Автор Тема: Технологии изготовления изделий. Промышленный дизайн.  (Прочитано 846 раз)

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Промышленный дизайнер, работающий в составе проектной группы или действуя в одиночку, всегда несет ответственность за внешний вид и форму изделия. Форма изделия - есть результат того, как она была изготовлена и дизайнеру необходимо хорошее понимание всех производственных процессов. Это позволяет ему быть уверенным, что предложенный производственный процесс является наиболее экономичным и подходящим.
Если же дизайнер не знает технологий изготовления промышленных изделий, то его творческий потенциал ограничен. Это как композитор, пишущий симфонию, совершенно не зная, как звучат некоторые инструменты в его новом произведении.
Материалы на основе книге
"Industrial Design. Materials and Manufacturing Guide", Jim Lesko
Оглавление
1. Металлы
1.1 Свойства металлов
1.2 Черные металлы

Таблицу 1
. Материалы и технологии их обработки.
« Последнее редактирование: 26 Апреля 2016, 10:31:07 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Re: Технологии изготовления изделий
« Ответ #1 : 09 Октября 2015, 09:44:20 »
Форма задает функции.

Дизайн, по существу – это поиск формы. «Форма следует за функциями» был знаменем дизайнеров со времен школы Баухауз. То есть функции являются главными, а форма следует за ними, подчиняясь им. В новом подходе, который можно охарактеризовать как «Форма задает функции», функции имеют два основных компонента: 1) требования спецификации рабочих характеристик, включающие в себя удобство эксплуатации будущего изделия, и 2) стоимость и технологии изготовления. Первый компонент относится к эргономике, связан с возможностями и ограничениями эксплуатации продукта (изделия). Второй, относится к физическим аспектам изделия, в том числе выбор материалов и технологии изготовления. «Форма задает функции» предполагает, что форма динамична и интерактивна, в то время как «Форма следует за функциями» означает, что форма пассивна и следует за функциями как основной определяющий фактор в дизайне. Если рассматривать вариант "Форма задает функции", то технологичность занимает ее законное место, как решающий фактор в процессе проектирования.

Окончательная форма - внешний вид изделия из определенного материала или из сочетания материалов, образуется после обработки ее инструментами. При этом, создавая форму, дизайнер изначально выбирает необходимые производственные процессы. Но, обычно, дизайнер создает модель для демонстрации своей концепции в альтернативных материалах (не фактический материал) и, тем самым, удаляется от реального понимания того, каким образом производственные процессы влияют на материал и форму. Если концепция промышленного дизайна создается на бумаге, используя карандаш, или на компьютере, существует вероятность, что дизайнер не только удалиться от понимания реальных производственных процессов изготовления, но и сделает шаг в сторону от реальных размеров и поведения материала в целом. Используйте реальные материалы и производственные методы, чтобы создавать успешные изделия. Этого нельзя добиться в одиночку в студии. Такой подход требует коллективной работы с материалами инженеров и конструкторов, чтобы изготовить опытный образец. Мануэль Саез (кресло для домашнего кабинета) или коллектив дизайнеров Humanscale - являются отличными примерами успешного конструирования изделий, чьи конструкции являются не только праздником материалов и технологий изготовления, но и способны удовлетворить все потребности пользователя. Каждый элемент такого дизайна был выбран, чтобы соединить все факторы воедино.

Формы кажутся простыми, но выполняют сложные функции с учетом жестких требований ограниченной стоимости. Материалы, технология изготовления и форма взаимозависимы, так как в момент разработки идет процесс оптимизации – определение наилучшего решения после обсуждения, перебора и тестирования.

Скрипка - это абсолютное воплощение и сущность изделия с точки зрения материалов и производства. Никакое другое человеческое изобретение настолько несовершенно в своем решении по сравнению с ней. Ничто не может сравниться со скрипкой Страдивари в ее способности достичь возвышенного. Конечно, требуется мастер, чтобы играть на ней правильно. Так и нет смысла играть на скрипке Страдивари, если музыка не написана такими композиторами как Бах или Бетховен.

Данные материалы по теме «Технологии изготовления изделий» представляют собой обзор ключевых процессов и связанной с ними вспомогательной информации, необходимые промышленным дизайнерам. Эта статья содержит информацию по ограничению использования конструкционных материалов (за исключением натуральных материалов). Целью материала является выделение ключевой информации по этому вопросу, организовать и представить ее как можно проще. Хотя статья и ограничивается некоторыми объективными данными, указанными в следующих постах.

