Giáo trình Vật liệu (Nghề Công nghệ ô tô Cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XƠ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC GIÁO TRÌNH Mơm học: Vật liệu NGHỀ: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12 tháng 12 năm 2019 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng điện xây dựng Việt Xơ Ninh Bình - 2019 TUN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo nghề tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho học viên học nghề thợ sửa chữa ô tô kiến thức lý thuyết thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống ô tô Hoặc học nghề khí Tơi có biên soạn giáo trình: Vật liệu học với mong muốn giáo trình giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững kiến thức ô tô Cơ ứng dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm ba chương: Chương1 Nhơm hợp kim nhôm Chương Gang thép Chương Vật liệu phi kim loại Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình dạy nghề Tổng cục Dạy nghề phê duyệt, xếp logic đọng Sau học có tập kèm để sinh viên nâng cao tính thực hành mơn học Do đó, người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Mỗi Chương biên soạn với nội dung gồm: số nội dung vật liệu dùng để chế tạo ô tô, số nhiên liệu đốt cháy, nhiên liệu bôi trơn sử dụng ô tô Mặc dù cố gắng chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Ninh Bình, ngày… tháng… năm 2019 MỤC LỤC ĐỀ MỤC Chương Nhôm hợp kim nhôm 1.1 Giản đồ nhôm 1.2 Đặc điềm nhôm hợp kim nhôm 1.3 Phân loại hợp kim nhôm 1.4 Quan sát tổ chức tế vi hợp kim nhôm Chương Gang thép 2.1 Giản đồ sắt - bon 2.2 Đặc điểm sắt thép 2.3 Gang 2.4 Thép kết cấu 2.5 Thép hợp kim 2.6 Quan sát tổ chức tế vi gang thép Chương Vật liệu phi kim loại 3.1 Chất dẻo 3.2 Cao su - amiăng 3.3 Vật liệu bôi trơn làm mát 3.4 Nhiên liệu TRANG 7 10 13 15 20 20 27 30 40 44 60 66 66 66 67 75 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU HỌC Mã số mơn học: MH 10 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08, MH 09, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 17, MĐ 18, MĐ 19 - Tính chất: Là mơn sở nghề bắt buộc - Có ý nghĩa vai trò quan trọng việc cung cấp kiến thức kỹ cho học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô II Mục tiêu mơn học: - Vẽ giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – bon - Trình bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhôm, gang thép - Nhận dạng loại hợp kim nhôm, gang thép - Trình bày cơng dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bôi trơn, nước làm mát , xăng, dầu diesel dùng ô tô - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận III Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số TT I Tên chương, mục Nhôm hợp kim nhôm 1.1 Giản đồ nhôm - silic 1.2 Đặc điểm nhôm hợp kim nhôm 1.3 Phân loại hợp kim nhôm 1.4 Quan sát tổ chức tế vi hợp kim nhôm II Gang thép 2.1 Giản đồ sắt - bon 2.2 Đặc điểm sắt thép 2.3 Gang 2.4 Thép kết cấu 2.5 Thép hợp kim Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực hành số thuyết Bài tập 15 2 21 3 3 Kiểm tra 1 14 3 3 1 2.6 Quan sát tổ chức tế vi gang thép III Vật liệu phi kim loại 3.1 Chất dẻo 3.2 Cao su - amiăng - compozit 3.3 Vật liệu bôi trơn làm mát 3.4 Nhiên liệu Tổng cộng 2 45 2 2 30 12 CHƯƠNG NHÔM VÀ HỢP KIM CỦA NHÔM Mã số chương 1: MH 10 - 01 Mục tiêu: - Vẽ giải thích giản đồ nhơm - silic - Trình bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhôm - Nhận dạng hợp kim nhôm - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học Nội dung: 1.1 GIẢN ĐỒ NHƠM Mục tiêu: - Vẽ giải thích giản đồ nhôm - silic 1.1.1 Giản đồ nhôm – nguyên tố hợp kim Để có độ bền cao người ta phải hợp kim hóa nhơm tiến hành nhiệt luyện, hợp kim nhơm có vị trí quan trọng chế tạo khí xây dựng Khi đưa nguyên tố hợp kim vào nhôm (ở trạng thái lỏng) thường tạo nên giản đồ pha Al - nguyên tố hợp kim biểu thị hình 1.1, tiên (khi lượng ít) ngun tố hợp kim hòa tan vào Al tạo nên dung dịch rắn thay α Al, vượt giới hạn hòa tan (đường CF) tạo thêm pha thứ hai (thường hợp chất hóa học hai ngun tố), sau vượt q giới hạn hịa tan cao (điểm C hay C’) tạo tinh dung dịch rắn pha thứ hai kể Do dựa vào giản đồ pha hệ hợp kim nhơm phân thành hai nhóm lớn biến dạng đúc Hình 1.1 Góc nhơm giản đồ pha Al - nguyên tố hợp kim - Hợp kim nhôm biến dạng hợp kim với hàm lượng thấp nguyên tố hợp kim (bên trái điểm C, C’) tùy thuộc nhiệt độ có tổ chức hồn tồn dung dịch rắn nhơm nên có tính dẻo tốt, dễ dàng biến dạng nguội hay nóng Trong loại cịn chia hai phân nhóm khơng có hóa bền nhiệt luyện + Phân nhóm khơng hóa bền nhiệt luyện loại chứa hợp kim (bên trái F), nhiệt độ có tổ chức dung dịch rắn, khơng có chuyển biến pha nên khơng thể hóa bền nhiệt luyện, hóa bền biến dạng nguội mà thơi + Phân nhóm hóa bền nhiệt luyện loại chứa nhiều hợp kim (từ điểm F đến C hay C’), nhiệt độ thường có tổ chức hai pha (dung dịch rắn + pha thứ hai), nhiệt độ cao pha thứ hai hòa tan hết vào dung dịch rắn, tức có chuyển pha, nên ngồi biến dạng nguội hóa bền thêm nhiệt luyện Như hệ hợp kim với độ hịa tan nhơm biến đổi mạnh theo nhiệt độ có đặc tính - Hợp kim nhôm đúc hợp kim với nhiều hợp kim (bên phải điểm C, C’), có nhiệt độ chảy thấp hơn, tổ chức có tinh nên tính đúc cao Do có nhiều pha thứ hai (thường hợp chất hóa học) hợp kim giịn hơn, khơng thể biến dạng dẻo Khả hóa bền nhiệt luyện nhóm có khơng cao khơng có biến đổi mạnh tổ chức nung nóng Ngồi hợp kim sản xuất theo phương pháp truyền thống cịn có hợp kim nhôm chế tạo