscilacija, toplote
Uslovi drutva itrita
tehnoloki,estetski, ekonomski,
zatita okoline
Materijali izbor materijala
Oblik i dimenzije konstruisanje
Proizvodniproces
Proizvodnaogranienja
i uslovi izradei montae
Povezanostkonstrukcijskogoblikovanja, izboramaterijala i naina
proizvodnje
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
17/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 17
Izbor materijala izvodi se najpre pri konstruisanju proizvoda, a ree tokom izrade ili
nabavke kada je to rezultat nepredvidivih kasnijih izmena u konstrukcijsko -tehnolokoj dokumentaciji ili radi pogrenih odluka u konstrukciji.
Proces razvoja proizvoda i izbora materijala odreuju etiri osnovne grupe faktora:
1. Tehniki funkcijski i eksploatacijski zahtevi kao i svojstva proizvoda,proizvodna svojstva, energetska svojstva, standardizacijska svojstva
2. Ekonomski trokovi razvoja i proizvodnje, cijena proizvoda, investicijskitrokovi, produktivnost i rentabilnost, mogunosti kooperacije, diverzificiranost
proizvoda, zemlje prodaje i dr.
3. Drutveni, humani potrebe ovjeka i drutva, ergonomska svojstva,mogunost recikliranja i utjecaj na okoli, kulturoloka (estetska) i informacijskasvojstva i dr.
4. Pravni norme, zakoni, propisi, zatita izuma, patenta, modela, postupkaproizvodnje (know how i know why) i dr.
Analizom navedenih faktora u konkretnoj situaciji izvode se kriteriji vrednovanja
konstrukcijskog rjeenja.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
18/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 18
Postupak razvoja proizvoda moe se podeliti u nekoliko karakteristinih loginih
faza, iako je celi proces rada nuno iterativan:
predstudija - koncipiranje, projektovanje i razrada varijanti reenja,
konstrukcijska i tehnoloka razrada izabranih varijanti.
Materijali se biraju u svakoj od navedenih faza, ali unutar razliite veliine skupa
materijala i s razliitim stepenom preciznosti rezultata.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
19/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 19
Koncipiranje
Projektovanje razrada varijanata
Konstrukcijsko tehnoloka razrada
PROIZVOD
TRINAPOTREBA IZBORMATERIJALA
Okvirni i. m.
svi materijali
Varijante mat.podskupovii vrste mat.
Vrste i tipovimaterijala detaljan i. m.
ALATI (METODE)KONSTRUISANJA
analizaizvodljivosti
metode vrednovanjavarijanata
metodeoptimiziranja
detaljne analize,npr. MKE
Podaci i znanjao materijalima
sastav struktura svojstva ponaanje
primena
Odgovarajuipostupciobrade ioplemenjiv.
INENJERSKA
ZNANJA
Mehanika
Termodinamika
Tehnikemodeliranja
Numerikemetode
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
20/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 20
Koncipiranje
Projektovanje
razrada varijanata
Konstrukcijsko tehnoloka razrada
PROIZVOD
TRINA
POTREBAIZBORMATERIJALA
Svi materijali
(slaba preciznost)
Podskupovi materijala(visoka preciznost)
Jedan materijal
(najbolja mogua prciznost)
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
21/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 21
Predstudija ili koncipiranjeje karakteristina najpre za razvoj novog proizvoda. Ufazi koncepta obino se trai nekoliko istaknutih svojstava - invarijantni zahtjevi
zasnovani na ispunjenju traene funkcije (npr. provodnik ili izolator, magnetian ili
nemagnetian, mala masa i sl.), a u obzir dolazi velik broj grupa i vrsta materijala.Ovde se utvruju prva ogranienja kao npr.: radna temperatura, agresivni mediji,
vrsta spoljanjeg optereenja, grubi oblik, dimenzije, izgled i sl. i predizabiru
mogue grupe materijala za dalju razradu varijanti.
Pri projektovanju i razradi varijanti reenja potrebne su to obuhvatnije
informacije o svojstvima materijala koje nalazimo u katalozima i bazama podataka.
Svakoj se varijanti reenja pridruuju odreeni materijali, a varijante podleu
vrednovanju prema unapred definisanim kriterijumima. Ovde se moe smanjitikoliina ugraenog materijala i broj ugraenih delova, smanjiti zalihe, razviti
proizvode koji zahtevaju manje energije ili poveati pouzdanost proizvoda. U ove
mogunosti takoe spada i filozofija konstruisanja s obzirom na zahtev reciklinosti
i obnovljivosti eksploatisanog proizvoda.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
22/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 22
Za konstrukcijsku i tehnoloku razradu bi trebalo da ostanu samo nekoliko
materijala - najee jedan osnovni i jedna ili dve zamene. Sada konstruktor itehnolog moraju napraviti konaan izbor s obzirom na predvidivo ponaanjematerijala u proizvodnji i upotrebi. Ovde mora biti definisan:
proizvoa (dobavlja) materijala,
oblik,
dimenzije,
koliine,
mogunost isporuke i
ukupni trokovi materijala i proizvodnje.
