1. UVOD

I. Duplančić, N. Krnić: Materijali 3 1

1. UVOD Kolegij Materijali 3, na izvjestan način, predstavlja nastavak kolegija Materijali 1

i 2, koji su se predavali u I godini prediplomskog studija strojarstva. Tijekom ovih predavanja neki od pojmova će se ponoviti, jer to predstavlja osnovu za razumijevanje pojava koje će se tumačiti u ovom kolegiju. Studenti će se upoznati i sa nekim relativno novim materijalima i tehnologijama koji se danas u svijetu sve više koriste u različitim namjenama.

U strojarskoj praksi često se koristi pojam proizvodnja (eng. Manufacture). Ovaj pojam je vrlo usko povezan sa predmetima koji nas okružuju, kao npr. stolovi, stolice, olovke novci, naočale, satovi, vrata, lusteri i drugo. Lako se može vidjeti da svi ti objekti imaju potpuno različite oblike. Čak štoviše, oni iste namjene su različitih oblika (npr. različite tipovi stolova). Svi ti predmeti nastali su pretvorbom različitih sirovinskih materijala u nove oblike.

Neki su predmeti izrađeni iz jednog dijela, kao npr, spajalice za papir, kovanice, vijci, matice i drugi. Međutim, većina predmeta izrađena je iz više pojedinačnih dijelova i različitih materijala (brodovi, automobili, računala, bicikli i sl.). Tako se npr tipičan automobil sastoji od oko 15000 različitih dijelova, a transportni avion C-5A od oko 4 miliona dijelova |1|. Svi se dijelovi tih proizvoda izrađuju različitim procesima koji se jednom riječju nazivaju proizvodnja (Manufacture). Stoga, pojam proizvodnja, u širem smislu, zapravo predstavlja proces pretvorbe izvornog materijala u proizvod. Proizvodnja također uključuje aktivnosti tijekom kojih se izrađeni proizvod koristi za izradu drugih proizvoda. Tipičan primjer su alatni i drugi strojevi kojima se izrađuju drugi proizvodi. Proizvode se i transportna sredstva čijim se korištenjem ostvaruje profit prijevozom tereta ili ljudi (automobili, brodovi, avioni i drugo).

Riječ proizvodnja svoje korjene vuče iz latinskog manu factus (napravljeno rukama). Pojam proizvodnja datira unatrag do 5000-4000 godina prije naše ere i započima proizvodnjom različitih predmeta od drva, kamena, keramike i metala, a sve sa svrhom izrade alata i oružja neophodnih za opstanak. Postupci koji su korišteni za njihovu izradu bili su lijevanje i udaranje (oblikovanje deformacijom). Tijekom stoljeća oni su se razvijali, a nažalost najviše tijekom ratova, da bi danas dosegli najviši stupanj složenosti. Prvi metalni materijali koji su korišteni za izradu kućnih potrepština izrađeni su iz bakra, željeza i zlata. Nakon njih u upotrebu su došli olovo, srebro, kositar i legure na bazi bakra (mjedi i bronze). Najveći napredak postignut je proizvodnjom čelika negdje između 600 – 800 godine. Od tada su razvijeni brojni neželjezni i željezni materijali, a danas se koriste različiti suvremeni umjetni materijali, kao polimeri, kompoziti i drugi.

Pojam proizvodnja (manufacture) prvi put se pojavio 1567. godine, a glagol proizvoditi (manufacturing) 1683. godine. Ovaj se pojam koristi i danas, a podrazumijeva izradu proizvoda iz polazih materijala pomoću različitih procesa – tehnologija, strojeva, slijedeći pri tome odgovarajuće upute za svaku aktivnost. Iz svega se može izdvojiti i riječ proizvod (product) koji znači nešto što je proizvedeno, a prvi put se pojavila tijekom petnaestog stoljeća. Temeljem tih spoznaja razvijeni su i proizvodni sustavi, a uglavnom su vezani za pojedine tehnologije obrade.