theo phương pháp không truyền thống, hợp kim bột (hay thiêu kết) hợp kim nguội nhanh 1.1.2 Giản đồ hợp kim nhôm - mangan Theo giản đồ pha Al - Mn, giới hạn hòa tan cao Mn Al (dung dịch rắn α) 1,8% 6590C giảm nhanh theo nhiệt độ, vượt giới hạn hòa tan hai nguyên tố kết hợp với thành Al6Mn Với thành phần α dùng với (1,0 ÷ 1,6)%Mn phải thuộc hệ hóa bền nhiệt luyện, song thực tế tạp chất thường có Fe, Si độ hịa tan Mn α giảm nhanh (ví dụ với 0,1%Fe 0,65%Si 5000C nhơm hịa tan 0,05%Mn), khơng có biến đổi giới hạn hòa tan mangan theo nhiệt độ, nên hệ hóa bền biến dạng nguội Về tính, hợp kim biến dạng hệ Al - Mn nhạy cảm với biến dạng nguội (giới hạn chảy tăng ÷ lần) có nhiệt độ kết tinh lại tăng lên, cịn hình thành pha α dạng nhỏ mịn, phân tán Hợp kim Al - Mn dễ biến dạng dẻo, cung cấp dạng bán thành phẩm khác (lá mỏng, thanh, dây, hình, ống ,) chống ăn mịn tốt khí dễ hàn, dùng để thay mác AA 1xxx yêu cầu tính cao 1.1.3 Giản đồ hợp kim nhôm – magiê Như thấy từ giản đồ pha Al - Mg, giới hạn hòa tan Mg Al thay đổi mạnh theo nhiệt độ: 15% 4510C, không đáng kể nhiệt độ thường, vượt giới hạn hòa tan hai nguyên tố kết hợp với thành Mg2Al3 (pha β giản đồ) song lại phân bố biên hạt với dạng liên tục, tác hại mạnh đến tính chống ăn mịn (gây ăn mòn tinh giới ăn mòn ứng suất) Vì sau biến dạng nguội hợp kim ủ ổn định hóa 3000C để tránh kết tụ hợp chất biên giới Để tránh tạo nên lưới Mg2Al3 người ta thường dùng < 4%Mg, số trường hợp đặc biệt lên tới (6 ÷ 7)% đạt độ bền cao dễ bị ăn mịn hơn, với mác điển hình AA 5050, AA 5052, AA 5454 1.1.4 Giản đồ hợp kim nhôm - silic Hợp kim nhôm - silic đúc đơn giản gồm hai cấu tử với 10 - 13%Si (AA 423.0 hay AA2) Theo giản đồ pha Al - Si (hình 1.2) với thành phần hợp kim có nhiệt độ chảy thấp nhất, tổ chức tinh với tính Hình 1.2 Góc Al giản đồ Al – Si (đường chấm chấm ứng với biến tính) đúc tốt Tuy đúc thơng thường dễ bị tổ chức tinh thô tinh thể silic thứ (trước tinh) biểu thị hình 1.3a, Si thứ thơ to Si tinh dạng kim vết nứt bên trong lòng dung dịch rắn α (thực chất nhơm ngun chất với tính thấp, σb = 130MPa, δ = 3%) Nếu qua biến tính muối Na (2/3NaF + 1/3NaCl) với tỷ lệ (0,05 ÷ 0,08)%, điểm tinh hạ thấp xuống khoảng (10 ÷ 20)0C dịch sang phải, hợp kim luôn trước tinh với tổ chức α tinh (α + Si), nhờ kết tinh với độ nguội lớn nên Si tinh nhỏ mịn (hạt tròn, nhỏ) biểu thị hình 1.3b, làm cải thiện mạnh tính, σb = 180MPa, δ = 8% Tuy nhiên với tính khơng đáp ứng yêu cầu thực tế nên thường sử dụng Trong thực tế thường sử dụng silumin phức tạp tức ngồi Si cịn có thêm Mg Cu Hình 1.3 Tổ chức tế vi hợp kim Al - (10 ÷ 13)%Si: a khơng biến tính, b có qua biến tính Các hợp kim Al - Si - Mg(Cu) Là hợp kim với khoảng Si rộng (5 ÷ 20)% có thêm Mg (0,3 ÷ 