З цвёрдымі матэрыяламі цяжка мець справу. Іх цяжка парэзаць, саскрабці і сказіць. З імі таксама цяжка працаваць. Але якія яны?
Цвёрдасць - гэта мера таго, наколькі цвёрдае рэчыва ўстойлівае да розных відаў пастаяннай змены формы пры прымяненні сілы сціску.
Некаторыя матэрыялы, такія як метал, цвярдзейшыя за іншыя. Макраскапічная цвёрдасць звычайна характарызуецца моцнымі міжмалекулярнымі сувязямі, але паводзіны цвёрдых матэрыялаў пад уздзеяннем сілы з'яўляюцца складанымі; таму існуюць розныя вымярэнні цвёрдасці: цвёрдасць да драпін, цвёрдасць пры паглыбленні і цвёрдасць адскоку.
У гэтым артыкуле я растлумачу, што такое цвёрдыя матэрыялы і як яны выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве і іншых галінах прамысловасці.
У гэтым пасце мы разгледзім:
Што насамрэч азначае тэрмін «цвёрды матэрыял»?
Калі мы гаворым пра цвёрдыя матэрыялы, мы маем на ўвазе пэўны тып матэрыялу, які мае пастаянную ўласцівасць яго цяжка рэзаць, саскрабаць або дэфармаваць. Вызначэнне цвёрдага матэрыялу - гэта не адзіны набор даных або інфармацыі, якія можна знайсці ў адным дакуменце або серыі дакументаў. Замест гэтага патрабуецца спецыяльны набор метадаў і рэкамендацый, каб адпавядаць адпаведным патрабаванням дадзенага праекта або раскопак.
Як вымяраецца цвёрдасць?
Цвёрдасць рэчыва вызначаецца яго крышталічнай структурай, якая з'яўляецца рэгулярнай і часта даволі «шчыльнай». Гэта дакладна для алмазаў, шкла і іншых цвёрдых матэрыялаў. Цвёрдасць вымяраецца з дапамогай набору стандартных метадаў, якія паказваюць узровень устойлівасці матэрыялу да раздзірання, саскрабання або разрэзу. Некаторыя метады, якія выкарыстоўваюцца для вымярэння цвёрдасці, ўключаюць:
- Шкала Мооса, якая ацэньвае цвёрдасць матэрыялу па шкале ад 1 да 10
- Шкала Роквела, якая вымярае глыбіню паглыблення, зробленага індэнтарам з алмазным наканечнікам
- Шкала Віккерса, якая вымярае памер паглыблення, зробленага індэнтарам з алмазным наканечнікам
Як рыхтуюцца цвёрдыя матэрыялы
Цвёрдыя матэрыялы часта рыхтуюць рознымі метадамі ў залежнасці ад канкрэтнага матэрыялу і патрабаванняў праекта. Некаторыя распаўсюджаныя метады, якія выкарыстоўваюцца для падрыхтоўкі цвёрдых матэрыялаў, ўключаюць:
- Рэзка алмазнай пілой
- Шліфаванне алмазнай балгаркай
- пескоструйная
- Хімічнае тручэнне
Пазначаныя ліміты і пункты пагадненняў
Пры працы з цвёрдымі матэрыяламі важна мець на ўвазе, што могуць існаваць абмежаванні або пункты пагадненняў, якія вызначаюць, як трэба апрацоўваць або рыхтаваць матэрыял. Напрыклад, могуць быць абмежаванні на колькасць дрэнажу, які можа быць дазволены на пэўным участку раскопак, або могуць быць пункты пагадненняў, якія патрабуюць выкарыстання пэўнага тыпу цвёрдага матэрыялу для дадзенага праекта.
Цвёрдыя і мяккія матэрыялы: што іх адрознівае?
Цвёрдыя матэрыялы характарызуюцца сваёй цвёрдай прыродай і высокай устойлівасцю да дэфармацыі, у той час як мяккія матэрыялы параўнальна лёгка дэфармаваць і змяняць форму. Некаторыя распаўсюджаныя прыклады цвёрдых матэрыялаў ўключаюць сталь, бетон і раствор, а гума і срэбра - прыклады мяккіх матэрыялаў.
