Dylunio Cynnyrch: Gwybodaeth a dealltwriaeth manwl
(dd) Ffynonellau, tarddiadau, priodweddau ffisegol a gweithio defnyddiau, cydrannau a systemau
(dd) Ffynonellau, tarddiadau, priodweddau ffisegol a gweithio defnyddiau, cydrannau a systemau
Metelau
Metelau Fferrus
Metelau anfferrus
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Cynnwys
Ymhelaethiad
Polymerau Thermoffurfiol a Thermosodol
Papurau a byrddau
Metelau
Deunydd solet sydd fel arfer yn galed, sgleiniog, hyblyg, toddadwy, a hydrin, gyda dargludedd trydanol a thermol (e.e. haearn, aur, arian, ac alwminiwm, ac aloion fel dur).
Alwminiwm
Haearn Bwrw
Pres
Copr
Dur
Efydd
Tynnu Metel
Tynnu Haearn
Tynnu Copr a Nicel
Mae metelau yn ddefnyddiol iawn. Mae mwynau yn gerrig naturiol sy’n cynnwys metel neu gyfuniad o fetelau mewn meintiau digonol sy’n werth eu tynnu. Er enghraifft, mae mwyn haearn yn cael ei ddefnyddio i wneud haearn a dur. Mae copr yn hawdd ei dynnu, ond mae mwynau sy’n gyfoethog mewn copr yn anoddach eu darganfod. Mae gan fetelau alwminiwm a thitaniwm nodweddion defnyddiol, ond maent yn ddrud i’w tynnu. Mae rhan fwyaf o fetelau pob dydd yn gymysgedd o’r enw aloion.
Dulliau o dynnu metelau.
Mae cramen y Ddaear yn cynnwys metelau a chymysgedd o fetel fel aur, ocsid haearn ac ocsid alwminiwm, ond yn aml yn y Ddaear mae’r rhain wedi eu cymysgu â sylweddau eraill. I fod yn ddefnyddiol, mae angen tynnu’r metelau o’r hyn sy’n gymysg â hwy. Mwyn metel yw craig sy’n cynnwys metel, neu gyfuniad o fetelau, mewn crynodiad digon uchel i’w wneud yn economaidd i dynnu’r metel.
Mae’r dull a ddefnyddir i dynnu metelau o’r mwyn yn dibynnu ar eu hadweithedd. Er enghraifft, mae metelau adweithiol fel alwminiwm yn cael eu tynnu gan electrolysis, tra bod metel llai adweithiol fel haearn yn cael ei dynnu gan rydwytho gyda charbon neu garbon monocsid.
Adweithedd a dulliau tynnu
Tynnu Alwminiwm
Metelau - mewn trefn lleihaol adweithedd
Adweithedd
Potasiwm
Sodiwm
Calsiwm
Magnesiwm
Alwminiwm
tynnu gan ddefnyddio electrolysis
Carbon
Sinc
Haearn
Tun
Plwm
Tynnu gan rydwytho gyda charbon neu garbon monocsid.
Hydrogen
Copr
Arian
Aur
Platinwm
Tynnu gan wahanol rwydweithiau cemegol
Metelau Fferrus
Mae metelau fferrus yn cynnwys haearn. Er enghraifft haearn bwrw, dur meddal, dur carbon cymedrol, dur carbon uchel, dur gloyw a dur cyflym. Mae Metelau Fferrus yn fagnetig ac yn rhoi ychydig o wrthiant i rwd.
Dur Carbon Uchel
Dur gloyw
Haearn Bwrw
Dur Meddal
Metelau Fferrus
Enw a phwynt toddi | Nodweddion a phriodweddau | Prif ddefnydd |
Haearn bwrw 1200○C | Croen caled, meddal tu mewn, ond yn fregus a rhydlyd. | Rhannau gyda siapiau cymhleth a ellir eu gwneud drwy gastio. |
Dur meddal 1600○C | Gwydnwch, hydrin, hyblyg, cryfder tynnol da, gwrthiant gwael i rwd. | Deunydd peirianneg pwrpas cyffredinol |
Dur Carbon Uchel 1800○C | Hyd yn oed yn galetach na dur carbon cymedrol a llawer mwy bregus, gellir ei drin gyda gwres i’w wneud yn galetach a gwydn | Offer torri , Treuliau (ball bearings) |
Dur gloyw 1400○C | Caled a gwydn, gwrthsefyll ôl gwisgo a rhydu. | Cyllyll a ffyrc, offer cegin |
Metelau Anfferrus
Mae metel anfferrus yn fetel, gan gynnwys aloion, sydd ddim yn cynnwys llawer o haearn (ferrite) ... Mae metelau anfferrus pwysig yn cynnwys alwminiwm, copr, plwm, nicel, tun, titaniwm a sinc, ac aloion fel pres.