0,5)% để tạo pha hóa bền Mg2Si nên hệ Al-Si-Mg (ví dụ mác AA 356.0) phải qua nhiệt luyện hóa bền Cho thêm Cu (3 ÷ 5%) vào hệ Al-Si-Mg kể cải thiện thêm tính có tính đúc tốt (do có thành phần gần với tinh Al-Si-Cu) nên dùng nhiều đúc piston (AA 390.0, AЛ26), nắp máy (AЛ4) động đốt Hợp kim nhơm cịn dùng làm ổ trượt Trong năm gần bắt đầu đưa vào sử dụng hợp kim nguội nhanh hợp kim bột thiêu kết 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM Mục tiêu: - Trình bày đặc điểm loại hợp kim nhơm 1.2.1 Nhơm Là kim loại màu có ánh kim (ánh bạc), khối lượng riêng 2,7g/cm3 nhẹ sắt lần thường sử dụng công nghệ hàng không vận tải điện xa, 1.2.1.1 Đặc tính chủ yếu - Dẫn điện tốt, độ dẫn điện nhôm 62% đồng nhiên khối lượng riêng đồng gấp 3,3 lần nhơm để có đặc tính dẫn 67 + Độ nhớt động lực học  (Ns/m2 ): Đặc trưng cho mức độ liên kết với phần tử chất lỏng, lực cản chuyển động lớp chất lỏng lớp khác + Độ nhớt động  (cm2/s = St);  = / * Nhiệt đông đặc: Đặc trưng cho khả tăng độ nhớt dầu bơi trơn * Tính bơi trơn: Khả đảm bảo ma sát trạng thái giới hạn * Nhiệt độ bốc cháy: Đặc trưng cho khả an tồn phịng cháy biến chất * Độ bền hố học: Đánh giá khả ổn định tác dụng môi trường làm việc 3.3.1.2 Dầu bôi trơn động a Điều kiện làm việc động Đéng đốt làm việc điều kiện phức tạp: Nhiệt độ cao tải trọng thay đổi Động xăng khởi động nhiệt độ thấp, tải trọng không đầy xăng bay không hết mà dạng lỏng nén chảy xuồng đáy máy làm loÃng dầu nhớt Động điêzen làm việc điều kiện tải trọng lớn, áp suất gối đỡ cao, khó tạo màng dầu bôi trơn Động kỳ pha nhớt vào xăng theo tỷ lệ dầu/xăng 1/25 để bôi trơn Trong điều kiện làm việc phức tạp, loại động khác làm cho tính làm việc dầu bôi trơn bị phá huỷ Để thoả mÃn điều kiện làm việc cho loại động cơ, dầu bôi trơn phải có yêu cầu sau b Yờu cu k thut dầu bơi trơn động cơ: + Có độ nhớt thích hợp Ví dụ: Độ nhớt thích hợp nhiệt độ làm việc 5,5 cSt, nhiệt độ 100 0C 15 cSt + Có độ bám cao Để tăng khả dính bám dầu phải pha thêm vào dầu phụ gia polyacrynat, polyizobutylen,… dầu dính bám bề mặt cịn tạo khả làm kín + Có nhiệt độ cháy cao, nhiệt độ đơng đặc thấp Đông đặc gây cản trở lưu thơng dầu, động khó khởi động khơng khởi động trạng thái nguội Yêu cầu nhiệt độ tự cháy dầu động từ (220  250)0C: + Có tính ổn định tốt 68 + Có độ cao + Có khả chống xy hố, chống ăn mịn Ví dụ để nâng cao tính chống ăn mịn số phận dùng dầu có pha tạp chất béo (1,5  2) % chống gỉ, pha thêm phụ gia phênol, amin thơm chống ô xy hoá dầu c Phân loại, ứng dụng + Phân loại dầu bôi trơn động * SNG phân loại theo tốc độ quay trục khuỷu theo nhóm M Dầu nhớt A Dầu dùng cho động xăng B Dầu dùng cho động Diesel Б Động có tải trọng nhẹ B Động cơng suất số vịng quay trục khuỷu trung bình Г