Перспективные способы обработки материалов

Перспективные технологии обработки древесины

Ключевые слова: обработка древесины

Новость о том, что на уроках технологии больше не будет разделения детей по гендерному различию, была, мягко говоря, неожиданная. Казалось, что традиционное деление детей на мальчиков и девочек на уроках технологии, не подвергалось сомнению. Хотя некоторые девочки и проявляли интерес к работе с деревом и даже посещали у нас кружок «Художественная обработка древесины», то сейчас это должно носить массовый, поголовный характер. То есть всех, без исключения, надо познакомить и заинтересовать, с обработкой древесины с ее современными и перспективными направлениями. Рассказать и объяснить, что сейчас лесоматериалы активно используются не только для производства мебели, но и для конструкций квартир, коттеджей, как декоративные элементы, для создания музыкальных инструментов, спортивного и хозяйственного инвентаря. Показать работы наших учеников, то чем мы будем заниматься на практике. Конечно же, чтобы из древесины что-либо изготовить, ее нужно обработать.

Современные технологии обработки древесины предполагают три типа обработки сырья: биологический, химический и механический. В результате осуществления этих методов можно получить достаточно широкий ассортимент продукции, в основе которого лежат лесоматериалы.

(Б) Технология обработки древесины биологическим методом предполагает переработку древесины низкого качества, а также миллионов тон самых разных древесных и сельскохозяйственных отходов в очень ценный продукт — кормовые белковые дрожжи. Кроме этого во время такой обработки производят этиловый спирт, фурфурол и ксилит.

(Х) В процессе такой обработки древесина подвергается действию разнообразных химических соединений. Благодаря химической обработке работают такие производства: целлюлозно-бумажное производство, гидролизное производство, Пиролиз (сухая перегонка) древесины, канифольно-скипидарное производство.

(М) Во время механической обработки лесоматериалов происходит изменение формы и объема древесины без изменения самого вещества. Лесоматериалы можно пилить, строгать, резать, фрезеровать. Есть вибрационное резание. Намного реже используется обработка без нарушения связи между волокнами, к примеру, прессование или гнутье.

Одним из перспективных направлений технологий деревообработки является деление древесины гидравлической струей, которая способна резать древесину подобно твердым инструментам.

Одним из способов обработки древесных материалов является деление древесины лазерным лучом. Для лазерной резки характерны: высокая степень точности, возможность изготовления мельчайших деталей, следование макету реза. Лазерно-копировальные станки осуществляют не только сквозное резание, но и поверхностную обработку, сверление, перфорирование, гравирование. На таких станках возможно получение объемной ЗD-модели. Работа на таком станке, в рамках учебной программы и на кружковых занятиях будет интересна не только мальчикам, но и девочкам.

Фрезеровка МДФ плиты крайне популярны в изготовлении кухонной мебели по индивидуальным проектам, позволяют украсить фасады из МДФ дизайнерскими рисунками, делающими каждый мебельный гарнитур уникальным.

На сегодняшний день самыми популярными в мебельном производстве являются фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ. Например, мы сделали столешницу для ручного фрезера и работать на нем стало намного удобнее и интереснее.

Сегодня выточенные детали широко используются в производстве мебели, оформлении интерьера, создании бытовой утвари, сувениров, игрушек и прочих предметов. Подобные изделия носят как конструктивный, так и декоративный характер. Точение древесины более полно раскрывает декоративные качества этого материала, создает возможность для использования лесоматериалов распространенных сортов, которые не отличаются красивой текстурой. Кроме этого токарное производство активно использует древесину кустарников и отходы, которые получаются в ходе раскроя пиломатериалов на деревообрабатывающих заводах.

Также мальчики и девочки собственноручно, могут освоить мастерство художественной резки. Резьба по дереву относится к пластическому искусству. Выделяют такие виды как:

• геометрическая
• плоскорельефная
• ажурная
• глухая резьба с подобранным фоном
• прорезная контурная резьба
• накладная.

Однако это не весь перечень. Мы конечно-же начинаем с контурной и геометрической резьбы. Они отличается легкостью и красотой.

Узоры на фанерном листе — настоящее произведение искусства, для реализации своих идей почти не нужно никакого специального оборудования. Понадобится лишь лобзик и большое желание. можно сотворить совершенно разнообразные изделия из фанеры своими руками. Также с помощью лобзика буквально из обрезков мы делаем различные головоломки, которые нравятся и мальчикам, и девочкам.