Таблица 2. Этапы художественного конструирования
« Последнее редактирование: 11 Февраля 2016, 12:40:33 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Материалы и технологии их обработки
« Ответ #2 : 17 Октября 2015, 18:22:38 »
Данное руководство представляет собой обзор ключевых материалов, процессов, характеристик и вспомогательную информацию, предназначенную для промышленных дизайнеров. Справочник ограничен конструкционными материалами (исключены натуральные материалы, такие как дерево, камень и др.).

Цель - выделить ключевую информацию по теме, систематизировать его и представить его как можно проще. Существующие инженерно-ориентированные тексты по этой теме объемные и всеохватывающие, с обширной технической информацией, направленной на инжиниринг.

Данный сайт обобщает материалы и процессы, именно для промышленного дизайна. Информация здесь представлена просто и наглядно. Это не попытка представить все имеющиеся материалы и производственные процессы; только часть, которую необходимо знать, чтобы стать профессиональным промышленным дизайнером. Надеемся, что используемая методология поможет читателям получить дополнительную информацию по этой теме.

Таблица 3. Материалы.
Таблица 4. Технологии обработки.
 
« Последнее редактирование: 11 Февраля 2016, 12:41:03 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Металлы
« Ответ #3 : 22 Октября 2015, 10:07:54 »
Чистые металлы состоят из атомов одного типа. Металлические сплавы состоят из двух или более химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Такое сочетание элементов при получении сплавов дает неограниченные возможности их производства с заданными механическими свойствами.

Так, большинство металлов, применяемых в строительстве - это сплавы. Металлы обычно делятся на черные и цветные. Каждый сплав металла имеет особые механические и физические свойства, которые делают его наиболее подходящим для конкретного применения. Сравнительно недавно, металлы стали доступны в измельченном виде. Это расширило возможности, то есть позволяет изготавливать совершенно новые сплавы, которые ранее не были доступны. Порошкообразные металлы теперь можно соединять с неметаллами, включая керамику, резину и пластмассы, тем самым создавая новые категории промышленного дизайна.
« Последнее редактирование: 11 Февраля 2016, 12:41:46 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Свойства металлов
« Ответ #4 : 21 Ноября 2015, 19:42:25 »
Краткие определения механических свойств
Металлы проявляют как упругие, так и пластичные свойства, оба из которых являются необходимыми для процесса формообразования. Эти уникальные способности позволяют большинству металлов сгибаться и тянуться во время процесса формирования.

Деформация представляет собой изменение материала во время удлинения или сокращения. Деформации подразделяются на упругие и пластические.

Упругость описывает восстановление металла обратно в свою первоначальную форму и размеры после деформации, когда нагрузка снята. Это явление называется упругое поведение, потому что материал не испытывает постоянную деформацию. Диаграмма растяжения при деформации (рис. 2) графически описывает, как материал тянется, а потом ломается. Хорошим примером упругого поведения является резина. При растягивании она деформируется и удлиняется, в поперечном сечении уменьшается. Когда усилие снимается, резина возвращается в свою первоначальную форму. Если усилие превышает предел упругости, то резина рвется. Но нет никаких изменений в сечении самой резины, нет пластической деформации.

Способность металлов пластически деформироваться называется пластичностью. Пластичность обеспечивает конструктивную прочность деталей под нагрузкой и нейтрализует влияние концентратов напряжений – отверстий, вырезов и т.п. При пластическом деформировании металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности при холодном деформировании повышается прочность, но снижается пластичность.

Пластическое поведение отличается от поведения упругого. Хорошим примером пластической деформации может быть продемонстрировано с помощью жевательной резинки. Когда резинка растягивается, она деформируется, и изменятся ее сечение, то есть она сокращается. Это называется поперечным сужением. Когда сила ослабевает, жевательная резинка не может вернуться к своей первоначальной форме. Такое явление называется пластической деформацией.

Прочность на растяжение есть пороговая величина нагрузки, которую материал может выдержать до разрушения.

Пределом текучести
называют напряжение, при котором начинает развиваться пластическая деформация. Превышение предела текучести металла, приводит к постоянной деформации или разрыву.

Относительное удлинение
– это увеличение длины образца, которое происходит после прохождение предела текучести до момента разрушения материала. Его иногда называют остаточным удлинением, так оно остается в образце после его разрушения и его можно легко измерить.

Сжатие является мерой того, насколько материал деформируется под воздействием нагрузки до разрыва. Теплая жевательная резинка является хорошим примером. Неважно, как сильно Вы сжимаете ее, или наступите на нее, она выравнивается, но не лопается, поэтому фундаменты здания не делают из жевательной резинки. Фундамент требует прочного материала с превосходной прочностью на сжатие, таких как бетон. Бетон обладает хорошей прочностью на сжатие, но при очень сильной нагрузке, он трескается. Он является хрупким.