Động cơng suất thấp, số vịng quay trục khuỷu > 2000V/F E Động cơng suất số vịng quay trục khuỷu nhỏ Д Động có số vịng quay trục khuỷu lớn, làm việc nặng Động xăng; Động Diesel; * Theo hiệp hội kỹ sư Mỹ API - SAE (American Petrolium Institute Society of Automotive Engineers) + Dầu dùng cho động xăng có cấp SA Động xăng tải trọng nhỏ SB Động xăng nhẹ nhàng SC Động xăng xe nhỏ SD Động xăng trung bình (xecon, xe tải trung bình) SE Động xăng xe tải lớn, chống xy hoá dầu SF Động xăng đại SG Cấp tiêu biểu + Dầu dùng cho động Diesel có cấp CA Động Diesel tải trọng nhỏ CB Động Diesel nhẹ nhàng CC Động Diesel xe nhỏ CD Động Diesel trung bình (xecon, xe tải trung bình) CE Động Diesel xe tải lớn, chống xy hố dầu Cấp W Khởi động lạnh Khơng có W phân loại dựa sở độ nhớt 100 0C Khi phân loại theo độ nhớt (SAE) dựa vào điều kiện làm việc, trạng thái làm việc, môi trường làm việc…bằng thực nghiệm, dựa tiêu chuẩn độ nhớt khởi động lạnh độ nhớt khả bơm với mục đích để đầu 69 đừng nhớt khởi động trì màng dầu động làm việc chế độ nhiệt cao Ví dụ: API- SAE-10W/40-SF/CC Nhớt bơi trơn cho động xăng (S) đại (F) động Diesel (C) có hàm lượng lưu huỳnh S ≤ 1% viện dầu khí Hoa Kỳ qui định hiệp hội tơ, có độ nhớt 10 cSt mùa đông 40 cSt mùa hè Viện dầu lửa Mỹ (API) qui định SAE 25W; SAE 60; SAE 10W/30 sử dụng nhiệt độ môi trường từ (5  38) 0C Cấp độ nhớt SC/SD dùng bôi trơn động xe con, xe tải nhỏ Cấp SE/CC giới công nhận dùng phổ biến Việt Nam Việt Nam khí hậu bốn mùa nhiệt độ 0C phân loại dầu dựa tiểu chuẩn chủ yếu theo SAE - Ứng dụng: Bảng đặc tính số loại dầu nhớt Tên gọi Tỷ khối  (g/cm3) S; C Nhiệt độ Bốc Tự cháy cháy Độ nhớt (cSt) 40 OC 100 API OC BP Super 0,892 V S; C 220 - 18 161 18 SAE20W/50 SF/CC Energol 0,893 S 240 146 14,5 SAE-40 HDX 0,904 C Khác nghiệt 249 20,0 SAE-50 SE/CC -9 144 14,6 -9 144 Power 0,897 stoke-4T Xe gắn 240 máy kỳ Power 0,897 stoke-2T Xe gắn 240 máy kỳ Các loại dầu nhớt động sử dụng hiệt Loại dầu nhớt ng dng ENERGOL HD40, HD50 Dùng cho tất loại động xăng Diesel có tải trọng trung bình hút khí tự nhiên (theo 70 Power stoke-4T Power stoke-2T BP Super V API: SE/CC) Dùng cho loại xe gắn máy có động kỳ Dùng cho loại xe gắn máy có động kỳ Dùng cho tất loại động xăng Diesel kiểu cũ nh- đại (trừ động Diesel theo tiêu chuẩn MIL-L-2104 B), theo API: SF/CC Bảng qui đổi số loại dầu nhớt T Ứng dụng ương đương SAE-30 HD, Shell Rotella Oil-30 HD, D 11 Động Diesel Super Mobil Oil-30 HD, Castrol dizel DC 11 kỳ, Special-30, Energol-30 HD động Diesel kỳ, SAE-40, Energol-40, Castrol-40, Mobil AK-15 Động xăng kỳ, Oil Special-40, Shell Talpa Oil-40F (Nga) động Diesel kiểu cũ, truyền động máy kéo, máy thi công, máy xây dựng Shell X-100 Multigrade 20W/40, SAE M 10B Động xăng cường 