6.2 材料的性能与规划 课件(共33张PPT)-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计1》

(共33张PPT)
6.2材料的性能与规划
任务一 探究材料的性能与应用
任务二 选择和规划材料
走进情境
孙宇想起在贫困山区志愿者服务时看到，南方气候潮湿，木质产品容易变形、霉变，有些金属制品容易生锈腐蚀；北方气候干燥，木质产品容易开裂，而塑料使用时间越长越明显。可见，台灯所用材料的选择对台灯使用寿命也非常重要。
生活中常见材质的台灯
玻璃材质的台灯
木质的台灯
生活中常见材质的台灯
金属材质的台灯
塑料材质的台灯
生活中常见材质的台灯
亚克力材质的台灯
陶瓷材质的台灯
生活中常见材质的台灯
水晶材质的台灯
纸质台灯
布艺台灯
树脂台灯
任务一 探究材料的性能与应用
材料是人类用以制成生产和生活中的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质，它是人类生存和发展的物质条件，是产品设计的基础和前提。
案例分析：炊具的发展历史
在工程领域，一般将材料按化学成分分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
金属材料
无机非金属材料
高分子材料
复合材料
1.木材
木材是一种优良的造型材料，是最广泛、最常用的传统材料，被认为是最富于人性特征的材料。
木材质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工、隔热与绝缘的特点。
木材能够广泛应用的原因之一，是其具有较好的强度性能及优良的加工性能。
材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。
强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。
技术试验
松木家具
杉木家具
桐木家具
杨木家具
木材可分为实木板材和人造板材。
实木板材指采用完整的木材（原木）制成的木板材。具有各项异性（亦称“非均匀性”，是指物体的全部或部分性能随方向的不同而各自表现出一定的差异的特性，即在不同方向所测的性能数值不同）的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀，解吸而收缩的特性。
木材暴露在空气中，容易受湿度和温度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。
人造板材有密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等，人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广。
密度板
是以木质纤维或其他植物纤维为原料，经纤维制备，施加合成树脂，在加热加压的条件下，压制成的板材 。
密度板易涂饰加工、结构均匀，材质细密，性能稳定，耐冲击，缺点就是不防潮，见水就发胀，在国内家具、装修、乐器和包装等方面应用比较广泛。
刨花板
又叫微粒板、颗粒板；由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板，又称碎料板。主要用于家具制造和建筑工业及火车、汽车车厢制造。
优点：良好的吸音和隔音性能;绝热、吸声；表面平整，纹理逼真，容重均匀，厚度误差小，耐污染，耐老化；，用胶量较小，环保系数相对较高。
缺点：内部为颗粒状结构，不易于铣型;在裁板时容易造成暴齿的现象，所以部份工艺对加工设备要求较高;不宜现场制作;市场上的刨花板质量参差不齐，劣质的刨花板环保性很差甲醛含量超标严重。
胶合板
胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。常用的胶合板类型有三合板、五合板等。胶合板能提高木材利用率，是节约木材的一个主要途径。
胶合板是家具常用材料之一，为人造板三大板之一，亦可供飞机、船舶、火车、汽车、建筑和包装箱等作用材。
优 点：
1、重量轻、纹路清晰、绝缘、强度大，不易变形。
2、施工方便，不宜曲翘，横纹抗拉力学性能好。
缺 点：
1、一般造价高。
2、夹板不如密度板面层光洁。
细木工板
细木工板是指在胶合板生产基础上，以木板条拼接或空心板作芯板，两面覆盖两层或多层胶合板，经胶压制成的一种特殊胶合板。细木工板的特点主要由芯板结构决定。被广泛应用于家具制造、缝纫机台板、车厢、船舶等的生产和建筑业等。
细木工板握螺钉力好，强度高，具有质坚、吸声、绝热等特点，而且含水率不高，在10%-13%之间，加工简便，用途最为广泛。
细木工板比实木板材稳定性强，但怕潮湿，施工中应注意避免用在厨卫。
三聚氰胺板
三聚氰胺板，是将带有不同颜色或纹理的纸放入三聚氰胺树脂胶粘剂中浸泡，然后干燥到一定固化程度，将其铺装在刨花板、防潮板、中密度纤维板、胶合板、细木工板、多层板或其他硬质纤维板表面，经热压而成的装饰板。常用于室内建筑及各种家具、橱柜的装饰上以及一些面板，墙面，柜面，柜层板等；
