Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Материаловедческий анализ тостера

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….3

1. ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОСТЕРА PHILIPS HD 2566…………………………………………………………………………...4

2. ВНЕШНИЕ ДЕТАЛИ ТОСТЕРА………………………………………..5

2.1. Описание и свойства полистирола………………………………6

2.2. Описание и свойства полипропилена…………………………...11

2.3. Описание и свойства полиэтилена……………………………….15

2.4. Описание и свойства нержавеющей стали………………………19

3. ВНТРЕННИЕ ДЕТАЛИ ТОСТЕРА……………………………………...21

3.1 Описание и свойства инвара………………………………………22

3.2. Описание и свойства меди………………………………………...24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………....27

ВВЕДЕНИЕ.

В данной работе мною раскрыты характеристики электрического тостера марки Philips, модель HD 2566 и описание и свойства его составляющих.

Поставленными задачами для написания данной работы являлись:

1. Описание и характеристики устройства;

2. Подробное рассмотрение внешних деталей устройства;

3. Подробное рассмотрение внутренних деталей устройства;

4. Описание материалов и их свойств, использованных в производстве данного устройства.

1. ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОСТЕРА PHILIPS HD 2566.

Компактный тостер позволяет в любое время наслаждаться вкусными поджаренными хлебцами. Два широких отверстия для ровного поджаривания и регулятор степени обжаривания позволяет готовить тосты именно так, как вам нравится. Простая очистка благодаря съемному поддону для крошек.

Тостер представляет из себя компактную пластиковую коробку с хромированными проемами вверху для ломтиков хлеба.

Технические характеристики:

Мощность-950 Вт
Количество отделений -2
Количество тостов-2
Тип управления-механическое
Регулировка степени поджаривания- 7 позиций
Одностороннее обжаривание -нет
Кнопка отмены-есть
Функция размораживания-есть
Функция подогрева-нет

Особенности:

"Экстра-подъём" для маленьких ломтиков хлеба-нет
Решётка для подогрева булочек-нет
Поддон для крошек-сть
Материал корпуса-пластик
Отсек для сетевого шнура-есть
Длина сетевого шнура-90 см
Габариты (ВхШхГ)-12x13х11 см

2. ВНЕШНИЕ ДЕТАЛИ ТОСТЕРА.

Тостер Philips HD 2566 представляет из себя компактную пластиковую коробку с хромированными проемами вверху для ломтиков хлеба.

Рисунок 1. Тостер Philips HD 2566.

Внешние детали:

Пластиковый корпус (Полистирол, полипропилен);
Кнопка отмены (Полипропилен);
Реле регулировки степени поджаривания (полипропилен);
Рычаг подъема (Полипропилен, нержавеющая сталь);
Отделения для хлеба (нержавеющая сталь);
Поддон для крошек: а) коробка (нержавеющая сталь); б) ручка (полипропилен);
Шнур электропитания (Полиэтилен высокой плотности).

2.1. Описание и свойства полистирола.

Полистирол — продукт полимеризации стирола, термопластичный полимер линейной структуры.

Полистирол – термопластичный материал, обладающий высокой твёрдостью и хорошими диэлектрическими свойствами, химически стойкий по отношению к щелочам и кислотам, кроме азотной и уксусной. Полистирол не растворяется в низших спиртах, алифатических углеводородах, фенолах, простых эфирах. Растворяется в собственном мономере, ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, ацетоне. Устойчив к радиоактивному облучению, но стойкость к ультрафиолетовым лучам невелика. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Без труда склеивается. Обладает низким влагопоглощением и высокой влагостойкостью и морозостойкостью. Физиологически безвреден. Изделия из полистирола обладают высоким глянцем.

Полистирол общего назначения весьма хрупок, имеет низкую ударную прочность и малую теплостойкость: температура размягчения полистирола составляет 90-95°С. Лучшими эксплуатационными свойствами обладают различные сополимеры стирола. Ударопрочный полистирол отличается повышенными показателями ударной вязкости в широком диапазоне температур (до -30...-40 °С). Основной недостаток – низкая термо- и светостойкость, связанная с наличием каучуковой фазы.

Свойства полистирола общего назначения:

1. Плотность – 1050-1080 кг/м3.

2. Насыпная плотность гранул – 550-560 кг/м3.

4. Линейная усадка в форме – 0,4-0,8 %.

5. Нижний предел рабочих температур – (-40 °С).

6. Верхний предел рабочих температур 65-75 °С.

7. Электрическая прочность при частоте 50 Гц – 20-23 кВ/мм.

8. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 1016 Ом.