Твердость - это способность материала противостоять проникновению в него другого материала. Твердость и хрупкость взаимосвязаны. Теплая жевательная резинка не жесткая: если бросить на нее жесткий (металлический) шар, то он проникнет в нее. Но, жесткий шар не сможет проникнуть во внутрь стекла. Если шаром ударить о поверхность стекла с большей силой, оно разобьется.

Твердость является важным свойством материала в производстве. Например, если меч сделан методом ковки, необходимо иметь твердость стали клинка для того, чтобы получить его острый край. Но меч должен еще гнуться. Если меч жесткий и хрупкий (после закалки) он будет разрушаться или же он будет сгибаться — это так же является нежелательной характеристикой. Меч должен быть гибким. Посредством термической обработкой (отжиг, закалка, отпуск) и манипулированием свойствами металла, можно получить твердость и гибкость — точные, но противоречивые механические свойства, необходимые для хорошего меча.

Хрупкость
- это противоположность пластичности. Если жевательную резинку заморозить, она становится хрупкой и ее без труда можно поломать зубами или ударив по ней молотком. Стекло является классическим примером хрупкого материала.

Пластичность - это способность материала противостоять пластической деформации без разрыва. Опять же, жевательная резинка является хорошим примером. Во время жевания, она не разрывается, но формируется зубами в новую форму. Пластичность играет важную роль, в вопросах формирования твердого тела, выражая способность сгибаться или сжиматься.

Изгиб характеризуется тем, что на выпуклой стороне волокна растягиваются, а на вогнутой – сжимаются.

Кручение - это возникновение крутящего момента в поперечном сечении образца, чтобы вызвать его поворот вокруг своей продольной оси. Коленчатый вал должен быть изготовлен из металла с повышенной прочностью на скручивание, иначе он разрушится под напряжениями, которыми он подвергается в двигателе.

Прочность на сдвиг является максимальной нагрузкой, которую материал может выдерживать без разрыва под воздействием внешней нагрузки под прямым углом к оси изделия. У жевательной резинки очень маленькая прочность на сдвиг, поэтому она будет сдвигаться очень легко.

Ползучесть - это медленная по времени деформация твердого тела под воздействием постоянной нагрузки или механических напряжений ниже предела текучести. Цинк обладает плохой устойчивостью к ползучести при повышенных температурах (выше 93,33° C).
« Последнее редактирование: 29 Ноября 2015, 11:51:41 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Краткие определения физических свойств
« Ответ #5 : 29 Ноября 2015, 11:54:56 »
Физические свойства относятся к аспектам материала, которые обычно нелегко изменить. Как правило, физические свойства остаются неизменными, в то время как механические свойства изменяются при закалке и/или путем термообработки.

Непрозрачность/прозрачность - способность пропускать свет.

Цвет - неотъемлемое отражение волны.

Плотность – это масса единицы объема.

Электрическая проводимость — способность тела проводить электрический ток.

Теплопроводность — свойство тел передавать тепло.

Тепловое расширение выражается в единицах 1/°F или 1/°С. Как правило, коэффициент теплового расширения обратно пропорционален температуре плавления материала. Образец с более высокой температурой плавления имеет низкое расширение. Сталь является важным исключением.

Магнитные, немагнитные, ферромагнитные явления – характеризуют выстраивания атомов железа, никеля, кобальта в домены.

Температура плавления — температура, при которой твёрдое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот.

Коррозионная стойкость - это способность сопротивляться коррозии, вызванной, в первую очередь, кислородом, химическими веществами и других агентами. (Деградация в пластмассах, также может быть вызвана воздействием ультрафиолета, влаги и других факторов окружающей среды).

Термическая обработка

Отжиг:
мягкая структура с хорошей пластичностью/формуемость.

Нормализация:
равномерная структура с хорошей пластичностью/мелкозернистая.

Сфероидизирующий отжиг:
самая мягкая структура, с максимальной пластичностью и улучшенной обрабатываемостью.

Снятия напряжения:
снижает внутренние напряжения и уменьшает развития новых остаточных напряжений, оставляя первоначальную структуру без изменений.

Закаливание металлов

Охлаждение и отпуск:
повышает твердость, прочность, и прочность на сжатие. То есть данный метод увеличивает твердость и обеспечивает повышенную износостойкость.

Аустемперинг: термообработка сталей, при которой сплав, нагретый до температуры аустенитизации, охлаждают с достаточно высокой скоростью, чтобы избежать образования феррита и перлита. Обычно не требует полного цикла закалки. 

