Лесоматериалы и изделия из древесины. Основные материалы используемые для изготовления мебели
Лесоматериалами (лесным сортиментом) называют материалы из древесины, сохранившие ее природную структуру и состав. Их подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые материалы, шпон и др.). Изделия из древесины получают из лесоматериалов путем механической обработки и в ряде случаев соединения отдельных фрагментов в изделие с помощью склейки или крепежных материалов.
Круглые лесоматериалы - очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.
Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4…6,5 м, ошкуренную поверхность, а торцы ихдолжны быть опилены под прямым углом к продольной оси. Для строительных конструкций (здания, гидротехнические сооружения, мосты и т. п.) обычно применяют бревна из хвойных пород. Пиловочные бревна готовят из хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.
В последние годы получили распространение оцилиндрованные бревна, получаемые из обычных бревен обработкой их на токарном станке, в результате чего они приобретают цилиндрическую форму (без «сбега»). Такая форма облегчает возведение срубов и другие плотницкие работы.
Подтоварник - часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8…13 см и длиной 3…9 м. Их используют для различных целей в жилом и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных сооружений.
Жерди имеют диаметр верхнего торца менее 8 см и длину 3…9 м; их применяют для вспомогательных (изгороди и т. п.) и временных сооружений.
Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен. По форме поперечного сечения различают следующие основные виды пиломатериалов: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья и бруски.
Пластины получают при продольном распиливании бревен на две половины, четвертины - по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.
Горбыль - срезанная во всю длину наружная часть бревна, имеющая с другой стороны плоскую поверхность распила; применяется для вспомогательных и временных построек.
Доски в зависимости от чистоты опиловки продольных кромок бывают необрезные с неопиленными кромками «обзолом» на длину более половины длины доски и обрезные - опиленные полностью или более чем на половину длины доски. Длина досок до 6,5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от качества древесины и ее обработки (наличие обзола) доски делят на пять сортов. Доски высших сортов используют для изготовления элементов деревянных конструкций и столярных изделий.
Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение (а: b
Рис. 3.12. Виды пиломатериалов
Бруски - пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий толщину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев; из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия.
Изделия из древесины. Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т. п.
Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ), обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для обшивки стен; профильные изделия - плинтусы, наличники и т. п. (рис. 3.13).
Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой выполняется из твердых пород дерева (дуба, бука, березы и т. п.).
Штучный паркет представляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и толщиной 16 и 19 мм. Дощечки имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.
Паркетные щиты и доски представляют собой трехслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4… 10 мм) планок из твердых пород (дуб, бук и т. п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1,2…3 м при ширине 200…250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола (рис. 3.14).
Фанера (от франц. fournir - накладывать) - многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трех и более
Рис. 3.13. Строганый и профилированный погонаж:
а - шпунтованные доски с прямоугольным пазом и гребнем; б - фальцованные доски (в четверть); в - плинтус; г - наличник
Рис. 3.14. Паркетная доска:
1 - нижний компенсационный слой шпона; 2 - паз; 3 - несущая доска, склеенная из брусков; 4 - лицевой слой из твердых пород
листов шпона; шпон получают лущением (срезанием тонкого слоя в виде непрерывной широкой ленты) предварительно распаренных кряжей - толстых и коротких (2…2,5 м) бревен преимущественно лиственных пород: березы, ольхи, осины и др. (рис. 3.15).
В фанере листы шпона располагают так, чтобы волокна древесины в смежных слоях находились во взаимно перпендикулярных направлениях. Этим достигается изотропность материала при высоких прочностных показателях, характерных для цельной древесины без пороков.
В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:
- повышенной водостойкости (ВСФ) на фенолформальдегид-ных клеях;
- водостойкой (ФК) на карбамидном клее;
- неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.
Толщина листов фанеры от 3 до 19 мм; размеры по длине (ширине) от 725 до 2240 мм.
В строительстве фанера применяется для изготовления дверей, встроенной мебели, перегородок, панелей, подшивки потолков, при устройстве сплошной обрешетки кровли и т. п.
Кроме обычной выпускается декоративная фанера, облицованная Шпоном ценных пород или декоративными полимерными пленками. Для использования во влажных условиях в нагруженных конструкциях производится бакелитизированная фанера (марок ФБС и ФБ), в которой шпон пропитывается фенолформальдегидными смолами.
Рис. 3.15. Схема изготовления фанеры:
а - лущение шпона; 1 - нож; 2 - шпон; 3 - прижим; 6 - склеивание листов шпона (волокна смежных листов взаимно перпендикулярны)
Благодаря пропитке и интенсивному горячему прессованию фанера приобретает абсолютную водостойкость и очень высокую прочность (близкую к прочности стали); плотность такой фанеры до 1200 кг/м. Из бакелитизированной фанеры изготавливают опалубку для бетона, кровельные плиты, трубы и т. п.
Брус LVL (от англ. lamber - лесоматериалы; venear - шпон; laminated - слоистый) - материал, получаемый, как и фанера, из клееного шпона, но волокна шпона в нем расположены параллельно друг другу вдоль изготавливаемого элемента. Первичные заготовки - панели размером до 1,8 х 18 м при толщине 20…75 мм - получают горячим прессованием шпона с фенольными смолами. Из них могут быть вырезаны элементы требуемого размера и конфигурации.
Преимущества изделий LVL перед изделиями из массивной древесины заключаются в следующем: – большая длина (до 18 м); – повышенная в 1,5… 1,7 раз прочность; – отсутствие пороков, характерных для древесины (трещин, сучков косослоя); – пониженные гигроскопичность и деформации «усушки-набухания»; – повышенная гнилостойкость.
При этом материал сохраняет невысокую плотность и декоративность древесины.
Области применения изделий LVL: балки перекрытий, кровельные конструкции, фермы, элементы каркаса и т. п.
Столярные плиты получают склеиванием деревянных реек сечением не более 30 мм в сплошную плиту больших размеров с последующей оклейкой шпоном с одной или двух сторон. Применяют такие плиты для изготовления дверей, мебели и т. п.
Столярные изделия строительного назначения - это главным образом оконные блоки (оконная коробка и рамы) и дверные блоки (дверная коробка и дверное полотно). Эти и другие столярные изделия выпускают деревообрабатывающие комбинаты (ДОК) в виде полностью готовых (антисептированных и окрашенных) изделий.
Строительные конструкции и детали из древесины изготовляют на ДОКе и доставляют на строительство в готовом виде. К ним относятся комплекты для сборных деревянных домов, детали и конструкции для малоэтажных зданий (балки, фермы).
Сборные деревянные дома могут быть двух типов: – дома с деревянным каркасом (из бруса толстых досок и т. п.), заполненным каким-либо теплоизоляционным материалом (минеральной ватой, фибролитом и т. п.) и обшитым с внутренней и наружной сторон; – дома из бревен (обычных и оцилиндрованных) или деревянного бруса.
Оцилиндрованные бревна - получают обработкой бревен на токарном станке, после чего бревна имеют одинаковый диаметр по всей длине. Кроме того, на станке вдоль бревна выбирается паз радиусом, равным радиусу бревна, а в необходимых по проекту местах делаются врубки. Из подготовленных таким образом бревен дом собирается как деревянный «конструктор». На строительство бревна подаются в высушенном до равновесной влажности состоянии. Однако это не исключает образования на бревнах трещин усушки при изменении влажности воздуха.
Более совершенный вариант сборных домов из древесины - дома из клееного бруса. Брус изготовляют на заводе склейкой из 3…5 толстых досок (ламелей) таким образом, чтобы годовые кольца древесины в соседних ламелях были направлены в разные стороны. Такие клееные брусья не трескаются и не коробятся. На верхней и нижней гранях бруса фрезеруются шипы и ответные им пазы для простейшего получения плотного стыка. Для получения желаемой формы и шлифованной поверхности боковые поверхности бруса обрабатываются на станках. Возможна обработка поверхностей тонирующими гидро-фобизаторами типа пинотекс для подчеркивания текстуры дерева и придания желаемого оттенка.
Наиболее перспективны клееные деревянные конструкции. Их получают склеиванием реек и мелкоразмерных досок из древесины хвойных пород в большеразмерные конструкции любой заданной формы (балки, фермы) с помощью водостойких полимерных клеев. Ширина деревоклееных конструкций 120…200 мм, а высота до 1500 мм. Швы склеиваемых элементов делаются «вразбежку». Клееные конструкции имеют много преимуществ перед конструкциями из цельных крупноразмерных пиломатериалов (брусьев, досок).
Технология клееных конструкций позволяет: – максимально полно использовать древесину, в том числе и «неделовую»; – удалить из древесины дефектные участки (сучки, косослой и т. п.); – полнее защитить древесину от гниения и возгорания; – снизить гигроскопичность и предотвратить коробление элементов; – получать конструкции любого требуемого размера и формы.
Клееные деревянные конструкции при современной технологии
превосходят по эффективности железобетонные. Во многих странах мира они рекомендованы для многоэтажных жилых и общественных зданий (например, в новом комплексе посольства Великобритании в Москве из клееных балок переменного сечения выполнено перекрытие главного корпуса, также из клееных балок восстановлены после пожара стропила Московского манежа).
Материалы и изделия из отходов древесины. Для целей строительства производится довольно много материалов на базе неделовой древесины и отходов деревообработки. К ним относятся древесностружечные плиты - ДСП (см. п. 15.3), цементно-стружечные плиты - ЦСП (см. п. 14.6) и древесно-волокнистые плиты - ДВП, фибролит и арболит (см. п. 14.6). В этих материалах древесина в виде стружек, щепы и опилок используется как наполнитель совместно с полимерным (в случае ДСП) или минеральным связующим.