9. Удельное объемное электрическое сопротивление

при выдержке под напряжением 1 мин. – 1017 Ом·см

при выдержке под напряжением 15 мин. – 1018 Ом·см.

10. Коэффициент термического линейного расширения – 6·10-5-7·10-5 град-1.

11. Коэффициент теплопроводности – 0,093-0,140 Вт/м·К.

12. Удельная теплоемкость – 34·103 Дж/кг·К.

Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сандвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Рисунок 2. Международный знак вторичной переработки полистирола.

Считается, что полистирол не представляет опасности для окружающей среды¹.

Отходы полистирола накапливаются в виде вышедших из употребления изделий из ПС и его сополимеров, а также в виде промышленных (технологических) отходов ПС общего назначения, ударопрочного ПС (УПС) и его сополимеров. Вторичное использование полистирольных пластиков может идти по следующим путям:

утилизация сильно загрязненных промышленных отходов;
утилизация технологических отходов УПС и АБС-пластика методами литья под давлением, эктрузии и прессования;
утилизация изношенных изделий;
утилизация отходов пенополистирола (ППС);
утилизация смешанных отходов.

2.2. Описание и свойства полипропилена.

Полипропилен (ПП) — это термопластичный полимер пропилена (пропена).

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):

nCH2=CH(CH3) → [-CH2-CH(CH3)-]n

Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

По типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры могут характеризоваться разной степенью совершенства пространственной регулярности. Стереоизомеры полипропилена существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления — около 80°С, плотностью — 850 кг/м3, хорошей растворимостью в диэтиловом эфире. Изотактический полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, а именно: он обладает высоким модулем упругости, большей плотностью — 910 кг/м3, высокой температурой плавления — 165—170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Стереоблокполимер полипропилена при исследовании с помощью рентгеновских лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактических фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решетке. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом.

В отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 г/см3, что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при 140 °C, температура плавления 175 °C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов).

Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей механических свойств. При высоких скоростях растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его предела текучести при растяжении.

Показатели основных физико-механических свойств полипропилена приведены в таблице:

Таблица 1. Физико-механические свойства полипропилена.

Плотность, г/см³	0,90—0,91
Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/см²	250—400
Относительное удлинение при разрыве, %	200—800
Модуль упругости при изгибе, кгс	6700—11900
Предел текучести при растяжении, кгс/см²	250—350
Относительно удлинение при пределе текучести, %	10—20
Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см²	33—80
Твердость по Бринеллю, кгс/мм²	6,0—6,5

Полипропилен-материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол». При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению. Для вибро- и теплоизоляции также широко применяется пенополипропилен (ППП). Близок по характеристикам к пенополиэтилену. Также встречаются декоративные экструзионные профили из ППП, заменяющие пенополистирол. Атактический полипропилен используют для изготовления строительных клеев, замазок, уплотняющих мастик, дорожных покрытий и липких пленок.

Рисунок 2. Международный знак вторичной переработки для полипропилена.

Основные способы переработки — формование методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье под давлением.

2.3. Описание и свойства полиэтилена.

Полиэтилен — термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Самый распространённый в мире пластик.

Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:

температура 120—150 °C;
давление ниже 0.1 — 2 МПа;
присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl4 и AlR3);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.

Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.

Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже концентрированной серной кислоты, но разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора.

При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80 °C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180 °C воде.

Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или высокой плотности (HDPE)², применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды.

Применение полиэтилена достаточно широко:

Полиэтиленовая плёнка (особенно упаковочная, например, пузырчатая упаковка или скотч),
Тара (бутылки, банки, ящики, канистры, садовые лейки, горшки для рассады)
Полимерные трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения.
Электроизоляционный материал.
Полиэтиленовый порошок используется как термоклей.
Броня (бронепанели в бронежилетах).
Корпуса для лодок, вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.

Малотоннажная марка полиэтилена — так называемый «сверхвысокомолекулярный полиэтилен», отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, высокой линейностью и молекулярной массой, используется в медицинских целях в качестве замены хрящевой ткани суставов. Несмотря на то, что он выгодно отличается от ПЭНД и ПЭВД своими физическими свойствами, применяется редко из-за трудности его переработки, так как обладает низким ПТР и перерабатывается только литьём.

Рисунок 3. Международный знак вторичной переработки для полиэтилена высокой плотности.

Полиэтилен (кроме сверхвысокомолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование. Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным «универсальным» червяком.

Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования.