Za konane konstrukcijske proraune, razradu tehnolokog procesa i kalkulacijetrokova nuno je poznavati to tanije vrednosti svojstava materijala, jer seone, za jednu te istu vrstu materijala, razlikuju od proizvoaa do proizvoaa.Za kritine delove i sklopove ponekad je potrebno dodatno ispitati neka odvanih svojstava, ili laboratorijskim ispitivanjima simulirati uslove rada na
prototipu.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
23/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 23
Zamena materijala za postojei proizvod
Premda je izbor materijala uglavnom vezan uz konstruisanje (razvoj) proizvoda,
postoje i mnogi drugi razlozi za preispitivanjem vrste primenjenog materijala i
naina proizvodnje, a sve u svrhu ponovne izrade i poboljanja ve usvojenogproizvoda:
Pojava novih materijala,
Poboljanje karakteristika proizvoda,
Nezadovoljavajue ponaanje u proizvodnji,
Promenjeni uslovi rada u upotrebi,
Kvarovi u upotrebi uzrokovani materijalom - deformacije, lomovi, troenje ili
korozija, Pojava novih zakona, standarda, propisa i upustava,
Oteana nabavka definisanog materijala,
Smanjenje trokova proizvoda te postizavanje bolje konkurentnosti.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
24/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 24
METODE ODLUIVANJA I OPTIMIZACIJE
Nain na koji se bira pogodan materijal najpre zavisi od broja i vanosti
postavljenih zahteva i kriterijuma. U sluaju malog broja zahteva velike vanosti
teite je na kvalitativnoj i kvantitativnoj analizi svojstava i ponaanja manjeg
broja materijala koji dolaze u ui izbor, putem informisanja ili iskustva. Primenakvantitativnih metoda odluivanja dolazi u obzir najpre kod velikog broja traenih
svojstava, jer je za oekivati relativno velik broj prihvatljivih materijala.
Kod svih naina odluivanja se uporeuju traene i postojee vrednosti svojstava
materijala.
Prema sloenosti, ali i po redosledu odluivanja razlikujemo tri naina poreenja:
zadovoljenje neke minimalne ili maksimalne traene vrednosti, ili eliminacija
preko poetnih zahteva - uglavnom se odnosi na invarijantne zahteve; prekrivanje polja tolerisnih vrednosti zahteva;
minimiziranja ili maksimiziranja vrednosti unapred definisane funkcije cilja ili
tzv. parametra vrednovanja.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
25/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 25
Shema toka izbora materijala
Analiza konstrukcijskog zadatka
Traena svojstva materijalai rangiranje relativne vanosti
Metoda traenjapodataka iodluivanja
Razvojmaterijalai postupakaproizvodnje
Detaljna analiza svojstavai ponaanja materijala
zadovoljavajuimaterijal
zadovoljavajuimaterijal
postoji
ne postoji EliminacijeUporeivanjeOptimizacija
Svojstvapostojeihmaterijala
Izabrani materijali i
specifikacija svojstava
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
26/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 26
RAUNARSKA PODRKA ODLUIVANJU O MATERIJALIMA
Razvoj kompjuterskih sistema, sve vei broj materijala i njihovih karakteristika,
tenja k brem i pouzdanijem traenju informacija, tenja s objektivnijim i
celovitijim poreenjima, sve prisutnija potreba za modeliranjem i simulacijama
upuuju na koritenje raunarskih sistema koji obrauju, uvaju i procesirajuinformacije o materijalima. Pri traenju vrednosti o svojstvima korisne su
bibliografske i faktografske baze podataka o materijalima, a za odluivanje CAMS
(Computer Aided Materials Selection) i ekspertni sistemi (ES). Naredna slika
prikazuje koncepcijsku arhitekturu CAMS ekspertnog sistema koji je u stanju da
komunicira s konstrukcijskim timom i njegovim specifinim programskim
modulima. U osnovi, svaki takav sistem sadri tri jako integrisana dela:
bazu podataka,
bazu znanja kao i
module za odluivanje, modeliranje i analize.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
27/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 27
SPOLJANJE BAZE PODATAKA
Osnovni moduli CAMS ekspertnog sistema
BAZE ZNANJA
pravila izboramaterijala
pravila konstruisanja pravila proizvodnje naueni sluajevi
INTERNE BAZEPODATAKA
svojstva materijala prethodni konstr. podaci podaci proizvoaa materijala
specifini zahtevi iogranienja proizvoda
ogranienja proizvodnje oprema, postupci, trokovi
grupa/tim za razvoj proizvoda
CAD/CAM
EKSPERTNI SISTEM ZAIZBOR MATERIJALAkorisniko razmatranjemodul za zakljuivanjesistem pretraivanja/zakljuivanja
MODELIRANJE/ANALIZE konstitutivne jednaine metoda konanih elemenata analiza rizika modeliranje procesa izrade
simulacije ponaanja prostorni rasporedi modeliranje kontrole analiza trokova studije prodaje i marketinga
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
28/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 28
Baze znanja sadre pravila za izbor materijala, pravila konstruisanja, ogranienja,
objekte, taksonomiju i nauena znanja iz reenih sluajeva. Osnova fizikihmodela u bazama znanja su formule npr. za raunanje kritine veliine pukotineiz poznate granice teenja i lomne ilavosti, ili raunanje statike izdrljivosti zaodreenu temperaturu, faktori koncentracije naprezanja, uticaji proizvodnih faktora
na dinamiku izdrljivost i sl., pravila za proizvodnju itd. Nadalje to su tzv. if then ako tada pravila za predizbor materijala, kao npr.:
AKO je traena visoka granica razvlaenja i visoka lomna ilavost TADAtreba analizirati primenu elika MARAGING AKO je visoka radna temperatura i traena niska toplotna provodnost TADA
je pogodan keramiki toplotni zatitni sloj AKO su zahtevi: visoka otpornost troenju, nizak faktor trenja i visokatanost dimenzija TADA u obzir dolazi PVD (Physical Vapour Deposition)
postupak modifikovanja povrine
Moduli za odluivanje sadre parametre i funkcije cilja (vrednovanja) kao iekspertna pravila. Kod zamene postojeeg materijala pitanje moe npr. biti: naielik
ija je
vrsto
a via od postoje
e, ali da je jeftiniji tako da sadri manji sadrajCr i Ni.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
29/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 29
INFORMACIJSKI, CAMS I EKSPERTNI SISTEMI U PODRUJU MATERIJALA
Broj novih informacija o materijalima iz dana u dan je sve vei. Istraivai,inenjeri razliitih struka - projektanti, konstruktori, tehnolozi kao i strunjaci kojiodravaju opremu, sve se tee snalaze u umi tih podataka i informacija uz
pomo klasinih pomagala - prirunika, kataloga proizvoaa, normi, asopisa iknjiga.