Древесно-волокнистые плиты получают путем распушки размягченной горячей водой или паром древесины до состояния волокна. Волокнистая масса, суспензированная в воде, выливается на частую медную сетку для отфильтровывания воды и образует на ней ковер. В зависимости от вида производимой плиты этот ковер сушится или прессуется на горячем прессе. В первом случае получается легкая малопрочная мягкая плита, используемая для тепловой изоляции (подробнее см. п. 17.3), во втором - тонколистовой прочный материал с гладкой поверхностью - твердые ДВП или оргалит, используемый для обшивки стен, потолков, при настилке полов и как основа сборных элементов покрытия пола - ламината. Плотность твердых ДВП равна 800… 1000 кг/м3. Размеры плит: толщина 2,5…5 мм, длина 1,2…3 м, ширина 0,6…2 м. Оргалит не рекомендуется использовать во влажных помещениях, так как при контакте с водой он набухает и деформируется.
Для отделки помещений с влажным режимом эксплуатации (ванные комнаты, туалеты и т. п.) используют сверхтвердые ДВП плотностью 1100… 1200 кг/м3, в состав которых вводят термореактивные смолы, отверждаемые в процессе горячего прессования плит при 5…7 МПа и 200…240 °С. Поверхности таких плит окрашивают или покрывают декоративными пленками (ламинируют), имитируя облицовку деревом, керамической плиткой или природным камнем.
На уроках технологии дети учатся обрабатывать не только ткань, бумагу и картон, но и различные части растений, полезные ископаемые, искусственные материалы и бросовые материалы - отходы товаров народного потребления и др. Их дети собирают на экскурсиях, приносят в виде полуфабрикатов и заготовок или готовых продуктов промышленности.
К природным материалам относят ветки растений, листья, цветы, семена, корни, кору, мох, плоды, речные и морские камни, песок, глину, также части животных - рыбные кости, раковины и панцири моллюсков, засушенные насекомые, скорлупа яиц домашней птицы, перья. В виде полуфабрикатов на уроках используют различного размера доски.
Из искусственных материалов для работы ученики чаще используют пластилин, пластику, фанеру, ДВП, мягкие листовые металлы, кусочки пластмассы, керамики.
К готовым продуктам промышленности относят такие бросовые материалы как упаковки, коробки, ленты для украшения подарков и букетов, баночки, флаконы, аксессуары для отделки одежды и помещений.
Обработка перечисленных материалов невозможна без специальных знаний по материаловедению и технологии их обработки. Такие знания дети усваивают в процессе наблюдений и опытов.
В первом классе необходимо проводить следующие наблюдения: определение формы и расцветки листьев, желудей, ореховой скорлупы, сравнение свойств песка и глины, древесины и металла, выявление художественных выразительных особенностей в народной игрушке и др.
Во втором классе проводятся наблюдения свойств шишек, коры, веток. Выявляются особенности обработки мягких и твердых материалов.
В третьем классе учащиеся наблюдают свойства засушенных растений, соломы, выявляют свойства керамики, пластмасс, стекла. Учащиеся учатся выбирать наилучшие способы обработки этих материалов.
В четвертом классе идет работа по обобщению и углублению имеющихся знаний. Ученики самостоятельно выбирают наилучшие способы обработки материалов, разрабатывают простейшие технологические карты для творческих проектов.
Учитель проводит тщательное инструктирование по сбору, хранению и предварительной обработке различных материалов. Особое внимание уделяется гигиеническим требованиям, а также правилам безопасности по сбору, транспортировке и хранению материалов. Кроме того, учитель обязан указать на то, что в нашей стране существует закон об охране окружающей среды, который обязывает бережно относиться к природным богатствам. Не рекомендуется использовать готовые продукты, прошедшие специальную обработку и пригодные к употреблению в пищу (крупы, макароны, мука, бобовые). Для работы используют только продукты с истекшим сроком годности.
Для работы с разными материалами подбирают специальные инструменты.
Разметочные и измерительные инструменты.
Карандаши – для разметки деталей на древесине необходимы твердые карандаши марок 2Т и 3Т. Угол заточки карандаша должен быть острым. При разметке карандаш необходимо держать под небольшим наклоном в сторону его движения и плотно прижимать к ребру шаблона или линейки;
Линейки – для измерения обычно пользуются металлической линейкой или рулеткой. Для разметки на древесине удобнее пользоваться толстой деревянной линейкой или столярным угольником. Разметку круглых деталей выполняют столярным циркулем. Разметку прямых линий на металле осуществляют с помощью чертилки, на древесине – рейсмусом.
Режущие инструменты.
Ножницы – в процессе обработки используют чаще канцелярские и редко слесарные ножницы.
Ножи – для работы используют хорошо заточенные ножи с коротким лезвием (90-100мм). Для раскалывания древесины удобнее пользоваться косариком – ножом с более коротким и толстым лезвием. В процессе резания нож держат наклонно, направляя его движение указательным пальцем. Природные материалы режут на подставках и подкладных досках.
Ножовки и лобзики – предназначены для пиления древесины и металлов. Обрабатываемые материалы для удобства зажимают в тиски или струбциной.
Кусачки – применяют для откусывания проволоки, тонких веточек.
Штихель – узкий резец, имеющий в сечении форму острого угла или дуги (угловые и полукруглые). Штихель используют при отделке изделий из древесины (плоско – рельефной резьбой), линолеума (клише для линогравюры).
Монтажные инструменты.
Молоток – применяют для сборки изделий с помощью гвоздей. При работе с молотком необходимо следить, чтобы ученик не ударил по пальцам, придерживающим гвоздь.
Плоскогубцы и круглогубцы – применяют при работе с проволокой. С помощью этих инструментов сгибают и скручивают проволоку.
Шило – применяют для проделывания отверстий в мягких или легкообрабатываемых материалах. Прокалывание выполняется на подставках или подкладных досках.
Буравчик – предназначен для сверления отверстий в более твердых материалах. Работа буравчиком выполняется на подставках или подкладных досках.
Кисть для клея – должна быть жесткой. Ширину кисти выбирают по размерам поверхности соединительной детали.
Соединительные детали и материалы.
Гвозди – на уроках труда не применяют большие гвозди. Чаще используют №№ 1, 2, 3, 4, что соответствует длине гвоздя в сантиметрах.
Штифт – стержень для неподвижного соединения деталей. Штифт легко сделать из спички, веточки или полоски бумаги. Штифтом соединяют детали из желудей, шишек, лепных материалов.
Клей – для соединения природных материалов используют клей ПВА, казеиновый или столярный клей. Плавающие модели лучше склеивать казеиновым клеем, клеем ПВА, БФ, «Момент». Склеивание деталей требует большой аккуратности. Клеем намазывают тонкий материал или приклеиваемую часть поверхности меньшей детали. Сухие листья намазывают клеем от центра листа к краям. Приклеивают намазанные листья осторожно, после того, как они впитали часть влаги. В узкие и глубокие поверхности клей наносят с помощью острия шила, смоченного в клее.
Задача учителя технологии не только обеспечить учащихся инструментами и всеми необходимыми материалами, но и содержать их в исправном виде. Ножи и ножницы должны быть правильно заточены, острие шильев и буравчиков не должны быть сломанными, пилочка лобзика должна быть хорошо натянута и при касании пальцем звенела как струна, шарнирные соединения ножниц и штихеля должны быть исправными, ударная часть молотка должна быть хорошо закреплена на ручке. На каждом уроке учитель обязан проинструктировать учащихся о правилах безопасной работы с инструментами и некоторыми материалами.
Обрабатываемые материалы.
Древесина – наиболее часто применяется в работах старшеклассников. В начальных классах применяются древесина сосны, ели, березы, липы, а также изготовленная из них трехслойная фанера. Древесину в поперечном направлении распиливают ножовкой и лобзиком. Торцы распиленной древесины зачищают напильниками, шкуркой. Окрашивают деревянные изделия масляной краской.
В начальных классах учащиеся делают указки, экер, этикетки для классной делянки. К изготовлению таких изделий предъявляются требования дизайн спецификации. Например, дощечки для этикеток должны соответствовать заданным размерам, края их должны быть ошкурены; колышки должны соответствовать заданным размерам по длине, толщине, поверхность их должна быть обработана напильником и шкуркой.
Солома – засушенные стебли злаковых растений, чаще используют солому пшеницы, ржи, овса. Солому перед работой необходимо обработать – удалить узлы, междоузлия рассортировать по длине и толщине. Для изготовления соломенной ленты заготовки заливают горячей водой на сутки, затем каждую соломинку разрезают вдоль и проглаживают горячим утюгом на деревянной подкладной доске. В зависимости от температуры утюга солома приобретает разные цветовые оттенки. Из соломы делают аппликации, ее используют для инкрустации изделий из дерева. Хранят солому в сухом проветриваемом месте.
Скорлупа яиц – прекрасный материал для изготовления объемных и плоских изделий. Она хорошо окрашивается пищевыми красителями, детали из скорлупы закрепляют на клей, пластилин. Для изготовления объемных изделий из яйца с помощью медицинского шприца необходимо удалить содержимое. Заполняют яйцо так же с помощью шприца разогретым парафином. Украсив яйцо различными деталями отделки можно изготовить фигурки животных, птиц, рыб и т.д. Из окрашенной яичной скорлупы можно сделать мозаичное панно, предварительно покрыв заполняемую поверхность слоем пластилина.
