Технология композиционных материалов

Тип:
Добавлен:

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный технологический университет»

Факультет механической технологии древесины

Кафедра технологии деревообработки

отчет

по лабораторным работам

(ТКМ. 000000. 108. ПЗ)

Руководитель:

______________ Криворотова А. И.

(подпись)

___________________________

(оценка, дата)

Разработал:

студент группы 44-1

______________ Иванов И. А.

(подпись)

Содержание

Лабораторная работа № 1. 3

Лабораторная работа № 2. 5

Лабораторная работа № 3. 7

Лабораторная работа № 4. 9

Лабораторная работа № 5. 10

Лабораторная работа № 1

Изготовление цементно-стружечных плит

Приборы и материалы: лабораторный гидравлический пресс, сушильный шкаф, шаблон с пуансоном, металлическая матрица, рабочий стол, металлические прокладки, весы технические, весы товарные, поддон толщиной 4 мм, древесные частицы влажностью не более 20%, вяжущее – портландцемент М-500, сернокислый алюминий, хлористый кальций, жидкое стекло, вода, машинное масло, ортофосфорная кислота.

1 Расчет сырья

Размеры формы: , , .

Плотность плиты:

Компоненты необходимо смешивать в следующих пропорциях:

стружка : цемент : : : вода = 40 : 100 : 1,5 : 3,5 : 55

1.1 Расчет массы плиты

1.2 Расчет компонентов смеси

где m – масса плиты, кг;

n – количество каждого компонента в плите;

– масса искомого компонента смеси.

1.3 Расчет режима прессования

Продолжительность цикла прессования рассчитывается по формуле:

где - время на загрузку матрицы в пресс;

- время на смыкание плит пресса;

- время на поднятие давления;

- время на выдержку под давлением;

- время на сброс давления;

- время на размыкание плит пресса;

- время на выгрузку кассеты из пресса.

Лабораторная работа № 2

Изготовление плит на магнезиальном вяжущем

Цель работы: изготовление плит на каустическом магнезите в лабораторных условиях.

Приборы и оборудование: лабораторный гидравлический пресс, смеситель, рабочий стол, шаблон с пуансоном, весы технические, весы товарные.

Материалы: древесные частицы, каустический магнезит, хлористый магний, бишофит.

2.1 Методика проведения работы

Количество компонентов на одну плиту рассчитывается, исходя из размеров, плотности плиты и соотношения компонентов смеси:

массовых частей, т.е. сумма массовых частей составляет 300.

2.2. Расчет массы плиты

(2.1)

где - плотность плиты, ;

- объем плиты, .

2.3. Расчет необходимого количества древесных частиц и окиси магния

Расчет каждого компонента плиты определяется с учетом их соотношения при помощи следующей пропорции:

где 300 – сумма соотношения массовых частей всех компонентов плиты;

100 – соответственно количество древесных частиц и окиси магния в плите;

– масса плиты, кг;

– масса древесных частиц, кг.

2.3 Выбор режима прессования

По справочной литературе определяем основные параметры прессования.

Температура прессования:

Давление прессования:

Продолжительность прессования: при

при

при

2.4 Технология приготовления минерально-стружечной смеси

  1. Приготовить жидкость затворения: растворить в воде бишофит при температуре воды (18...20) °С и залить в ёмкость для распыления.
  2. Древесные частицы поместить в смеситель.
  3. При включенном смесителе распылить жидкость затворения на стружку (по окончании распыления перемещать 5 -7 минут).
  4. Всыпать в смеситель каустический магнезит, перемещать в те­чение 1 мин.
  5. Включить смеситель и перемешать в течение (10. .12) мин.
  6. На сетчатый поддон установить шаблон.
  7. Формировать пакет в шаблоне.
  8. Уплотнить пакет с помощью пуансона.
  9. Загрузить пакет в пресс, установить режим и прессовать плиту.
  10. Выгрузить готовую плиту.

Охлаждение плит производить в вертикальном положении (при от­крытых пластях). Выдержка плиты до испытания не менее 7 суток.

Лабораторная работа № 3

Изготовление арболита

Цель работы: изучение физико-механических свойств арболита:

а) расчет компонентов состава арболита;

б) изготовление образцов арболита;

в) анализ прочности, водопоглощения, набухания, усадки, сорбционного увлажнения.

Приборы и материалы: сушильный шкаф, шаблон с пуансоном, металлическая матрица, рабочий стол, весы технические, весы товарные, древесные частицы влажностью не более 20%, вяжущее – портландцемент М-500, хлористый кальций, вода.

Расчет компонентов состава:

Размеры формы: , , .

Плотность плиты:

3.1 Расчет массы плиты

3.2 Расчет компонентов смеси

По таблицам определяем ориентировочный расход компонентов арболитовой смеси.

Расход минерализатора (CaCl) принимаем в количестве 2% к весу цемента.

3.3 Изготовление образцов

Образцы арболита могут готовиться в металлических или деревян­ных формах, заранее смазанных отработанным маслом. Размер образцов зависит от цели их изготовления.

Подготовка массы для изготовления арболита производится в сле­дующем порядке:

  • рабочая смесь дробленой древесины подается в мешалку;
  • при перемешивании в мешалку заливается заранее установленное количество раствора минерализатора и воды; перемешивание осуще­ствляется около 1 мин. Мешалка выключается;
  • в мешалку подается цемент и смесь вновь перемешивается в течение 3 мин. до однородного по виду состава.

После этого осуществляется взвешивание нужного количества фор­мовочной смеси в пластмассовых чашах на весах ВНЦ (расход смеси на 1 образец - кубик устанавливают заранее), взвешенная смесь подается в фор­мы и уплотняется ручным прессом (трамбованием, вибрацией и т.д.) с фик­сацией массы в формах с помощью крышек.