Мартенситная закалка: метод похож на охлаждение и закалку, но обеспечивает высокую прочность с минимальными искажениями.

Дисперсионное твердение — упрочнение за счет выделения из пересыщенного твердого раствора большого количества частиц второй (мелкодисперсной) фазы. Это низкотемпературный процесс не требует закалки и обеспечивает наименьшие искажения всех процессов закаливания.

Цементация (поверхностная закалка)

Газовая цементация: улучшает прочность, износостойкость, предел прочности при кручении, прочность на изгиб.

Нитроцементация: идентична газовой цементации за исключением того, что поверхность становится более мелкой и твердой с меньшими искажениями.

Газовое азотирование: обеспечивает наилучшую износостойкость и препятствует испарению атомов с поверхности во время закалочных процессов. Данный процесс улучшает усталость и предел прочности при кручении. Он проходит с меньшими искажениями, чем все остальные процессы закалки.

Мягкое азотирование: идентично газовому, но может применяться для самых разных сталей, обеспечивая чуть более мягкую поверхность.

Индукционная закалка: обеспечивает самый глубокий случай всех процессов поверхностного упрочнения, с наибольшей грузоподъемностью. Он также улучшает износостойкость, усталость, и предел прочности при кручении.

См. таблицу 5. Диаграмма черных металлов.
« Последнее редактирование: 20 Февраля 2016, 12:34:07 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Черные металлы
« Ответ #6 : 02 Марта 2016, 09:37:10 »
При переходе таких металлов из расплавленного состояния в твердое в них образуются кристаллы, атомы которых располагаются в упорядоченную конфигурацию, гранецентрированную кубическую (ГЦК), объемно-центрированную кубическую (ОЦК), или в объемно-центрированную тетрагональную (ОЦТ). Эти кристаллические механизмы определяются скоростью, с которой металл остывает, то есть переходит из жидкого состояния в твердое состояние (так называемый фазовый переход) и устанавливает, каким металл получится - хрупким и ударным или мягким и ковким. То, как металлы ведут себя во время их изготовления и то, как они будут в дальнейшем эксплуатироваться, зависит от их химического состава, строения атомной структуры и истории термообработки.

Закалка стали является одним из наиболее часто используемых методов повышения механических свойств. Для упрочнения металла после нагрева, его необходимо резко охладить. Помимо повышения твердости металла от быстрого охлаждения, как правило, появляются позитивные изменения, подавляя влияние других механических свойств, таких как повышенная хрупкость. Тем самым уменьшая негативные изменения.

Когда металл застывает быстро, говорят, что он закален. Если металл остывает медленно при комнатной температуре, такой процесс называют снятием внутренних остаточных напряжений после термической обработки (при этом металл называется нормализованным, отпущенным или отожженным).

Закаливание
Твердость металла является важным механическим свойством в определенных случаях применения. Так, при резке стальных цепей твердость металла препятствует их разрушению. Но сталь становится хрупкой, когда она затвердевает. Например, при не правильной термообработке, закаленные стальные цепи могут порваться во время подъема груза. Поэтому термическая обработка должна выполняться внимательно, с полным пониманием того, какой результат необходимо получить. В случае цементации (поверхностной закалки) затвердевает только поверхность, а внутренняя структура металла остается неизменной. Это важно, чтобы эта часть противостояла износу, но гасила вибрации, то есть легко гнулась и при этом, сохраняла острые края — как в мече.

Рисунок 3. Аустенит (гамма-фаза), то есть высокотемпературный сплав железа с ГЦК - гранецентрированной кубической кристаллической решеткой.
Рисунок 4. Феррит – имеет объемно-центрированную кубическую решетку, которая образуется медленным охлаждением железа при комнатной температуре. Широкое межатомное расстояние делает эту структуру мягкой и пластичной.
Рисунок 5. Мартенсит - имеет объемно-центрированную тетрагональную решетку, которая образуется при закалке железа, тем самым повышая его прочность и придавая ему устойчивые свойства к деформации.
« Последнее редактирование: 06 Июня 2016, 11:16:09 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Чугун
« Ответ #7 : 30 Июня 2016, 16:50:41 »
Чугун доступен в литом или кованом виде. Чугун содержит, по меньшей мере, 2 процента углерода и 1-3 процентов кремния. Существует 6 видов чугуна:

1). Серый чугун используется в автомобильных блоках двигателей, редукторов, маховиков, в дисковых тормозах и барабанах, в больших основаниях машин. Перенасыщенный раствор углерода в матрице чугуна, позволяет серому чугуну превосходно сопротивляться усталости и обладает хорошей способностью гасить вибрацию. Это важно для таких областей применения, например, как механические инструменты. Хотя серый чугун имеет низкую прочность на разрыв и более низкую ударную прочность, чем у большинства других литых черных металлов, он имеет высокую прочность на сжатие.