Листья растений – используют в засушенном виде. Листья собирают осенью, сортируют по размерам, цвету, форме. Сушат листья под прессом, или термически (проглаживают утюгом). Хранят готовый материал в сухом месте.
Береста – излюбленный материал народных мастеров. Бересту собирают весной или в начале лета, очищают от налипших частиц. Для удобства обработки бересту распаривают в горячей воде, делят на слои, разрезают на нужные формы. Сушат материал в сухом прохладном месте.
Металлы и сплавы - на уроках чаще используют тонкую мягкую проволоку, мягкую жесть, фольгу из алюминия, меди, латуни, цинка, олова, свинца. Ручная обработка металлов в холодном состоянии называют слесарной работой. Такие материалы легко обрабатывать ножницами, кусачками, молотками, плоскогубцами и круглогубцами. Резаные края деталей обрабатывают напильником или шкуркой. Цвет деталей или изделия можно поменять, подержав его над пламенем спиртовки или окрашиванием красками и лаками по металлу.
Отверстия в тонкой жести проделывают шилом, пробойниками. На тонкой жести и фольге легко делать вдавливания с помощью чеканов, шариковой ручкой и осваивать простейшие приемы чеканки. Тонкую жесть можно сгибать и скручивать с помощью молотка, плоскогубцев, круглогубцев.
Проволоке можно придать форму кольца, многоугольников, спирали и др. Из проволоки можно сделать плоские контурные формы и объемные изделия, а так же каркасы для мягких игрушек. Тонкую проволоку можно использовать и как соединительный материал.
Лепные материалы - глина, пластилин, пластика, гипс, соленое тесто. В настоящее время их можно приобрести в магазинах. Глину можно добыть и приготовить к работе вместе с учащимися.
Для лепки пригодна жирная глина. Тощая глина содержит большое количество примесей и пригодна к работе после специальной обработки – отмучивания. Глину заготавливают летом, просушивают, размельчают и просеивают. Измельченную глину помещают в большой сосуд (кадку, бак), заливают водой и тщательно перемешивают. Всплывшие примеси удаляют. Тяжелые примеси (камешки, песок) оседают на дно, а мелкие частицы глины остаются во взвешенном состоянии. Этот жидкий состав сливают в другую емкость, оставляя на дне крупные примеси. Через некоторое время глина оседает на дно. Воду с поверхности сливают. Этот процесс называется отмучиванием.
Перед началом работы глину заливают водой, перемешивают. Хорошо приготовленная масса не должна прилипать к рукам. Из приготовленной глины скатывают колбаску длиной 10см и толщиной 1см и поднимают за один конец. Если колбаска не разваливается, то глина готова к работе. Для улучшения качества глины можно добавить бумажное волокно и растительное масло. С глиной работают на подкладной доске. Режут глину проволокой или леской. Лепят изделия руками, детали отделки выполняют стекой или специальными штампами.
Детали из лепных материалов соединяют способом примазывания, придавливания или штифтами. Изделия из лепных материалов окрашивают гуашью, смешанной с клеем ПВА (1х1, 2х1), акварельными красками (медовыми), покрывают лаком, или подвергают глазурованию (закрепляемый обжигом глянцевый стеклообразный сплав, покрываемый поверхность изделия). Просушивают изделия в муфельных печах, на батареях отопления или на хорошо проветриваемой поверхности.
Пластмассы – продукция химического производства. В начальных классах используют легкообрабатываемые пластмассы – органическое стекло, поролон, пенопласт, линолеум, капрон и др. Заготовки из пластмассы обрабатывают способом резания, сверления, их можно окрашивать, соединять клеем, сшивать. Из поролона и пенопласта делают игрушки, сувениры. Поролон можно использовать для набивки мягких игрушек.
Линолеум используют для изготовления аппликации или клише. Клише для линогравюры делают с помощью штихелей. На готовую поверхность клише валиком наносят краску (гуашь, типографскую краску), кладут чистый лист бумаги и проглаживают его гладким предметом. Получают оттиск, называемый эстампом.
Бросовые материалы – упаковочные коробки, пробки, катушки, тюбики из под крема, зубной пасты, синтетические сетки, используемые для упаковки овощей, букетов, пустые стержни, трубочки и др. Изготовление полезных вещей из бросовых материалов приучает учащихся к бережливости, развивает их творческие способности, фантазию, смекалку.
Папье-маше - наиболее доступная техника изготовления объемных изделий в начальных классах. Для работы потребуются: газетная бумага, клейстер, гуашь. В качестве формы для изготовления объемных изделий подойдут предметы посуды, игрушки, самодельные формы, которые делают из пластилина. Клейстер для работы делают из крахмала или муки. Изделия сушат в хорошо проветриваемых и теплых местах. Неровные места на формах выравнивают шкуркой. Роспись изделий выполняют гуашевыми красками, смешанными с клеем ПВА в соотношении: 2 части краски и 1 часть клея.
Особенности обработки различных материалов, методика изучения их свойств изложена в многочисленных методических пособиях, книгах по декоративно-прикладному искусству, журналах по дизайну и рукоделию, в книгах В.А. Барадулина, А.М. Гукасовой, Н.М. Конышевой, В.П. Кузнецова и др.
Контрольные вопросы.
1. Какие материалы называют природными?
2. В чем особенность хранения различных материалов?
3. По какому принципу осуществляется отбор различных материалов для работы с учащимися начальных классов?
4. Какие соединительные материалы используют для сборки изделий из природных материалов?
Задания для самостоятельной работы.
1. Найти (в печатных или электронных источниках) и изучить материал, содержащий сведения о свойствах природных материалов, способах их заготовки и хранения, технике обработки.
2. Подобрать литературу, которая освещает технологии изготовления изделий из различных материалов.
Задания для лабораторной работы.
1. Проанализировать содержание модуля: «Технология обработки конструкционных материалов и машиноведение» в программе «Технология». Выделить умения и навыки, которые авторы программы рекомендуют формировать у учащихся начальных классов в процессе обработки различных материалов.
2. Разработать план проведения опыта для учащихся 3 класса по наблюдению свойств одного из конкретных природных материалов.
3. Разработать конспект урока направленного на изучение способов обработки одного из искусственных материалов.
4. Изготовить по 1 образцу изделий из природных материалов, искусственных материалов и бросовых материалов для демонстрации их на уроках технологии в начальных классах.
5. Разработать инструкционные карты, для обучения учащихся способам сборки одного из изделий из различных материалов.
В различных отраслях промышленности, строительстве и других отраслях хозяйства применяются стекла неорганические и органические. Неорганическое стекло подразделяется на техническое, строительное и бытовое. В свою очередь строительное стекло делится на конструкционное, отделочное, звуко-и теплоизоляционное. По качеству поверхности стекло бывает полированное и неполированное, цветное и бесцветное. По способу упрочнения – обычное, отожженное, закаленное и упрочненное химическим или другим способом. По профилю выпускают стекло плоское, волнистое, гнутое и профильное.
Стекло неорганическое строительное нашло широкое применение в строительстве: для остекления световых проемов в стенах, фонарей (в крышах различных зданий).
Неорганическое стекло получают при остывании расплава, содержащего чистый кварцевый песок (кремнезем), сульфат натрия и известняк.
Наибольшее применение для остекления оконных и дверных блоков, перегородок получило стекло оконное листовое 1 и 2 сортов. Плотность этого стекла 2000–2600 кг/м 3 , све-топропускание – 84–87 %, теплопроводность низкая. Промышленность выпускает также стекло листовое узорчатое 1 и 2 сортов, бесцветное и цветное с рельефным узором; стекло листовое термически полированное, стекло цветное листовое (красного, синего, зеленого, желтого цветов), гладкое, цветное и бесцветное; с гладкой, рифленой или узорчатой поверхностью; неармированное и армированное стальной сеткой (выпускается 3 типов: швеллерное профильное; коробчатое профильное – с одним или двумя швами; ребристое профильное); стекло листовое, армированное металлической сеткой, – бесцветное и цветное, гладкое и рифленое, узорчатое.
Органическое стекло – продукт ненасыщенных полиэфирных смол, прозрачный полимер. Подразделяется на техническое, конструкционное, листовое, светотехническое и часовое. Техническое органическое стекло – пластифицированный и непластифицированный полимер (сополимер) метилового эфира метакриловой кислоты, широко применяемый в различных отраслях промышленности и хозяйства вообще. Стандартом предусмотрены три марки стекла ТОСП – стекло техническое органическое пластифицированное; ТОСН – стекло техническое органическое непла-стифицированное; ТОСС – стекло техническое органическое сополимерное. Физико-механические свойства технического органического стекла: температура размягчения (в зависимости от толщины) – 92-130 °C, ударная вязкость – 6–9 кДж/м 2 (6–9 кгс – плотность при 20 °C), прозрачность (при толщине до 30 мм) – 85–88 %, усадка перегрева при 40 °C в течение 1 ч – 3,5–4 %, разрушающее напряжение при растяжении – 60–80 МПа (600–800 кгс/см 2), относительное удлинение при разрыве – 2–2,5 %.
Конструкционное органическое стекло выпускается трех марок: СОЛ – стекло органическое пластифицированное; СТ–1 – стекло органическое непластифицированное и 2–55 – стекло сополимерное. Эти марки органического стекла применяются в качестве конструкционного материала в приборо-и агрегатостроении.