Alwminiwm
Pres
Copr
Tun
Metelau Anfferrus
Enw a phwynt toddi | Cyfuniad | Nodweddion a phriodweddau | Prif ddefnydd |
Alwminiwm 660○C | Alwminiwm pur | Cymhareb Cryfder i bwysau da, ysgafn, meddal, hydrin, dargludydd gwres a thrydan da. | Offer cegin, fframiau ffenestr, cast cydrannol cyffredin. |
Copr 1080○C | Copr pur | Hydrin a hyblyg, dargludydd gwres a thrydan da. | Peipiau dŵr, gwifren drydanol, nwyddau addurnol. |
Pres 900 - 1000○C | Aloi | Gwrthsefyll rhydu, eithaf caled, dargludydd gwres a thrydan da. | Addurniadau, eitemau cast fel tapiau dŵr |
Tun 230○C | Tun pur | Meddal, gwan, hydrin, hyblyg ac yn gwrthsefyll rhwd. | Fel arfer yn cael ei ddefnyddio i daenu dur i ffurfio sodr ysgafn. |
Aloion
Mae aloion yn gymysgedd o ddwy elfen, un sy’n fetel. Yn aml mae gan aloion nodweddion gwahanol i’r metel maent yn gynnwys. Mae hyn yn eu gwneud yn llawer mwy defnyddiol na’r metelau pur yn unig. Er enghraifft, mae aloion yn aml yn galetach na’r metel maen nhw’n gynnwys.
Nodweddion Aloion
Aloi | Cyfansoddiad | Nodweddion | Defnydd |
Efydd |
|
|
|
Pres |
|
|
|
Dur |
|
|
|
Dur gloyw |
|
|
|
Dwralwmin |
|
|
|
Piwter |
|
|
|
Triniaeth Wres - Anelio
Mae anelio yn broses gwres y mae metel yn cael ei wresogi i dymheredd/lliw arbennig ac yna yn cael ei adael i oeri yn araf. Mae hyn yn meddalu’r metel sy’n golygu ei fod yn gallu cael ei dorri a siapio’n haws. Mae dur meddal yn cael ei wresogi i wres coch a’i adael i oeri yn araf.
Triniaeth Wres - Normaleiddio
Mae normaleiddio yn broses anelio a ddefnyddir efo aloion fferrus i roi strwythur graen man unffurf i’r deunydd a’i wneud yn llai brau. Mae’n cynnwys gwresogi’r dur i 20-50°C uwchben ei bwynt critigol uchaf, ei wlychu am gyfnod ar y tymheredd yno ac yna ei adael i oeri yn yr aer.
Triniaeth Wres - Caledu
Proses gwaith metel metallurgical yw Caledu a ddefnyddir i galedu metel.
Triniaeth Wres - Tymheru
Tymheru yw techneg triniaeth wres i aloion fferrus, megis dur neu haearn bwrw, i gael gwell gwydnwch gan leihau caledrwydd yr aloi. Fel arfer mae lleihad mewn caledrwydd yn dod law yn llaw gyda chynnydd mewn hyblygrwydd, ac felly yn lleihau pa mor frau yw’r metel.
Triniaeth Wres - Crofennu
Crofennu yw’r broses o galedu arwyneb gwrthrych metel wrth ganiatáu’r metel sydd yn ddyfnach tu mewn i aros yn feddal, gan ffurfio haen denau o fetel caletach ar yr arwyneb. Mae’r broses hon yn cynnwys ychwanegu carbon i’r haen allanol i’w wneud yn galed (mae dur carbon uchel yn galed, ond yn frau fel gwydr) gan gynnal craidd dur caletach fel nad yw’r metel rhy frau.
Priodweddau ffisegol metelau
Mae priodweddau ffisegol metelau gwahanol yn eu gwneud nhw’n ddefnyddiol i bwrpas gwahanol. Er enghraifft, defnyddir copr ar gyfer gwifrau trydan oherwydd ei fod yn ddargludydd trydanol da.
