Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive...
-
Upload
hoangduong -
Category
Documents
-
view
290 -
download
5
Transcript of Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive...
![Page 1: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/1.jpg)
SVOJSTVA I KARAKTERISTIKE MATERIJALA
Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, ZagrebIZBOR MATERIJALA (3+3), 2010
METODE ODLUČIVANJA PRI IM
![Page 2: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/2.jpg)
B. FAKTOR VAŽNOSTI - TEŽINSKI FAKTOR
relativna važnost zahtjeva u odnosu na ostale 0-1 ili 0-100
LISTA (MATRICA) ZAHTJEVA
Svakom zahtjevu može se pridružiti: A. VRSTA
1. NEMINOVNO ISPUNJIVI - CILJNI (invarijantni) 2. MINIMALNI, MAKSIMALNI - varijantni
3. ŽELJE - varijantni
C. NAČIN KVANTIFIKACIJE SVOJSTAVA
PROCJENA - kvalitativno
KVANTITATIVNO - brojčano i sl.
![Page 3: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/3.jpg)
Određenost svojstava i ponašanja materijala
![Page 4: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/4.jpg)
IZVORI PODATAKA I MOGUĆI FOND ZNANJA O SVOJSTVIMA
podaci o sastavu materijala, podaci o mikrostrukturi i stereološki parametri mikrostrukture
materijala, podaci dobiveni normiranim ispitivanjima epruveta, podaci dobiveni dogovorenim ispitivanjima epruveta, podaci za svojstva dobiveni ispitivanjima modela i prototipa
proizvoda, podaci dobiveni praćenjem materijala u proizvodnji, podaci dobiveni ispitivanjima i praćenjem proizvoda u uporabi
(eksploataciji), podaci dobiveni praćenjem tijekom regeneracije ili recikliranja
materijala.
![Page 5: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/5.jpg)
Laboratorijska ispitivanja Ponašanje u proizvodnji i uporabi
PODACI
set korelacija podataka pomoću teorijskih modela
INFORMACIJE
ZNANJE
klasifikacija informacija razmatrajući teorijske modele i iskustva iz korištenja informacija
Literatura
Primjena podataka predviđanja kod nepoznatih činjenica i slučajeva
Može se upotpunitifond podataka kod poznatih činjenica i slučajeva
![Page 6: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/6.jpg)
1. SASTAV I MIKROSTRUKTURA MATERIJALA - kemijski sastav - kemijska struktura - mikrostrukturne karakteristike - makrostrukturne karakteristike 2. FIZIKALNA SVOJSTVA - opća: gustoća, talište, viskoznost... - električna: električna vodljivost, električni otpor, dielektrična konstanta... - magnetska - toplinska, termodinamička: topl. vodljivost, topl. rastezljivost, spec. toplinski
kapacitet, emisivnost, otpornost na gorenje... - optička: indeks loma, prozirnost, reflektivnost... - akustična: prigušenje zvuka - nuklearna: vrijeme poluraspada, stabilnost... 3. MEHANIČKA SVOJSTVA - opća: modul elastičnosti, modul smičnosti, Poissonov omjer, lomna žilavost... - svojstva dobivena ispitivanjem uz statičko kratkotrajno opterećenje (vlak, tlak, savijanje,
torzija): granica tečenja, čvrstoća, istezljivost, suženje poprečnog presjeka... - tvrdoća - svojstva dobivena ispitivanjem uz promjenjivo opterećenje (vlak-tlak, savijanje, torzija):
vremenska dinamička izdržljivost, dinamička izdržljivost - svojstva dobivena ispitivanjem uz udarno opterećenje: udarni rad loma (Charpy, Izod),
prijelazna temperatura... - svojstva puzanja i relaksacije: granica puzanja, statička izdržlj. 4. OTPORNOST NA KEMIJSKE, FIZIKALNE I BIOLOŠKE UTJECAJE - otpornost na medije i tvari u dodiru: otpornost na opću koroziju, interkristalnu koroziju,
napetosnu koroziju, vodikovu krhkost, intenzivnu oksidaciju... - otpornost na žive organizmime – biološka otpornost - otpornost na UV svjetlo, zračenje - uništivost kemijskim, fizikalnim ili biološkim djelovanjima 5. OTPORNOST NA TROŠENJE – TRIBOLOŠKA SVOJSTVA - otpornost na adheziju - otpornost na abraziju (eroziju, kavitaciju) - otpornost na umor površine - otpornost na tribokemijsko trošenje 6. PROIZVODNA SVOJSTVA - livljivost - oblikovljivost deformiranjem – kovkost - gnječivost - obradljivost odvajanjem čestica – rezljivost - zavarljivost - prikladnost za lijepljenje - mogućnost zaštite površine - toplinska obradljivost 7. TRŽIŠNE KARAKTERISTIKE MATERIJALA I POLUPROIZVODA - komercijalne i standardne oznake i nazivi materijala - stanja, oblici, dimenzije, tolerancije - uvjeti i troškovi nabave - cijena materijala
SVOJSTVA I KARAKTERISTIKEMATERIJALA
![Page 7: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/7.jpg)
PORIJEKLO PODATAKA
dopustive/konstrukcijske vrijednosti, prosječne/tipične vrijednosti, izračunate vrijednosti, literaturna kompilacija podataka, podaci proizvođača, iskustva iz primjene, izravni rezultati ispitivanja, podaci iz normi za materijale.