2. Ситаллы, металлические стекла
Ситаллы (стеклокерамика) – стеклокерамические материалы на основе стекла, отличающиеся от последнего кристаллической структурой, подобной керамической, но с более мелкими (от долей до 1–2 мкм) кристаллами и более плотной их упаковкой, исключающей какую-либо пористость материала. Ситаллы изготовляют путем плавления стекольной шихты специальных составов с добавкой кристаллизации, охлаждения расплава до пластичного состояния и формования из него изделий методами стекольной технологии (прессованием, выдуванием, вытягиванием). Отформованные изделия подвергают специальной термической обработке для образования мелкокристаллической плотной структуры, характерной для ситаллов. Ситаллы по химическому составу подразделяют на следующие группы: СТЛ – сподуменовые; СТМ – кордиеритовые; СТБ – борнобариевые и борно-свинцовые, высококремнистые, фотоситалы. Ситаллы марки СТЛ имеют в своем составе литий, марки СТМ – магний. Ситаллы могут быть прозрачные, непрозрачные, белые, кремовые и цветные. По свойствам ситаллы делятся на: химически стойкие, износостойкие, оптические, электроизоляционные и теплостойкие. Химически стойкие и износостойкие ситаллы применяют для изготовления дымоходов, плунжеров, деталей химических насосов, реакторов и химической аппаратуры, где необходимы высокая теплостойкость и газожидкостная непроницаемость. При изготовлении синтетических волокон износостойкие ситаллы используют для ните-проводов и некоторых других деталей текстильных машин; кроме того, из них изготовляют приборы для измерения длин и углов различных изделий. Оптические ситаллы с ТКЛР (тепловая стойкость), близким к нулю, применяются прежде всего для изготовления астрономических зеркал и лазеров.
Электроизоляционные ситаллы благодаря своим электрическим свойствам, особенно при высоких температурах, используются для изготовления радиотехнических и электронных приборов и установок, различных приспособлений, работающих в условиях переменной температуры и влажности, а также изоляторов, работающих в режиме высокого напряжения. Теплостойкие ситаллы с ТЛКР, близким к нулю, применяются в качестве конструкционных материалов для устройств, работающих при переменных тепловых нагрузках, а также в производстве теплообменников.
Металлические стекла имеют такую же структуру, как у си-таллов, только покрытие металлическое. К основному составу при выработке таких стекол добавляются определенные соединения металлов (которые зависят от назначения и области применения металлических стекол), из которых при заданной температуре в специальной атмосфере (среде плавки) на поверхности стекломассы выделяется металлическое покрытие. Металлические стекла находят применение прежде всего в электротехнике.
Металлические стекла изготовляют и методом горячего напыления на стеклокристаллический материал (например, нанесение слоя алюминия толщиной 0,5–1 мм). Такое покрытие выдерживает быстрое изменение температуры, несмотря на значительное различие в ТЛКР алюминия и сте-клокристаллического материала.
3. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора
В различных отраслях промышленности и прежде всего в машиностроении широко применяется кубический нитрил бора (КНБ) – кристаллическая кубическая модификация соединения бора с азотом, синтезируемая по технологии, свойственной производству синтетических алмазов. За счет варьирования технологическими факторами выпускают различные виды кубического нитрида бора – эльбор, эльбор-Р, кубо-нит, исмит, гексанит и др. Кубический нитрид бора и его разновидности измеряются каратами, их классификация по зернистости также близка к нормам, принятым для обработки сталей и сплавов на основе железа. В последние годы получены поликристаллы КНБ размером до 12 мм.
Широко применяются в машиностроении сверхтвердые материалы, полученные на основе нитрида бора – эльбор-Р и исмит. По режущим свойствам и износостойкости они в несколько раз превосходят металлокерамические твердые сплавы и минералокерамику. Резцы из эльбора-Р изготовляют двух видов: сборные, в которых заготовки из эльбора крепятся в переходной вставке, устанавливаемой в корпусе резца, и цельные, где заготовки (эльбора-Р) крепятся непосредственно в тело инструмента путем заливки их жидким (расплавленным) металлом. Применение эльбора-Р позволяет обеспечить высокую производительность и чистоту обрабатываемой поверхности. Наиболее эффективно применение эльбора-Р при обработке закаленных сталей точением вместо шлифования и при растачивании отверстий.
Сверхтвердый материал исмит, полученный на основе нитрида бора (модификация), обладает более высокой стойкостью, чем твердые сплавы, при точении закаленных сталей Размеры поликристаллов исмита позволяют оснащать ими проходные и расточные резцы, фрезы и другой лезвийный инструмент.
Кубической кристаллической модификацией углерода являются алмазы – природные и синтетические, которые нерастворимы в кислотах и щелочах, обладают высокой твердостью, используются для изготовления резцов, стеклорезов, наконечников для измерения твердости металлов и др.
4. Композиционные материалы
В различных отраслях хозяйства страны, в том числе и в строительстве, широко используются различные композиционные материалы на основе измельченной древесины: древесно-стружечные, древесно-волокнистые плиты, арболит, фибролит, плиты цементно-стружечные и древесно-кле-евые композиции.
Плиты древесно-стружечные изготавливают методом горячего прессования древесных частиц, смешанных со связующим. Такие плиты широко применяются в строительстве, в мебельном производстве. Размеры плит: длина в пределах от 1830 мм до 5680 мм, ширина – от 1220 мм до 2500 мм, толщина – от 8 мм до 28 мм.
По физико-механическим показателям древесно-стружечные плиты подразделяются на марки: П-А и П-Б – по качеству поверхности с обычной и мелкоструктурной поверхностью; по степени обработки поверхности – шлифованные и нешлифованные; по гидрофобным свойствам – с обычной и повышенной водостойкостью; имеют один недостаток – невысокая прочность на растяжение перпендикулярно пластам.
Древесно-волокнистые плиты изготавливают, применяя отходы переработки древесины хвойных и лиственных пород. В зависимости от плотности и прочности на изгиб плиты древесно-волокнистые классифицируют на мягкие (М–4, М–12, М–20), полутвердые (ПТ–100), твердые (Т–350, Т–400), сверхтвердые – (СТ–500). По техническим свойствам они изготавливаются био-, огне-, влагостойкими и звукопоглощающими. ДВП мягкая применяется в строительстве как материал для термо-и звукоизоляции стен, перегородок, потолков, междуэтажных перекрытий и т. д. ДВП полутвердые используют для обшивки стен и потолков жилых и общественных помещений. ДВП твердые и сверхтвердые широко применяются в мебельном производстве (для задних стенок корпусной мебели, нижние части ящиков и т. д.), в строительстве – для облицовывания стен, потолков и т. д. Такие плиты выпускаются толщиной 2,5-10 мм. ДВП средней твердости выпускаются в больших объемах за рубежом под маркой «плиты МДФ – Medium Density Firebrands» толщиной от 10 до 30 мм, для изготовления современной мебели как заменитель фанеры и натуральной древесины.
В последние годы в строительстве широко применяются различные изделия из арболита, который изготавливается с применением дробленых отходов деревообработки, связующего – портландцемента, добавок – хлористого кальция жидкого стекла, серно-кислого алюминия и извести.
Арболит применяется для производства стеновых панелей, различных теплоизоляционных изделий.
В качестве ограждающих конструкций при строительстве в сельской местности деревянных домов, ферм и различных построек часто применяются плиты цементно-стружечные, которые изготавливают, используя древесную стружку, портландцемент и химические добавки. Плиты выпускают следующих размеров: 1200? 3600 мм, толщиной 8-25 мм; их плотность – в пределах 1100–1400 кг/м 3 , предел прочности при изгибе – 9-12 МПа.
Для изготовления формованной тары повсеместно используются древесно-клеевые композиции, состоящие из измельченной древесины и связующего – мочевиноформаль-дегидных смол с добавкой – парафином.
5. Синтетические облицовочные материалы
В последнее десятилетие для отделки интерьеров офисов, различных помещений и наружных работ широко применяются разнообразные синтетические облицовочные материалы, которые заменили дефицитный строганый шпон Причем они намного упростили технологию отделки, особенно такие облицовочные материалы, как пленки декоративные на клеевой основе и основе полимерных материалов (в сочетании). В настоящее время используется технология получения пленочных материалов с имитацией «реальных» пор. Такая пленка марки ПДСО и ПДО (без клеевого слоя) применяется для облицовывания мебели, внутренней отделки автомобилей. Пленка ПДО-А–020 используется в авиационной промышленности для отделки салонов самолетов.
Пленки на основе полимерных материалов изготовляют из композиций поливинилхлорида, полипропилена, полиэфира и др.
Вышеуказанные пленки ПДО и ПДСО являются поливи-нилхлоридными (импортные тоже).
В последнее время для облицовывания различных изделий из дерева (дверные полотна, мебель), а также стен и панелей, элементов интерьера стали применять поливинилфторидные пленки (ПВФ), имеющие хорошие эксплуатационные свойства. Для указанных целей, кроме пленки ПВФ, применяются самоприклеивающиеся пленки на основе сополимера ви-нилхлорида и винилацетата марки ВА, которые производятся фирмой «Скоч». Эти пленки выпускаются прозрачными, окрашенными, с эффектом металлизации.
Большим спросом у различных потребителей пользуются защитные липкие ленты на полимерной основе типов ЛТ–38, ЛТ–50, которые применяются для защиты кромочного материала от потеков лакокрасочного материала при отделке щитов. Липкие ленты представляют собой полимерную основу – пленку толщиной 35–50 мкм, на которую нанесен тонкий липкий слой.
При изготовлении столешниц, подоконников, дверей, санитарного оборудования часто применяются ламинаты (разновидности синтетических облицовочных материалов). Ла-минаты представляют собой термоупрочненный слоистый материал, полученный прессованием бумаги при высокой температуре.