Danas je uobiajeno da se rezultati istraivanja i ispitivanja materijala brzoprenose do korisnika pomou savremenih informacijskih i komunikacijskihsistema. Poslednjih 20-tak godina podaci i informacije o svojstvima i primenimaterijala sistemski se prikupljaju iz razliitih izvora, vrednuju i uvaju u bazamapodataka i bazama znanja. Ovako objedinjene i sreene informacije dostupne supreko: bibliografskih informacijskih sistema javnih servisa (podaci iz asopisa,knjiga, izvjetaja i slinih izvora), numerikih i numeriko tekstualnih tzv.faktografskih baza podataka i informacijskih sistema, sistema za podrkuodluivanju kao to je izmeu ostalih i CAMS (Computer Aided MaterialsSelection Izbor materijala pomou raunara), ekspertnih sistema zaispitivanje, kontrolu i izbor materijala.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
30/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 30
Tipovi baza podataka
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
31/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 31
Izvori za baze podataka o materijalima
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
32/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 32
Oblici baza podataka
Faktografski sistemi razlikuju se: prema grupi ili vrsti materijala, ili prema svojstvima i karakteristikama, ili pak prema podrujima primene materijala.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
33/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 33
Ekspertni sistemi (ES)
Ako za donoenje odluka nisu dovoljni samo podaci, nego su potrebni iskustvo i
specifina znanja, primenjuju se metode vetake inteligencije ugraene u
ekspertne sisteme. Takvi sistemi tee davanju ekspertnih saveta i odluka pa se u
njima nalaze skupovi tzv. proizvodnih pravila koja ine "mehanizam odluivanja".
Putem pravila reprezentuju se znanje na razliitim nivoima - od preslikavanja
zahteva u svojstva materijala, preko korelacije izmeu svojstava, pa dopreporuka o prikladnim materijalima. Pomou pravila ubrzava se proces
zakljuivanja i donoenja odluka u odnosu na klasina pretraivanja i
uporeivanja svojstava. Jezgro ESine baza podataka i baza znanja. Pri
razvoju ES osnovni problem je pronalaenje eksperata koji mogu prikladno daprezentiraju potrebno znanje i postupak odluivanja, kao i tzv. "inenjera znanja"
iji je zadatak da prikupe sistematizuju i oblikuju ekspertno znanje i postupke i to
prenesu u raunar.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
34/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 34
U proizvodno - poslovnim procesima, poreano prema vanosti i sloenostiodluivanja, razlikujemo tri nivoa gde su potrebne informacije o materijalima:
a) pri donoenju poslovnih odluka koje su vezane uz materijale zalihe,
potronja (koliinski i vrednosni pokazatelji), ulaz u nove proizvodne programe ili
poboljanja postojeih, saznanja o boljim ili novim materijalima;b) pri razvoju proizvoda i proizvodnje: izbor materijala i/ili uz njih vezanih
tehnolokih postupaka; razrada tehnolokih postupaka; provera nosivosti,
sigurnosti i trajnosti konstrukcija, primenjujui podatke o svojstvima materijala;kontrola kvaliteta materijala i proizvoda; interna normizacija i tipizacija materijala;
c) za upravljanje materijalom u proizvodnom procesu praenje raspoloivosti
i nabavljivosti; skupljanje i obrada rezultata vlastitih ispitivanja i praenja
materijala; obrada povratnih informacija o ponaanju materijala u upotrebi (lomovi,istroenja i druga opaanja); praenje stanja i fizikih tokova materijala ukljuujui
zalihe, potronju, iskoristivost (otpad).
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
35/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 35
KVANTITATIVNA KARAKTERIZACIJA SVOJSTAVA MATERIJALA
Tenja ka kvantifikaciji svojstava tehnikih materijala posledica je potrebe zarazvojem na naunim osnovama. Ako postoje brojani pokazatelji, izboroptimalnog materijala bie laki i objektivnije, kao i predvianje ponaanjamaterijala tokom preoblikovanja i upotrebe pouzdanije.
