資源簡介

(共33張PPT)
6.2材料的性能與規劃
任務一 探究材料的性能與應用
任務二 選擇和規劃材料
走進情境
孫宇想起在貧困山區志愿者服務時看到，南方氣候潮濕，木質產品容易變形、霉變，有些金屬制品容易生銹腐蝕；北方氣候干燥，木質產品容易開裂，而塑料使用時間越長越明顯。可見，臺燈所用材料的選擇對臺燈使用壽命也非常重要。
生活中常見材質的臺燈
玻璃材質的臺燈
木質的臺燈
生活中常見材質的臺燈
金屬材質的臺燈
塑料材質的臺燈
生活中常見材質的臺燈
亞克力材質的臺燈
陶瓷材質的臺燈
生活中常見材質的臺燈
水晶材質的臺燈
紙質臺燈
布藝臺燈
樹脂臺燈
任務一 探究材料的性能與應用
材料是人類用以制成生產和生活中的物品、器件、構件、機器和其他產品的物質，它是人類生存和發展的物質條件，是產品設計的基礎和前提。
案例分析：炊具的發展歷史
在工程領域，一般將材料按化學成分分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料四大類。
金屬材料
無機非金屬材料
高分子材料
復合材料
1.木材
木材是一種優良的造型材料，是最廣泛、最常用的傳統材料，被認為是最富于人性特征的材料。
木材質輕，有天然的色澤和美麗的花紋，具有易于加工、隔熱與絕緣的特點。
木材能夠廣泛應用的原因之一，是其具有較好的強度性能及優良的加工性能。
材料的強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力。
強度是評定材料質量的重要力學性能指標，是設計中選用材料的主要依據之一。根據受力種類的不同，分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
技術試驗
松木家具
杉木家具
桐木家具
楊木家具
木材可分為實木板材和人造板材。
實木板材指采用完整的木材（原木）制成的木板材。具有各項異性（亦稱“非均勻性”，是指物體的全部或部分性能隨方向的不同而各自表現出一定的差異的特性，即在不同方向所測的性能數值不同）的特點，在自然條件下具有吸濕而膨脹，解吸而收縮的特性。
木材暴露在空氣中，容易受濕度和溫度的影響，發生尺寸、形狀和強度的變化，導致變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
人造板材有密度板、刨花板、膠合板、細木工板、三聚氰胺板等，人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣。
密度板
是以木質纖維或其他植物纖維為原料，經纖維制備，施加合成樹脂，在加熱加壓的條件下，壓制成的板材 。
密度板易涂飾加工、結構均勻，材質細密，性能穩定，耐沖擊，缺點就是不防潮，見水就發脹，在國內家具、裝修、樂器和包裝等方面應用比較廣泛。
刨花板
又叫微粒板、顆粒板；由木材或其他木質纖維素材料制成的碎料，施加膠粘劑后在熱力和壓力作用下膠合成的人造板，又稱碎料板。主要用于家具制造和建筑工業及火車、汽車車廂制造。
優點：良好的吸音和隔音性能;絕熱、吸聲；表面平整，紋理逼真，容重均勻，厚度誤差小，耐污染，耐老化；，用膠量較小，環保系數相對較高。
缺點：內部為顆粒狀結構，不易于銑型;在裁板時容易造成暴齒的現象，所以部份工藝對加工設備要求較高;不宜現場制作;市場上的刨花板質量參差不齊，劣質的刨花板環保性很差甲醛含量超標嚴重。
膠合板
膠合板是由木段旋切成單板或由木方刨切成薄木，再用膠粘劑膠合而成的三層或多層的板狀材料，通常用奇數層單板，并使相鄰層單板的纖維方向互相垂直膠合而成。常用的膠合板類型有三合板、五合板等。膠合板能提高木材利用率，是節約木材的一個主要途徑。
膠合板是家具常用材料之一，為人造板三大板之一，亦可供飛機、船舶、火車、汽車、建筑和包裝箱等作用材。
優 點：
1、重量輕、紋路清晰、絕緣、強度大，不易變形。
2、施工方便，不宜曲翹，橫紋抗拉力學性能好。
缺 點：
1、一般造價高。
2、夾板不如密度板面層光潔。
細木工板
細木工板是指在膠合板生產基礎上，以木板條拼接或空心板作芯板，兩面覆蓋兩層或多層膠合板，經膠壓制成的一種特殊膠合板。細木工板的特點主要由芯板結構決定。被廣泛應用于家具制造、縫紉機臺板、車廂、船舶等的生產和建筑業等。
細木工板握螺釘力好，強度高，具有質堅、吸聲、絕熱等特點，而且含水率不高，在10%-13%之間，加工簡便，用途最為廣泛。
細木工板比實木板材穩定性強，但怕潮濕，施工中應注意避免用在廚衛。
三聚氰胺板
三聚氰胺板，是將帶有不同顏色或紋理的紙放入三聚氰胺樹脂膠粘劑中浸泡，然后干燥到一定固化程度，將其鋪裝在刨花板、防潮板、中密度纖維板、膠合板、細木工板、多層板或其他硬質纖維板表面，經熱壓而成的裝飾板。常用于室內建筑及各種家具、櫥柜的裝飾上以及一些面板，墻面，柜面，柜層板等；
優點:表面平整、因為板材雙面膨脹系數相同而不易變形、顏色鮮艷、表面較耐磨、耐腐蝕，價格經濟。
缺點：這種板材只能直封邊。
2.金屬材料
