Урок № 12 Конструкційні матеріали та їх властивості. Доці­льність вибору конструкційних матеріалів. Види художньої обробки матеріалів. Дослідження вла­стивостей матеріалів..pptx

1. Конструкційні матеріали та їх
властивості. Доцільність
вибору конструкційних
матеріалів. Дослідження
властивостей матеріалів.

2. Конструкці́йні матеріа́ли — це матеріали, з яких
виготовляють деталі конструкцій
(машин та споруд), що зазнають силових впливів
(навантажень). Визначальними характеристиками
конструкційних матеріалів є їх механічні
властивості, що і вирізняє їх від інших технічних
матеріалів (оптичних, ізоляційних, змащувальних,
лакофарбових, абразивних тощо). До основних
критеріїв оцінки якості конструкційних матеріалів
належать параметри опору до зовнішніх
навантажень: міцність, ударна
в'язкість, витривалість, довговічність тощо.

3. Які вимоги висувають до
конструкційних матеріалів
3
Найважливішими для конструкційних матеріалів є механічні
властивості. До основних механічних властивостей
конструкційних матеріалів належать:
Міцність - здатність матеріалу чинити опір руйнуванню у процесі
дії зовнішніх сил, що викликають у ньому внутрішні напруження.
Достатньо міцними у типових умовах інтер’єрного використання
можна вважати метали, скло, бетон, певні види пластмас.

4. 4
Пружність - властивість матеріалу деформуватися під навантаженням і
набувати після зняття навантаження первинної форми і розміру. До пружних
матеріалів відносять сталь, деревину, пластмаси. Бетон, камінь, скло, папір,
чавун належать до матеріалів з низькими показниками пружності.
Пластичність - протилежна до пружності властивість матеріалу змінювати
під навантаженням форму та розміри без розривів і тріщин та зберігати їх
після зняття навантаження. До пластичних матеріалів належить, наприклад,
бетон до його затвердіння.
Крихкість - властивість матеріалу руйнуватися під дією зовнішніх сил без
помітної пластичної деформації. До крихких матеріалів належать природний
камінь, затверділий бетон, скло, чавун тощо.

5. 5
Також до властивостей, які відіграють важливу роль у виборі матеріалу для
предметів інтер’єрного призначення, належать фізичні (теплопровідність,
теплоємність, електропровідність, пористість, водопоглинальна здатність та
ін.), хімічні (корозійна стійкість, стійкість до дії різних речовин) та комплексні
властивості, серед яких найважливішими є надійність та довговічність.
Вироби інтер’єрного призначення - це елементи внутрішніх конструкцій та
матеріали оздоблення приміщень, меблі, санітарно-технічне устаткування,
освітлювальні прилади, аксесуари і предмети декору тощо. За загальними
властивостями вони є близькими до предметів щоденного вжитку, як-от
посуд, побутові інструменти та техніка тощо.
Саме тому до матеріалів, з яких вони виготовлені, висувають, з-поміж інших, і
екологічні вимоги.

6. Конструкційні матеріали поділяються:
•за природою матеріалів —
на металеві, неметалеві і композиційні матеріали, що поєднують
позитивні властивості двох попередніх;
•за технологічними особливостями переробки — на
деформовані (прокат, поковки, штамповки, пресовані профілі
тощо), ливарні, спічні, формовані, клеєні, зварні;
•за умовами роботи — на ті, що працюють при низьких
температурах, жароміцні, корозіє-, окалино-, зносо-, паливо-,
маслостійкі і т. д.;
•за критеріями міцності — на матеріали малої і середньої
міцності з великим запасом пластичності, високоміцні з
помірним запасом пластичності.

7. 7
Пригадайте:
Які властивості має деревина? Чому вона часто застосовується для
виготовлення інтер`єрних та ужиткових виробів?
Якими є визначальні механічні властивості стального прокату? Від чого вони
залежать?
У проектуванні і виготовленні предметів інтер’єрного призначення
обов’язково мають враховуватися естетичні властивості - колір і здатність
матеріалу його зберігати, блиск, фактура, текстура, тактильні властивості.

8. Конструкційні матеріали та їхні властивості
8
Низка конструкційних матеріалів мають давню історію використання у виробах ін-тер’єрного
призначення. Це передусім різні породи деревини, метали, кераміка, скло, бетон.