NAMJENA KORIŠTENJA PODATAKA O SVOJSTVIMA
svojstva koja služe ponajprije za proračune, provjere naprezanja i dimenzioniranje dijelova;
svojstva koja isključivo služe za usporedbu materijala i optimiranje pri izboru;
svojstva koja u pravilu služe samo kao opće informacije onekom materijalu.
![Page 8: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/8.jpg)
1. OPISNA KARAKTERIZACIJA
Općenit je i najneprecizniji oblik kvantifikacije. Svojstva se često izražavaju riječima ili ocjenama.Za teško mjerljiva svojstva, kao što su tehnološka, otpornost koroziji i otpornost trošenju.
Ocjene se najčešće iskazuju riječima ili brojevima kao npr.: izvrstan ili posebno prikladan ocjena 5, vrlo dobar ili vrlo prikladan ocjena 4, dobar ili prikladan ocjena 3, dovoljan ili uvjetno prikladan ocjena 2, nedovoljan ili neprikladan ocjena 1 ili 0.
Ove su ocjene često vrlo subjektivne i niže pouzdanosti.
OBLICI KVANTITATIVNOG ISKAZIVANJA SVOJSTAVA
![Page 9: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/9.jpg)
2. PRIKAZI SVOJSTAVA I PONAŠANJA MATERIJALA FUNKCIJAMA, DIJAGRAMIMA I SLIKAMA
Najviše informacija o ponašanju materijala.Višeznačna karakterizacija. Tipični slučajevi za takva prikazivanja jesu: dijagrami "naprezanje deformacija", dijagrami puzanja, prikazi trošenja i korozije u vremenu itd.
![Page 10: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/13.jpg)
Re = 53,9 + 32,34(%Mn) + 83,2(%Si) + 354,2(%Ns) + 17,4(d-1/2)
Rm = 294,1 + 27,7(%Mn) + 83,2(%Si) + 3,9(%P) + 7,7(d-1/2)
p = 19 + 44(%Si) + 700(%Ns
1/2) + 2,2 (%P)11,5(d-1/2) gdje je: Ns – sadržaj slobodnog dušika, % d – veličina zrna, mm P – udio perlita, % p prijelazna temperatura žilavosti, C.
![Page 14: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/14.jpg)
Regresijske jednadžbe:
Rm = 42,3 + 3,6HB (za feritno-perlitne čelike u normaliziranom stanju)
HRC = 20 + 60%C (u kaljenom stanju 100 % martenzita; 0,1...0,6 %C),
ili za poboljšane čelike:
Rds = (0,25+0,0045Z)Rm
Rp0,2 = (0,8+0,1S)Rm+170S–200
A5 = 46–(0,040,012S)Rm
Z = 96–(0,0620,029S)Rm
KU = 0,7(460(0,590,29S)Rm)
gdje je S stupanj prokaljenosti (zakaljenosti) g
g maks
HS
H
![Page 15: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/15.jpg)
3. JEDNOZNAČNE (POJEDINAČNE) MJERENE VELIČINE I POKAZATELJI
ERe, Rp0,2RmA5ZKV, KURdRp/t/TRm/t/T
![Page 16: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/16.jpg)
4. KOMBINACIJE SVOJSTAVA I KARAKTERISTIKAtzv. Parametri ili funkcije vrednovanja materijala
Re/Rm, Rp0,2/Rm osjetljivost na urezno djelovanje ili sposobnost podnošenja preopterećenja
Rp0,2KIC otpornost na propagaciju pukotineRmA otpornost na krhki lomE/ min. masa uz maks. krutost (za savojno opterećenu gredu)E/2 min. masa uz konst. progib (savojno opter. za kružni presjek)E/(c)2 min. cijena uz konstantan progibRm
2/(2E) – otpornost na eroziju kapljevinomRp0,2 (Rm)/ otpornost ploče na centrifugalne sileE/ otpornost na vibracije/E + E/ ponašanje u rezonanciji((1 2)2/E2)Rp0,2
3 otpornost na površinske pritiske/ ili /(Cp) otpornost na toplinske dilatacijeE/ min. masa uz konst. otpornost pri promjenama temperatura((1+(E/)+(1 )(1+)/)/E))Rp0,2 maks. čvrstoća uz sposobnost
podnošenja TRm/(E) otpornost na toplinski šok.
![Page 17: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/17.jpg)
Način
opterećenja Vrsta
opterećenja
Temperatura Kritično
ponašanje ST P U VL TL T N S V
Svojstvo
krhki lom X X X X X X p, KU, KV, KIC duktilni (žilavi) lom
X X X X X Re (Rp0,2) smično, Rm
umor (visokociklički)
X X X X X X Rd/N, Rd
umor (niskociklički)
X X X X X X duktilnost (A, Z)
korozijski umor X X X X X elektropotencijal, Rd u koroz. mediju
izvijanje X X X X X X E, Re plastična deformacija
X X X X X X X Re
puzanje X X X X X Rp1/t/ , Rm/t/ , RDVM krhkost izazvana lužinama i vodikom
X X X X vrijeme do loma, meh. otpornost u tim uvjetima
napetosna korozija
X X X X X KISCC
toplinski umor X X X X X Oznake: VL - vlak, TL - tlak, T - uvijanje (torzija); V - visoka, S - srednja, N - niska; ST - statičko, P - promjenjivo, U - udarno
PRIDRUŽIVANJE SVOJSTAVA MATERIJALA KRITIČNIM PONAŠANJIMA
![Page 18: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/18.jpg)
POKAZATELJI VREDNOVANJA MATERIJALA
Minimum troška
Minimalnamasa
Maksimalnapohrana energije
Minimalan utjecaj na okoliš
FUNKCIJA
CILJEVI
OGRANIČENJA
INDEKS
Šipka
Greda
Vratilo
Cijev
Mehanička,Toplinska,
Električna...