Еще один способ который нравится и девочкам это Пирография или выжигание по дереву — одно из популярных ремесел, глубоко связанное с традициями народного творчества. Выжиганием по дереву занимались такие знаменитые художники, как Рембрандт, Пикассо. Существуют 7 видов выжигания:

• пирография, (горячее рисование);
• пиротипия (горячее печатание);
• выжигание в горячем песке;
• на огне (открытым пламенем);
• увеличительным стеклом на солнце;
• выжигание кислотами;
• трением на токарном станке.

Вот тема, которая точно должна заинтересовать девочек. Сегодня ткацкая промышленность радует потребителей огромным разнообразием материалов из натуральных волокон. Еще десять лет назад люди предпочитали разновидности хлопка, к примеру, бязь или сатин, но сейчас все большую популярность набирают ткани, созданные из альтернативного сырья. К таким тканям относится лиоцел.

Лиоцелл — это одна из нескольких разновидностей целлюлозного волокна, вискозы то результат применения нанотехнологий к древесному волокну эвкалипта. Характеристики позволяют сравнить лиоцелл с шелком, хлопком и шерстью. Создан был Американскими учеными в 80-х годах. Разработали аналогичный материал и в Российской Федерации. Но называется он уже по-другому — орцел. Производственный процесс получил специальную Европейскую премию по защите окружающей среды.

С развитием новых технологий появилось много новых лесоматериалов. Лесоматериалы во все времена считались самым лучшим и энергоэффективным материалом, однако владельцы деревянных коттеджей сталкивались с такими неприятными моментами, как трещины, скручивание, и другие изъяны. В 70-х годах прошлого века специалисты изобрели методику, которая позволяет сделать цельный брус из нескольких частей (клееный брус). Такой способ делает лесоматериалы более крепкими, надежными и функциональными.

Термодревесина — это лесоматериал, который специалисты подвергают термической обработке под действием высоких температур от 180 до 230С без использования химических препаратов. В итоге получился продукт, ставший актуальным «материалом XXI века», который сочетает в себе экологичность древесины с абсолютно бесценными физико-механическими параметрами.

Механохимически модифицированную древесину (МХМД) получают при помощи обработки лесоматериалов водяным паром с использованием природных растительных масел. Модификатор, проникая на клеточный уровень древесного вещества и вступая с ним в реакцию, меняет структуру древесины, причём так, как это угодно производителю.

В Европе уже построены уникальные мосты и многоэтажные дома, ведь по удельной прочности такая древесина превышает многие марки сталей. Изделие из МХМД может быть гидрофобным, или негорючим. Можно изменять цвет и текстуру исходной древесины, плотность и прочность МХМД, твёрдость и истираемость, технологические свойства.

Тамбурат — это современный конструкционный материал, который состоит из двух внешних листов и наполнителя. Внешние слои создают из деревосодержащего материала или гипсокартона с поверхностным шпонированием. А середину делают из плотного картона и располагается в форме сот с размерами от 15 до 25 мм.

Существует еще сушка лесоматериалов в вакуумных камерах в условиях высокого давления 700 мм рт. ст., но низкой температуры 45 С.

Ну и сейчас актуальна тема утилизации остатков деревообрабатывающей отрасли.

Давно изобретены мусоросжигатели, во время работы которых получается энергия.

Из никому не нужных остатков можно создать прекрасное сырье для получения газа. В европейских государствах из таких отходов активно получают электрическую энергию и топливо.

Много отходов используется в строительной отрасли. К примеру, в строительстве зданий по канадской системе применяются плиты, спрессованные из щепок, стружки и клеевого состава. Помимо этого, отходы идут на создание стружечно-цементных и древесно-стружечных плит, кирпича, гипсовых листов.

Одним из самым перспективным сегодня является изготовление брикетированного сырья для топлива. Перерабатывать можно не только опилки. Если долго варить кору и опилки хвойных сортов лесоматериалов образуется конденсат, называемый кубовым остатком. Из такого сырья производят полезный хвойный экстракт, применяемый в производстве косметических средств, лекарств и кормовых добавок для животных. Из оставшейся в результате варки твердой зелени хвойных лесоматериалов делают кормовую муку.

Рассказывая про перспективные способы обработка древесины, надеешься, что в будущем это может стать для некоторых будущей профессией. Что некоторые современные обработки древесины являются перспективными методами на будущее, для открытия своего бизнеса, а с интенсивным развитием старых и появления новых технологий появятся другие, возможно еще перспективнее и выгодней для открытия своего дела. Надеемся, что эта тема деревообработки станет интересна и девочкам.