9. Сучасні конструкційні матеріали інтер’єрного
призначення
Значну частину свого життя людина проводить у
житлових та виробничих приміщеннях. У таких
умовах вона прагне створити для себе привабливе
комфортне середовище. Саме цим пояснюється наша
цікавість до дизайну та якості предметів інтер’єрного
призначення: меблів, санітарно-технічного
обладнання, приладів для освітлення помешкання,
аксесуарів, предметів декору, кімнатних рослин тощо.
Надійність таких виробів та їх технічна й економічна
ефективність значною мірою залежать від матеріалів,
з яких їх виготовлено. Сучасне виробництво має у
своєму розпорядженні широкий їх вибір. Метал, скло,
натуральне дерево, пластик, папір - ці розповсюджені
конструкційні матеріали ти найчастіше помічаєш і в
домашньому, і в шкільному інтер’єрах.

10. Поряд з природними використовують і штучні матеріали. Це нові конструкційні матеріали -
композити - тверді матеріали, що утворюються в результаті поєднання двох або більше компонентів і
характеризуються покращеними властивостями, ніж початкові складники. Один компонент пластичний
(зв’язувальна речовина, або матриця), а інші мають високі характеристики міцності (армуючий
наповнювач або зміцнювач).
У композитному матеріалі матриця забезпечує
пластичність, зміцнювач - армування матеріалу.
Наприклад, склопластик виготовляють шляхом
занурення тоненьких скляних волокон у рідку чи
желеподібну основу з пластику (полімеру). Коли цей
полімер твердне, або застигає, утворюється
композиційний матеріал, що відзначається легкістю,
міцністю та гнучкістю. Змінюючи вид волокон та
основи, можна виготовити багато різноманітних
виробів (мал. 190).
Найрозповсюдженішими деревними
композиційними матеріалами є відомі вже тобі
фанера, ДСП, а також МДФ (деревоволокниста плита
середньої щільності), ОСП (орієнтовно-стружкова
плита) та ДПК (деревно-полімерний композит). За
зовнішнім виглядом деревно-полімерний композит
схожий на плити МДФ і ДВП (мал. 191).

11. Дедалі частіше в інтер’єрі приміщень трапляються
вироби з так званого ламінованого скла
(триплексу). Триплекс - це цілісне полотно з
кількох шарів скла, склеєних еластичною плівкою
(полімером), завдяки чому вироби із цього матеріалу є
надзвичайно безпечними. Якщо скло розіб’ється,
то його уламки залишаться на місці, міцно скріплені
один з одним (мал. 195).
Склопластики - композитні матеріали у вигляді
листів, конструкційних матеріалів різного профілю, які
виготовляють методом просочування скловолокна або
склотканини рідкими смолами з наступним їхнім
твердненням (мал. 196, 197).
Сучасним екологічно чистим композитним матеріалом, що використовують дизайнери
інтер’єрів і будівельники, є гіпсокартон. В архітектурі і ландшафтному дизайні набуває поширення
зовнішня цементна плита-аквапанель, яка в сухому вигляді легко згинається. Стає реальністю проектування
й конструювання криволінійних форм інтер’єрів та екстер’єрів «сухими» технологіями. Часто нам
трапляються й вироби з пінопласту. Цей матеріал є пластичною масою, що отримана шляхом ціноутворення.
При нагріванні з виділенням газів полімер має вигляд застиглої піни.

12. Гетинакс (папір та епоксидна смола), текстоліт
(тканина та епоксидні смоли) використовуються як
ізоляційний матеріал (мал. 193). Виготовляючи
вироби, технологія яких включає, зокрема,
електротехнічні роботи, деякі деталі (декоративні
настільні лампи, бра тощо), що передбачають
ізолювання, можна зробити із цього матеріалу.
Легкості й витонченості інтер’єру додає вітражне
кольорове скло. Художні вироби зі скла стали для
нас уже звичними предметами. Так, для виготовлення
столів, журнальних столиків використовують
загартоване скло (мал. 194, а). Технологія гарту дуже
проста - гаряче скло поступово охолоджують на
спеціальному обладнанні. Навіть якщо все-таки
розбити загартоване скло, утворяться скалки
заокругленої форми. Воно витримує температуру до
270 °С та велике навантаження (мал. 194, б).