Određena krutost
Određena čvrstoća
Din. izdržljivost
Određena geometrija
2/1EM
Minimirati!
Svaka kombinacija- Funkcije- Ciljeva- Ograničenja- Slobodnih varijabli
daje karakterističanpokazatelj vrednovanja materijala
![Page 19: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/19.jpg)
Funkcija Krutost Čvrstoća
Vlak (šipka)
Savijanje (greda)
Savijanje (ploča)
Cijena materijala, Cm
Gustoća,
Modul elast. E
Granica razvlačenja, Re
Dinamička izdržljivost, Rd
Toplinska vodljivost,
Toplinska rastezljivost
Svojstva materijala Pokazatelji vrednovanja
ρ/Eeρ/R
1/2ρ/E 2/3eρ/R
Cilj: minimirati masu
Minimirati
1/3ρ/Ee1/2ρ/R
![Page 20: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/20.jpg)
Funkcija i ograničenjaa) Pokazatelj krutosti; čvrstoće maks.b) Vlačno opterećen puni profil (npr. spojnica) - krutost i duljina određeni; slobodna ploština presjeka E / ; Rf / Torzijski opterećeno vratilo - krutost(opterećenje), duljina i oblik određeni; slobodna ploština presjeka G1/2/ ; Rf
2/3/ - krutost (opterećenje), duljina, vanjski radijus određeni; debljina stijenke slobodna G/ ; Rf / - krutost (opterećenje), duljina, debljina stijenke određeni; slobodan vanjski radijus G1/3/ ; Rf
1/2/
POKAZATELJI VREDNOVANJA S OBZIROM NA ČVRSTOĆU I KRUTOST UZ MIN. MASU (TROŠKOVE, ENERGIJU)
![Page 21: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/21.jpg)
Savojno opterećena greda - krutost (opterećenje), duljina, oblik presjeka određeni; slobodna ploština presjeka E1/2/ ; Rf
2/3/ - krutost (opterećenje), duljina, visina presjeka određeni; slobodna širina presjeka E / ;Rf / - krutost (opterećenje), duljina, širina presjeka određeni; slobodna visina presjeka E1/3/ ; Rf
1/2/ Pritisno opterećen šuplji profil – daleko od granice izvijanja - krutost (opterećenje) i duljina određeni; slobodna ploština presjeka E / ; Rf / Pritisno opterećen šuplji profil – opasnost od elastičnog izvijanja - opterećenje izvijanja, duljina, oblik presjeka određeni, E1/2/
![Page 22: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/22.jpg)
Funkcija i ograničenja Pokazatelj maks.a) Toplinski izolatori - min. toplinski tok u krutom materijalu; definirana debljina 1/ - min. povišenje temperature u definiranom vremenu; definirana debljina 1/a = Cp/ - min. ukupna apsorbirana energija u toplinskom ciklusu (npr. peć) a/ = 1/Cp Toplinski spremnici - maks. pohranjena energija po jedinici cijene materijala Cp/Cm - maks. pohranjena energija za definirani porast temperature i vremena /a = Cp Precizni instrumenti - min. toplinska deformacija za definirani toplinski tok / Otpornost na toplinski šok - maks. promjena površinske temperature, bez oštećenja Rf/E Toplinsko skupljanje (engl. heat sinks) - maks. toplinski tok po volumenu; ograničena ekspanzija / - maks. toplinski tok po masi; ograničena ekspanzija / Izmjenjivači topline - maks. toplinski tok po jedinici ploštine; bez oštećenja pod djelovanjem p Rf - maks. toplinski tok po masi; bez oštećenja pod djelovanjem p Rf/
Pokazatelji vrednovanja – toplinski utjecaji
![Page 23: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/23.jpg)
Optimiranje izbora pomoću karti svojstava
Indeks1/2EρM
22 M/ρE
2 2log E log log M
CE
C
E 2/1
CE 3/1
0.1
10
1
100
Metali
Polimeri
Elastomeri
Drvo
Kompoziti
Pjene0.01
1000
1000.1 1 10Gustoća, Mg/m3
Mod
ulE
, GP
a
Keramike
12 3
Unit 2, Frame 2.13
![Page 24: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/24.jpg)
NAČINI I METODE ODLUČIVANJA
2. FORMALIZIRANO - KVANTITATIVNE METODE
potrebni su brojčani, usporedivi podaci za svojstva materijala
1. NEFORMALIZIRANO
znanje, iskustvo, procjene prednosti i nedostataka
materijala, intuicija..
![Page 25: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/25.jpg)
NAČINI ODLUČIVANJA
2. Prekrivanje polja tolerantnih vrijednosti taj je način usporedbe prikladan za varijantne zahtjeve.
1. Zadovoljenje neke minimalne ili maksimalne tražene vrijednosti, ili eliminacija preko nul-zahtjeva (kao što su npr. cijena, masa, vrijeme nabave, toplinska vodljivost...) uglavnom se odnosi na invarijantne zahtjeve.