Магнітныя ўласцівасці
Яшчэ адно ключавое адрозненне паміж цвёрдымі і мяккімі матэрыяламі заключаецца ў іх магнітных уласцівасцях. Цвёрдыя матэрыялы, такія як пастаянныя магніты, маюць высокую каэрцытыўнасць і могуць быць намагнічаны для стварэння моцнага магнітнага поля. Мяккія матэрыялы, з другога боку, маюць нізкую коэрцитивность і могуць быць лёгка размагничены.
Пятля намагнічвання
Петля намагнічанасці - гэта графік, які паказвае залежнасць паміж магнітным полем і намагнічанасцю матэрыялу. Цвёрдыя матэрыялы маюць вузкую пятлю гістарэзісу, што паказвае на высокую коэрцитивную сілу і моцную намагнічанасць, у той час як мяккія матэрыялы маюць шырокую пятлю гістарэзісу, што паказвае на нізкую коэрцитивную сілу і слабую намагнічанасць.
Атамная будова
Атамная структура матэрыялу таксама гуляе ролю ў вызначэнні яго цвёрдасці. Цвёрдыя матэрыялы звычайна маюць высокаўпарадкаваную атамную структуру з атамамі, размешчанымі ў правільным парадку. Мяккія матэрыялы, з іншага боку, маюць больш неўпарадкаваную атамную структуру з атамамі, размешчанымі паўвыпадковым чынам.
Выкарыстоўвае
Уласцівасці цвёрдых і мяккіх матэрыялаў робяць іх прыдатнымі для розных ужыванняў. Цвёрдыя матэрыялы часта выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве і вытворчасці, дзе важныя трываласць і даўгавечнасць. З іншага боку, мяккія матэрыялы часта выкарыстоўваюцца там, дзе патрабуюцца рух і гнуткасць, напрыклад, у вопратцы і абутку.
Санорныя ўласцівасці
Цвёрдыя матэрыялы таксама маюць тэндэнцыю быць гучнымі, гэта значыць, што яны вырабляюць звонкі гук пры ўдары. Гэта таму, што атамы ў цвёрдых матэрыялах шчыльна спакаваныя і могуць лёгка вібраваць. Мяккія матэрыялы, наадварот, не гучаць і не выдаюць звонкага гуку пры ўдары.
Даследаванне велізарнага свету цвёрдых матэрыялаў
Цвёрдыя матэрыялы - гэта цвёрдыя рэчывы, якія не могуць быць лёгка дэфармаваны або зменены. Яны ўтрымліваюць атамы, якія кампактна размешчаны ў правільнай крышталічнай структуры, што надае ім унікальныя ўласцівасці. Цвёрдасць рэчыва вызначаецца яго здольнасцю супрацьстаяць драпінам, разрэзам або саскрабанням.
Адрозненні паміж цвёрдымі і мяккімі матэрыяламі
Адрозненні паміж цвёрдымі і мяккімі матэрыяламі велізарныя. Некаторыя з ключавых адрозненняў ўключаюць:
- Цвёрдыя матэрыялы з'яўляюцца цвёрдымі і не могуць быць лёгка дэфармаваны або зменены, у той час як мяккія матэрыялы з'яўляюцца больш гнуткімі і могуць быць лёгка адлітыя або сфармаваныя.
- Цвёрдыя матэрыялы звычайна больш трывалыя і даўгавечныя, чым мяккія.
- Цвёрдыя матэрыялы часта выкарыстоўваюцца там, дзе важныя трываласць і даўгавечнасць, у той час як мяккія матэрыялы часта выкарыстоўваюцца там, дзе больш важныя камфорт і гнуткасць.
Індывідуальныя цвёрдыя матэрыялы
Адным з важных аспектаў цвёрдых матэрыялаў з'яўляецца тое, што іх можна наладзіць у адпаведнасці з канкрэтнымі патрэбамі. Напрыклад, змяняючы крышталічную структуру матэрыялу, можна змяняць яго цвёрдасць, трываласць і іншыя ўласцівасці. Гэта дазваляе інжынерам і навукоўцам ствараць матэрыялы, адаптаваныя да канкрэтных прыкладанняў.
Доступ да жорсткіх матэрыялаў
Доступ да цвёрдых матэрыялаў можа быць складанай задачай, бо яны часта знаходзяцца ў зямлі ці іншых прыродных матэрыялах. Аднак прагрэс у галіне тэхналогій палегчыў пошук і здабычу гэтых матэрыялаў. Напрыклад, метады здабычы карысных выкапняў дазваляюць нам атрымаць доступ да такіх цвёрдых матэрыялаў, як алмазы і жалеза, да якіх калісьці было цяжка дабрацца.