Mae gronynnau metel wedi eu glynu gyda’i gilydd gan fondiau metelaidd cryf, sy’n achosi eu pwynt toddi a berwi uchel. Gall yr electronau rhydd mewn metelau symud trwy’r metel, i alluogi’r metelau ddargludo trydan. Mae gan tra-dargludwyr (superconductors) ychydig neu ddim gwrthiant trydanol.
Priodweddau metelau
Mae gan fetelau’r priodweddau ffisegol nodweddiadol canlynol:
Mae’r priodweddau hyn yn gwneud metelau yn ddefnyddiol ar gyfer llawer o bethau. Er enghraifft:
Priodweddau Mecanyddol Metelau
Breuder: Tuedd deunydd i dorri neu fethu wrth roi ychydig o rym, effaith neu sioc.
�Creep: Pan mae metel yn destun grym cyson ar dymheredd uchel islaw ei bwynt cynhyrchu, am gyfnod hir, mae’n newid yn barhaol.
Hydwythedd: Hydwythedd yw’r nodwedd lle gellir tynnu metel i wifrau tenau. Mae’n cael ei bennu gan ganran ymestyniad a chanran gostyngiad ym maes metel.
Elastigedd: Elastigedd yw tuedd deunyddiau solet ddychwelyd i’w siâp gwreiddiol ar ol cael ei ddadffurfio.
�Fatigue: deunydd yn gwanhau neu dorri offer oherwydd straen, yn enwedig cyfres o straen.
�Caledwch: Caledwch yw gallu deunydd i wrthsefyll newid parhaol siâp a achosir gan rym allanol.
�Hydrinedd: Hydrinedd yw priodwedd y mae metel yn gallu ei rowlio i lenni tenau.
�Plastigedd: Plastigedd yw priodwedd y mae metel yn cadw ei ddadffurfiad yn barhaol, pan ryddheir y grym allanol arno.
�Ystwythder: Ystwythder yw gallu’r metel i amsugno egni a gwrthsefyll llwyth meddal ac effaith.
�Anystwythder: Wrth roi grym allanol ar fetel, mae’n datblygu gwrthiant mewnol. Straen yw’r enw ar uned ym maes datblygu gwrthiant. Anystwythder yw gallu’r metel i wrthsefyll dadffurfio o dan straen.
�Gwydnwch: Pan fydd grym allanol enfawr yn cael ei roi ar y metel, bydd y metel yn profi toriad. Gwydnwch yw gallu metel i wrthsefyll toriadau.
Caledwch cynnyrch: Gallu metel i ddygymod gydag ychydig o rym cynyddol heb ddadffurfiad barhaol.
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Y gwahaniaeth rhwng pren caled a phren meddal. Adnoddau naturiol yw prennau caled a phrennau meddal ac yn deillio o goed.
Pren meddal
Daw pren meddal o gonwydd sy’n fytholwyrdd, dail nodwydd, coed conifferaidd, fel cedrwydden a phinwydden.
Pren caled
Daw pren caled o ddail llydan, coed sy’n colli dail. Y prif bren caled yw onnen, ffawydden, bedwen, ceirios, elm, iroco, mahogani, meranti, derwen, obeche, sapele a teak.
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Y gwahaniaeth rhwng pren naturiol a byrddau gwneud..
Mae pren yn gynnyrch naturiol, mae ganddo strwythur a diffygion amrywiol iawn. Mae o hefyd yn newid siap gyda lefelau lleithder yn yr aer (Hygroscopic)
Byrddau cyfansawdd.
Er ei fod yn wreiddiol o ffynhonnell naturiol, ni ellir darganfod y cynnyrch fel hyn mewn natur.
Manteision
Anfanteision
Pren Naturiol
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Priodweddau ffisegol a gweithio prennau caled, prennau meddal a byrddau gwneud: gwydnwch, hyblygrwydd, strwythur graen, cryfder, amsugnedd, gorffeniad arwyneb a lliw.