Svaka vrsta materijala moe biti opisana sa preko 200 osnovnih svojstava, pa uzoko 70 000 postojeih tehnikih materijala, i njihovo stalno umnoavanje, rastekoliina brojanih pokazatelja.U prikupljanju i prezentaciji ekspertnih znanja o materijalima pojavljuju se iiskustveni iskazi - procene, tekstualni opisi sa logikim odnosima izmeusvojstava.U koritenju se, svakom postojeem ili novo dobijenom podatku moe pridruiti:
a) izvor i relevantnost;b) oblik prikazivanja vrednosti - pojedinana brojana veliina, funkcija,
statistika ili empirijska zakonitost (grafiki ili numeriki), slikovni prikaz(npr. mikrostrukture), procena i ocena;
c) upotrebljivost - kao ista informacija o materijalu, za izbor materijala ili zaproraune.
MESTA GENERISANJA PODATAKA O SVOJSTVIMA I
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
36/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 36
MESTA GENERISANJA PODATAKA O SVOJSTVIMA IKARAKTERISTIKAMA MATERIJALA
Mogui fond podataka i znanja o svojstvima rezultat je ispitivanja i praenjamaterijala i proizvoda tokom njegovog dobijanja i preoblikovanja, razdvajanja,povezivanja, termike obrade ili u upotrebi. Tako se razlikuju:
1. podaci o sastavu (kvalitativnom, kvantitativnom, faznom) materijala;2. podaci o strukturi materijala;3. podaci dobijeni normiranim - propisanim ispitivanjima epruveta i drugih uzoraka;4. podaci dobijeni dogovorenim ispitivanjima epruveta i uzoraka;
5. podaci i pokazatelji za svojstva dobijeni ispitivanjima modela i prototipaproizvoda;6. podaci i pokazatelji dobiveni praenjem, tokom prerade, materijala u gotov oblik;7. pokazatelji i podaci dobijeni ispitivanjima i praenjem proizvoda u upotrebi
(eksploataciji);8. pokazatelji dobijeni praenjem u toku regeneracije ili recikliranja materijala.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
37/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 37
UTIECAJI NA SVOJSTVA I PONAANJE MATERIJALA
Naredna slika prikazuje uticaj sastava i mikrostrukture materijala, tehnolokihpostupaka dobijanja i preoblikovanja na svojstva i ponaanje materijala, kao injihovo meudelovanje.
OSNOVNA SVOJSTVA NEOBLIKOVANOG MATERIJALA opisuju se nekimosnovnim konstantama koje su po pravilu nezavisne od oblika i dimenzija konanogdela. U toj grupi nalaze se one veliine koja govore:
o mehanikoj otpornosti - modul elastinosti, modul sminosti, Poissonov omjer;
o fizikim svojstvima - gustina, toplotna, elektrina, magnetna, akustika,optika svojstva itd.
Vrednosti za spomenuta svojstva dobro su poredive za razliite vrste materijala.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
38/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 38
USLOVI RADASVOJSTVA IPONAANJE
MATERIJALA UUPOTREBI
OBLIK I DIMENZIJEKONSTRUKCIJE
SVOJSTVAMATERIJALA
SASTAV IMIKROSTRUKTURA
MATERIJALA
TEHNOLOKI POSTUPCIDOBIJANJA
I PREOBLIKOVANJA
ukazuju
menjaju utvr uju
utvruju
utiu na
ograniavaju
utvrujukontroliu
menjaju
VRSTE POSTUPAKA ZA UTVRIVANJE SVOJSTAVA I
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
39/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 39
VRSTE POSTUPAKA ZA UTVRIVANJE SVOJSTAVA IPONAANJA MATERIJALA
Jedna od moguih klasifikacija ispitivanja relevantnih svojstava i karakteristika je
1.UTVRIVANJE HEMIJSKOG SASTAVA STRUKTURE
Hemijski sastav -Kemijska struktura -Mikrostrukturne karakteristike
2. UTVRIVANJE FIZIKIH SVOJSTAVA
Elektrina, Magnetna
Toplotna, termodinamika
OptikaAkustika
Radijacijska
3. UTVRIVANJE OTPORNOSTI HEMIJSKIM, FIZIKIM I BIOLOKIMUTICAJIMA
Medijima, materijama u dodiru
ivim organizmima - bioloka otpornost
UV zraenju
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
40/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 40
4. UTVRIVANJE MEHANIKIH SVOJSTAVA
Statiko optereenjeDinamiko promenjivo optereenjeUdarno optereenje
Puzanje i relaksacijaOptee karakteristike elastinostiSloena optereenja
5. UTVRIVANJE OTPORNOSTI TROENJU - TRIBOLOKIH SVOJSTAVA
Otpornost abrazijiOtpornost adhezijiOtpornost zamoru povrineOtpornost tribohemijskom troenjuOstalih tribolokih svojstava
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
41/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 41
6. KARAKTERIZACIJA PONAANJA U EKSPLOATACIJI
Karakteristike lomovaKarakteristike istroenjaKarakteristike korozijskog dotrajavanjaOtrovnost, unitivost
7. UTVRIVANJE PROIZVODNIH (TEHNOLOKIH) SVOJSTAVA
LivkostKovnost - gnjeivost - deformabilnostObradivost - rezljivostZavarivost
LepljivostMogunost zatite povrineTermika obradivost
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
42/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 42
OPISNA KARAKTERIZACIJA:
Svojstva se izraavaju esto reima ili ocenama.