Но самая перспективная технология, я считаю, это креативный подход к любому делу, которым ты занимаешься. Проявив фантазию и умение можно практически из ненужных обрезков, которые обычно выбрасываются, сделать очень интересные и оригинальные поделки.

Источник

Перспективные способы обработки материалов

—> —>

—> —>Категории раздела —>
	—> Технология 5 класс [40] Технология 6 класс [43] технология 7 класс [38] Технология 8 класс [54] —>

—> —>

—>Часы —>
	—>

Установи часы правильно

—>

—> —>

—> —>Мини-чат —>
	—> —>

—> —>

—>Релаксация —>
	—>

—> —>

—> —>Наш опрос —>
	—>

§ 24. Современные технологии обработки материалов

Создание новых технологий всегда связано, с одной стороны, с возникновением у людей новых потребностей, а с другой стороны, с уровнем развития науки, который даёт возможность развивать технику. Например, бурное развитие техники в конце XX в. требовало использования всё большей энергии, а успехи атомной и ядерной физики XX в. открыли возможность для появления новых источников энергии. В результате с середины XX в. началось строительство атомных электростанций.

Какие промышленные предприятия есть в вашем регионе? Что они производят? Люди каких профессий на них работают?

Для обеспечения человечества необходимыми продуктами труда: изделиями и энергией – используются сложные технологические системы, входящие в промышленные предприятия, которые образуют промышленность страны.

Для работы промышленности необходимо использовать специальные знания, которые называются промышленными технологиями . Наиболее важными промышленными технологиями являются следующие.

Технологии металлургии включают в себя знания о процессах получения металлов и сплавов из руд и других материалов, а также о процессах, связанных с изменениями состава и свойств металлических материалов (рис.1). Разновидностями технологий металлургии являются технологии получения стали, меди, бронзы.

Рис.1. Использование технологий металлургии:

а – добыча железной руды; б – процесс литья алюминия

Машиностроительные технологии включают разработку процессов конструирования и производства различных машин, приборов, проектирования машиностроительных заводов и организации производства на них (рис. 2).

Рис. 2. Использование машиностроительных технологий:

а – сборочный конвейер на автомобильном заводе;

б – автоматическая линия на машиностроительном заводе

Энергетические технологии – технологии производства, передачи и использования различных видов энергии, в первую очередь электрической. Современная техника позволяет осваивать новые, поистине неисчерпаемые источники энергии: солнечной, ветровой, энергии морских и океанских приливов и отливов (рис. 3).

Рис. 3. Использование энергетических технологий:

а – Красноярская гидроэлектростанция;

б – линии электропередачи

Биотехнологии – технологии использования живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также создания живых организмов с необходимыми свойствами (рис. 4). Всемирная известность к шотландскому ученому, обладателю докторских степеней в медицине, биологии и генетике сэру Иэну Уилмуту пришла в 1997 году – с явлением миру первого в мире клонированного из взрослой клетки животного, которое окрестили овечкой Долли. Эксперимент команды исследователей под его руководством доказал, что для создания копий животных – их клонов могут быть использованы не только половые или стволовые, но также соматические клетки, то есть обычные. Биотехнологии с давних пор используются, например, для получения молочных продуктов.

Рис. 4. Использование биотехнологий: первое клонированное животное – овечка Долли с сэром Иэн Уилмут

Биотехнологии используются в медицине для создания новых лекарств. Так, первый антибиотик — пенициллин — был создан в 1928 г. британским учёным Александром Флемингом (1881—1955) на основе продуктов жизнедеятельности плесневых грибов. До этого открытия десятки тысяч людей умирали от болезней, которые сейчас успешно лечат антибиотиками.

Технологии производства продуктов питания – технологии, связанные с производством, обработкой продуктов сельского хозяйства и получения из них продуктов, пригодных для питания человека (рис. 5).

Рис. 5. Использование технологий производства продуктов питания:

а – линия по производству мороженного;

б – производство кондитерских изделий

Космические технологии – технологии, связанные с запуском объектов или живых существ в космос, спуском на Землю и с непосредственной работой в космосе. Эти технологии используются при создании космической техники.

Космической техникой являются все космические аппараты, в том числе спутники, космические телескопы, межпланетные автоматические станции, орбитальные станции, а также оборудование, которое на них расположено (рис. 6). Ракеты-носители, спускаемые аппараты и прочая техника, обеспечивающая работу космических аппаратов, но постоянно не работающая в космосе, также относится к космической технике. В конце XX в. началось промышленное освоение космоса. Кроме использования привычных уже спутников связи, сейчас на космических станциях при меняют уникальные биотехнологии, выращивают кристаллы. Учёные и инженеры изучают возможности строительства космических электростанций и промышленного освоения Луны для добычи на ней сырья, например железа, алюминия, титана, а также гелия, который может использоваться как топливо для перспективных атомных электростанций.

