Samarbejde med Olsen Metal A/S Indhold

Transkript

1 Samarbejde med Olsen Metal A/S Indhold Indledning... 2 Inden besøget:... 2 Selve besøget:... 3 Efter besøget... 4 Beregning af tryk til stansemaskinen:... 4 Røntgen:... 4 Miljøbelastning... 4 Opgavedelen... 5 Opgave 1: Fra udgravning til butik... 5 Opgave 2: Metaller egenskaber... 5 Opgave 3: Undersøg metalstængerne... 6 Opgave 4: Mere om metaller... 7 Opgave 5: Tikronen... 7 Foreløbig forslag til yderlige arbejde:... 9 Far, hvordan laver man egentlig aluminium?... 10

2 Indledning Nærværende linjer er et samlet overblik over aktiviteter i forbindelse med Kloge Hænder 2016, refleksioner over forløbet og nogle perspektiver på arbejdet den 2. juni med 8. årgang. Refleksioner til forberedende timer er skrevet ind som fodnoter. Inden besøget: Vi brugte 1½ time på følgende opgaver: 1 Introduktion til Kloge hænder, Olsen metal, Vigtigt at bruge både hoved og hænder Fra min til butik: Eleverne laver begyndelsen til et flowdiagram fra metallets udvinding til salg i en butik 2 Metaller egenskaber: Elektrisk ledende; eksempler fra hverdagen, ledninger 3 Varme ledende; eksempler fra hverdagen, radiatorer Undersøg metalstængerne: Eleverne beskrev metalstænger, (farve, fornemmelse af vægt, styrke) Derefter beregnede de rumfanget og vejede stængerne Til sidst bestemte eleverne massefylden på de enkelte metaller 4 Undersøgelse (internettet): Hvad er let- og tungmetal og hvor ligger grænsen? Hvad er en legering? 5 Tikronen (forsøg) Bestem %-indholdet af kobber/nikkel i en tikrone. Detaljeret opgaveark på side Der er ingen tvivl om, at der skal bruges 3 timer på introforløbet. Nedenstående er en række kommentarer til hvordan forløbet kan forlænges 2 Flowdiagrammet kan være på et selvstændigt ark. Fra dette arket kan eleverne klippe udsagn ud, sætte dem på en planche og præsentere dem 3 Spændingsmåling med mulitmeter på forskellige metaller. IKKE AFPRØVET 4 Flere opgaver med massefylde er ønskeligt 5 Der skal arbejdes med hvorfor, metaller legeres og de mest almindelige legeringer Side 2

3 Selve besøget: Eleverne var delt i 4 grupper a ca. 5 elever. Efter en kort introduktion til virksomheden og et kig på nogle af deres produkter, fik eleverne en rundvisning på virksomheden af to unge medarbejdere. I næste runde blev eleverne fordelt på en række stationer, der i rækkefølge så således ud: Hvad koster det at producere et emne? Omkostninger og indtjening på Olsen metal Salg i butikken Tegning i af emnet i 3D -program Opmåling af emne og indtastning af data i CAD program på PC. Klipning af emnet I forhold til tegningen klippes emnet i den rigtige størrelse Stansning af emnet Emnet stanses. Snak om hvor meget tryk der skal til. Emnet trykkes i den rigtige form. Data er indtastet i PC-en og eleverne færdiggører trykningen Røntgenmåling Eleverne ser hvordan man måler mængden af forskellige metaller i en plade ved hjælp af røntgen. Der måles desuden højde på emnet og maskinen, der måler indre volumen demonstreres. Til sidst pudses materialet med sprit. I forhold til næste gang, skal vi være opmærksom på fagudtryk; klippe metaller, stanse, syrefast osv. Side 3

4 Efter besøget Beregning af tryk til stansemaskinen: Formlen er som følger: Tryk = 3,14 * ødis * tykkelse på pladen * værdi for det enkelte metal Ødis = diameter (måles i millemeter) Værdi for det enkelte metal: Jern og messing: 0,50 Aluminium: 0,30 Rustfri stål: 0,55 Opgave 1: beregn det tryk maskinen skal sættes til for at stanse en cirkel ud Metal Ødis Pladetykkelse Tryk Røntgen: Det kunne være interessant at vide noget om hvordan røntgenapparatet virker Miljøbelastning Hvad sker der med overskudsmetal og med olierester fra de forskellige arbejdsprocesser? Side 4

5 Opgavedelen Opgave 1: Fra udgravning til butik Sæt tal i de tomme felter til venstre for sætningerne. Det første led i processen skal have nr. 1 osv. Salg i butik Vasen designes Metallet forarbejdes til f.eks. en vase Vasen udstilles og sælges i butikken Udvinding af metal fra råmateriale Transport fra mine til forarbejdning af metallet Fabrikken bearbejder metallet fra pladerne Vasen transporteres til butikken Udgravning af råmaterialer fra minen Pladerne transporteres til fabrikken Opgave 2: Metaller egenskaber Her er to forslag: 1. Lav et lille elektrisk kredsløb, hvor metallet indgår. Elektrisk ledeevne Her er to forslag: Varme- ledningsevne 1. Kog 2-3 dl vand i et bægerglas og sæt elektroderne ned i. Mærk efter hvornår du kan mærke, at varmen stiger op i metallet. Side 5

