Bài 18: Vật liệu cơ khí

Ý nghĩa của tính công nghệ: chọn lựa phương pháp gia công phù hợp với mỗi loại vật liệu cơ khí , tạo điều kiện thuận lợi nâng cao năng suất lao động trong sản xuất.

- Tính chất công nghệ: Tính đúc, tính hàn, tính rèn, khả năng gia công cắt gọt,…

* Ý nghĩa của tính công nghệ trong sản xuất: dựa vào tính công nghệ để lựa chọn phương pháp gia công hợp lí, đảm bảo năng suất và chất lượng

* Ý nghĩa của tính công nghệ trong sản xuất: dựa vào tính công nghệ để lựa chọn phương pháp gia công hợp lí, đảm bảo năng suất và chất lượng

KL: dễ bị ăn mòn bởi muối, axít, dễ bị ôxi hóa,... dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường hơn so với phi KL; khối lượng riêng thường lớn hơn phi KL, tính cứng cao hơn,...

Sự khác nhau cơ bản giữa kim loại và phi kim loại: Kim loại có tính dẫn điện tốt và phi kim loại không có tính dẫn điện.

Kim loại dễ bị ăn mòn bởi muối, axít, dễ bị ôxi hóa,... dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường hơn so với phi kim loại ; khối lượng riêng thường lớn hơn phi kim loại, tính cứng cao hơn,...
Kim loại đen: thành phần chủ yếu là Fe và C: gang, thép. Kim loại màu: hầu hêt các kim loại còn lại: đồng, nhôm,... So với gang, thép thì đồng, nhôm kém cứng hơn, dẻo hơn, dễ biến dạng hơn, "nhẹ" hơn, không giòn như gang,...

Kim loại dễ bị ăn mòn bởi muối, axít, dễ bị ôxi hóa,... dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường hơn so với phi kim loại ; khối lượng riêng thường lớn hơn phi kim loại, tính cứng cao hơn,...
Kim loại đen: thành phần chủ yếu là Fe và C: gang, thép. Kim loại màu: hầu hêt các kim loại còn lại: đồng, nhôm,... So với gang, thép thì đồng, nhôm kém cứng hơn, dẻo hơn, dễ biến dạng hơn, "nhẹ" hơn, không giòn như gang,...

Sự khác nhau cơ bản giữa kim loại và phi kim loại: Kim loại có tính dẫn điện tốt và phi kim loại không có tính dẫn điện.

*Sự khác nhau cơ bản giữa kim loại đen và kim loại màu: Kim loại đen có chứa sắt và cacbon, kim loại màu không chứa sắt và cacbon, nếu có thì rất ít.

1. Kim loại dẫn điện tốt; phi kim dẫn điện kém hoặc không dẫn điện;
2. Kim loại dễ gia công như dát mỏng, kéo sợi dài còn phi kim thì rất khó hoặc không được;
3. Kim loại dẫn nhiệt tốt hơm phi kim, thậm chí nhiều phi kim là chất cách nhiệt;
4. Đại bộ phận kim loại nặng hơn phi kim;

KL: dễ bị ăn mòn bởi muối, axít, dễ bị ôxi hóa,... dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường hơn so với phi KL; khối lượng riêng thường lớn hơn phi KL, tính cứng cao hơn,...
KL đen: thành phần chủ yếu là Fe và C: gang, thép. KL màu: hầu hêt các KL còn lại: đồng, nhôm,... So với gang, thép thì đồng, nhôm kém cứng hơn, dẻo hơn, dễ biến dạng hơn, "nhẹ" hơn, không giòn như gang,...

Mối ghép cố định không thể tháo ra được, khi tháo ra sẽ làm hỏng vật. Như hàn, dán
Mối ghép động là mối ghép tháo ra được mà không làm hỏng chi tiết, như mối ghép bằng bu lông, mối ghép bằng ốc vít

1.Gang cứng hơn thép, thép cứng hơn nhôm, đồng dẻo hơn thép

7.1. Chất dẻo

Chất dẻo được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong sinh hoạt của con người, như: bao bì, các chi tiết máy trong ngành cơ khí, ngành điện, điện tử… Chất dẻo có ưu, nhược điểm sau:

Khối lượng riêng nhỏ (phần lớn chất dẻo có ), độ bền hóa học tốt, cách điện, cách âm tốt, tính bám dính tốt và đặc điểm là dễ gia công. Tuy nhiên chất dẻo cũng có nhược điểm là: dẫn điện, dẫn nhiệt cũng như khả năng chịu nhiệt kém và dễ bị lão hóa.