Рис. 6. Космические технологии:

а – Международная космическая станция;

б – Центр космической связи «Дубна»

Электрофизические и электрохимические методы

Под электрофизическими и электрохимическими методами размерной обработки понимается совокупность электрических, электрохимических, электромагнитных и ядерных процессов воздействия на твердое тело для придания ему заданной формы и размеров. Эти процессы действуют в различных сочетаниях с тепловыми, механическими и химическими процессами.

Электрофизические и электрохимические методы используются для формообразования поверхностей заготовок из труднообрабатываемых материалов (весьма вязких, твердых и очень твердых, керамических, металлокерамических) и позволяют обрабатывать сложные фасонные внешние и внутренние поверхности, отверстия малых диаметров и т. д.

Эти методы можно разделить на 6 групп:

• электроэрозионные,
• лучевые,
• ультразвуковые
• электрохимические,
• плазменная обработка,
• формование в магнитном поле.

1. Электроэрозионные методы обработки применяют для всех токопроводящих материалов. Эти методы основаны на явлении электрической эрозии, т.е. разрушение поверхности электродов электрическим разрядом, проходящим между ними. Разрушение материала происходит путем его плавления с последующим выбросом из рабочей зоны в виде парожидкостной смеси. Основными методами электроэрозионной обработки являются электроискровая и анодно-механическая. Для этих методов характерны наличие жидкой диэлектрической среды между электродами и подачи энергии в форме импульсов. Жидкая среда повышает эффективность разрушения металла и является средством эвакуации продуктов эрозии из зоны обработки.

Электроэрозионный метод обработки токопроводящих металлов и сплавов основан на использовании преобразуемой в теплоту энергии импульсных электрических разрядов, возбуждаемых между инструментом и изделием. В зависимости от вида электрического разряда (искра, дуга), параметров импульсов тока, напряжения и других условий электроэрозионная обработка подразделяется на электроискровую, электроимпульсную, электроконтактную и анодо-механическую. Каждой разновидности электроэрозионной обработки свойственны определенные технологические характеристики, оборудование и область промышленного применения.

При электроискровом метоле обработки применяют импульсы длительностью 20…200 мкс. Электрическая эрозия проявляется наиболее интенсивно, если межэлектродное пространство заполнено диэлектрической жидкостью. В качестве такой жидкости используют керосин, минеральное масло, водные растворы электролитов и дистиллированную воду.

1. Лучевой метод обработки, к которому относится обработка световым, электронным и ионным лучами, используют для обработки токопроводящих материалов и диэлектриков. Они основаны на съеме материала при воздействии на него сфокусированными лучами с высокой плотностью энергии. Съем материала осуществляется преобразованием этой энергии непосредственно в зоне обработке в теплоту.

Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча так же, как и светового луча лазера, позволяет проводить размерную обработку за счет нагрева и испарения материала с узколокального участка. Для этих методов характерна практическая независимость обрабатываемости материала от механических характеристик, поэтому как металлы, так и неметаллические материалы (магнитные материалы, керамика, полупроводниковые материалы, легированные стали и ферриты, твердые сплавы, корунд и т.д.) обрабатываются одинаково успешно.

Возможность точного дозирования энергии луча позволяет осуществлять широкий круг технологических процессов от местной термообработки, ионной очистки и сварки до механической обработки. В ряде случаев, когда для обработки особо миниатюрных деталей изготовление инструмента практически неосуществимо (например, для отверстий диаметром 5…10ики), лучевая обработка является единственно возможной.

1. Ультразвуковой метод обработки заключается в механическом воздействии на материал. Он назван ультразвуковым благодаря тому, что частота ударов соответствует диапазону неслышимых звуков, т.е. выше 16 кГц. Ультразвуковым методом можно обрабатывать твердые и хрупкие материалы, частицы которых могут, как бы выкалываться при ударе.

Широко используют ультразвуковую очистку деталей. Ультразвуковые колебания, накладываемые на жидкость для очистки деталей, особенно малогабаритных и имеющих сложную конфигурацию, резко повышают скорость и качество очистки.