优点:表面平整、因为板材双面膨胀系数相同而不易变形、颜色鲜艳、表面较耐磨、耐腐蚀，价格经济。
缺点：这种板材只能直封边。
2.金属材料
金属材料是指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。在现代工业社会，金属材料已成为现代产品设计中的一大主流材料。
铜材
铝型材
钢材
金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。
硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，它直接影响材料的耐磨性和切削加工性。一般材料硬度越高，耐磨性越好。车床、铣床用于金属加工的刀具，其材料必须要有很高的强度和硬度。
3.塑料
塑料是一种具有多种特性的材料。它原料来源广，性能优良（质轻、具有绝缘性、耐腐蚀性等），加工成型方便，具有装饰性，价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、包装以及日常生活用品等各领域。
塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料是指在一定温度内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。热塑性塑料受热后可多次成型，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
热固性塑料是指在初次形成后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。常在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用。常见的热固性塑料有酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不饱和聚酯、醇酸塑料等。
4.新材料
新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料，如超导材料、碳纤维、石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金等。
泡沫金属
柔性玻璃
石墨烯降血糖贴片
碳纤维比铝还要轻，比钢还要硬，比重是铁的1/4，强度是铁的10倍。
碳纤维应用在导弹、空间平台和运载火箭，航空器，先进舰船，轨道交通车辆，电动汽车，卡车，风电叶片，燃料电池，电力电缆，压力容器，铀浓缩超高速离心机，特种管筒，公共基础设施，医疗和工业设备，体育休闲产品，以及时尚生活用具等十六个领域，
形状记忆合金，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有"记忆"效应的合金。在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有"记忆"功能而自然展开，恢复抛物面形状。
任务二 选择和规划材料
材料选用适当与否，直接影响着产品的内在功能和外观质量。任何一个产品设计，只有选用材料的性能特点与其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。
选择材料时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺性以及材料的成本等因素。
材料的性能
在产品设计选择材料时，首先应该考虑材料的性能是否能满足产品的使用功能。使用环境、结构要求等。
例如：设计微波餐具，就要选择耐高温的材料，如塑料；设计空调支架，就要选择抗压材料，如金属材料；设计交通工具，就要选择强度性能高的材料，如工程塑料或金属材料等。
选择材料时，还需要考虑材料应具有良好的加工性能，符合造型实际中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，优先选择技术难度小、工艺简单、材料利用率高，并与加工设备及生产技术相适应的材料。
材料的成本
材料的价格和加工成本直接影响着产品的性价比。应在满足设计要求的基础上，结合材料的成本，优先选用资源丰富、价格低廉、质量上号的材料。
选择材料时，安全是最基本的因素，材料的选择应充分考虑可能遇到的各种危险。
材料的规划
为了提高材料的利用率和劳动效果，保证产品的质量和正品率，应对材料进行合理的规划。
一要做到料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用；
二要充分考虑材料的颜色花纹和光泽，外用料要选择材质好、纹理美观、涂饰性能好的材料。
三要考虑材料的加工余量和损耗，保证各部件的顺利装配和作品的尺寸精度。
技术体验
合理规划材料，制作体积最大的人工鸟巢
材料：尺寸为300mm*200mm的三合板或纸板、热熔胶棒
工具：热熔胶枪、美工刀、钢直尺
主要过程：
1.规划设计排料图
2.将规划好的排料图画在三合板或者纸板上。
3.使用美工刀分别将各部分进行切割。
4.使用热熔胶枪将各部分黏结组装。
5.比较每组制作的鸟巢空间大小