Theo tính chất liên kết, chất dẻo có thể phân thành 2 loại:

- Chất dẻo nhiệt rắn: khi đốt nóng sẽ mất tính chảy mềm, không hòa tan. Ví dụ: các loại bakelit, polyamit, epoxi… Các loại chất dẻo nhiệt rắn đều có cấu trúc mạch lưới.

- Chất dẻo nhiệt dẻo: có cấu trúc mạch thẳng và mạch nhánh. Ví dụ: poly izobutilen, poly vinylaxetat…

Các chất nhiệt dẻo thường dùng là:

- Chất dẻo có độ dẻo cao như: PP, PE dùng làm bao bì sản phẩm, chai, lọ…

- Chất dẻo có độ trong suốt như PMMA, PS dùng làm kính máy bay, dụng cụ gia đình, dụng cụ đo.

- Chất dẻo PVC dùng để làm ống, vỏ dây điện, loại này bền trong xăng và hóa chất (không dùng đựng thực phẩm).

- Baketlit, tetolit, polyamit, … có độ cứng và chịu nhiệt cao, thường dùng để chế tạo chi tiết máy.

- Các loại keo dán: phenol focmandehit, epoxi, polyvinylaxetat, acrylat.

7.2. Cao su

Là một polyme hữu cơ, ở nhiệt độ thường có tính đàn hồi rất cao. Cao su chịu kéo tốt, chịu nén kém, không thấm nước, ổn định khi tẩy rửa, cách điện tốt.

Cao su sau khi lưu hóa (với lượng lưu huỳnh từ 1 - 5%) sẽ có cơ tính được cải thiện tốt, môđun đàn hồi tăng và vẫn giữ được các tính chất đàn hồi. Loại này gọi là cao su thường (hoặc cao su dẻo).

Khi lưu hóa với lượng lưu huỳnh lớn sẽ làm cao su cứng hơn, có tính chống mòn, chống axit tốt, nhưng tính đàn hồi kém. Loại này gọi là cao su cứng.

Cao su được sử dụng rộng rãi trong sản xuất để chế tạo lốp ô tô (styren butadience). Cao su nitrile butadience dùng làm các sản phẩm dùng trong môi trường xăng, dầu, mỡ như ống cao su mềm, ống chịu áp lực, ống dẫn hơi, ống dẫn khí. Cao su cứng ebonit được dùng trong công nghiệp điện kỹ thuật.

7.3. Compozit

Là vật liệu kết hợp hay nói cách khác là vật liệu nhiều pha khác nhau về mặt hóa học. Chúng không hòa tan vào nhau mà phân cách nhau bởi ranh giới pha, chúng được tạo ra nhờ sự can thiệp kỹ thuật của con người.

Compozit thông thường có hai pha: pha liên tục trong toàn khối gọi là nền, pha phân bố gián đoạn và được nền bao bọc gọi là cốt. Tính chất cơ học của compozit là sự lựa chọn thích hợp và phát huy những ưu việt của từng pha thành phần, nhưng lưu ý là không phải bao gồm tất cả tính chất của các pha thành phần.

Nền là pha liên tục đóng vai trò liên kết toàn bộ các phần tử cốt tạo thành một khối thống nhất, đồng thời nó che phủ và bảo vệ cốt khỏi môi trường bên ngoài.

Các loại nền thường dùng: chất dẻo, kim loại, gốm.

Cốt là pha không liên tục đóng vai trò là pha tạo nên độ bền, độ đàn hồi và độ cứng.

Các loại cốt thường dùng: chất vô cơ (sợi bo, sợi cacbon, sợi thủy tinh…), chất hữu cơ (sợi polyamit), kim loại (sợi thép không rỉ, bột vonfram, bột molipđen).

Một số loại compozit được sử dụng phổ biến trong cơ khí:

Compozit cốt hạt

Loại này có đặc điểm là các phần tử cốt hạt thường cứng hơn nền thường là các oxit, cacbit…

Hợp kim cứng là compozit cốt hạt trong đó nền là coban còn cốt là các hạt cacbit.

Bê tông là compozit cốt hạt trong đó nền là xi măng, cốt là đá, sỏi, cát.

Compozit cốt sợi

Loại này có độ bền và mô đun đàn hồi riêng cao. Vật liệu nền phải tương đối dẻo, cốt phải có độ bền, độ cứng vững cao. Ngoài ra cơ tính của loại compozit này còn phụ thuộc vào hình dáng, kích thước và sự phân bố sợi.