1. UVOD

I. Duplančić, N. Krnić: MATERIJALI 3 2

Proizvedena stvar tijekom svog nastanka doživljava brojne promjene od sirovog

materijala do upotrebljivog izratka, ona ima vrijednost koje se često izražava cijenom. Tako npr. rudača za izradu čeličnih limova ima svoju vrijednost. Kad se iz nje napravi npr. čelični lim tom je sirovom materijalu dodana vrijednost. Iz tog se lima npr. rade brodovi čime se dalje dodaje vrijednost materijalu. Taj se način oplemenjivanja vrijednosti materijala stalno odvija sve do kraja upotrebe dotičnog proizvoda.

Uz razvoj proizvodnje vezane su i Industrijske revolucije. Prva industrijska revolucija spominje se krajem 18. stoljeća, a vezana je za izum parnog stroja koji je u znatnoj mjeri zamjenio ljudski rad te time osjetno povećao proizvodnju. Na prijelazu u 20. stoljeće bilježi se nagli rast proizvodnje što je vezano za uvođenje električne struje za pogone strojeva i kontrolu proizvodnju. Druga industrijska revolucija započima u drugoj polovici 20. tog stoljeća. Vezana je za razvoj mikročipova, a time i računala. To je omogućilo uvođenje automatizacije i daljnje smanjenje udjela ljudskog rada u proizvodnji niza proizvoda. Proces razvoja proizvodnje traje i danas a njen razvoj stvorio je mnogo problema drugih vrsta, posebno onih socioloških.

Proizvodnja je okosnica postojanja industrijaliziranih zemalja i ima snažan

ekonomski i socijalni utjecaj na životni standard ljudi koji u njima žive. O značaju proizvodnje i danas ukazuju brojni stručnjaci. Profesor Čatić smatra da je zemlja bez proizvodnje osuđena na izumiranje |2|. Pri tome ukazuje na važnost tehnike za suvremeno društvo koja se mora trajno tumačiti u svim stupnjevima školovanja, a tomu moraju zajednički pridonijeti politika, škole, industrija i mediji. Uloga medija se, prema njemu, očituje u postavljanju sustava vrijednosti i promicanju tehnike u cjelini, a ne samo nekih njezinih dijelova. Pouka tehnike na svim tim razinama, ali i na visokoškolskoj razini, zahtijeva odgovarajuća novčana sredstva za osoblje, opremu i infrastrukturu.

Svjedoci smo činjenice da se od kraja prošloga stoljeća u visoko razvijenim zemljama, pa i kod nas, u industriji proizvodi sve više sa sve manje zaposlenih. To je posebno uočljivo na poljoprivrednoj proizvodnji mada i druge proizvodnje, kao npr proizvodnja automobila, ne zaostaju. Razvoj tehnike rezultirao potrebom da svi u nekom proizvodnom lancu moraju znati znatno više. To je dovelo do sintagme društvo znanja, a da se to postigne potrebno je provesti intenzivnije cjeloživotno usavršavanje. Tu se i vidi opasnost za proizvodnju koja nažalost u Hrvatskoj posljednjih godina stagnira u svim područjima.

Posljednjih godina puno se priča o globalizaciji. Što je ustvari globalizacija?

Istraživanja ukazuju da je globalizacija ustvari vrlo stara a prvi pojmovi globalizacije vezani su za širenje religija i informatiku. Današnja odlika globalizacije je komprimiranje vremena. To znači da sve što se zbiva u prividnosti (virtual reality) i ostalim oblicima informatike i komunikacijske tehnike može se, poput softvera, prenijeti u realnom vremenu produljeno za prijenos signala. Međutim, prijenos signala omogućuje proizvod od stakla i plastike tj. globalna mreža optičkih kabela i/ili pak danas uređaji koji rade za bežićno.