![Page 26: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/26.jpg)
c) skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve. Takav rezultat je u praksi najčešći, te se traži optimalno rješenje s pomoću:
3. Minimiranja ili maksimiranja vrijednosti unaprijed definirane
funkcije cilja ili tzv. pokazatelja vrednovanja
Rezultati provedenih usporedbi mogu se predočiti s tri moguća izlaza:
a) ni jedan materijal potpuno ne ispunjava zahtjeve (najnepovoljniji slučaj ponovno se analiziraju zahtjevi ili se razvijaju novi materijali i proizvodni postupci);
b) jedan materijal potpuno ispunjava sve zahtjeve (mala vjerojatnost);
![Page 27: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/27.jpg)
PRIKAZ RAZLIČITIH FUNKCIJA CILJA ZA IM
Oznake:
Xi - postojeće svojstvo materijala j, Yi - zahtjevano svojsto, Cj - cijena materijala (troškovi), Cz - pojedinačne cijene i troškovi, Crj - relativne cijene materijala, Bi - faktor važnosti za pojedino svojstvo, Bi,q - faktor važnosti za skupinu svojstava, n - broj zahtjevanih karakteristika.
![Page 28: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/28.jpg)
RAČUNANJE PARAMETRA VREDNOVANJA - FUNKCIJE CILJA
OCJENE ZA SVOJSTVA, Oi ZAHTJEVI A B C
Faktor važnosti, Bi
Zavarljivost 5 1 3 0,15 Vlačna čvrstoća, Rm
3 5 2 0,15
Dinamička izdržlj., Rd
5 3 3 0,25
Otpor. koroziji
3 5 3 0,20
Cijena (5 - najniža)
2 5 3 0,25
Zavarena, statički i dinamički opterećena konstrukcija u industrijskoj atmosferi.Tri predviđena materijala: A, B i C
5
j i ii=1
F B O maks. FA = 5·0,15+ 3·0,15+ 5·0,25+ 3·0,2+2·0,25=3,55FB = 4,25 → OPTIMALANFC = 2,85
Relativno jednostavna metoda ali svojstva moraju biti ocijenjena
Drugi redoslijed materijala ako se promijeni Bi
![Page 29: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/29.jpg)
A. Algebarski pristup Materijali se uspoređuju na temelju apsolutne vrijednosti sumeodstupanja svojstava od traženih (zahtijevanih).
ni
j ii=1 i
XF B - 1 minY
gdje je: Fj funkcija cilja Xi vrijednost svojstva materijala Yi vrijednost zahtijevanog svojstva n broj svojstava j broj materijala Bi faktor važnosti za svaki zahtjev.
METODA NAJMANJIH ODSTUPANJA SVOJSTAVA OD TRAŽENIH
![Page 30: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/30.jpg)
a) sličnost površine poligona svojstava u odnosu na "idealni" zahtijevani;
b) sličnost oblika poligona kandidatnogi idealnog materijala;
c) subjektivna procjena važnosti odstupanjasvojstava od traženih svojstava.
B. Geometrijski pristup
![Page 31: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/31.jpg)
ad b) Sličnost oblika poligona svojstava (Oj) Oblici se uspoređuju na temelju izraza:
2
ij
i=1 i
XO = PY
n
Što je Oj bliži 1, to je i oblik poligona X pojedinog materijala sličniji obliku traženog poligona Y. Kriterij izbora je minimalna vrijednost za Fj, koja predstavlja udaljenost na zamišljenomdijagramu koji bi imao koordinate Pj i Oj:
2 2j j jF (1 - P) + O
ad a) Sličnost površina poligona (Pj)
Višedimenzionalni problem može se svesti na dvodimenzionalni izrazom:m
ii
i = 1 ij n
ii = 1
XBYP =
B
Što je vrijednost Pj za pojedini materijal bliže 1, to je veličina njegova poligona svojstava bliže veličini poligona "idealnog" materijala.
![Page 32: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/32.jpg)
n
i v ir i=1
B SVM = = maks.
C ρ C ρ
METODA UTJECAJNOSTI SVOJSTAVA
PARAMETAR VREDNOVANJA
U slučaju kada je najniža vrijednost svojstva najbolja, tj. 100, izraz za skaliranu vrijednost Svi glasi:
v iminimum vrijednosti u listiS = 100brojčana vrijednost svojstva
dok u slučajevima kada se od svojstva traži maksimum vrijednosti izraz glasi:
v ibrojčana vrijednost svojstvaS = 100maksimalna vrijednosti u listi
NORMALIZACIJA VRIJEDNOSTI
![Page 33: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/33.jpg)
PRIMJERI IZBORA MATERIJALA
SPREMNIK TEKUĆEG DUŠIKA
![Page 34: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/34.jpg)
TRAŽENA SVOJSTVA
Materijal mora biti otporan na krhki lom, dovoljno čvrst i krut.
Žilavost (Iz) pri temperaturi od oko −196 C , Granica razvlačenja (Re) Modul elastičnosti (E) pri radnoj temperaturi.
Manji specifični toplinski kapacitet (Cp) i što manja toplinska vodljivost () smanjuju gubitke toplinske energije.