6 Opgave 3: Undersøg metalstængerne Først skal de vejes. Noter resultater i skemaet herunder Find rumfanget fra de forskellige metalstænger Brug følgende formel: V = π*r 2 *h (V = rumfang, r = radius og h = højde. Π sættes til 3,14) Noter resultater i skemaet herunder Udregn derefter massefylden: Mf: vægt/rumfang) Sammenlign jeres resultat med metaller i den grå tabel og gæt på et metal. Genstand Vægt Rumfang Massefylde (g/cm3) Vores gæt Beskriv denne (farve, udsende, vægt ) Metal Massefylde (g/cm3) Bly 11,34 Kobber 8,93 Jern 7,88 Tin 7,30 Zink 7,13 Aluminium 2,70 Magnesium 1,74 Side 6

7 Opgave 4: Mere om metaller Hvad definerer let- og tungmetal? Skriv her: Hvad er en legering? Skriv her: Opgave 5: Tikronen Vi ved at en tikrone består af aluminium, nikkel og kobber. Aluminiums massefylde er 2,7 g/cm3, medens de to øvrige metallers massefylde er 8,8 g/cm3 Første del: Vej ti tikronemønter: Vægt: Anden del: Hæld 50 ml vand i et måleglas. Lad de ti mønter glide ned i måleglasset: Hvor højt er vandmængden: Træk derefter 50 ml fra resultatet: (det er rumfanget) Nu skal du dividere vægten med rumfanget: (massefylden) På y-aksen skal du finde værdien af massefylden og gå vandret indtil den skrå linje. Der hvor du rammer linjen, skal du derefter gå lodret ned til x-aksen. Der hvor du rammer x.-aksen kan du se procentværdien af nikkel og kobber: Side 7

8 Side 8

9 Foreløbig forslag til yderlige arbejde: Geo: Hvor og hvordan finder vi metallerne og udvinding af disse Temakort. Folkeskolens atlas side XXX Hvordan udvindes jern? Hvordan udvindes aluminium? Se WORD FIL Opgave 1: Bindinger Hvilke typer kemiske bindinger findes der? Beskriv disse og kom med eksempler Link: NB: Kræver unilogin Opgave 2: Galvanisering Hvad er galvanisering? Hvilke to galvaniseringsmetoder findes? Kan man sige at galvanisering har noget med bæredygtighede at gøre? Side 9

10 Far, hvordan laver man egentlig aluminium? Når man skal lave aluminium starter man med bauxit, som udvindes i miner i blandt andet Australien. Bauxitten indeholder 30-60% aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) som adskilles fra bauxittens andre bestanddele (bl.a. jernoxid samt silicium- og titaniumdioxid) gennem Bayer-processen. Den gør brug af 250 grader varm natriumhydroxid til at udvaske og opløse aluminiumoxiden. Urenhederne, der ikke bliver opløst, kan filtreres fra, hvorefter den tilbageværende aluminiumhydroxid opvarmes til 1050 grader så aluminiumoxiden gendannes og bundfældes. Herefter omdannes aluminiumoxiden til rent aluminium ved at opløse det i flydende kreolit (Na 3 AlF 6 ), som har en temperatur på lige under 1000 grader. Det foregår i et stålkar der er foret med kulstof. Denne foring fungerer som negativ elektrode i den efterfølgende elektrolyseproces der får den rene aluminium til at udfælde sig. Da aluminium har en højere massefylde end kreolit samler det sig i flydende form i bunden af karret, hvorfra det kan opsamles. Fremstillingsprocessen er ekstremt energikrævende, så den udføres kun i lande hvor el-prisen er tilstrækkeligt lav, som fx på Island eller i Norge. Det kræver ca kilowatttimer at fremstille et ton aluminium, så der er mange penge at spare på at genbruge det. Efter elektrolyseprocessen kan der tilsættes andre stoffer for at ændre metallets egenskaber. Herefter kaldes metallet for en legering. Men hvordan finder man ud af hvilken legering der er smart at bruge? Egenskaberne ændrer sig i takt med, at indholdet af tilsætningsstoffet øges, og de to stoffer kombineres på forskellig vis, afhængig af temperatur og blandingsforhold. For at få overblik over disse faser kan man opstille et fasediagram ved at se på nedkølingen af række legeringer. Når legeringen skifter fase fra flydende til fast vil nedkølingen ske langsommere, da der skal bruges energi til overgangen, og det vil give et udsving på en kurve med temperaturen som funktion af tiden. Hvis det er et rent metal, eller en eutektisk legering, stopper temperaturfaldet helt indtil alt materiale har skiftet fase. Med de målinger kan man opstille et fasediagram som dette: Side 10

11 Her er tale om et ret simpelt fasediagram med få faser. Helt til venstre består legeringen af ren aluminium og til højre ren silicium. Derimellem befinder legeringen sig i fast opløsnings form, flydende form og som en ikke opløst blanding af de to stoffer. Dog kan aluminium ikke opløses i silicium, så der vil kun være silicium opløst i aluminium, samt ren silicium og de to stoffer i flydende form at finde i dette fasediagram. Mængden af Si samt temperaturen afgør hvilken fase legeringen befinder sig i. Ved at se på diagrammet er det muligt at bestemme mængden af fast og flydende materiale, samt sammensætningen af hver af disse for et bestemt punkt i diagrammet. Side 11