Бумажная основа ламината пропитывается фенольной смолой, а наружные слои – меламиновой. Ламинаты устойчивы к износу, совместимы с продуктами питания, легко чистятся, не горючи, влагоустойчивы.
Для обивки мебели, отделки различных видов транспорта широко применяются искусственные кожи: винилискожа обивочная, пористо-монолитная винилискожа обивочная, кожа искусственная пористо-монолитная на трикотажной основе и др. Искусственные кожи пользуются большим спросом и у производителей обуви.
В последние годы стали применяться для отделки жилых и общественных интерьеров новые материалы – весьма оригинальные, с разнообразным дизайном искусственные камни, представляющие собой минерало-акриловые плиты. Они твердые, как натуральные камни, имеют разную структуру, устойчивы к истиранию, сравнительно легко обрабатываются. Для облицовывания фасадных поверхностей мебели для спальни, кабинетной, детской мебели применяются еще пористые монолитные пленки, имеющие верхнюю монолитную поверхность и нижний пористый слой (толщина ее 1,2–1,5 мм, ширина – 600-1360 мм, длина рулона – 30–50 м).
применяются уже в течение многих лет для отделки жилых, общественных и производственных помещений, салонов различных транспортных средств, для облицовывания рабочих поверхностей кухонной, медицинской и торговой мебели. Пластики этого вида имеют хорошие физико-механические и декоративные свойства, хорошо обрабатываются, стойки к действию высоких температур, к ударам и истиранию, к действию воды, пара, а также пищевых и бытовых жидкостей (чая, кофе, водки, этилового спирта и т. д.). Плотность пластиков ДБС не менее 1,4 г/см 3 , разрушающее напряжение при растяжении – не менее 63,6 МПа, при изгибе – 98 МПа (для марки А – 17,6 МПа), водопоглощение не более 4 %, теплостойкость – от + 120 до + 140 °C. Пластики ДБС подразделяются на марки А, Б, В – в зависимости от качества лицевой поверхности и физико-механических показателей. Пластик марки А применяют в условиях эксплуатации, требующих повышенной износостойкости, например для крышек столов. Пластик марки Б используют при менее жестких условиях эксплуатации – для отделки вертикальных поверхностей. Пластик марки В применяется в качестве поделочного материала.
Декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП) представляют собой листовой материал из спрессованных бумаг, пропитанных термореактивными смолами. При изготовлении ДБСП на декоративный слой бумаги (одноцветной или с рисунком) накладывают защитный слой, пропитанный ме-ламиноформальдегидной смолой. Для изготовления защитной пленки применяют высокооблагороженную целлюлозу из древесины лиственных пород или хлопка.
ДБСП выпускают одноцветным, различных цветных печатных рисунков, имитирующих древесину ценных пород, камень, мрамор, ткань, кожу и т. д. По назначению эти пластики делят на конструкционные, облицовочные и формуемые. Конструкционные ДБСП имеют толщину более 1 мм, используются в различных конструкциях. Облицовочные пластики более эластичны и имеют толщину до 1 мм, применяются как отделочный материал. По условиям эксплуатации поверхности мебельных и других видов щитов облицовочные ДБСП подразделяются на две основные группы.
I группа – рабочие и лицевые поверхности торговой и другой мебели, подвергающиеся непосредственному воздействию внешней среды;
II группа пластиков ДБС идет на лицевые поверхности изделий кухонной, детской и другой мебели, не подвергающиеся постоянному воздействию влаги, теплоты и других факторов.
Формуемые ДБСП под действием теплоты и давления могут изменять свою форму. Они применяются для облицовывания фасонных деталей со сложными округленными формами или углами. Одним цельным листом формуемого пластика ДБС облицовывают пласть и кромку детали – такая технология называется постформингом.
Пластики ДБС выпускают длиной 400-3000 мм, шириной 400-1600 мм и толщиной 1,0; 1,3; 1,6; 2,0; 2,5 и 3,0 мм. Обратная сторона пластика толщиной 1,0; 1,3 и 1,6 мм должна быть шероховатой. Для приклеивания пластиков ДБС применяют различные клеи – ПВА, бустилат, эпоксидные, а также мастики КН–2.
2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕБЕЛИ
В производстве мебели применяют древесные, полимерные, металлические, стеклянные материалы.
Древесина - это основной материал для изготовления мебели. Она имеет высокую прочность, твердость, легко обрабатывается; в сухих отапливаемых помещениях обладает долговечностью. Мебель из древесины гигиенична, не выделяет токсичных веществ. Недостатки древесины: горючесть, биологическая нестойкость во влажном состоянии, наличие в древесине природных пороков, гигроскопичность. В производстве мебели применяют пиломатериалы (доски, бруски), шпон лущеный, строганный, фанеру, древесно-стружечные плиты, древесноволокнистые плиты.
Пластмассы широко используются в производстве мебели. Пластмассы имеют разнообразные свойства: применяются как амортизационный материал в мягкой мебели, как декоративные пленки для облицовки деталей мебели, изготовления сидений, ящиков. Такая мебель не подвергается коррозии, разрушению насекомыми, гниению, легко очищается, однако недостаточно безвредна, подвергается процессам старения под воздействием внешней среды, не подлежит ремонту.
Текстильные материалы применяют для наружной обивки мебели и как покровные ткани для обтяжки внутренних элементов мебели.
Отделочные материалы предназначаются для отделки мебели с целью улучшения внешнего вида и защиты от воздействия окружающей среды.
К отделочным мебельным материалам относят: красящие вещества, шпатлевки, грунтовки, лаки, эмали, политуры, составы для освежения поверхности, текстурную бумагу и др.
Крепежные изделия: гвозди декоративные, скобы крепежные, шурупы, полкодержатели и магнитные держатели, кронштейны др.
Фурнитура - обеспечивает подвижные и неподвижные взаимодействия элементов, взаимодействие мебели и человека, единство художественного решения. Это различные по форме ручки, петли, кронштейны, подвижные опоры, задвижки, защелки, замки, стекло для мебели полированное неполированное, узорчатое толщиной от 3 до 7 мм.
Зеркала для шкафов, трельяжей, сервантов изготовляют из полированного стекла. Зеркала имеют крутой (17-30°) или пологий (5-12°) фацет.
2. ПРОИЗВОДСТВО МЕБЕЛИ
Основные операции по изготовлению мебели: конструирование мебели, разработка эскизов, макетов, технической документации и создание готового образца мебели; затем подбираются и подготавливаются исходные материалы, производится раскрой, обработка заготовок, соединение деталей и элементов, облицовка поверхности, отделка и сборка изделий.
Лицевая отделка мебели. Отделку применяют для придания мебели соответствующего внешнего вида и защиты ее от воздействия окружающей среды.
Отделка мебели состоит из подготовки поверхности, нанесения покрытия и его облагораживания. Для мебели применяются следующие виды отделки: прозрачная, непрозрачная, комбинированная, специальная.
Прозрачные виды отделки - лакирование, полирование.
Лакирование - распространенный вид отделки мебели. На подготовленную поверхность наносят лаковую пленку; используют смоляные, спиртовые, нитроцеллюлозные, перхлорвиниловые, полиэфирные, полиуретановые и другие лаки.
Полирование - трудоемкий, дорогостоящий вид отделки мебели. Поверхность мебели гладкая, с зеркальным блеском, с отчетливо видной текстурой древесины. Текстура - рисунок древесины на поверхности разреза.
Непрозрачная отделка заключается в нанесении на отделываемую поверхность пигментированных лакокрасочных материалов (красок, эмалей), которые полностью скрывают невыразительную текстуру и цвет древесины или поверхность древесно-плитного материала. Также непрозрачная отделка служит для получения покрытий с высокими защитными свойствами.
Имитационная отделка представляет собой способ создания декоративного покрытия методом глубокого крашения, нанесения рисунка текстуры древесины на отделываемую поверхность, напрессовывания на основу пленок с напечатанной на них текстурой древесины, мрамора или другого материала. Имитационная отделка с использованием пленок широко применяется при изготовлении массовой сравнительно дешевой мебели.
Специальная отделка – имеет несколько разновидностей. Это может быть нанесение на поверхность отделочного слоя из расплавленного или порошкообразного металла (металлизация), полимерных и других материалов. К ней можно также отнести пескоструйную обработку поверхности, тиснение, выжигание, инкрустацию, резьбу по дереву.
Следующие операцией производства мебели является декорирование. К специфическим видам декорирования мебели относятся:
· Накладные профильные элементы;
· Резьба (поверхностная, художественная, ажурная и др.);
· Имитационная печать (имитация ценных древесных пород методом нанесения печатного рисунка);
· Инкрустация - рисунок на мебели; получают врезанием в основную древесину отдельных кусочков, отличающихся по цвету и текстуре от основного фона, а также перламутра, металла.
· Маркетри - украшение, общий фон и рисунок которого выполнены из различных пород древесины; наклеиваются на подготовленную поверхность.
· Интарсия – инкрустация деревом по дереву;
3. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ МЕБЕЛИ
Мебель классифицируют по назначению, по эксплуатационным, функциональным признакам, по комплектности, по конструктивно-технологическому признаку, по виду исходного материала, по видам изделий (см. цв. вклейку).
По назначению мебель подразделяется на бытовую и для общественных помещений (для офисов).
Бытовая мебель подразделяется на мебель для жилых комнат, для кухни, для прихожей и детской.
По функциональному признаку различают мебель для работы; лежания; сидения; хранения одежды, книг, посуды.
По комплектности - мебель штучная и комплектная (наборы и гарнитуры для спальни, столовой, кабинета и др.).
По конструктивно-технологическому при знаку мебель делят на щитовую, рамочную, секционную, разборную, неразборную, складную, трансформируемую, стеллажную и комбинированную.