Niža toplinska rastezljivost () smanjuje toplinska naprezanja.
ZAHTJEVINužni (invarijantni) zahtjev je da pri temperaturi od oko −196 C ne postoji opasnost od krhkog loma.
Isključuju se svi nelegirani i niskolegirani čelici s BCC rešetkom kao i polimerni materijali.
Metali s FCC rešetkom, kao npr. austenitni čelici, Cu-legure, Al-legure i Ti-legure svakako ulaze u daljnje razmatranje.
Drugi po važnosti zahtjev je mogućnost zavarivanja ili spajanja (metalni materijali).
Eliminacijski kriterij: mogućnost nabave definirane debljine i dimenzija lima.
![Page 35: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/35.jpg)
Svoj.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Pozitivne odluke
Faktor važnosti
Iz 1 1 1 1 1 1 6 0,28 (6/21)
Re 0 1 0 0 1 1 3 0,14
E 0 0 0 0 0 1 1 0,05
0 1 1 1 1 1 5 0,24
0 1 1 0 1 1 4 0,19
0 0 1 0 0 0 1 0,05
Cp 0 0 0 0 0 1 1 0,05
Ukup. 21 1,00
DIGITALNO-LOGIČKA METODA ZA UTVRĐIVANJE FAKTORA VAŽNOSTI
![Page 36: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/36.jpg)
Svojstva pri – 196 C 1 2 3 4 5 6 7 Materijal Iz
1) Re N/mm2
E kN/mm2
kg/m3
10-6 K-1
W/mK
Cp J/kgK
AlCu4SiMn – topl. očvrsnuta 75 495 74 2800 21,4 155 670 AlMg2,5 – meko stanje 95 110 70 2700 22,1 138 670 X2CrNiN18-10 – gašeno 265 685 190 7900 16,0 16,0 335 X2CrNiMoN18-12 – gašeno 240 785 190 7900 16,0 16,0 335 X8Ni9 - poboljšan 119 695 190 7850 17,0 17,5 335 X10CrNiNb18-10 – gašeno 182 275 190 7900 16,5 17,0 335 TiAl6V4 – topl. očvrsnuta 150 1400 112 4430 9,4 6,7 377 Inconel 718 2) 240 1580 217 8530 11,5 130 293
1) pokazatelj žilavosti, Iz = (Rm maks + Re) (A/2), pri čemu je: A – istezljivost Vrijednosti za toplinsku rastezljivost i specifični toplinski kapacitet prosječne su za temperaturni interval između normalne temperature i 196 C. 2) 50-55 %Ni; 17-21 %Cr; 4,75-5,5 %Nb; 2,8-3,3 %Mo; 0,65-1,15 %Ti
MATERIJALI I NJIHOVA SVOJSTVA
![Page 37: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/37.jpg)
Skalirana svojstva Vr Vrsta materijala 1 2 3 4 5 6 7
AlCu4SiMn – topl. očvrsnuto 28 31 34 96 44 4,3 44 47,8 AlMg2,5 – meko stanje 36 7 32 100 43 4,8 44 47,3 X2CrNiN18-10 – gašeno 100 43 86 34 59 42 87 64,1 X2CrNiMoN18-12 – gašeno 90 50 86 34 59 42 87 62,3 X8Ni9 - poboljšano 45 44 86 33 55 38 87 47,7 X10CrNiNb18-10 – gašeno 69 17 86 34 57 39 87 51,3 TiAl6V4 – topl. očvrsnuto 57 88 52 61 100 100 78 73,4 Inconel 718 90 100 100 31 82 5,2 100 72,5
MATERIJALI I NJIHOVA SKALIRANA SVOJSTVA
![Page 38: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/38.jpg)
Vrsta materijala Ic 1)
C’ 2) Vr M = Vr/C’
AlCu4SiMn – topl. očvrsnuto 1 5,65 47,8 8,46 X2CrNiMoN18-12 – gašeno 1,6 16,1 62,3 3,87 X2CrNiN18-10 – gašeno 1,5 17,3 64,1 3,71 TiAl6V4 – topl. očvrsnuto 6,3 19,9 73,4 3,68 X8Ni9 - poboljšano 1,3 14,7 47,7 3,25 Inconel 718 5 27,0 72,5 2,68 AlMg2,5 – meko stanje 1,05 25,8 47,3 1,83 X10CrNiNb18-10 – gašeno 1,6 46,0 51,3 1,11
1) Ic – relativni trošak uključuje cijenu sirovog materijala i proizvodnje, a računa se prema AlCu4SiMn (Ic = 1); 2) C’ = Ic/Re
PARAMETARI VREDNOVANJA ZA MATERIJALE
![Page 39: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/39.jpg)
d c cn n nji k
i j ii j ki=1 j=1 k=1d cg
XY YM = B B B 1 min.
X Y X
gdje se:
d, g i c odnose na donju, gornju i ciljanu vrijednost promatranog zahtjeva (svojstva):nd, ng, nc ...označava broj donjih, gornjih i ciljanih vrijednosti svojstava;Bi, Bj, Bk ...su faktori važnosti za donju, gornju i ciljanu vrijednost svojstava;Xi, Xj, Xk ...su donje, gornje i ciljane vrijednosti za razmatrana svojstva materijala;Yi, Yj, Yk ...su specificirane donje, gornje i ciljane vrijednosti svojstava.
