Høgskolen i Gjøvik 14HBTEKD, 14HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

Transkript

1 Høgskolen i Gjøvik LØSNINGSFORSLAG! EKSAMEN EMNENAVN: MATERIALLÆRE EMNENUMMER: TEK2091 EKSAMENSDATO: 10. desember 2014 KLASSE: 14HBTEKD, 14HTEKDE TID: 3 timer: KL KL EMNEANSVARLIG: Henning Johansen ANTALL SIDER UTLEVERT: 3 TILLATTE HJELPEMIDLER: - KALKULATOR - SKRIVE- og TEGNESAKER INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag. Ved innlevering skilles hvit og gul besvarelse og legges i hvert sitt omslag. Oppgavetekst, kladd og blå kopi beholder kandidaten. Husk kandidatnummer på alle ark.

2 NB! Oppgave 1, 2 og 3 teller like mye! NB! OPPGAVE 1 - LØSNINGSFORSLAG 1a Vi kan dele plastmaterialene inn i to store hovedgrupper, hvilke? Hva er de største forskjellene (egenskaper og bindingskrefter) mellom disse hovedgruppene? Termoplast og herdeplast. Forskjellen mellom termoplast og herdeplast: Termoplastene: Får tilbake egenskapene etter oppvarming og avkjøling. Ved oppvarming brytes de sekundære bindingene, som er tiltrekningskrefter mellom kjedemolekylene (svake). Ved avkjøling fra smelte/plastisk tilstand, gjenopprettes de sekundære bindingene. Herdeplastene: Kan ikke gjøres flytende ved oppvarming. Dette krever at de primære bindingene, kovalente (sterke) bindinger, mellom kjedene brytes. Hvis de primære bindingene blir brutt ved oppvarming, blir materialet ødelagt (nedbrutt). 1b I hvilke gruppe vil du plassere følgende plastmaterialer: Polyetylen, polypropylen, polystyren, polyvinylklorid, epoksy, polyuretan og silikon? Hvilke standardiserte forkortelser brukes på disse plastmaterialene? hovedgruppe Termoplaster Herdeplaster plasttype polyetylen polypropylen polystyren polyvinylklorid epoksy polyuretan silikon forkortelse PE PP PS PVC EP PUR SI 1c Forklar og vis ved hjelp av figurer hvordan plast er bygd opp på atom- / molekylnivå. Bruk PVC, (C 2 H 3 Cl) n, som eksempel. Plast (polymerene) er bygd opp av enkeltmolekyler (monomerer) som behandles i en prosess (ved høyt trykk og høy temperatur). Prosessen kalles polymerisasjon. Dobbeltbindingene C = C åpnes. Det skjer en sammenkobling av enkeltmolekyler til kjedemolekyler. Monomer H H Polymerisasjon H H H H H C = C C C C C C H Cl H Cl H Cl H Høgskolen i Gjøvik side 2

3 OPPGAVE 2 - LØSNINGSFORSLAG Tabellen under angir noen mekaniske egenskaper for ekstruderte profiler i AlCu legeringen AlCu4SiMg, NS-EN-AW Figuren til høyre viser fasediagrammet for Al Cu legeringer. Tilstand 0,2 (N/mm 2 ) B (N/mm 2 ) HV A5 (%) Mykglødet Kaldutherdet Varmutherdet Anbefalte temperaturer ved varmebehandling: Mykgløding ved ( 0 C) 500 Innherding ved ( 0 C) 550 Varmutherding ved ( 0 C / tid i timer) 200 / 4 Tabell. AlCu4SiMg, NS-EN-AW Fasediagram for Al - Cu. 2a Aluminiumlegeringer kan herdes på forskjellige måter, avhengig av legeringsinnhold. Hvilke måter er dette? Herdemetodene kan deles i tre typer: 1. Herding ved kaldbearbeiding 2. Herding ved legering 3. Herding ved legering og varmebehandling 2b Mykgløding: Hva mener vi med mykglødet, kaldutherdet og varmutherdet for denne legeringen? Oppvarming til C, dannelse av blandkrystaller,, så langsom avkjøling etter fasediagram. Herding i 2 trinn: 1. Innherding: - Oppvarming til C, blandkrystaller,, dannes - Hurtig avkjøling, blandkrystaller,, bevart 2. Utherding: - Kaldutherding: Utherding ved værelsestemperatur. - Varmutherding: Utherding ved C i 4timer. Ved utherding utfelles fremmedfase (CuAl2), hvis koherent (hel eller delvis) med Al-gitter, stor styrke, høy F og B. Det oppstår spenningsfelt omkring utfellingen som hindrer dislokasjonsbevegelse. Høgskolen i Gjøvik side 3

4 OPPGAVE 2 LØSNINGSFORSLAG, forts. 2c Vis prosessene mykglødet, kaldutherdet og varmutherdet i et diagram (figur) med tid horisontalt (som x-akse) og temperatur vertikalt (som y-akse). I tilknytning til dette diagrammet skal du lage en skisse av fasediagrammet med innlagt legering og temperaturer. Temp. ( 0 C) Smelte Sm. oppvarming Innherding bråkjøling Blandkryst. dannes Kunsten er å stoppe før koherensen Mykgløding brytes. maks styrkeøkning Varmutherding 20 blandkryst. Kaldutherding (aldring) % Si 4h Tid utfelling fremmedfase Høgskolen i Gjøvik side 4

5 OPPGAVE 3 - LØSNINGSFORSLAG Figurene til høyre viser IT- og CT-diagrammet for et legert stål (type 4340). 3a Hva er forskjellen mellom fase - diagram, IT - diagram og CT - diagram? Fasediagrammer gjelder kun ved langsom avkjøling. IT Isotherm Temperature Transformation omvandling ved konstant temperatur. CT Continous Cooling Transformation - omvandling ved forskjellig kontinuerlig avkjøling. Like stålprøver er varmet opp til C og holdt ved denne temperaturen lenge nok til å ha oppnådd en fullstendig og homogen austenittisk struktur. Bestem endelig mikrostruktur til stålprøver som ble utsatt for følgende tid - temperatur behandlinger: 3b Rask kjøling til C, holder i 10timer, deretter avkjøling til romtemperatur. Ferritt + Perlitt 3c Rask kjøling til C, holder i 3timer, deretter avkjøling til romtemperatur. Bainitt IT-diagram for et legert stål (type 4340). 3d Rask kjøling til C, holder på denne temperaturen i s, raskt kjøling til C, hold på denne temperaturen i 3timer, deretter avkjøling til rom-temperatur. 50% Perlitt + 50% Bainitt 3e Avkjøling til romtemperatur med 0,01 0 C/s. Martensitt + Ferritt + Perlitt + Bainitt 3f Martensitt + Bainitt 3g Martensitt Avkjøling til romtemperatur med 1,0 0 C/s. Avkjøling til romtemperatur med 8,3 0 C/s. CT-diagram for et legert stål (type 4340) Henning Johansen Høgskolen i Gjøvik side 5