По возрасту потребителей различают мебель для взрослых, подростков и детей.
По наличию мягкого элемента мебель делят на мягкую и жесткую.
По способу производства различают мебель столярную, гнутую, формованную, гнуто-клееную, плетеную и прессованную (из древесины), металлическую - литую, сварную, пластмассовую – литую, штампованную.
По виду исходного материала мебель классифицируют на деревянную, пластмассовую, металлическую, комбинированную. Деревянная мебель подразделяется на столярную, гнутую, плетеную.
По видам изделий: шкафы (для посуды, книг, белья), комоды, серванты, комбинированные шкафы, тумбы, столы (сервировочные, письменные, обеденные, кухонные, журнальные и др.), кровати (одинарные, полуторные, двойные), диваны, диваны-кровати, кушетки, тахты, табуретки, банкетки, стулья, кресла (рабочие и для отдыха), кресла-кровати, шезлонги, трельяжи, трюмо, манежи детские и др. (см. приложение)
Столярная мебель. Мебель столярная для жилых комнат разнообразна по видам, размерам, материалам, конструкции, по отделке и другим признакам.
По конструкции столярная мебель бывает брусковая и корпусная, а корпусная - щитовой и рамочной.
По функциональному признаку ее подразделяют для сидения, работы, приготовления и приема пищи, для хранения белья, книг, посуды и других предметов; для сна и отдыха; туалета и культурно-бытовых нужд.
Корпусная щитовая мебель. Шкафы для платья и белья изготовляют с разным количеством дверей (от одной до четырех дверей). В отделении для платья могут быть штанга для плечиков, полка для головных уборов, внутренние ящики, полки и лотки. Дверки шкафов для платья и белья - распашные. С внутренней стороны одной из дверей прикреплена штанга для навешивания галстуков и зеркало. (см. приложение №1)
Шкафы для книг имеют дверки раздвижные стеклянные, могут быть открытыми. Нижняя часть шкафов имеет щитовые дверки. Полки переставные устанавливаются на полкодержателях. Расстояние между полками от 180 до 380 мм, а глубина 140-440 мм – при хранении книг в два ряда.
Секретеры – мебель, которую можно использовать для хранения книг, а также как стол, так как секретер имеет откидную дверку. Полки для хранения книг изготовляют навесными. Секретеры бывают со щитовыми или стеклянными дверками или без дверок.
Буфеты ( шкафы) используют для хранения посуды, серванты предназначены для хранения столовых принадлежностей, столового белья, посуды.
Комбинированные шкафы имеют несколько отделений разного назначения: для книг, белья, платья, посуды.
Тумбы (комоды) для хранения различных предметов: изготовляют с полками, распашными щитовыми дверками, с большим количеством выдвижных ящиков. Выпускаются глубиной 300-600 мм, высотой 800-1100 мм. Тумбы для постельных принадлежностей имеют отделение с откидной крышкой и открывающейся дверкой.
Обеденные столы различают по форме крышки. Крышки могут быть круглой, квадратной, овальной формы, раздвижными или складными. Ножки обеденных столов разного профиля: круглые, фигурные, квадратные, скошенные. Размеры обеденных столов: ширина – 60-90 см, длина раздвинутого стола – 120-270 см. Размеры крышек определяют по количеству мест из расчета 500-600 мм на одного человека при глубине 325 мм.
В Кухонный гарнитур входит шкаф-стол рабочий, шкафы навесные, стол обеденный, табуреты, а в набор для кухни, кроме того, могут входить хозяйственный шкаф, шкаф-стол с мойкой и др.
Столы кухонные. Рабочие поверхности кухонных столов облицовывают декоративным пластиком; крышки прямоугольные; под столом шкафчик для хранения посуды (дверки шкафа створчатые или раздвижные).
Журнальные столики имеют под крышкой полку ли сетку для временного хранения газет, журналов, книг. Крышка прямоугольной формы, также крышка может быть сделана и дерева и стекла.
Туалетные столы имеют ящики для хранения туалетных принадлежностей.
Столы письменные бывают бестумбовые, одно и двух-тумбовые, с надколенными ящиками под крышкой или без них. Выпускают столы с боковыми полками или приставками для книг. Крышки ящиков стационарные или трансформируемые в чертежную доску. На дверках имеются замки, ручки и ключевины.
Столы компьютерные классифицируют по двум признакам: по конструкции (стойки-столы и просто рабочие столы); по месту расположения (угловые и прямые). Столы-стойки (т.е. похожи на конструкцию из нескольких (чаще трех) ярусов полок. Обычно нижний ярус предназначен для системного блока и другой оргтехники, средний – для монитора, третий – для дисков, бумаг, прочей канцелярской мелочи).
Трюмо имеет тумбу, на которой укрепляют зеркало, дающее отражение человека во весь рост.
Трельяж состоит из тумбы и трех зеркал, среднее - неподвижное, а два боковых вращаются. Зеркала трельяжей дают отражение человека во весь рост.
К ассортименту столов относятся столы сервировочные, телефонные, шахматные. (см. приложение №2)
Мебель для сидения.
Стулья состоят из каркаса (из царги с сиденьем, ножек с проножками и спинки), сиденья и спинки. Сиденье может быть рамочной и безрамочной конструкции. Стулья могут быть жесткими и мягкими. Рабочие кресла отличаются большими размерами и наличием подлокотников. (см. приложение №3)
Банкетка - табурет с сиденьем прямоугольной или круглой формы, иногда с подлокотниками. Сиденье может быть жестким и мягким. Банкетки часто входят в состав гарнитуров для спальни. Обивают банкетки тканями, искусственной кожей.
Табуреты бывают кухонные и для пианино на четырех или трех точеных или брусковых ножках. Табуреты изготовляют с жестким сиденьем, квадратной, треугольной или круглой формы. Табурет для пианино выпускается с вращающимся на винте сиденьем. Высота табуретов от 42 до 65 см (при поднятом сиденье).
Мягкая мебель. Мягкая мебель имеет каркас - основание, на котором установлены мягкое сиденье, спинка; к сиденью крепятся боковины или подлокотники. Ножки, цокольная коробка служат опорами, мягкие элементы могут быть цельными, беспружинными, пружинными составными, состоящими из нескольких мягких элементов.
К мягкой мебели относят диваны, диваны-кровати, кресла-кровати, кушетки, тахты, кровати. (см. приложение №4)
Диваны состоят из коробки-основания с мягким сиденьем и спинкой или без нее, двумя подлокотниками или без них. Сиденье и спинка дивана могут быть одноэлементными - цельными или секционными - составными и в виде отдельных подушек на жестком каркасе. Для обивки применяют текстильные материалы, искусственную кожу. Разновидностью диванов являются трансформируемые предметы мягкой мебели - кресло-кровать, диван-кровать, тахта, кушетка.
Диван-кровать выпускают с откидной спинкой, опирающейся на заднюю рамку, с локотниками или без них, с коробкой для постельных принадлежностей или без нее. Сиденье может быть одноэлементное или составное, выдвижное с приспособлением для трансформирования. Софа представляет собой остов без локотников, с выдвижной решеткой и съемными подушками в сиденье и спинке. Может быть без спинки.
Кресло-кровать используется как кресло и как односпальная кровать. Кресло-кровать имеет двойное сиденье или двойную спинку.
Кушетка - разновидность дивана, но без спинки, иногда с мягким изголовьем. Кушетки бывают на коробке или на ножках. Длина кушеток - 185-190 см, ширина 80--120 см. Так же выпускают кушетки, длину которых можно увеличить за счет выдвигающейся рамки.
Кровать состоит из двух спинок и двух долевых царг. Выпускают с основанием под матрац. По ширине кровати бывают одинарные (700, 800, 900 мм) и двойные (1100, 1200, 1400 мм). Длина кроватей 1860±100 мм, высота от пола - 350-450 мм. По половозрастному назначению кровати бывают для взрослых, детей и подростков и соответственно отличаются размерами.
Канапе - маленький диванчик с приподнятым изголовьем.
Тахта – широкий диван с пинкой и без спинки, покрытый ковром, материей.
Детская мебель отличается простотой конструкции, делается более красочной. Детскую мебель выпускают в виде отдельных предметов и наборами. Ассортимент детской мебели: кресла, кресла-качалки, табуреты, стулья, шкафы-стеллажи, секретеры, манежи, кровати, кровати двухъярусные, столы, парты и др.(см. приложение №5)
Мебель для прихожей - это тумбы, шкафы, вешалки, зеркала с полками, с ящиками и без них. (см. приложение № 6)
Гнутая мебель. Такую мебель изготовляют из древесины лиственных пород (дуба, ясеня, вяза, бука, березы). Гнутую мебель подразделяют на гнутую мебель и мебель смешанной конструкции (гнуто-столярная). Ассортимент гнутой мебели включает стулья, кресла, столики, табуреты, вешалки. (см. приложение №7)
Стулья гнуто-столярные имеют трапециевидные, подковообразные сиденья, царги гнутые цельные и составные. Задние ножки гнутые или выпиленные, прямоугольного сечения, спинки - фанерные, гнуто-клееные или из брусков.
Мебель плетеная. Мебель плетеная легкая, удобная, устойчивая, дешевле других видов мебели. Плетение простое, веерное, шахматное, ажурное, комбинированное. Применяют для плетения прутья кустарниковой ивы.