13. 13
Розумне скло, або смарт-скло - це новий матеріал, який застосовують у будівництві,
для виготовлення вікон, скляних дверей, перегородок та інших світлопрозорих конструкцій, у
дизайні інтер'єру. Смарт-скло здатне змінювати свої оптичні властивості (матовість,
пропускання світла тощо) в результаті зміни умов довкілля (температури, освітленості, а
також у разі подачі електричної напруги). Крім того, у разі потреби воно може самоочищатися
(наприклад, від дощу), автоматично відчинятися (скажимо, для провітрювання),
обігріватися. Матеріал дозволяє знизити втрати тепла, скоротити витрати на кондиціонування,
замінити традиційні жалюзі та штори. Недоліками смарт-скла є висока вартість і потреба
підключення до електричної мережі.

14. 14
Керамограніт почали виробляти в 1970-х роках в Італії. Це штучний матеріал,
який виготовляється із суміші глини, піску, польового шпату і натуга
ральних фарбувальних пігментів.
Його пресують під дуже високим тиском і обпалюють за дуже високих
температур. Сировина спікається, утворюючи моноліт.
Спочатку керамограніт призначався тільки для підлогового покриття в
громадських місцях, але сьогодні його широко використовують у різноманітних
інтер’єрах.
Основні властивості керамограніту: практично нульове водопогли-нання;
морозостійкість; зносостійкість; стійкість до УФ-
випромінювання; вогнетривкість; стійкість до впливу органічних розчинників,
кислот і лугів.

15. 15
Кераміка. Одним з найдавніших конструкційних матеріалів є кераміка. Так
називають широку групу штучних кам’яних матеріалів, які отримують
формуванням із глиняних сумішей з мінеральними і органічними добавками з
наступним сушінням і обпалюванням.
З кераміки виготовляють вироби для внутрішнього облицювання стін, плитку
для підлоги, санітарно-технічні вироби.
Простота технології, невичерпна сировинна база, а також такі властивості, як
висока міцність, довговічність, декоративність, екологічність, зробили
кераміку одним з основних конструкційних матеріалів у будівництві та
облаштуванні інтер’єру.

16. 16
Бетон використовувався ще понад 4000 років тому в Месопотамії. Давні римляни будували з нього різні
важкі конструкції - арки й куполи. Згодом цей матеріал майже забули і звернулися до нього лише 200
років тому в Європі. Ще в 1950-х Ле Корбюзье, один із творців архітектурного модернізму
і функціоналізму (див. наступні теми), закликав використовувати бетон в декорі інтер’єру, а
знаменитий японський дизайнер Тадао Андо називав його «мармуром XX століття». У наш час бетоном
не тільки заливають фундаменти і споруджують з нього будинки, а й роблять меблі, які служитимуть
довго.
Бетон - штучний кам’яний будівельний
матеріал, що отримується в результаті
формування і затвердіння раціонально
підібраної йу-щільненої суміші, яка
складається з в’язкої речовини (цемент
тощо), наповнювачів і води. Цей
матеріал недорогий, доступний,
екологічний, стійкий до впливу вологи і
температури. Сьогодні бетон шліфують,
наносять спеціальне полімерне
покриття, що дозволяє достовірно
відтворити фактуру мармуру і навіть
дерева.

17. 17
Пластмаси. З початку XX століття дедалі більшого поширення набуває використання як
конструкційного матеріалу штучних речовин - пластмас. Це органічні матеріали, основою
яких є природні або синтетичні висо-комолекулярні сполуки. Пластмаси на основі штучних
хімічних сполук дешеві у виробництві, мають добрі експлуатаційні властивості.
Пластмаси отримали свою назву через високу пластичність - здатність набувати потрібну
форму за допомогою нагрівання і тиску та її збереження після охолодження.
Важливі для конструкційних матеріалів механічні властивості пластмас багато в чому схожі
на аналогічні властивості металів. Менша, ніж у металів, міцність у пластмасах
компенсується нижчою щільністю, меншою вагою, легкістю формування. На відміну від
металів, пластмаси відзначаються надзвичайно низькими показниками тепло- та
електропровідності, що робить їх чудовими тепловими та електричними ізоляторами.
Важлива перевага пластмас полягає у їхній високій вологостійкості та стійкості до впливу
хімічно активних речовин. Утім, висока хімічна стійкість пластмас має і свій зворотний бік - в
умовах широкого діапазону помірних температур пластмаси практично не руйнуються,
накопичуючись у природному середовищі у вигляді непотрібних речей та сміття.
Як і метали, пластмаси можуть змінювати свої властивості внаслідок спеціальної обробки та
поєднання з іншими матеріалами. Через легкість обробки пластмаси краще й міцніше, ніж
метали, поєднуються з іншими матеріалами - волокнами, барвниками, стабілізаторами, -
набуваючи потрібних у різних умовах конструкційних та декоративних властивостей.