Za tee merljiva svojstva, kao to su tehnoloka, otpornost koroziji i otpornosttroenju, to je jedino mogu nain kvantifikacije.Ocene se najee iskazuju reima ili brojevima kao npr.:izvrstan ili posebno pogodan - ocena (5),
vrlo dobar ili vrlo pogodan - ocena (4),dobar ili pogodan - ocena (3),dovoljan ili uslovno pogodan - ocena (2),nedovoljan ili nepogodan - ocena (1).Pouzdanost takvih ocena razmjerno je niska i zavisi od toga ko ih je ustanovio. Radi
se o najnepreciznijem obliku kvantifikacije svojstava. Kvalitativni iskazi nalaze svojemesto najpre u izgradnji ekspertnih sistema za izbor i primenu materijala.
PRIKAZI DIJAGRAMIMA, SLIKAMA I FUNKCIJAMA
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
43/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 43
Najee su prisutni, ali i najtei za raunarsku obradu podataka, premda daju
najvie informacija o materijalu.Zbog veeg broja podataka i informacija govori se o vieznanoj karakterizaciji.Tipini sluajevi takvog prikazivanja jesu: dijagrami "naprezanje - deformacija",dijagrami puzanja, prikazi habanja i korozije u vremenu itd.Slike mikrostruktura sadre takoe niz vrednih informacija o svojstvima materijala
i mogu se savremenim metodama prevesti u kvantificirani oblik - npr. analizomslike.Danas je ve uobiajeno i tzv. parametarsko kvantificiranje zavisnosti pojedinihsvojstava od temperature, pritiska, trajanja optereenja i drugih uticaja. Takav
oblik karakterizacije ponaanja materijala olakava i uvanje funkcija u bazamapodataka.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
44/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 44
KOMBINACIJA KARAKTERISTIKA:
Logikom analizom ili razmatranjem izraza za proraunavanje konstrukcijskihdelova dobijaju se tzv. parametri ili funkcije vrednovanja materijala ("merit
parameters").Tako su, npr. za lake a krute konstrukcije od kompozitnih materijala, bitnikriterijumi: "specifina krutost" - odnos modula elastinosti i gustine kao i"specifina vrstoa" - odnos vrstoe i gustine
METODE IZBORA MATERIJALA
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
45/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 45
METODE IZBORA MATERIJALA
METODA "CENA JEDINICE SVOJSTAVA"
Razmatra se jedno ili nekoliko primarno vanih svojstava u kombinaciji sa cenomodnosno trokovima materijala ili proizvoda.To ovu metodu ini dosta jednostavnom, no bitno je uoiti kada i u kojimsluajevima je ona primenjljiva. Najbitnije je utvrditi relevantno svojstvo koje
proizilazi iz prouavanja uslova primene i ostalih zahteva prema materijalu.
Primer za mehaniku otpornost
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
46/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 46
Primer za mehaniku otpornost
U tablici II navedeni su neki od izraza za izraunavanje cijene (trokova) pojedinici svojstava (u ovom sluaju vrstoe i krutosti) za razliite poprenepresjeke i uvjete optereenja.Tablica II: Neki izrazi za izraunavanje cijene jedinice svojstava
Popreni presek i uslovi optereenja Cena po jedinicivrstoe
Cena po jedinicikrutosti
puna okrugla ipka zatezanje/pritiskivanje (C)/Rm (C)/E
puna okrugla ipka savijanje (C)/Rm2/3
(C)/E1/2
puna okrugla ipka torzija (C)/Rm 2/3 (C)/G 1/2
puni pravougaoni presek savijanje (C)/Rm 1/2 (C)/E1/3
tankozidna valjkasta posuda pod pritiskom (C)/Rm
Oznake: Rm... vrstoa ili granica teenja, C..cena (troak) po jedinici mase,...gustina, E...modul elastinosti, G...modul smicanja.
METODA TEINSKIH SVOJSTAVA
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
47/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 47
METODA TEINSKIH SVOJSTAVA
U sluajevima kada treba oceniti vie svojstava moe se primeniti metodateinskih svojstava, jer prethodno opisana metoda nije pogodna. Razmatramosvojstva koja su nam bitna za posmatrani sluaj, mnoimo njihovu brojnu vrednostsa odgovarajuim teinskim faktorom. Sabiranjem pojedinih teinskih svojstavadobija se indeks radne karakteristike koji kasnije slui kao uporedni pokazatelj.Materijal sa najveim indeksom radne karakteristike smatra se optimalnim zadefinisane uslove.