METODA GRANIČNIH VRIJEDNOSTI
Parametar vrednovanja:
![Page 40: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/40.jpg)
PRIMJER IZBORA MATERIJALA ZA KLIZNI LEŽAJ
![Page 41: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/41.jpg)
VIŠESLOJNI KLIZNI LEŽAJ
potporna ljuska od čelika
međusloj od bronce
sloj nikla
klizni sloj od bijele kovine
![Page 42: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/42.jpg)
STRUKTURA LEŽAJNOG MATERIJALA
![Page 43: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/43.jpg)
KLIZNI LEŽAJ CENTRIFUGALNE PUMPE
UVJETI RADA:
radijalna sila na osovinu, F = 7500 N n = 1000 min-1
d = 80 mm
ANALIZA ZAHTJEVA:
1. Priroda i veličina opterećenja - bitna je tlačna čvrstoća.
2. Prilagodljivost - elastične i plastične deformacije ležajnog materijala: prilagođavanje promjenama oblika.
3. Ugibljivost tvrdih izbočina u mekoj masi (čime te izbočine ne stvaraju brazde na drugoj površini), te imati sposobnost ugradnje nečistoća iz maziva.
4. Otpornost trošenju - ovisi o materijalu rukavca, mazivu, hrapavosti površine i čistoći radnog medija.
![Page 44: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/44.jpg)
5. Neosjetljivost na zaribavanje objedinjuje: toplinsku vodljivost - što bolja u uvjetima velikih brzina vrtnje kompatibilnost kliznog materijala s materijalom rukavca toplinsku rastezljivost - što manja
6. Korozijska postojanost, otpornost na elektrokoroziju i kavitaciju
7. Mogućnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju
8. Mogućnost omrežavanja mazivom - prionjivost
9. Cijena
![Page 45: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/45.jpg)
TRAŽENA SVOJSTVA
1. Tlačna čvrstoća pri radnoj temperaturi je donja granična vrijednost, dakle, konstrukcijom ležaja određuje se min. tlačna čvrstoća:
Rmt = t s gdje je: s faktor sigurnosti = 2.
Iz proračuna proizlazi: Rmt = 0,932 = 1,86 N/mm2.Kako nisu dostupni podaci o čvrstoći ležajnih materijala pri 120 C, uzima se minimalna vrijednost tlačne čvrstoće pri 20 C, koja za većinu ležajnih materijala iznosi 20 N/mm2.
2. Dinamička izdržljivost (Rd) na radnoj temp. je donje granično svojstvo. Nije glavni kriterij pa se uzima jednaka vrijednost kao i za tlačnu čvrstoću,tj. 20 N/mm2.
3. Tvrdoća (HB) je gornje granično svojstvo čija maks. vrijednost ovisi o tvrdoći rukavca; Maksimalna dopuštena tvrdoća 100 HB.
4. Modul elastičnosti (E) je gornje granično svojstvo; maksimalna dopuštena vrijednost 00 kN/mm2.
![Page 46: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/46.jpg)
5. Otpornost trošenju (OT) - donje granično svojstvo; ocjene 1 do 5
6. Korozijska postojanost (KP) - donje granično svojstvo; ocjene 1 do 5
7. Toplinska vodljivost ( ) - donje granično svojstvo – min. 20 W/mK
8. Cijena (Ic) - gornje ograničenje. Maks. cijena bit će cijena najskupljeg materijala – legure na bazi kositra. Za usporedbu materijala služi relativni indeks cijene.
![Page 47: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/47.jpg)
LEŽAJNI MATERIJALI
1. tradicionalne dvofazne legure, npr. bijele kovine i bronce2. dvofazne legure kod kojih jedna faza može služiti kao mazivo u
ekstremnim uvjetima, npr. olovna bronca i legure aluminija s kositrom3. monofazni materijali, npr. polimerni materijali4. porozni samopodmazujući sinterirani materijali5. keramički materijali.
1. Cu-Sn i Cu-Sn-P legure (kositrena i fosforova bronca),2. Cu-Sn-Zn-Pb (crveni lijev),3. Cu-Al legure (aluminijeva bronca),4. Sn-Pb-Sb-Cu legure (bijele kovine),5. Sivi i nodularni lijev.
TRADICIONALNE DVOFAZNE LEGURE
![Page 48: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/48.jpg)
1. Cu-Pb (olovna bronca),2. Cu-Pb-Sn (olovno-kositrena bronca),3. Al-Sn legure.
DVOFAZNE LEGURE S MOGUĆNOŠĆU PODMAZIVANJA
POLIMERNI MATERIJALI
- PA – POLIAMIDI (Nylon)- PTFE (Teflon)- Ojačani česticama bronceNepodmazivani ležaji
- vrlo niske ili vrlo visoke radne temperaturei/ili u korozijski ekstremno agresivnoj okolini.
- Al2O3, ZrO2 ili Si3N4 te grafit. - keramički slojevi - npr. TiN.