Для пайки алюминия и его сплавов применяют способ удаления окисленной пленки, основанный на ее механическом разрушении интенсивными ультразвуковыми колебаниями. При этом осуществляется процесс ультразвукового лужения. Сущность явлений, происходящих при ультразвуковом лужении, заключается в следующем. Излучаемые рабочей частью паяльника знакопеременные упругие колебания частотой 16…22 кГц вызывают периодические растяжения и сжатия частиц жидкого припоя. В результате чего образуются кавитационные процессы в расплавленном припое. При этом возникают большие ударные импульсы, воздействующие на жидкий припой и поверхность облуживаемых деталей и вызывающие разрушение окисной пленки. Раздробленные частицы окисной пленки, обладают меньшей плотностью, всплывают на поверхность припоя, и он беспрепятственно облуживает очищенную поверхность металла.

Процесс ультразвукового лужения позволяет облудить всю обрабатываемую поверхность, с которой сняты окисные пленки, в то время как при механическом удалении окисной пленки обслуживаются только отдельные зачищенные места поверхности.

1. Электрохимические методы обработки материалов основаны на преобразовании электрической энергии в энергию химических связей, на превращении материала заготовки в легко удаляемые из зоны обработки химические соединения (анодное растворение). Электрохимическая обработка имеет две разновидности: обработка в среде проточного электрона и электроабразивная. В последнем случае происходит комбинированный электрохимический и механический съем металла.
2. Плазмой называют ионизированный газ, перешедший в это состояние результате нагрева до очень высокой температуры или в следствии столкновении частиц газа с быстрыми электронами (в газовом разряде). При этом молекулы распадаются на атомы, от которых отрываются электроны и возникают ионы. Последние ионизируют газ и делают его электропроводным. Однако не всякий ионизированный газ можно назвать плазмой. Необходимым условие существования плазмы является ее электрическая квазинейтральность, т.е. она должна содержать в единице объема примерно равное количество электронов и положительно заряженных ионов. Наряду с ними в плазме может находиться некоторое количество неионизированных атомов или молекул.

На плазму могут воздействовать магнитные и электрические поля.

Внешнее магнитное поле позволяет сжимать струю плазмы, а также управлять ею (отклонять, фокусировать).

Большая степень ионизации обуславливает высокую температуру газоразрядной плазмы которая может достигать 5000˚С и выше. Свойство плазмы можно изменять путем применения различных газов (азота, карбона, водорода, гелия и др.).

Основным методом получения плазмы для технологических целей является пропускание струи сжатого газа через пламя электрической дуги. Современные плазменные горелки делят на горелки прямого действия (с внешней дугою) и косвенного действия (с внутренней дугой).

В качестве рабочего газа наиболее часто используют аргон, который ионизируется. Напряжение зажигания и рабочее напряжение при этом не большие и электрическая дуга получается стабильной и инертной. При использовании в качестве рабочего газа гелия скорость истечения при t=10000…15000˚С приблизительно равна звуковой. Плазменная грелка рассматриваемого типа потребляет мощность 50кВт и создает концентрацию мощности плотностью 3мВт/дм 2 .

Обычно промышленные технологии состоят из нескольких частей, которые называются производственными технологиями . Например, на электростанциях получают электрическую энергию. Для этого используют технологии производства электроэнергии. С помощью линий электропередачи электроэнергия передаётся потребителям. При этом используют технологии передачи электроэнергии. Затем электроэнергия может использоваться для освещения и обогрева помещений. Здесь применяются технологии использования электроэнергии. Таким образом, промышленные энергетические технологии состоят из следующих производственных технологий: производства, передачи и использования электроэнергии.

Основные понятия и термины:

промышленные технологии, производственные технологии, технологии металлургии, машиностроительные технологии, энергетические технологии, биотехнологии, технологии производства продуктов питания, космические технологии; электрофизические и электрохимические методы: электроэрозионные, лучевые, ультразвуковые, электрохимические, плазменная обработка.

? Вопросы и задания

1. Какие промышленные технологии вам известны?

2. Что включают в себя технологии металлургии?

3. Чем отличаются промышленные технологии от производственных технологий? Приведите примеры.

Найдите в Интернете примеры использования биотехнологий и проанализируйте их влияние на окружающую среду.

Поиск информации в Интернете о современных технологиях обработки материалов: ультразвуковая резка и ультразвуковая сварка; лазерное легирование, лазерная сварка, лазерная гравировка; плазменная наплавка и сварка, плазменное бурение горных пород .

Найдите в Интернете информацию о предприятиях вашего региона и профессиях людей, которые на них работают. Составьте таблицу.

Таблица. Предприятия моего региона

Создайте на своём компьютере папку «Предприятия моего региона» и сохраните эту информацию в ней.

Источник