U sluaju kada je najnia vrednost svojstva najbolja, izraz za skaliranu vrednost
S bit e:
dok u sluajevima kada se od svojstva trai maksimum vrednosti raunamoprema izrazu:
minimum vrednosti u listiS=
numerika vrednost svojstva
numerika vrednost svojstva
maksimalna vrednosti u listiS =
METODA GRANINIH VREDNOSTI
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
48/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 48
METODA GRANINIH VREDNOSTI
U ovoj metodi osnovni je zadatak preslikavanje zahteva na radne karakteristike u
granine vrednosti svojstava materijala koje moemo svrstati u tri kategorije:
donja granina vrijednost svojstva,
gornja granina vrijednost svojstva, ciljana vrednost svojstva.
Da li emo na neko svojstvo postaviti donju ili gornju graninu vrednost (tj.
minimum ili maksimum) zavisi o usmerenosti zahteva.
Tako npr., ako se trai otporan, ali lak materijal, postavljamo donju granicu za
vrstou i gornju za gustinu. Na taj se nain mogu eliminirati svi nepogodni
materijali iz baze podataka; dakle, oni koji izlaze iz postavljenih granica, a ostaleukljuiti u konano poreenje. Zbog toga se metoda graninih vrednosti svojstava
obino primenjuje za optimizaciju materijala i procesa kada je broj moguih
varijanti relativno velik.
METODA NAJMANJIH ODSTUPANJA SVOJSTAVA OD TRAENIH
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
49/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 49
Algebarski pristup
Materijali se uporeuju na osnovu apsolutne vrednosti sume odstupanjasvojstava od traenih (zahtevanih).
Geometrijski pristup
"Idealan" materijal za odreene uslove moe se prikazati u obliku poligonasa razliitim svojstvima ucrtanim uzdu radijusa, od centra do svakog ugla.Vrednosti za zahtevana svojstva su duine radijusa i oznaene su sa Y1,
Y2, Y3, ..., Yn.
Uporeivanje poligona vrednosti
svojstava materijala i poligonazahtevanih vrednosti svojstava
RASPOLOIVOST I CENA KAO KRITERIJUMI IZBORA MATERIJALA
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
50/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 50
RASPOLOIVOST I CENA KAO KRITERIJUMI IZBORA MATERIJALA
Bez obzira na tehniku pogodnost materijala da ispuni odreene
kombinacije funkcionalnih, tehnolokih ili upotrebnih svojstava, ako materijal nije
raspoloiv u traenom obliku, stanju, dimenzijama, koliini, roku nabavke i ceni,
izbor nije uspeno obavljen. Upravo zbog tih injenica kriterijum raspoloivosti i
nabavljivosti esto je osnovno ogranienje u primeni materijala. Od konstruktora i
tehnologa se sve vie trai da ve pri specifikaciji materijala misle i na to da li je
materijal raspoloiv i pod kojim uslovima dobavljiv. Pravovremene informacije onabavljivosti mogu eliminisati nepotrebne izmene u kasnijim fazama osiguranja
materijala za proizvodnju.
Strunjaci koji se bave nabavkom materijala, po pravilu, nisu osposobljeni dapromene odluku konstruktora ili tehnologa i umesto teko nabavljivog ili skupog
materijala narue alternativni, tehniki jednako prihvatljiv. Zbog toga je korisno da
se u dokumentaciji specificira jedna ili dve alternative osnovnoj vrsti materijala.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
51/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 51
Cena materijala deo je kriterijuma ekonominosti na osnovu kojeg se izvodi
predizbor materijala, a tokom ili nakon konstrukcijskog i tehnolokog oblikovanjaizraunavaju trokovi izrade proizvoda. Osnovna cena materijala kao i trokovikoji nastaju primenom odreene vrste, u odnosu na drugu alternativnu vrstu, uztehnike kriterijume odreuju konkurentnost proizvoda na tritu.
Udeo cene materijala u ceeni proizvoda kree se od 20 do 80 %, zavisno odtipa proizvoda i primenjenim tehnologijama. Za tipine mainske konstrukcije,gde se koriste klasine tehnologije oblikovanja - livenje, obrada odvajanjemestica, kovanje i sl. taj se udeo kree od 50 do 80 %.
Oito je da osnovna nabavna cena materijala ini samo deo ukupne cene,odnosno trokova uzrokovanih materijalom. esto se upravo indirektni trokovivezani uz odreeni materijal ne uraunavaju u konanu cenu proizvoda.
Konano ugraenim materijalom odreeni su i trokovi u eksploataciji - zboglomova, habanja ili redovne zamene. Udeo materijalnih trokova u odravanjuiznosi oko 60 %. To znai da kvalitet prvobitno izabranog materijala odreujekolika e se jo koliina morati ugraditi u ukupnom ivotnom veku proizvoda.
Cena materijala je u osnovi funkcija tri grupe faktora:
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
52/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 52
tehnikih karakteristika materijala, trinih i drutvenih uslova.
Tehnike karakteristike: uticaj vrste materijala preko hemijskog sastava, uticaj stanja - vrue valjano, hladno vueno, liveno, kovano, sinterovano... uticaj oblika i dimenzija - okrugla ipka, kvadratna ipka, cev, lim, ica,
sloeni profili... uticaj stanja povrine.
Trini uslovi: specifini zahtevi kupca odnosno korisnika materijala, nabavna koliina, uslovi nabavke...
Drutveni uslovi: uvozni ili domai, strateki, deficitarni materijal...