18. 18
Найбільшою перевагою сучасних композиційних
матеріалів, у яких поєднуються метали,
кераміка й полімерні сполуки, є те, що вони
дають змогу отримати матеріал, який має саме
ті властивості, яких потребує конкретне
інженерне завдання.
Однак сучасні композиційні матеріали мають і
свої недоліки порівняно з традиційними. Чи не
найбільший з них - як правило, вища вартість,
пов’язана зі складністю проектування
(висока наукоємнісгь) та виробництва, а також високим ступенем
спеціалізації цих матеріалів. Також сучасні композиційні матеріали
відзначаються високою вартістю експлуатації. Для ремонту виробів з таких
матеріалів часто потрібні спеціальні інструменти та висока кваліфікація
працівників, а часом вони взагалі не підлягають жодному ремонту чи
доопрацюванню. Ці недоліки поки що заважають активнішому проникненню
сучасних композиційних матеріалів у побут, суттєво обмежуючи сферу
їхнього застосування.

19. 19
Деревний композит. Це міцний і герметичний матеріал, що складається з тонких
дерев’яних
панелей, з'єднаних скловолокном. Його особливістю є здатність пропускати світло. Ступінь
світлопропускання залежить від деревини, з якої виготовлені панелі, і відстані між ними.
Деревний композит можна використовувати для оздоблення приміщень, виготовлення
перегородок. Деякі дизайнери використовують його для облаштування домашніх
кінозалів, оскільки на це покриття можна проектувати фільми.
Металопластик. У цьому сучасному композиційному матеріалі комбінуються алюмінієвий
або сталевий та полімерний шари. Металева основа зазвичай становить внутрішній шар, який
забезпечує загальну міцність, жорсткість та збереження форми, а полімерні шари
розташовуються зовні і визначають вологостійкість, стійкість до корозії, теплоізоляцію,
привабливий вигляд. Композиційні металопластики застосовуються для виготовлення
облицювальних панелей та водопровідних труб.
У металопластику, що використовується для виробництва вікон і дверей, металевий шар
механічно з'єднується з полімерним без створення єдиного матеріалу. Проте якісні
металопластикові рами на вікнах і дверях здатні забезпечити значне заощадження тепла
порівняно з традиційними дерев’яними. Такі рами не потребують фарбування та є більш
стійкими до впливу вологи і перепадів температур.

20. 20
Ламінат. Ламінат являє собою підлогове покриття на основі
деревоволокнистої плити високої щільності, тобто це деревна
основа у міцній полімерній «обгортці». Зазвичай ламінат
складається з чотирьох шарів різного призначення, що наближає
його до композиційних матеріалів. Верхнім шаром ламінату є
захисна зносостійка плівка, яка водночас виконує декоративні
функції. Сучасні ламінати подібні до натурального дерева не
тільки за забарвленням, а й за текстурою завдяки застосуванню
полімерних декоративних смол, на які можна наносити нерівний
рисунок.
Виробництво ламінованого паркету було вперше налагоджено 1977 року у
Швеції.
Протягом тривалого часу виробництво ламінату переважно зосереджувалося у
Західній Європі, проте у 2000-х роках його почали у великих масштабах
виготовляти також у країнах Східної Європи та в Азії.

21. Вибір виду конструкційного матеріалу для
виготовлення того чи іншого об'єкту роблять на
основі техніко-економічних параметрів, до яких
відносяться:
•технологічні властивості матеріалів —
деформівність, оброблюваність різанням, ливарні
властивості (рідкоплинність, усадка, схильність до
утворення тріщин), зварність, здатність до паяння
тощо;
•показники економічної ефективності —
вартість, трудомісткість, дефіцитність, коефіцієнт
використання при переробленні тощо.

22. Ощадливе використання ресурсів
22
Зростання обсягів виробництва різноманітних матеріалів, у
тому числі інтер’єрного призначення, посилює важливість
проблеми ощадливого використання ресурсів та
максимальної реалізації експлуатаційного потенціалу як
традиційних, так і новітніх матеріалів. Економія передусім
досягається за рахунок комплексної переробки сировини,
результатом якої є добування якомога більшої кількості її
корисних компонентів. Заощадженню матеріальних
ресурсів
також сприяє переробка відходів.