Các loại compozit sợi sử dụng hiện nay là compozit polyme sợi thủy tinh để làm vỏ xe ô tô, tàu biển, ống dẫn, tấm lót sàn công nghiệp.

Compozit polyme sợi cacbon thường dùng chế tạo chi tiết của máy bay.

Compozit kim loại sợi (nền là Cu, Al, Mg… cốt là sợi cacbon, bo, cacbit silic) loại này chịu nhiệt cao, dùng để chế tạo chi tiết trong tuabin.

7.4. Gỗ

Là nguyên liệu được dùng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp như xây dựng, giao thông, chế tạo máy, tiêu dùng.

- Tính chất chung của gỗ:

+ Gỗ có tính hút ẩm, khi hút ẩm gỗ sẽ bị trương nở.

+ Gỗ có tính hút nước và thẩm thấu nước.

+ Gỗ có tính co rút và giãn nở.

+ Gỗ ẩm sẽ dẫn nhiệt, độ ẩm càng lớn thì tính dẫn nhiệt càng cao, gỗ dẫn nhiệt theo chiều dọc thớ gấp 2 - 2,5 lần theo chiều ngang thớ.

+ Gỗ khô cách điện, để tăng độ cách điện người ta tẩm gỗ bằng dung dịch parafin hoặc keo nhân tạo.

+ Gỗ có cấu tạo không đồng nhất theo các chiều, có khối lượng riêng lớn, khả năng chịu lực lớn. Chịu lực dọc thớ tốt, chịu kéo tốt hơn chịu uốn, nén và cắt.

- Ưu điểm:

+ Nhẹ, chắc, vật liệu tự nhiên dễ kiếm, dễ gia công.

+ Chịu lực khá tốt (chịu nén cao hơn gạch và bê tông).

+ Cách điện tốt.

- Nhược điểm:

+ Cơ tính không đồng nhất, nhiều khuyết tật.

+ Dễ bị mục, mối mọt.

Phi kim loại:

- Đặc tính:

+ Dễ gia công không bị ôxi hóa, ít bị mài mòn

+ Khả năng dẫn điện, dẫn điện kém

Gồm:

a. Chất dẻo:

-Hay còn gọi là nhựa pôilime

- Là sản phầm được tổng hợp từ chất hữu cơ, cao phân tử, than đá, dầu mỏ

có 2 loại:

-Chất dẻo nhiệt:

+ Nhiệt độ nóng chảy thấp, nhẹ dẻo, có khả năng chế biến lại

Ứng dụng: Dùng trong sản xuất các vật dụng gia đình như: áo mưa, dép can...

- Chất dẻo rắn:

+ Hóa rắn ngay sau khi bị ép dưới áp suật, nhiệt độ. Chiuij nhiệt cao, có độ bền, nhẹ

+Uứng dụng: dùng trong chế taojc ác chi tiết máy: bánh răng, ổ đỡ vỏ bút máy

b. Cao su

- Là vật liệu dẻo, có khả năng đàn hồi, khả năng giảm chấn ddoongj tốt, cách điện và các âm. Gồm cao su tự nhiên và cao su nhân tạo.

- Ứng dụng: dùng làm săm lopps, đai truyền, vòng đệm, sảm phẩm cách điện

Cần phải truyền chuyển đông vì các bộ phạn của máy thường đặt xa nhau và có tốc độ ko giống nhau, song đều đc dẫn động từ một chuyển động ban đầu. Do đó, cơ cấu truyền chuyển động có nhiệm vụ truyền và biến đổi tốc độ cho phù hợp vs tốc độ của các bộ phận trong máy.

Chất dẻo là sản phẩm được tổng hợp từ các chất hữu cơ cao phân tử , dầu mỏ , than đá, khí đốt , .....

* Chất dẻo nhiệt có nhiệt độ nóng chảy thấp , nhẹ, dẻo, không dẫn điện , không bị oxi hóa , ít bị hóa chất tác dụng , dễ pha màu và có khả năng chế biến lại

VD : làn , rổ , cốc , can , dép , ......

* Chất dẻo nhiệt rắn được hóa rắn ngay sau khi ép dưới áp suất , nhiệt độ gia công , là loại chịu được nhiệt độ cao , có độ bền cao , không dẫn điện , không dẫn nhiệt

VD : bánh răng , ổ đỡ , vỏ bút máy , .....