1. UVOD

I. Duplančić, N. Krnić: Materijali 3 3

Općenito globalizacija, a posebno informacijska globalizacija 21. stoljeća

potakla je mnoge u svijetu da izdvoje informatiku iz sustava tehnike odnosno proizvodnje. To je bilo pogrešno, jer informatika nisu samo računalni programi i računala. U informatičku djelatnost ubraja se i razvoj novih proizvoda, znanost, pa i pravo. To su ponajprije shvatili stručnjaci u zemljama sa razvijenom vrhunskom tehnikom poput Njemačke. Oni su istakli da su stupovi preživljavanja zemlje: strojogradnja, procesna tehnika, elektrotehnika, informatika (skraćenica od informacijska tehnika) kao i građevna tehnika te tehnika potrebna u zaštiti okoliša. Upravo ove grane industrije zapošljavaju milione ljudi od kojih je veliki broj visokoobrazovanih inženjera i informatičara.

Pričati samo o proizvodnji nije dostatno. Na tu se problematiku valja promatrati

šire. Tu se prvenstveno misli i na procese konstruiranja, izbor materijala i tehnologija njegove obrade. Budući da svaki proces proizvodnje započinje konstruiranjem u uvodnom dijelu ovog kolegija, prije nego se počne pričati o pojedinim materijalima, njihovoj građi i svojstvima, malo će se pažnje posvetiti i problematici konstruiranja. Pri tome se, neće ulaziti u detalje konstruiranja, već će se ukazati na razmišljanja o kojima bi se trebalo voditi računa pri donošenju odluka o tipu konstrukcije sa gledišta izbora materijala i njegove obrade, tehnologije izrade, cijene, sigurnosti, mogućnosti recikliranja i drugo.

Stoga, jedan od ciljeva ovih predavanja je studentima dati osnovne spoznaje

ponašanja u različitim područjima primjene materijala. Time bi se osigurala podloga za razmišljanje i rješavanje problema ponašanja i obrade različitih materijala na koje budući inženjeri mogu naići u praksi. Općenito, može se smatrati da sadržaj ovog kolegija tvori osnovu za rješavanje niza strojarskih problema od kojih se kao tipični mogu navesti:

davanje funkcije određenoj konstrukciji, izratku ili strojnom elementu.

Tipičan primjer za rješavanje ovog tipa problema je prijenos prometa preko nekog mosta. Kod rješavanja ovog tipa problema inženjerima se obično nameće niz pitanja na koje trebaju dati odgovore. Pitanja su:

• Od kojih materijala izraditi željenu konstrukciju? • Kolike trebaju biti dimenzije pojedinih elemenata da bi konstrukcija sa

potpunom sigurnošću obavila zadanu funkciju?

Odgovori na ova ili slična pitanja predstavljaju pravi zadatak, ne samo za konstruktora već i za tehnologa. Sigurno je da za svako postavljeno pitanje postoji odgovor koji rezultira optimalnim rješenjem. Općenito smatra se da su ovo tipični strojarski problemi.

Provjera cijelokupnog projekta konstrukcije

Pod time se podrazumijeva dati odgovore na pitanja: • Da li će konstrukcija u radu funkcionirati ekonomično?

1. UVOD

I. Duplančić, N. Krnić: MATERIJALI 3 4

• Da li tijekom uporabe konstrukcije mogu nastati prekomjerne deformacije i koji su mogući uzroci njihovog nastanka (pogrešno procjenjena opterećenja, neodgovarajući izbor materijala i slično)?

Ovakav tip problema rješavaju inženjeri koji provjeravaju i ovjeravaju sve

važnije dijelove projekta konstrukcije. Izrada kompletne konstrukcije

Kod ovog tipa problema obično se postavljaju sljedeća pitanja:

• Koje je stvarno opterećenje koje izrađena konstrukcija sa odgovarajućim

faktorom sigurnosti može podnijeti? • Da li je izrađena konstrukcija pogodna za predviđene svrhe?

Ovakav tip problema može se nazvati ocjenjivački, gdje se nizom ispitivanja provjerava valjanost konstrukcije te se za nju izdaje uporabna dozvola.

Literatura | 1| J. E. Sigley, C. R. Mischke: "Mechanical Engineering Design", Mc.Graww-Hill, 1989. | 2| I. Čatić: "Bez razvoja tehničkih znanosti nema održivog razvoja ni blagostanja", Novi list

2008-09-21