23. Природні матеріали
існують у природі - це деревина,
каміння, солома, глина, метали,
натуральні волокна тощо.
“+” - Переваги: безпечні, не
шкодять довкіллю, приємні на
дотик.
“-” - Недоліки: обмежена
кількість у природі, їхні
властивості не можна змінювати.
Штучні матеріали
створені самою людиною, їх не
існує в природі - це пластмаса,
поліетилен, гума тощо.
“+” - Переваги: можна
виготовити в потрібній кількості,
змінювати їхні властивості та
надати будь-якого кольору,
дешевші.
“-” - Недоліки: можуть мати
негативні властивості, шкодять
довкіллю, потребують складної
утилізації.

24. Матеріали для виготовлення текстильних виробів
Із тканини виготовляють одяг, білизну, рушники,
штори, а також: аплікації, прикраси, іграшки, серветки
тощо.
Неткані матеріали нагадують тканину, але виробляють
їх без процесів ткацтва й прядіння: в основному це фетр
- матеріал зі зваляної вовни. Із нього виготовляють
капелюшки, сумочки, іграшки, прикраси, ним
оздоблюють одяг.
Для оздоблення виробів стануть у
пригоді тасьма, мереживо, шнури,
атласні стрічки тощо.

25. Матеріали для виготовлення аплікації та рамок для
фото
Засушені листки та пелюстки квітів - чудовий
матеріал для створення композицій
Насіння - кавунове, гарбузове,
соняшникове тощо.
Крупи - гречка, рис, просо, манка,
горох, квасоля
Мушлі та дрібні камінці - дуже різноманітні
за формою та та будуть чудово виглядати на
рамці для фото, декоративному панно тощо.

26. Солома - це
висушене
стебло
злакових
рослин: вівса,
жита,
пшениці,
рису. Вона
відливає
золотом і
перламутром.
Яєчна шкаралупа
може також бути
матеріалом для
аплікації. До того
ж вона завжди під
рукою.
Папір та картон - це
матеріали із
спресованих
рослинних волокон. Зі
щільного паперу
можна виготовляти
листівки, квіти та
деталі оздоблення. А з
картону- шаблони і
основу фоторамок.

27. Матеріали для виготовлення виробів із металу.
Для нескладних виробів найкраще підійде дріт -
гнучка металева нитка або прут зі сталі, алюмінію,
міді, цинку або їхніх сплавів. З дроту можна

28. Матеріали для виготовлення прикрас та оздоблення виробів
Бісер - один із
найпопулярніших
матеріалів для саморобних
прикрас. Це- браслети,
кольє, брошки, сережки
тощо.
Бісер - дуже красивий,
міцний і стійкий матуріал.
До того ж він простий у
використанні та досить
дешевий.

29. Також чудові прикраси виготовляють із деревини,
природного каміння, металу , текстилю тощо.

30. Під час виготовлення виробів слід пам'ятати про економне використання
матеріалів. Кожен з вас має дбати про природу, про майбутнє нашої планети.
Тому не слід бездумно їх використовувати. Кожен із нас має раціонально
використовувати сировину та матеріали.
Перед тим, як виготовляти виріб, подивіться навколо себе. Удома в шафі,
на дачі тощо. Імовірно, є багато речей, що вже вийшли з моди, але ще мають
гарний вигляд. Із них можна створити багато гарних речей.

32. Дайте відповіді на запитання у зошит
1. Від чого залежить форма виробу?
2. Яким вимогам мають відповідати конструкційні матеріали
для виробів інтер’єрного призначення?
3. Схарактеризуйте традиційні конструктивні матеріали, які
використовують для виготовлення виробів інтер’єрного
призначення.
4. Які переваги новітніх конструкційних матеріалів для
виготовлення виробів інтер’єрного призначення?

33. ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА
Ознайомлення із сучасними конструкційними матеріалами
Послі довні сть виконання роботи
1. Ознайомся із запропонованими зразками конструкційних матеріалів на наступному слайді
2. Визнач назву матеріалів та приналежність їх до природних чи штучних.
3. Зробіть опис кожного матеріалу, його плюси і мінуси.
4. З’ясуй сферу застосування наданих конструкційних матеріалів.
5. Запропонуй вибір конструкційного матеріалу для виготовлення майбутнього виробу, визнач
доцільність застосування матеріалів для виготовлення виробів інтер’єрного призначення.
6. Дані запиши в таблицю.
№
зразка
Назва
матері
алу
Приро
дні
Штучні
і
2
3
...

34. 3-фанера,1- плита OSB, 2- оргскло,4- пінопласт,
6- ламінована деревостружкова плита, 5- деревно-полімерний композит (ДПК),7- гіпсова панель