KERAMIČKI MATERIJALI
![Page 49: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/49.jpg)
Legura Sn Sb Pb Cu Fe Zn Al Ostalo Bijele kovine na bazi Sn (ASTM B23): 1 91 4,5 0,35 4,5 0,08 0,005 0,005 0,08 Bi i
0,1As 2 89 7,5 0,35 3,5 0,08 0,005 0,005 0,08 Bi i 0,1
As 4 75 12 10 3,0 0,08 0,005 0,005 0,15 As Bijele kovine na bazi Pb (ASTM 23): 6 20 15 63,5 1,5 0,08 - - 0,15 As 8 5 15 80 0,5 - - - 0,2 As 11 - 15 Ost. 0,5 - - - 0,25 As Cu-legure SAE (Cu-Pb): 48 0,25 - 28 ost. 0,35 0,1 - 1,5 Ag i
0,025 P 480 0,5 - 35 ost. 0,35 - - 1,5 Ag Cu-legure ASTM B22 (bronca): B 16 - 0,25 ost. 0,25 0,25 - 1 P C 10 - 10 ost 0,15 0,75 - 0,1 P i
1 Ni Al-legure (Al-Sn): 780 6 - - 1 0,7 - ost. 0,5 Ni i 1,5 SiMB7 7 - - 1 0,6 - ost. 1,7 Ni i 0,6 Si
Kemijski sastav predloženih ležajnih legura (maseni %)
![Page 50: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/50.jpg)
Vrsta legure
Re N/mm2
Rd N/mm2
HB KP OT W/mK
E kN/mm2
Ic
Bijele kovine na bazi Sn (ASTM B23): 1 30 27 17 5 2 50,2 51 7,3 2 42,7 34 25 5 2 50,2 53 7,3 4 38,9 31 25 5 2 50,2 53 7,3 Bijele kovine na bazi Pb (ASTM 23): 6 26,6 22 21 4 3 23,8 29,4 1,3 8 23,8 27 20 4 3 23,9 29,4 1,1 11 21,4 22 15 4 3 23,9 29,4 1 Cu-legure SAE (Cu-Pb): 48 40 45 28 3 5 41,8 75 1,5 480 38 42 26 3 5 41,8 75 1,5 Cu-legure ASTM B22 (bronca): B 126 100 100 2 5 41,8 95 1,8 C 119 90 65 2 3 42 77 1,6 Al-legure: 780 158 135 68 3 2 167 73 1,5 MB7 193 170 73 3 2 167 74 1,5
SVOJSTVA LEŽAJNIH LEGURA
![Page 51: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/51.jpg)
ZAHTJEVANE VRIJEDNOSTI I FAKTORI VAŽNOSTI
1,028UKUPNOIc < 7,50,082cijenamaks. 100 kN/mm20,082modul elastičnostimin. 20 W/mK0,206toplinska vodljivostmin. ocjena 20,113otpornost trošenjumin. ocjena 20,113postojanost na korozijumaks. 100 HB 0,082tvrdoća min. 20 N/mm20,144dinamička izdržljivostmin. 20 N/mm20,206granica tečenja
Tražene vrijednostiFaktor važnosti, Bi
Pozitivne odluke
Svojstvo
![Page 52: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/52.jpg)
Pokazatelj vrednovanja, M
Poredak
Bijele kovine na bazi Sn (ASTM B23): 1 0,59 7 2 0,54 5 4 0,56 6 Bijele kovine na bazi Pb (ASTM 23): 6 0,63 9 8 0,62 8 11 0,66 10 Cu-legure SAE (Cu-Pb): 48 0,47 3 480 0,49 4 Cu-legure ASTM B22 (bronca): B 0,49 4 C 0,49 4 Al-legure: 780 0,38 2 MB7 0,37 1
Pokazatelji vrednovanja M za ležajne legure i izbor optimalne legure
![Page 53: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/53.jpg)
PROTEZA UMJETNOG KUKA – FEMURALNI DIO
![Page 54: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/54.jpg)
IZGLED PROTEZE UMJETNOG KUKA – FEMURALNI DIO
PE-VGPTFE
![Page 55: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/55.jpg)
KONSTRUKCIJSKE IZVEDBE
Metalni Keramički
![Page 56: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/56.jpg)
ZAHTJEVI NA SVOJSTVA MATERIJALA
1. Prihvatljivost tkiva (PT) – ukazuje na rizik od odbacivanja nadomjestka. Ocjene predizabranih materijala varirat će od 1 (najlošiji mat.) do 10 za najbolji. Donja granica iznosi 7.
2. Otpornost na koroziju (OK) je važan zahtjev, jer su tjelesne tekućine vodene otopine soli.Korozija je štetna jer u kombinaciji s utjecajem izmjeničnog opterećenja može dovesti do loma. Ocjene se također kreću od 1 do 10, a prihvaćaju se materijali s ocjenom 7.
3. Žilavost (K) ocjenjuje se od 1 do 10, a prihvaćaju se materijali s ocjenom 7.
4. Vlačna čvrstoća (Rm) Iz analize naprezanja proizlazi da materijal treba imati Rm > 95 N/mm2.
5. Dinamička izdržljivost (Rd) Frekvencija opterećenja iznosi od 1 do 2,5106 ciklusa/god, ovisno o tjelesnoj aktivnosti. Opterećenje na kuk iznosi oko 2,5...3 težine tijela, tj. izračunato promjenjivo naprezanjeiznosi oko 3,1 N/mm2. Uz omjer Rds/Rm= 0,35 dobiva se minimalna tražena vrijednost savojne dinamičke izdržljivosti Rds = 33,25 N/mm2.
![Page 57: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/57.jpg)
6. Otpornost na trošenje (OT) Radi što dulje trajnosti traži se što veća otpornost na adhezijsko trošenje, a prihvaćaju se materijali s ocjenom 7 ili više.