20W/30 AK Z hoá, động Diesel cơng suất trung bình BP Super V (SAE 20W/50) Động xăng đại động Diesel làm việc có tải trọng nặng Vanellus C3 Động Diesel tăng áp Loại dầu nhớt 3.3.1.3 Dầu bôi trơn hệ thống truyền động a Điều kiện làm việc hệ thống truyn lc Hệ thống truyền lực (bánh răng, ổ lăn, ổ trựơt, trục) làm việc bề mặt chúng chịu áp lực lớn (30.000kG/cm2) với vận tốc tr- ợt cao tải trọng phức tạp Điều kiện làm viƯc cđa c¸c chi tiÕt hƯ thèng trun lùc kín nhiệt độ không cao Do thời gian thay dầu đ- ợc kéo dài (hàng năm 71 đến lúc sửa chữa), dầu truyền lực có yêu cầu kỹ thuật không đòi hỏi khắt khe mà cần đáp ứng đ- ợc yêu cÇu sau b Yêu cầu kỹ thuật dầu truyền lực + Có độ nhớt thích hợp: Độ nhớt dầu truyền lực thường cao độ nhớt dầu động cơ, thường từ (80  250) cSt 40 0C Ví dụ SAE - 80, SAE - 90 + Có độ cao: Sạch để khơng mài mịn ăn mịn chi tiết máy q trình làm việc bảo quản nhằm tăng tuổi bền chi tiết máy + Có số tính chất khác: Khơng ăn mịn kim loại hợp kim, có khả chống ơxy hố, ổn định tính chất khơng bị biến chất c Phân loại ứng dụng Hiện phân loại dầu truyền lực theo độ nhớt 40 0C Theo SAE độ nhớt cho dầu truyền động 90 cSt 40 0C Theo SNG chế tạo có pha thêm số tạp chất chống ăn mòn, như: (2,5  3) %S; (2  2,5) %Ba; (1  1,5) %Zn; (1,4  1,7) %P Các nước chế tạo dầu truyền động thường ký hiệu thêm chữ EP, GX, MP,… để dễ phân biệt Ví dụ SAE-90-EP; GX-90,… 3.3.1.4 Mỡ Bơi Trơn a Khái quát chung Mỡ bôi trơn chất nhão màu hổ phách, hỗn hợp dầu khoáng dầu tổng hợp có pha thêm 6% đến 25% chất làm đặc, nhiệt độ làm việc từ (20  25) 0C Mỡ bôi trơn làm điều khác nhau, theo vị trí Mỡ chịu tải trọng lớn, khả tích trữ lại bề mặt làm việc kém, mơi trường làm việc kín, tiếp xúc với nước,… Vì mỡ cần có số yêu cầu sau b Một số yêu cầu mỡ bôi trơn - Nhiệt độ nhỏ giọt cao: Nhiệt độ nhỏ giọt nhiệt độ mà mỡ nhỏ giọt kéo sợi dài xuống đáy ống nghiệm làm thí nghiệm Muốn đạt yêu cầu giữ lâu bề mặt cần bôi trơn độ nhỏ giọt mỡ phải cao nhiệt độ sử dụng từ (10  20) 0C - Có độ xun kim thích hợp: Độ xun kim xác định độ lún sâu chì hình nón nặng 150 gam đặt bề mặt mỡ sau giây Độ xuyên kim liên quan tỷ lệ nghịch với độ nhỏ giọt 72 Độ xuyên kim đặc trưng cho tính quánh mỡ, điều kiện cần thiết để mỡ lưu trữ bề mặt làm việc lâu - Có tính ổn định tốt: Là khả mỡ bảo tồn tính chất làm việc môi trường (ổn định gặp nước nhiệt độ, ổn định hoá học, ổn định mạng tổ ong hay thể keo, khơng bị vón cục,…) để thích ứng với mơi trường làm việc - Có độ cao: Sạch học lẫn hố học để bảo đảm khơng ăn mịn mài mịn chi tiết máy làm việc c Phân loại ứng dụng: * Phân loại: - Theo thành phần cấu tạo (trước Liên xô cũ): Mỡ gốc can xi (xơ li đơn): Có khả chịu nước tốt, nhiệt độ nhỏ giọt 85 0C, thường dùng bôi trơn