В фиксированном состоянии образцы выдерживают в течении 1 су­ток, после чего их извлекают из форм, взвешивают, замеряют и оставляют на стеллажах для последующего вызревания и испытаний.

Лабораторная работа № 4

Изготовление ГСП

Цель работы: изготовление ГСП в лабораторных условиях.

Приборы и материалы: лабораторный пресс, сушильный шкаф, матрица, весы технические, древесные частицы с влажностью не более 20 %, гипс, вода.

1 Порядок выполнения работы

1.1 Расчет сырья на 1 плиту

(4.1)

где - плотность, 1000 кг/м2;

- объем.

1.2. Расчет компонентов смеси

(4.2)

Массовое соотношение:

вода : стружки : гипс = 30 : 30 : 100

Лабораторная работа № 5

Испытания физико-механических свойств композиционных материалов

Цель работы: изучить физико-механические свойства цементно-стружечных плит и арболита.

Приборы и материалы: испытательная машина марки М-500, приспособления для испытания образцов на механическую прочность, штангенциркуль, сушильный шкаф марки СЭШ, весы марки ВЛТ.

1 Порядок выполнения работы

1.1 Определение влажности композиционных материалов.

Влажность композиционных материалов определяется на образцах размером 15×15×10 мм.

Образцы зачищаются от заусенец, и после взвешивания с точностью до 0,01 г., помещаются в сушильный шкаф. Выдерживаются при температуре 100 ±5С до постоянной массы. После высушивания взвешиваются с той же точностью и вычисляют их влажность с точностью 0,1% по формуле:

(5.1)

Результаты замеров образцов и массы заносятся в таблицу 5.1.

Для определения плотности композиционных материалов используются образцы для определения влажности. Высушенные до абсолютно сухого состояния образцы измеряют по ширине, толщине и длине с точностью до 0,1 мм и вычисляют их объем (с точностью до 0,01 см3).

Плотность каждого образца определяется по формуле:

(5.2)

Таблица 5.1 – Результаты измерений.

Номер образца

Масса образца, г

Влажность образца, %

Размеры, мм

Объем образца, м3

Плотность образца, кг/м3

Начальная

При 1 взвешивании

При 2 взвешивании

При 2 взвешивании

В абсолютно сухом сост.

Толщина

Ширина

Длина

Плиты на магнезиальном вяжущем

1

131

10

104

103

0,000107

1224

2

121

10

100

103

0,000103

1174

ЦСП

1

190

16

100

98

0,000157

1210

2

155

16

97

73

0,000113

1368

1.3 Определение предела прочности композиционных материалов при статическом изгибе

Определение предела прочности композиционных древесных пласти­ков при статическом изгибе производится согласно ГОСТ 4640-71 методом, основанным на определении величины разрушающей силы при изгибе стандартного образца под действием этой силы. Разрушающая сила сосре­доточена посередине между опорами.

Образцы для испытаний должны иметь форму бруска прямоугольного стечения с размерами сторон 10 ± 0,2 × 15 + 0,2 мм и длиной 120 ±2 мм, дол­жен иметь гладкую поверхность без трещин, вздутий, сколов и раковин. Число образцов - 3 шт.

Испытания проводятся при температуре 18-22 °С. В случае отклоне­ния температуры помещения от указанной образцы для испытания предва­рительно выдерживают в термостате при 18-22 °С в течение 1 ч. Каждый образец вынимают из термостата непосредственно перед испытанием.

Перед испытанием измеряют ширину и толщину образца в его сере­дине с точностью до 0,1 мм.

При проведении испытания образец должен своей широкой стороной свободно лежать на опорах. Расстояние между опорами - 100±0,5 мм. Ско­рость нагружения образца - 50 мм/мин. Предел прочности при статическом изгибе определяется по формуле:

(5.3)

где - величина разрушающей или максимально изгибающей силы;

- расстояние между опорами, м;

- ширина образца, м;

- толщина образца, м.

Вычисления производятся с точностью до 1 МПа. Результаты испы­таний заносятся в табл. 5.5.

Полученные результаты сравнить с данными ГОСТ 11368-78. Про­анализировать результаты экспериментов и сделать выводы о влиянии тех­нологических режимов прессования КПД на их качество.

Таблица 5.2 – Результаты испытаний

Наименование материала

Номер образца

Размеры сечения, м

Разрушаю-щая сила, кг/с

Предел прочности при статичес-ком изгибе, МПа

b

S

Магнез. вяжущее

0,05

0,01

4

0,18

ЦСП

1

0,05

0,01

0,5

0,023

ЦСП (прошл. год)

1

0,05

0,01

20

0,9

1.4 Определение водопоглощения композиционных материалов

Водопоглощение и разбухание ЦСП определяют на образцах 100×100×h следующим образом. После кондиционирования образцы взвеши­вают с погрешностью до 0,01 г и по­гружают в сосуд с питьевой водой в вертикальном положении при темпера­туре (20 + 2) °С. Образцы не должны соприкасаться друг с другом, стенками и дном емкости. Слой воды над образцами должен быть не менее 20 мм. После выдержки в воде в течение 24 ч мин образцы извлекают из воды, осушают фильтрованной бумагой, вторично взвешивают. Водо­поглощение вычисляют по формуле

, (5.4)

где – масса водонасыщенного образца, кг;

– масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг.

Результаты вычислений заносят в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 – Результаты испытаний

Наименование композиционного материала

Масса образца до выдержки, кг

Масса образца до выдержки, кг

Водопоглоще-ние, %

ЦСП

0,190

0,288

51

Магнезиальное вяжущее

0,103

0,146

41

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.