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Manufactured timbers are made from natural timbers and made from particles/fibres or laminates. Strengths/weaknesses of the following manufactured boards: plywood, medium density fibreboard (MDF), chipboard and hardboard
Pren Haenog
Manteision
Anfanteision
Manteision
Anfanteision
Bwrdd Sglodion
Caledfwrdd
MDF
Manteision
Anfanteision
Manteision
Anfanteision
Byrddau Cyfansawdd
Sut mae gwneud Pren Haenog
Sut mae gwneud MDF
Sut mae gwneud Bwrdd Sglodion
Sut mae gwneud Caledfwrdd
Pren Naturiol a Chyfansawdd
Mae pren naturiol ar gael yn y ffurfiau canlynol: astell, bwrdd, stribyn, sgwâr a hoelbren.
Hoelbren
Bwrdd
Rhannau sgwar
Stribyn
Astell
Sut mae gwneud pren naturiol
Polymerau Thermoffurfiol a Thermosodol - Mathau
Y gwahaniaethau rhwng defnydd thermoffurfiol (thermoplastig) a defnydd thermosodol.
Gellir siapio ac ailsiapio thermoplastigau gan ddefnyddio gwres. Maent yn haws eu hailgylchu.
Mae plastigau thermosodol yn cael eu siapio pan fydd adwaith cemegol yn digwydd ac mae’r plastig yn setio i siap. Ni allant eu hail-siapio gan wres, yn y diwedd byddant yn llosgi. Mae hyn yn eu gwneud hi’n anodd ailgylchu ac yn llai cyfeillgar i’r amgylchedd.
Mathau o bolymer ac efelychu plastig mewn CAD/CAE
Thermosodol vs Thermoplastig
Polymerau Thermoffurfiol a Thermosodol - Ffynonellau
Olew yw'r brif ffynhonnell ar gyfer polymerau modern, er bod rhai plastigion yn cael eu gwneud fwyfwy o ffynonellau naturiol. .
Mae rhan fwyaf o blastig yn deillio o olew crai - yr un math a roddir mewn petrol a disel i geir! Mae hwn yn adnodd terfynol/cyfyngedig (finite) ac felly yn adnodd anghynaladwy
Mae Bioplastigau yn ymdrech i ddatblygu dewis mwy cynaliadwy nag olew. Mae ystyriaethau cymdeithasol ac amgylcheddol gan bod hyn yn golygu nad yw cnydau bwyd gwerthfawr yn cael eu defnyddio i fwydo pobl!
Polymerau Thermoffurfiol a Thermosodol - Ffynonellau
Priodweddau ffisegol plastigion thermoffurfiol (thermoplastig) a thermosodol gan gynnwys: dargludedd thermol a dargludedd/ynysiad trydanol.
Nid yw plastig thermosodol ar gyfer handlenni yn toddi na meddalu mewn gwres. Nid yw’n cynnal gwres (inswleiddiwr thermol) felly mae’r handlen yn ddiogel i afael ynddo hyd yn oed pan mae’r sosban yn boeth
Mae hen blygiau wedi eu gwneud gan urea-formaldehyde (Thermoset) ymwrthedd thermol da ac inswleiddiwr trydanol da.
Mae plygiau mowldio modern fel rhain wedi eu gwneud o ABS (Thermoplastig) inswleiddiwr ymwrthedd thermol trydanol da ac effaith gwrthiant da.
Polymerau Thermoffurfiol a Thermosodol - Ffynonellau
Priodweddau mecanyddol plastigion thermoffurfiol (thermoplastig) a thermosodol gan gynnwys: cryfder tynnol, elastigedd, gwydnwch, plastigedd, hydrinedd a chaledwch.
Cryfder tynnol - faint o rym tynnu y mae deunydd yn gallu ei wrthsefyll.
Elastigedd - Faint mae deunydd yn ymestyn o dan rym heb newid siâp yn barhaol h.y mae’n mynd nôl i’w siâp gwreiddiol.
Gwydnwch - Gallu deunydd i amsugno effaith grymoedd heb dorri neu chwalu - Mae gwydr yn frau iawn ac yn torri’n hawdd o dan effaith, er mae ganddo gryfder uchel tynnol iawn (hightensile)
Plastigedd - Gallu deunydd i ymestyn a newid siâp heb dorri - mae gan Blue Tac plastigedd da, er bod ganddo well hydrinedd na hydwythedd.
Hydrinedd - Math arbennig o blastigedd sydd wedi ei siapio gan effaith. Hyblygrwydd yw plastigedd mewn ffurf ymestyn e.e. copr wedi ei ymestyn i wifrau tenau.
Caledwch - Faint fydd deunydd yn plygu o dan effaith gwasgedd.