7. Modul elastičnosti (E) Elastična kompatibilnost nadomjestka u koštanu strukturu važna je zato da se izbjegnu različite elastične deformacije i postupno odvajanje proteze od kosti. E zamjenskih materijala su viši od E kosti, pa je E zato ciljana vrijednosti iznosi 14 kN/mm2.
8. Gustoća ()Poželjna je sličnost između gustoće nadomjestka i kosti. Ciljana vrijednost je gustoća kosti oko 2100 kg/m3.
9. Troškovi (C) Ukupni troškovi uključuju cijenu osnovnog materijala, troškove izrade i završne obrade. Kako nije moguća masovna proizvodnja, to troškovi proizvodnje i završne obrade postaju bitni u odnosu na ukupne troškove. Stvarni troškovi preračunavaju se u relativne indekse (ocjene) od 1 do 10, gdje 10 odgovara najvišem iznosu troškova.
![Page 58: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/58.jpg)
OSNOVNE VARIJANTE POSTUPAKA
- kovanje u ukovnju + obrada odvajanjem čestica (za metale)
- precizno lijevanje + vruće izostatičko prešanje (HIP + završna obrada brušenja i poliranja - za metale);
- kovanje ili precizno lijevanje + obrada odvajanjem čestica + modificiranje površine (za metalne osnovne materijale);
- vruće izostatičko prešanje (HIP + završna obrada brušenja i poliranja za keramiku).
![Page 59: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/59.jpg)
d c cn n nji k
i j ii j ki=1 j=1 k=1d cg
XY YM = B B B 1 min.
X Y X
d, g i c - odnose na donju, gornju i ciljanu vrijednost promatranog svojstva:nd, ng, nc - označava broj donjih, gornjih i ciljanih vrijednosti svojstava;Bi, Bj, Bk - faktori važnosti za donju, gornju i ciljanu vrijednost svojstava;Xi, Xj, Xk - donje, gornje i ciljane vrijednosti za razmatrana svojstva materijala;Yi, Yj, Yk - specificirane donje, gornje i ciljane vrijednosti svojstava.
Metoda graničnih vrijednosti
![Page 60: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/60.jpg)
Svojstvo Granica Faktor važnosti prihvatljivost tkiva donja Yi = 7 0,20 otpornost na koroziju donja Yi = 7 0,20 žilavost donja Yi = 2 0,08 dinamička izdržljivost donja Yi = 33,25 N/mm2 0,12 vlačna čvrstoća donja Yi = 95 N/mm2 0,08 otpornost na trošenje donja Yi = 7 0,08 modul elastičnosti ciljana Yk = 14 kN/mm2 0,08 gustoća ciljana Yk = 2100 kg/m3 0,08 troškovi gornja Yj = 10 0,08
ZAHTJEVANA SVOJSTVA I FAKTORI VAŽNOSTI
![Page 61: Prof.dr.sc. Tomislav Filetin, FSB, Zagreb IZBOR MATERIJALA ... · PDF file- otpornost na žive organizmime ... skup materijala koji potpuno ili djelomično ispunjava osnovne zahtjeve.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050720/5a9c09137f8b9adb5c8e267e/html5/thumbnails/61.jpg)
Vrsta materijala PT OK Rm, N/mm2
Rds, N/mm2
E, kN/mm2
K OT 103, kg/m3
C M Rang
X2CrNiMo18-10 (AISI 316L)
10 7 585 235 203 8 8 7,8 1 0,60 6
X2CrNiMo18-14 (AISI 317)1)
9 7 620 245 203 10 8,5 7,8 1,1 0,61 7
X10CrNiTi18-9 (AISI 321)
9 7 750 260 203 10 8 7,8 1,1 0,61 8
X5NiCrTi26-15 – gašen i ostaren
9 8 1000 350 203 10 9 7,9 1,4 0,57 5
X5CrNiCu(Nb)17-4 –gašen i ostaren
(17-4 PH)
9 8 1400 490 203 10 9 7,9 1,4 0,57 4
Co-Cr-Mo (ISO 5832/4) – lijevana2)
10 9 700 250 205 2 10 8,3 3,7 0,62 9
Co-Cr-Ni-W-kovana3) 10 9 1050 390 242 10 10 9,2 4,0 0,55 2 Nelegirani Ti – kovan 8 10 630 315 124 7 8 4,5 1,7 0,56 3 Ti6Al4V – topl. očvrsnuto
8 10 1060 530 124 7 8,3 4,4 1,9 0,55 1
Epoksidna smola + 70% uglj. vlakna
7 7 560 170 56 3 7,5 1,6 10 0,65 10
procjene; Rds 0,35Rm;1) sastav: 0,07 %C; 1 %Si; 2 %Mn; 16...18 %Cr; 4...5 %Mo;12,5...14,5 %Ni; 2) 1 %Mn; 1 %Si; 26,5...30 %Cr; 4,5...7 %Mo; 2,5 %Ni; 1 %Fe; 0,35 %C, ost. Co; 3) 2 %Mn; 3 %Fe; 19...21 %Cr; 9...11 %Ni; 14...16 %W; 0,05...0,15 %C; 1,0 %Si; ost. Co
SVOJSTVA MATERIJALA I PARAMETRI VREDNOVANJA