2). Ковкий или чугун с шаровидным графитом, используется в коленчатых валах и редукторах из-за его хорошей обрабатываемости, предела выносливости и высокой степени упругости. Но он имеет меньшую способность гасить вибрации, чем серый чугун. Ковкий чугун содержит незначительное количество магния, который повышает жесткость, прочность и ударостойкость по сравнению с серым чугуном.

3). Белый чугун
Или белое железо используется там, где важен процесс сопротивления к износу и абразивостойкость, например, оборудование для смешивания глины и кирпича - дробилки, измельчители, форсунки; в железнодорожных тормозных колодках, и в прокатных валах. Белое железо получило свое название от беловатого внешнего вида металла, вызванного охлаждением отдельных областей серого или ковкого чугуна в литейной форме.

4). Чугун с вермикулярным графитом – ЧВГ
ЧВГ используется в блоках автомобильного двигателя, тормозных барабанах, выпускных коллекторах и насосах высокого давления. Он имеет такую же прочность и демпфирующие свойства, подобные тем, что есть у серого чугуна с высокой теплопроводностью и хорошей обрабатываемостью, но превосходящие чугун с шаровидным графитом (ковкий чугун).

5). Ковкий чугун используется в тяжелых условиях эксплуатации, такие как подшипники легковых и грузовых автомобилей, в железнодорожных подвижных составах. Он также используется для сельскохозяйственных и строительных машин. Ковкий чугун – это белый чугун, который был преобразован в процесс термической обработки, обеспечивая тем самым наибольшую гибкость и легкость в механической обработке. 

 6). Высоколегированный чугун - это ковкий, серый или белый чугун, содержащий до 35% легирующих элементов. Высокохромистый чугун – это коррозионностойкий и износостойкий сплав. Никелевый чугун является немагнитным, имеет хорошую устойчивость к коррозии, и имеет очень низкий коэффициент теплового расширения.
 
 
« Последнее редактирование: 08 Сентября 2016, 11:34:25 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.

Victor

  • Администратор
  • Постоялец
  • *****
  • Сообщений: 182
  • Основатель
    • Просмотр профиля
    • AICO Group Technology
Сталь
« Ответ #8 : 15 Февраля 2017, 14:11:38 »
Углеродистые, легированные, нержавеющие, инструментальные, высокопрочные, низколегированные, прочные стали, а так же стали на основе железа, суперсплавы являются общими видами стали. Миллионы тонн стали производится каждую неделю.

Углеродистая сталь (особенно холоднокатаный лист и изделия проката), нержавеющая (главным образом лист и стандартные формы), и инструментальные (для прессформ) стали представлять интерес для промышленных дизайнеров. Другие типы стали используются в строительстве, в тяжелой промышленности и в других специализированных отраслях. Следующие посты будут ограничены сталями, используемые в продуктах и приложениях, связанных именно с промышленным дизайном.

Углеродистая сталь
(или обычная сталь) представляет собой металл на основе железа, содержащего углерод и небольшое количество других элементов. Сталь поставляется в литом или кованом виде, например в листах, брусках или в заготовках цилиндрической формы, из которых в дальнейшем с помощью металлообработки изготавливаются готовые детали. Расплавленная сталь содержит кислород. В процессе затвердевания стали кислород улетучивается. Процесс испарения (выхода) кислорода определяет свойства стали. Кроме того, комбинированное воздействие нескольких элементов влияет на свойства стали - на ее твердость, обрабатываемость, коррозионную стойкость и прочность на разрыв. Существует четыре типа углеродистой стали (основанные на методе восстановления). Раскисленная и полууспокоенная стали подходят для ковки, горячекатаного листа, холоднокатаного листа и для литья. Поверхность кипящей стали не содержит углерода, что делает ее пластичной и часто используется для холодной штамповки. Закупоренная сталь имеет характеристики, аналогичные характеристикам кипящей стали, но является промежуточной между полууспокоенной и кипящей сталью по поведению и свойствам, которые делают ее пригодной для холодного формования (штамповки).
« Последнее редактирование: 27 Июля 2017, 10:02:02 от Victor »
Промышленный дизайн изделий. Приборостроение, промышленное оборудование, корпуса для рэа на заказ.