金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料，具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能。在現代工業社會，金屬材料已成為現代產品設計中的一大主流材料。
銅材
鋁型材
鋼材
金屬材料的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標，它直接影響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。車床、銑床用于金屬加工的刀具，其材料必須要有很高的強度和硬度。
3.塑料
塑料是一種具有多種特性的材料。它原料來源廣，性能優良（質輕、具有絕緣性、耐腐蝕性等），加工成型方便，具有裝飾性，價格比較低廉，廣泛應用于儀器、儀表、家用電器、包裝以及日常生活用品等各領域。
塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。
熱塑性塑料是指在一定溫度內，能反復加熱軟化至熔融流動，冷卻后能硬化成一定形狀的塑料。熱塑性塑料受熱后可多次成型，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
熱固性塑料是指在初次形成后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。常在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用。常見的熱固性塑料有酚醛塑料、環氧塑料、氨基塑料、不飽和聚酯、醇酸塑料等。
4.新材料
新材料是指新出現的具有優異性能或特殊功能的材料，或是傳統材料改進后性能明顯提高或產生新功能的材料，如超導材料、碳纖維、石墨烯、柔性玻璃、形狀記憶合金等。
泡沫金屬
柔性玻璃
石墨烯降血糖貼片
碳纖維比鋁還要輕，比鋼還要硬，比重是鐵的1/4，強度是鐵的10倍。
碳纖維應用在導彈、空間平臺和運載火箭，航空器，先進艦船，軌道交通車輛，電動汽車，卡車，風電葉片，燃料電池，電力電纜，壓力容器，鈾濃縮超高速離心機，特種管筒，公共基礎設施，醫療和工業設備，體育休閑產品，以及時尚生活用具等十六個領域，
形狀記憶合金，是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發生的變形，恢復其變形前原始形狀的合金材料，即擁有"記憶"效應的合金。在航空航天領域內的應用有很多成功的范例。人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發射人造衛星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛星天線因具有"記憶"功能而自然展開，恢復拋物面形狀。
任務二 選擇和規劃材料
材料選用適當與否，直接影響著產品的內在功能和外觀質量。任何一個產品設計，只有選用材料的性能特點與其加工工藝性能相一致，才能實現設計的目的和要求。
選擇材料時，要綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素。
材料的性能
在產品設計選擇材料時，首先應該考慮材料的性能是否能滿足產品的使用功能。使用環境、結構要求等。
例如：設計微波餐具，就要選擇耐高溫的材料，如塑料；設計空調支架，就要選擇抗壓材料，如金屬材料；設計交通工具，就要選擇強度性能高的材料，如工程塑料或金屬材料等。
選擇材料時，還需要考慮材料應具有良好的加工性能，符合造型實際中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求，優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并與加工設備及生產技術相適應的材料。
材料的成本
材料的價格和加工成本直接影響著產品的性價比。應在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上號的材料。
選擇材料時，安全是最基本的因素，材料的選擇應充分考慮可能遇到的各種危險。
材料的規劃
為了提高材料的利用率和勞動效果，保證產品的質量和正品率，應對材料進行合理的規劃。
一要做到料盡其用，優材不劣用，大材不小用，長材不短用；
二要充分考慮材料的顏色花紋和光澤，外用料要選擇材質好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。
三要考慮材料的加工余量和損耗，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
技術體驗
合理規劃材料，制作體積最大的人工鳥巢
材料：尺寸為300mm*200mm的三合板或紙板、熱熔膠棒
工具：熱熔膠槍、美工刀、鋼直尺
主要過程：
1.規劃設計排料圖
2.將規劃好的排料圖畫在三合板或者紙板上。
3.使用美工刀分別將各部分進行切割。
4.使用熱熔膠槍將各部分黏結組裝。
5.比較每組制作的鳥巢空間大小

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