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
53/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 53
Indeks cene predstavlja relativni odnos cene nekog materijala u odnosu na cenu
najjeftinijeg, uz jednak oblik, stanje i pribline dimenzije. Posebno je pogodan zainenjersku praksu i za uporeivanje materijala, jer odraava odnos tehnikihcena, a uz to bi vremenski trebao biti gotovo nepromenjiv.
Cena jedinice svojstvaApsolutni iznos cene ili indeks cene deli se s vrijednou odreenog svojstva ilikombinacije svojstava materijala.Tako moemo definisati "cenu vrstoe" ili "cenu krutosti" ili "cenu prokaljivosti"itd. Ovaj ekonomsko - tehniki pokazatelj esto se koristi kao sloen kriterijumza uporedjivanje razliitih grupa ili vrsta materijala.
Materijal Indeks cene
Zlato 60 000
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
54/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 54
Priblina cena po jedinicizapremine za metale i plastike uodnosu na obian ugljenini elik
Zlato 60 000
Srebro 600Legure Mo 200-500
Nikal 35
Kalaj 25
Legure Ti 20-40Legure Cu 5-6
Legure Zn 1.5-3.5
Nerajui elik 2-9
Legure Mg 2-4
Legure Al 2-3
elik poviene jaine 1.4
Sivo liveno gvoe 1.2Ugljenini elik 1
Najlon, guma 1.1-2
Plastike/Elastomeri 0.2-1
Fiber Kompoziti 40-80
Relativna cena, $, za razliite materijale
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
55/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 553
Referentni materijal:
- niskougljenini
elik
Graphite/Ceramics/
Semicond
Metals/
Alloys
Composites/
fibers
Polymers
R
elativeCost($)
pl. carbon
Au
Si wafer
PETEpoxy
Nylon 6,6
0.05
0.1
5
100000
10000
20000
50000
50002000
1000
500
200
10050
20
10
2
1
0.5
Steel
high alloy
Al alloysCu alloys
Mg alloys
Ti alloys
Ag alloys
Pt
Tungsten
Al oxide
Concrete
Diamond
Glass-soda
Si carbide
Si nitride
PC
LDPE,HDPEPPPS
PVC
Aramid fibersCarbon fibers
E-glass fibers
AFRE prepreg
CFRE prepreg
GFRE prepreg
Wood
materijalrefkg
kg
)/($
/$=$
Re
lativnacena($)
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
56/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 56
Naelno tehniki materijali se klasificiraju u dve osnovne kategorije u zavisnosti
od njihove cene.U prvoj grupi nalaze se one vrste koje se iroko i esto upotrebljavaju, lako i
jeftino proizvode a poseduju zadovoljavajua opta svojstva. To su npr. optikonstrukcijski, nelegirani elici, polietilen ili polivinilhlorid, sivi liv i slini.
Drugoj grupi pripadaju materijali posebnih svojstavaija je proizvodnja i preradasloenija i skuplja, a primenjuju se u specifinim uslovima. To su npr.
visokolegirani elici, superlegure, keramika, silikoni i sl.Granica izmeu jeftinih i skupih materijala nije vrsta i vremenski je promenjljiva.Tako, do pre nekoliko desetina godina skupe, specijalne i retko primenjljive Al iTi- legure danas su srednje visoke cene a ireg podruja primene. Mnogi sepoluproizvodi ili gotovi delovi prodaju na osnovu cene po jedinici mase, ali i po
jedinici zapremine ili jedinici povrine. Svi oblici nelegiranih elika, sivih livova iniskolegiranih elika su, po masi, jeftiniji od ostalih vrsta materijala, to ukazuje
na njihovu iroku primenu.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
57/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 57
Jedna od znaajnih primena analize vrednosti je da se dobije poreenje cenenekog proizvoda u odnosu prema najeftinijem postojeem, ili predvidivomkonstrukcijskom reenju, a da se zadovolje njegove bitne funkcije. Ova semetoda moe prilagoditi i za izbor materijala.
U poreenju materijala najpre se biraju one vrste koje zadovoljavaju funkcionalnezahteve a ujedno su i to jeftiniji. Pritom inenjer ima dve osnovnemogunosti odluivanja: odabrati najjeftiniji materijal, ili odabrati skuplji materijal, ali koji se lake oblikuje, obrauje ili ima bolja
upotrebna svojstva.Primena jeftinijeg materijala ne znai ujedno i uvek dobijanje jeftinijeg proizvoda.
Npr., cena materijala se esto odnosi na jedinicu mase pa je nekadaekonominije platiti viu cenu za povienu vrstou jer se na taj nain
ugrauje manja koliina materijala. Drugi primer odnosi se na izradu velikogbroja komada obradom odvajanjem estica. Ovdje je ekonominije izabratiskuplji materijal ali bolje obradivosti, nego jeftiniji ali tee obradiv.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
58/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 58
Tipian primer je i primena elika u sluaju kada se trai visoka otpornost habanjuili korozijska postojanost. Ovde je uvek prisutna dilema; primeniti skup materijal
visoke otpornosti ili jeftin osnovni materijal s povrinskim slojem visoke
otpornosti. Odluka zavisi od visine ukupnih trokova, odnosno o traenoj
trajnosti i funkciji dela.