При нагревании полиэтилена выше 140 °С возможно выделение в воздух летучих продуктов термоокислительной деструкции, содержащих уксусную кислоту, формальдегид (оказывает общетоксичное действие), ацетальдегид (вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, удушье, резкий кашель, бронхиты, воспаление легких), оксид углерода (вызывает удушье).

2.4. Описание и свойства нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь — легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

В 1913 году Гарри Бреарли, экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии.

Основной легирующий элемент нержавеющей стали — хром Cr (12-20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах (углерод, кремний, марганец, сера, фосор), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (никель, медь, кремний, титан, ниобий).

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.

Причина коррозионной стойкости нержавеющей стали объясняется, главным образом, тем, что на поверхности хромсодержащей детали, контактирующей с агрессивной средой, образуется тонкая плёнка нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов.

В сильных кислотах (серной, соляной, фосфорной и их смесях) применяют сложнолегированные сплавы с высоким содержанием никеля и присадками молибдена, меди, кремния.

Применение нержавеющей стали:

Клапаны гидравлических прессов;
Турбинные лопатки;
Арматура крекинг-установок;
Режущий инструмент;
Пружины;
Бытовые предметы;
Хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали
Бытовые предметы, в частности, столовая посуда (пищевые марки стали)
Стабилизированные аустенитные нержавеющие стали
Сварная аппаратура, работающей в агрессивных средах
Изделия, работающие при высоких температурах — 550—800 °C
Пищевая промышленность;
Нержавеющие стали используются как в деформированном, так и в литом состоянии.

3. ВНУТРЕННИЕ ДЕТАЛИ ТОСТЕРА.

К внутренним деталям тостера Philips HD 2566 относятся:

4 ленты электронагрева (Инвар);
Решетка защиты лент (Нержавеющая сталь);
Пружина-выбрасыватель (Нержавеющая сталь);
Блокировка выбрасывателя (Нержавеющая сталь);
Соединяющие провода (Медь).

3.1. Описание и свойства инвара.

Инвар (лат. invariabilis — неизменный) — сплав, состоящий из никеля (Ni, 36 %) и железа (Fe, остальное). Именуется как FeNi36, 64FeNi в США, российские аналоги именуются по ГОСТ как 36Н.

«Invar» — зарегистрированная торговая марка компании ArcelorMittal, но сплавы с таким составом изготавливаются и другими компаниями.

Первый из открытых инварных сплавов, был найден швейцарским ученым Ш. Гийомом в 1899 году. В 1920 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие важного сплава для производства точных инструментов и приборов.

Инвар имеет однофазную внутреннюю структуру. Плотность 8130 кг/м³, температура плавления 1425 °C. Сплав обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения и практически не расширяется в интервале температур от −100 до +100 °C. Коэффициент теплового расширения 1,2·10−6/°C на промежутке от −20 до 100 °C. Очень чистые сплавы (Co < 0,1 %) имеют еще меньший коэффициент линейного расширения 0,62—0,65·10−6/°C.

Эффект исчезновения теплового расширения материала возникает в связи с тем, что магнитострикция точно компенсирует тепловое расширение.

Разные прецизионные сплавы имеют различные характеристики:

32НК-ВИ (англ. Inovco) (Ni — 33 %, Co — 4,5 %, Fe — остальное) в отоженном состоянии имеет температурный коэффициент линейного расширения α не более 1,5·10−6/°C (в диапазоне −60 — 100 °C). Особо чистые сплавы имеют α до 0,55·10−6/°C (в диапазоне 20 — 100 °C).[1]
42Н (англ. NILO, FeNi42), содержащий 42 % никеля имеет α ≈ 5,3·10−6/°C, такой же как и у кремния, что позволяет широко использовать его в электронике.
29НК (англ. Kovar и англ. Dilver P) (Co 17 %, Ni 29 %, Fe — остальное) имеют температурный коэффициент линейного расширения как и у боросиликатного стекла, поэтому применяются в оптике, которая может работать в широком диапазоне температур, например на спутниках.

Используется в точном приборостроении для изготовления мерных проволок в геодезии, эталонов длины, деталей часовых механизмов (маятников хронометров, пружин), деталей барографов и высотомеров и др. Применялся в трубе космического телескопа «Астрон». Стоек против коррозии, хорошо обрабатывается.

3.2. Описание и свойства меди.

Медь — элемент побочной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко применяется человеком.

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п. (см бронзовый век).

Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием и золотом, медь - один из трех металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвертой атомными орбиталями: разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С.

Имеет два стабильных изотопа — 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.

Материаловедческий анализ тостера 📙 Контрольная → 🆔 86048