Ассортимент: стулья, кресла, столы, диваны, этажерки, кушетки, кресла-качалки.(см. приложение №8)
Металлическая мебель. Металлическую мебель вырабатывают разборную и складную; цельнометаллическую или комбинированную с металлическим каркасом. В ассортимент мебели металлической и с металлическим каркасом входят стулья, столы, диваны и др. (см.приложение №9)
4. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ МЕБЕЛИ
Качество мебели определяется уровнем нормативно-технической документации, конструкторской разработки. Качество мебели оценивается следующими показателями: комфортность, эстетичность, надежность, долговечность. На формирование качества мебели оказывают влияние качество исходных материалов, обработки, сборки, отделки.
Функциональные требования. В основу функциональных требований к мебели положены данные физиологии, гигиены, антропометрии. Размеры и форма мебели должны соответствовать росту и массе человека, это обеспечивает удобство пользования мебелью, рациональное использование жилой площади. Конструкция изделия должна обеспечивать устойчивость мебели, ее технологичность, взаимозаменяемость, возможность трансформации отдельных элементов, замену обивочного материала или целых элементов.
Эстетические требования. Мебель – не только предмет утилитарного назначения, она также украшает жилище, поэтому она должна иметь красивый внешний вид, правильно выполненные плавные очертания, отдельные элементы ее должны гармонично сочетаться. Мебель должна хорошо вписываться в помещение и сочетаться с другими предметами интерьера. Необходимо, чтобы отдельные детали узлы и фурнитура были хорошо подобраны, сочетались по текстуре и цвету. Форма, размеры и характер линий отдельных предметов мебели должны соответствовать назначению. Мебель должна соответствовать современному стилю, направлению моды.
Эргономические требования. Мебель должна создавать комфорт в доме и быть гигиеничной. Её размеры должны соответствовать размерам человека, обеспечивать наименьшую утомляемость при работе и при восстановлении работоспособности во время отдыха и сна. Удобство мебели для сидения обеспечивается прежде всего жесткой конструкцией, а для лежания – мягкими элементами. Мягкий элемент должен облегать тело человека, при этом давление от его массы должно распределяться равномерно. Так же форма предметов мебели для сидения и лежания должны согласовываться с положением позвоночника с его анатомией: обеспечивать правильное положение позвоночника и мышц, быть опорой для всей спины, и особенно для поясничной части.
Гигиенические требования. Гигиеничность мебели характеризуется ее безвредностью. Мебель не должна оказывать негативного влияния на жизнедеятельность человека, а именно, выделять в окружающую среду вредные токсичные вещества. Поэтому все синтетические материалы, изготовленные, из вторичного сырья должны использоваться с разрешения органов санитарно-эпидемиологического надзора.
Мебель должна меньше загрязняться, легко очищаться от пыли, иметь меньше участков, на которых могла бы задерживаться пыль. Гигиенические требования особенно важны для кухонной мебели, предназначенной для хранения продуктов, пищи, а также это важно для мебели, предназначенной для сна и отдыха.
Дефекты мебели можно подразделить на группы: дефекты древесины и других материалов, обработки и соединения отдельных деталей и сборки, фурнитуры, отклонения от линейных размеров, фанерования. Дефекты могут быть на лицевых и нелицевых поверхностях. Допуск тех или иных дефектов определяется их видом, размером, количеством и местом расположения.
Основное . Лицевая фасадная поверхность мебели не должна иметь трещин, механических повреждений, царапин, вмятин и т.д.
В мягкой мебели не допускаются такие дефекты, как неравномерность настила мягкого элемента по толщине, морщины обивки, неровностью и кривизна швов, несоответствие ниток цвета обивочного материала.
Гарантийный срок корпусной мебели – 24 месяца, мебель для сидения и лежания 18 – месяцев; для детской мебели – соответственно – 18 и 12 месяцев.
На сорта мебель не делят.
5. МАРКИРОВКА. УПАКОВКА.
ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕБЕЛИ
Маркировка. На каждом изделии мебели должен быть ярлык с указанием наименования изготовителя, его местонахождения, товарного знака, наименования изделия, артикула, даты изготовления, обозначение стандарта, штриховой код
К сборно-разборной мебели прилагается инструкция по сборке, схема монтажа; к гарнитурам, наборам - инструкция по эксплуатации и уходу за мебелью.
Упаковка. Для предотвращения повреждения и загрязнения мебель упаковывается в тару из гофрированного картона, синтетических материалов, в деревянные обрешетки. На тару наносят несмываемой краской четкие предупредительные знаки: «Не кантовать», «Верх» и условные знаки: рюмка - для мебели со стеклами и зеркалом; зонтик - для всей мебели. Полированные поверхности мебели заклеивают поливиниловой пленкой, так как она хорошо защищает мебель и легко удаляется.
Транспортируют мебель всеми видами транспорта или в универсальных контейнерах.
Хранение мебели. Хранят мебель в распакованном виде в сухих проветриваемых помещениях, предохраняя от увлажнения, загрязнения и прямого воздействия солнечного света. При повышенной влажности отделанные поверхности тускнеют, металлические детали подвергаются коррозии, могут произойти расклеивание, деформация и коробление изделий. Температура в помещении должна быть 18-20 °С, относительная влажность воздуха от 60-75 %. Мебель складируется на расстоянии не менее чем 50 см от источников тепла, проходы должны быть шириной не менее 1 м. Стулья устанавливают колонками по 8-10 штук, крупные изделия – рядами по размерам, видам и другим особенностям.
Список используемой литературы
1. ГОСТ 16371-93. Мебель. Общие технические условия.
2. ГОСТ 20400 – 80 Продукция мебельного производства. Термины и определения
№6
№9
Основным типом неметаллических материалов, широко используемых в машиностроении и других отраслях промышленности, являются пластические массы (пластмассы).
Пластическими массами называют такие искусственные материалы, которые получают на основе органических полимерных связующих веществ с различными наполнителями .
В качестве связующих при получении пластмасс используют синтетические или природные высокомолекулярные соединения, в том числе синтетические смолы, высокомолекулярные соединения или продукты их переработки, например, эфиры целлюлозы, битумы и др.
Смолы, используемые для изготовления пластмасс, могут быть термореактивными или термопластичными, что и определяет их основные технологические и эксплуатационные свойства.
Многие пластмассы (преимущественно, термопластичные) состоят из одного связующего вещества. К таким материалам относится полиэтилен, полистирол, полиамиды, органические стекла, капрон и др. Особенностью термопластичных материалов является их способность размягчаться при нагревании и вновь затвердевать при охлаждении. Причем эти процессы протекают обратимо и происходят одинаково при каждом цикле нагрева и охлаждения. Строение материала при этом не изменяется, в нем не происходит никаких химических реакций.
Термопластичные материалы характеризуются малой плотностью, хорошей формуемостью, устойчивостью к горючесмазочным материалам. Полиэтилен имеет теплостойкость до 50 ºС, морозостойкость до - 70, химически стоек, однако подвержен старению. Применяется для изготовления пленок, труб, контейнеров, предметов домашнего обихода. Полипропилен имеет более высокие прочностные свойства, но имеет более низкую морозостойкость (до минус 20 ºС). Области применения близкие к полиэтилену. Полистирол - твердый прозрачный компактный материал. Используется для изготовления деталей приборов и машин (ручки, корпуса, трубы и др.). Полиуретаны и полиамиды : капрон, нейлон используются для изготовления высокопрочных нитей и пленок. Органические стекла - прозрачные твердые вещества, используются в самолетостроении, автомобилестроении, приборостроении.
К термопластам также относятся фторопласты - уникальные материалы с очень низким коэффициентом трения. Их используют для вентилей, кранов, насосов, втулок, прокладок и др.).
Термореактивные материалы при нагревании размягчаются лишь в начальный период времени, а затем твердеют при температуре нагревания за счет протекания необратимых химических реакций в их структуре, в результате чего такой материал остается твердым и не размягчается при повторных нагревах до достаточно высоких температур. Представителями термореактивных материалов являются фенолформальдегидная, глифталевая, эпоксидная смолы, непредельные полиэфиры и др. Природа протекания химических реакций, приводящих к необратимому затвердеванию, может иметь различный характер. Оно может стимулироваться добавлением в смолы специальных веществ - отвердителей, либо происходить только за счет термической активации - при нагреве. Однако в обоих случаях особенностью термореактивных пластмасс является необратимый характер изменения основных свойств материала.
Основой реактопластов являются термореактивные полимеры. В качестве наполнителей используют различные неорганические материалы. В зависимости от типа наполнителя такие материалы подразделяются на порошковые, волокнистые и слоистые. Порошковые материалы используют в качестве наполнителей древесную или целлюлозную муку, молотый кварц, тальк, цемент, графит и др. Такие пластмассы имеют однородные свойства по всем направлениям, хорошо прессуются. Недостаток - низкая устойчивость к ударным нагрузкам. Применяются для изготовления корпусных деталей приборов, технологической оснастки в литейном производстве (моделей) или слабонагруженных деталей штампов. Волокнистые пластмассы (волокниты) имеют высокие прочностные свойства, особенно, стекловолокниты, поскольку, по существу, они являются композиционными материалами и используют преимущества в свойствах как основы, так и волокон, применяемых для создания этих материалов. Слоистые пластики , как и волокниты, являются композиционными материалами. Они характеризуются наиболее высокими прочностными и, одновременно, пластическими свойствами. Существуют текстолиты (наполнитель - хлопчатобумажная ткань), гетинакс (наполнитель - бумага), древеснослоистые пластики (древесный шпон), стеклотекстолиты (ткань из стекловолокна). Текстолит имеет повышенное сопротивление износу. Может применяться для изготовления зубчатых колес, кулачков, подшипников и других тяжело нагруженных деталей. Гетинакс - электроизоляционный и декоративно-строительный материал. Стеклотекстолит на эпоксидной смоле используется для наиболее ответственных нагруженных деталей, поскольку имеет наиболее высокие прочностные свойства среди остальных пластических масс.