Papurau a byrddau - tarddle
Ffynonellau sylfaenol papur a byrddau.
Peiriant Fourdrinier
Yr adran ffurfio neu’r pen gwlyb (wet end) yw ble mae’r ffibrynnau yn cael eu hidlo ar loop defnydd parhaol i ffurfio gwe gwlyb o ffibr.
Yr adran gwasgu yw ble mae’r gwe gwlyb o ffibr yn pasio rhwng rholiau gyda phwysau trwm i wasgu gymaint o ddŵr a phosib.
Yr adran sychu, mae’r broses sychu yn tynnu cynnwys y dwr lawr i lefel o tua 6%, a bydd yn debygol o aros ar amodau atmosfferig tu mewn nodweddiadol.
Yr adran calendro yw ble mae’r dur trwm yn rholio’r papur sych yn llyfn.
Papers and cards originate from wood. It is pulped then processed. See videos blow
Papurau a byrddau - Byrddau wedi'u hailgylchu
Byrddau ailgylchu
Yn aml mae cerdyn ailgylchu yn cael ei ddefnyddio ar gyfer pecynnau.
Mae deddfwriaeth (deddfau a bennir gan lywodraethau) yn galw ar gwmnioedd i ddefnyddio mwy o ddeunyddiau ailgylchu, gan gynnwys cardiau.
Cerdyn ailgylchu
Papurau a byrddau - Pwysau a thrwch
Defnyddio micronau i fesur trwch papur a byrddau. Bod papur a bwrdd yn aml yn cael ei fesur mewn gsm (gram y metr sgwâr).
Mae PWYSAU papur yn cael ei fesur gan faint mae metr sgwar yn pwyso. Dyma werth mewn gram y metr sgwar (gsm). Mae papur ysgafn iawn tua 60 gsm tra mae papur llungopio rhad cyffredin tua 80 gsm. Mae gan bapur trwchus e.e. papur o ansawdd i ysgrifennu llythyr yn amlwg yn teimlo’n wahanol tua 90 ~ 100 gsm. Mae papur cetris tua 120 ~ 150 gsm ac yn amlwg trymaf yw’r papur y mwyaf trwchus ydyw.
Mae TRWCH paper a cherdyn yn cael ei fesur mewn MICRONAU. Mae llawer o argraffwyr yn dangos uchafswm trwch (microns) yr argraffydd. Mae rhan fwyaf o focsys cerdyn (bwyd, wyau pasg ac ati tua 300 – 400 micronau).
Siart Maint Papur
Gwead yw teimlad yr arwyneb, llyfn, garw ayyb
Papurau a byrddau - Priodweddau ffisegol
Priodweddau ffisegol a gweithio papur a bwrdd, gan gynnwys: gwead, pwysau, trwch, cryfder, gorffeniad arwyneb, tryloywder, y gallu i blygu ac amsugnedd.
Gwead patrwm rheolaidd
Gwead patrwm afreolaidd
Gall ansawdd a graen y cerdyn effeithio cryfder, gorffeniad arwyneb, y gallu i blygu ac ati.
Gall y graen benderfynu pa mor dda gall cerdyn blygu. Mae bwrdd rhychiog yn enghraifft amlwg y gallwch chi geisio gyda darn o focsys gwastraff - plygu ardraws y bwrdd rhychiog ac yna ar hyd y llinellau rhychiog. Beth wyt ti’n weld?
Mae cardiau llyfn sydd wedi eu gwasgu yn gyffredinol yn amsugno llai. Mae gan gerdyn sydd wedi ei wasgu llai gyda mwy o raen agored ac yn amsugno mwy o leithder yn haws.
Papurau a byrddau - Lamineiddio
Gellir laminiadu papurau, cardiau a byrddau i wella’r cryfder, gorffeniad a golwg.
Manteision - Fel arfer mae laminiadu yn cynnwys taenu plastig ar gerdyn. Gall hyn wneud y cerdyn llawer cryfach, yn wrthsafol i ddŵr ac yn rhoi gorffeniad â sglein (gloss) ar gyfer ddibenion esthetig
Anfanteision - Mae laminiadu yn gymysg o ddau ddeunydd gwahanol iawn ac yn gwneud ailgylchu yn llawer anoddach a drud.
Laminiadu Diwydiannol
Laminiadu i’r cartref/swyddfa