Пытанне цвёрдасці
Пытанне цвёрдасці з'яўляецца важным у многіх розных галінах. Разумеючы ўласцівасці цвёрдых матэрыялаў, мы можам ствараць больш трывалыя і даўгавечныя структуры, распрацоўваць новыя рэжучыя інструменты і абразівы, а таксама ствараць індывідуальныя матэрыялы для канкрэтных прымянення. Незалежна ад таго, з'яўляецеся вы навукоўцам, інжынерам ці проста цікавіцеся навакольным светам, вывучэнне цвёрдых матэрыялаў абавязкова дасць шмат адказаў і ідэй.
Матэрыялы, здольныя ператварацца ў цвёрдыя цвёрдыя рэчывы
Некаторыя прыродныя элементы маюць здольнасць ператварацца ў цвёрдыя цвёрдыя матэрыялы шляхам апрацоўкі. Напрыклад:
- Жалеза можна перапрацаваць у загартаваную сталь, якая мае высокі ўзровень цвёрдасці і трываласці.
- Бор можа быць перапрацаваны ў карбід бору, які з'яўляецца адным з самых цвёрдых матэрыялаў, вядомых чалавеку.
- Срэбра можна перапрацаваць у стерлинговое срэбра, якое цвярдзей чыстага срэбра.
Індывідуальныя формулы
Некаторыя матэрыялы можна наладзіць з дапамогай формул, каб яны былі ўстойлівыя да зносу, разрыву, драпін і парэзаў. Напрыклад:
- Раствор можна змешваць з рознымі элементамі, каб стварыць бетонны прадукт з унікальнымі ўласцівасцямі.
- Гуму можна апрацаваць для стварэння прадукту высокай цвёрдасці і трываласці.
Назапашаная энергія
Некаторыя матэрыялы валодаюць здольнасцю назапашваць энергію, што дазваляе ім ператварацца ў цвёрдае рэчыва. Напрыклад:
- Лёд можа быць дэфармаваны і зменены, каб стварыць цвёрдае рэчыва з-за энергіі, назапашанай у ім.
- Кварц можна падрапаць, каб стварыць гучнае рэчыва дзякуючы энергіі, якая змяшчаецца ў яго атамах.
Сучасная апрацоўка
Сучасныя тэхналогіі апрацоўкі дазваляюць ператвараць мяккія матэрыялы ў цвёрдыя. Напрыклад:
- Рэзка і фарміраванне розных відаў металаў дазваляе ствараць вырабы з розным узроўнем цвёрдасці і трываласці.
- Дзякуючы працэсу, які называецца загартоўкай, шкло можна ператварыць у цвёрдае рэчыва.
Шырокае выкарыстанне і законная цікавасць да цвёрдых матэрыялаў прывялі да стварэння банка артыкулаў і прадаўцоў, якія згаджаюцца дзяліцца сваімі ведамі і наладамі. Здольнасць супрацьстаяць зносу, разрывам, драпінам і парэзам называецца цвёрдасцю, і гэта ўласцівасць, якое карыстаецца вялікім попытам у розных галінах прамысловасці.
заключэнне
Такім чынам, цвёрдыя матэрыялы - гэта тыя, якія цяжка парэзаць, саскрабці або сказіць. Яны маюць адзіны набор звестак аб даных, замест таго, каб патрабаваць спецыяльных метадаў набору. Яны адпавядаюць адпаведным патрабаванням, улічваючы праект, і цвёрдасць грунту можна вымераць па шкале Мооса, шкале Роквелла і шкале Віккерса. Цвёрдыя матэрыялы важныя для будаўніцтва і вытворчасці, і могуць быць выкарыстаны для цвёрдасці і даўгавечнасці. Яны таксама выкарыстоўваюцца для камфорту і гнуткасці, таму вам варта даследаваць велізарны свет цвёрдых матэрыялаў.
Я Йост Нусельдэр, заснавальнік Tools Doctor, маркетынг кантэнту і тата. Я люблю выпрабоўваць новае абсталяванне, і разам са сваёй камандай я ствараю падрабязныя артыкулы ў блогу з 2016 года, каб дапамагчы лаяльным чытачам інструментамі і парадамі па вырабе.