В зависимости от основного назначения пластмассы разделяются на следующие группы:
а) конструкционные, обладающие высокой механической прочностью и применяющиеся для силовых и не силовых конструкций;
б) электроизоляционные, обладающие хорошими диэлектрическими свойствами; область применения - электротехника, приборостроение;
в) теплостойкие, применительно к трем температурным областям применения: 120 - 150 ºС, 150 - 200 ºС и выше 200 ºС;
г) звуко - и теплоизоляционные, обладающие звукоизоляционными свойствами и малой теплопроводностью - обычно, высокопористые материалы;
д) фрикционные, обладающие при сухом трении высоким коэффициентом трения и малым износом;
е) антифрикционные, также имеющие высокую износостойкость при очень малом коэффициенте трения;
ж) антикоррозионные, обладающие повышенной стойкостью к внешним химически агрессивным факторам (атмосферные осадки, кислоты, щелочи); часто используются для покрытия металлических изделий с целью защиты от коррозии;
з) декоративно-отделочные и облицовочные, обладающими хорошими декоративными свойствами;
и) прокладочные и уплотнительные, обладающие стойкостью против действия воды, жидкого топлива, минеральных масел, кислот и щелочей;
к) тропикоустойчивые, хорошо сопротивляющиеся действию температуры, влажности воздуха, ультрафиолетового облучения, стойкие к грибковой плесени;
л) химически стойкие, обладающие стойкостью к действию сильных кислот и щелочей, ароматических углеводородов, бензину, спиртам и другим растворителям.
Большинство пластмасс обладает комплексом свойств, позволяющих применять их не в одной, а сразу в нескольких областях, в различных сочетаниях, например, винипласт обладает электроизоляционными, конструкционными и антикоррозионными свойствами.
Конструкционные пластмассы подразделяются по прочности:
а) высокопрочные, с пределом прочности на растяжение σ в выше 196 МПа;
б) средней прочности при σ в от 78,4 до 196 МПа;
в) низкой прочности при σ в не выше 78,4 МПа;
г) теплостойкие;
д) декоративно-отделочные и облицовочные.
Электро- и радиотехнические пластмассы бывают:
а) электроизоляционные;
б) электропроводные;
в) радиопрозрачные.
Тепло - и звукоизоляционные пластмассы подразделяются на следующие подгруппы:
Пенопласты полистирольные и на иной основе:
а) эмульсионные с ячеистой структурой (например, пенопласт, полистирольный плиточный ПС-1 и ПС-4);
б) вспенивающиеся полистиролы, являющиеся продуктами полимеризации стирола в присутствии порошкообразователя (например, ПСВ, ПСВ-А, ПСВ-С).
Пенополиуретаны эластичные, получаемые путем взаимодействия полиэфира П-2200 с толуилендиизицианатом в присутствии катализатора, эмульгатора и специальных добавок.
Тепловая изоляция, наносимая на изделия в виде матов, состоящих из материалов с низкой теплопроводностью и экранов - материалов с высокой отражательной способностью:
а) электронно-вакуумная тепловая изоляция, представляющая собой набор экранов - материалов с высокой отражательной способностью, разделенных прокладками из материалов с низкой теплопроводностью;
б) тепло - звукоизоляционный материал, состоящий из слоев стеклянных волокон, обклеенных с одной или двух сторон фольгой, пленкой или не оклеенных вообще.
Композиционные материалы
Композиционными материалами называют такие материалы, которые состоят из различных составных частей, не растворяющихся друг в друге. Обычно такие материалы представляют собой соединение высокопрочных, жаропрочных или особо жестких (высокомодульных) тонких порошков, волокон, непрерывных нитей, и полимерной, металлической или керамической матрицы, в которую эти жесткие элементы погружены, и которая связывает эти элементы в монолитное тело. Композиционные материалы могут быть дисперсноупрочненными, волокнистыми, слоистыми. По виду и расположению упрочняющих компонентов композиционные материалы подразделяются на группы с каркасной, матричной, слоистой и комбинированной структурой.
В зависимости от геометрии армирующих элементов композиционные материалы бывают изотропными или анизотропными. Если армирующий материал располагается в хаотическую ориентацию в пространстве и состоит из порошковых или коротковолокнистых элементов, то чаще всего такие композиционные материалы являются изотропными. В том случае, если композиционные материалы состоят из закономерно и единонаправленных волокон, соединенных матрицей, то такие материалы, являются анизотропными.
С примерами композиционных материалов с полимерной матрицей мы уже сталкивались выше (текстолит, гетинакс и др.).
Особую роль, как композиционных материалов с высокими показателями удельной прочности, играют сплавы с металлической матрицей, основу которых составляют чаще всего алюминий и алюминиевые, магниевые, никелевые сплавы и др.
Широко известны порошковые дисперсноупрочненные спеченные композиционные материалы, например, САП (спеченная алюминиевая пудра). Алюминиевая пудра представляет собой мельчайшие частицы алюминия, полученные методами размола алюминия в мельницах и естественно окисленные кислородом воздуха за счет высокой химической активности алюминия.
Для изготовления изделий такую пудру брикетируют с получением изделий заданной формы и размеров, а затем спекают при температуре 500 - 550 ºС. Материал получает высокую удельную прочность - до 400 - 450 МПа, которая позволяет использовать изделия при сравнительно высоких температурах - до 500 ºС.
Для получения волокнистых материалов (композитов) с алюминиевой матрицей используют волокна, нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких соединений с бором, углеродом, а также окиси алюминия, карбида или нитрида кремния и др.
В ряде случаев в качестве волокон применяют проволоку из высокопрочной стали, вольфрама, молибдена, хрома, бериллия и др.
Положительными свойствами композиционных материалов с металлической матрицей являются: высокая термостойкость, более высокие, чем у порошковых композиционных материалов электро- и теплопроводность, негорючесть, устойчивость к эрозии, стабильность размеров во влажном состоянии и некоторые другие.
По сравнению с однородными литыми и деформируемыми традиционными металлическими металлами и сплавами композиционные материалы существенно (в несколько раз) имеют более высокие прочностные свойства и модули упругости, а также на порядок более высокие значения удельной прочности по отношению к удельному весу (таблица 9.2).
Таблица 9.2 - Физико-механические свойства КМ с металлической матрицей
Материал | Содержание волокна,% | Плотность, г/см 3 | Предел прочности при растяжении, МПа при | Модуль упругости, ГПа | Усталостная прочность на базе 10 7 циклов, МПа | Длительная прочность, за 100 ч при 400 ºС, МПа | Коэффициент линейного расширения, α·10 -6 , 1/ºС | |
При 20 ºС | При 400 ºС | |||||||
Алюминий-стальная проволока | 40 | 4,8 | 1600 | 800 | 120 | 350 | 450 | 11,8 |
Алюминий-борное волокно | 50 | 2,65 | 1150 | 850 | 240 | 600 | 650 | 6,0 |
Магний-борное волокно | 45 | 2,2 | 1250 | 900 | 200 | 550 | 600 | 6,5 |
Никель-вольфрамовая проволока | 50 | - | 700 при 1100ºС | 530 | - | - | 150 при 1100ºС | - |
Алюминий-угольное волокно | 30-40 | 2,3 | 700-800 | 600-700 | 130-150 | - | - | - |
Магний-угольное волокно | 30-40 | 1,8 | 700-800 | 600-700 | 130-150 | - | - | - |
Возрастающая потребность в материалах, обладающих высокими прочностными характеристиками, стимулирует работы по созданию композиционных материалов с металлической матрицей из алюминиевых сплавов, армированных высокопрочными волокнами, например, борными, углеродными и стальными.
Такие композиционные материалы являются наиболее перспективным классом машиностроительных материалов при постоянном ужесточении условий эксплуатации современных машин, при которых традиционные металлы и сплавы не удовлетворяют возрастающим требованиям, особенно в части удельных показателей прочности и жесткости.
Существует композиционные материалы типа КАС - алюминиевый сплав, армированный в одном направлении стальными волокнами. Такие КМ имеют высокую технологичность при производстве; относительно малую себестоимость; хорошую воспроизводимость характеристик при изготовлении изделий из композиционных материалов. Широкое применение КМ типа "алюминий - сталь" в промышленности сдерживается невысоким удельными характеристиками и анизотропией свойств.
Металлические композиционные материалы применяют в таких областях современной техники, где они должны работать при особо низких, высоких и сверхвысоких температурах, в агрессивных средах, при статических, динамических, знакопеременных нагрузках в условиях жестко-упругих конструкций.
Их применяют в авиационной, ракетной и космической технике. Из алюминиевых сплавов, армированных стальной проволокой, изготавливают тонкостенные топливные баки и другие корпусные детали. Использование таких материалов в изделиях авиационной техники уменьшает массу деталей равной прочности на 20-60%. Композиции на основе алюминий-титан используют при изготовлении легких лопаток газотурбинных двигателей. Наиболее высокими качественными показателями для этого назначения отличаются композиционные материалы на никелевой и хромовой основе с армированием нитевидными кристаллами окиси алюминия.
Металлические композиционные материалы на основе свинца или его сплавов с оловом, армированные проволокой из нержавеющей стали, могут использоваться для изготовления подшипников, работающих без смазки. В электротехнике металлические композиционные материалы находят применение для изготовления проводов высоковольтных линий, износостойких контактов, сверхпроводников и др.