U svakom tipu proizvodnje mogue je utedjeti na materijalu. Put do uteda vodi
preko etiri mogue vrste analiza:
ponovno prouavanje oblika, dimenzija i mase dela, ponovno prouavanje naina izrade i montae,
ponovan izbor materijala,
ponovno projektovanje zbog postizanja optimalne kombinacije traenihsvojstava.
KONSTRUISANJE S OBZIROM NA RECIKLINOST
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
59/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 59
Zadatak konstruktora je sve odgovorniji, jer osim sve stroijih tehnikih zahteva
mora ispuniti i ekonomske (trine), estetske, drutvene - u koje izmeu ostalihspadaju i ekoloki.
esto su zahtevi reciklinosti u suprotnosti sa ekonominou i konkurentnouproizvoda na tritu, ali je ukupna drutvena korist od reciklinih proizvoda sve vea.
Novi pristup konstruisanju akceptira sve vie sledea naela:
teiti to manjem utroku energije u celom ivotnom ciklusu proizvoda;
koristiti, gde je mogue, reciklirane sirovine i materijale;
primenjivati tehnoloke procese koji proizvode minimum otpada i tetnih gasova;
odabirati lako reciklirajue materijale;
kreativno iskoristiti otpadne materijale u fazi proizvodnje.
Postoji nekoliko trendova u razvoju proizvoda koji oteavaju kasnije recikliranje: sve vea kompleksnost proizvoda s primenom veeg broja razliitih vrstamaterijala;
poveana primena kompozitnih materijala;
minijaturizacija pojedinih sklopova.
UTICAJ MATERIJALA NA OKOLINU - EKOLOGINOST MATERIJALA
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
60/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 60
Uticaj materijala na okolinu ogleda se u pet faza njegovog "ivota":
prilikom proizvodnje materijala - kroz stepen emisije tetnih materija
(vrstih i tenih) i gasova, kroz odbacivanje neiskoritenog otpadnog
materijala u okolinu, kroz utroak energije za preradu sirovina, kroz koliinu
neiskoritene toplote;
u fazi izrade proizvoda - slini uticaji kao i pri proizvodnji materijala,
u fazi koritenja proizvoda - kroz stepen korozijskog ili mehanikogoteenja (ponajpre za opasne ili otrovne materijale u dodiru sa hranom,
lekovima i sl. -npr. teki metali), kroz veu ili manju mogunost odravanja i
obnavljanja proizvoda, kroz veu ili manju mogu
nost recikliranja materijala; nakon upotrebe proizvoda - kroz veu ili manju mogunost recikliranja;
pri recikliranju - kroz stepen emisije tetnih materija (vrstih i tenih) i
gasova, kroz utroak energije za recikliranje, kroz koliinu proizvedene
neiskoritene topline.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
61/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 61
Neki odproblema pri recikliranju materijala su:
legirani (visokolegirani) metalni materijali su slabije reciklini od istih metala,
odnosno nelegiranih metalnih materijala;
kompozitni materijali teko se odvajaju na sastavne komponente - npr.
staklenim vlaknima ojaani polimerni materijali;
odvajanje prevlaka i slojeva od osnovnog materijala oteava recikliranje.
Posebna panja poklanja se odvajanju kalajnih prevlaka (beli lim), bakra iplemenitih metala (elektokontakti);
neke vrste polimera se tee recikliraju (duromeri i elastomeri u odnosu na
termoplaste), dok neke razvijaju opasne gasove.
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
62/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 62
Teko (nedovoljno malo )
Nedovoljna ilavost (nedovoljno veliko KIC)
Nedovoljna jaina (nedovoljno veliko m)
Nedovoljna krutost (nedovoljno veliko E)
Krutost
JainailavostTeina
Sve OK !
Neki primeri izbora materijala
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
63/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 63
Funkcija:Hlaenje (toplotni ponor)
Ogranienja:Radna temperatura > 200CElektrina izolacija - R > 1020 cm
Termika provodnost - > 100 W/mKNije teko gustina < 3 g/cm3
Slobodne promenljive:Izbor materijala
Primer 1
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
64/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 64
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
65/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 65
Primer 2
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
66/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 66
Funkcija:Prenos elektrine struje
Cilj:Minimiziranje elektrine otpornosti
Ogranienja:Duina L i presek A su odreeni
e
LR
A
=
Slobodne promenljive:Izbor materijala
elektrina otpornost
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
67/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 67
Elektri
naotpornos
t
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
68/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 68
Ashby-jevi dijagrami za izbor materijala
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
69/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 69
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
70/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 70
Osobina #2
Osob
ina#1
nisko,nisko
visoko,
visoko
nisko,visoko
visoko,
nisko
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
71/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 71
Proces
-
7/30/2019 Predavanje 12 - Izbor materijala
72/72
Mainski materijali - Dr Dragan Adamovic 72
Materijal
Keramike
Polimeri
Metali
Met. pene
Kompoziti
Prirodni mat.
Cu-legure
Al-legure
elici
Ti-legure
Ni-legure
Zn-legure
1220
1221
1223
1320
1520
1521
GustinaMehanika svojstva
Termika svojstva
Elektrina svojstva
Optika svojstva
Koroziona svojstva
Dodatne inform.
Familija Klasa lan Svojstva
Oblik
MATERIJAL