phận làm việc nơi có độ ẩm cao (moay ơ, bơm nước,…) Mỡ gốc Natri (constalin): Có khả chịu nhiệt cao, độ nhỏ giọt cao nên thích ứng với vị trí bơi trơn mà khơng tiếp xúc với nước Mỡ gốc Can xi Natri: Với chất làm đặc xà phịng mang đặc tính loại mỡ - Phân loại theo phạm vi sử dụng: Mỡ vạn YC-1; YC-2,… Mỡ chuyên dùng xiatim-201, YCc-A "phấn chì",… Mỡ bảo quản K-15, xiatim-215,… Mỡ đặc biệt AC - Theo ngày phân loại mỡ xà phịng mỡ khơng phải xà phịng: Có 300 loại mỡ với tên gọi đặc trưng cho hãng Ví dụ Graphit, VP, GP,… * Ứng dụng: Trên thị trường Việt Nam ngày có nhiều loại mỡ, song ô tô xe máy sử dụng phổ biến loại mỡ sau: Mỡ Ứng dụng GREASEL Bôi trơn ổ lăn/ổ trượt có tải trọng nặng, cao tốc ô tô xe máy, máy công cụ, mô tơ điện, ổ lăn đầu trục láp tơ,… (mỡ có màu hổ phách) GREASEL L21-M Bôi trơn khớp nối, điểm treo, gầm trục L2-M thông thường (mỡ màu đen nâu, xám tối) GREASEL L EP Bơi trơn ổ lăn/ổ trượt có tải trọng nặng, cao tốc ô tô xe máy, máy công cụ, mô tơ điện, ổ lăn đầu trục láp ô tô,… chịu nước 73 3.3.1.5 Các loại dầu khác a Khái qt chung: Trên tơ xe máy ngồi sử dụng nhiên liệu dầu mỡ kể trên, sử dụng số dầu khác với chức cụ thể sử dụng hệ thống thuỷ lực, hệ thống phanh, giảm sóc,… Ngồi chức riêng chúng cịn có chức khác làm mát bôi trơn Khi sử dụng dầu có cơng dụng riêng cần ý đến số yêu cầu sau b Yêu cầu kỹ thuật: - Yêu cầu chung: độ nhớt thích hợp, chống ăn mịn có tính ổn định cao - Yêu cầu riêng:khả chịu nén tốt để truyền lực Có tính lưu động tốt để dẫn truyền đường ống tốt Khơng hồ tan với khơng khí để dẩy khí khỏi chất lỏng đường ống dẫn ổn định trượt, thích hợp với số phi kim loại để không phá hỏng loại gioăng đệm, khơng độc c Tính chất ứng dụng: - Dầu dùng cho hệ thống thuỷ lực (dầu thuỷ lực) Trên ô tô xe máy ngày hệ thống thuỷ lực dùng nhiều (trợ lực lái, nâng hạ ben, nâng hạ cần, hộp số,…) hệ thống làm việc có độ xác truyền lực cao địi hỏi phải có số loại dầu thích ứng với tính chất khơng ăn mịn kim loại hợp kim, có khả chịu nén cao ổn định tốt Yêu cầu kỹ thuật: Độ nhớt 15 cSt, chịu áp lực (120  150) MPa, nhiệt độ làm việc từ (50 100) 0C Khi sử dụng linh hoạt, hệ thống thuỷ lực có liên quan đến cấu hệ thống sử dụng ln dầu bôi trơn cấu hệ thống Hệ thống thuỷ lực độc lập thường dùng dầu tuôc bin 22 dầu công nghiệp 20, liên quan đến động dùng ln dầu động cơ, liên quan đến hệ thống truyền lực dùng dầu truyền lực - Dầu dùng cho giảm sóc (dầu giảm sóc) Yêu cầu có độ nhớt tương đối cao, linh động, gây hỏng gioăng đệm, không độc người thường pha chế bới 50% dầu biến áp 50% dầu tuốc bin - Dầu dùng cho hệ thống phanh (dầu phanh); Yêu cầu đặc biệt: Độ nhớt thích hợp (700 1100) cSt 50 0C Không làm mủn cao su, gioăng, đệm Bôi trơn tốt,ổn định cao, bốc 74 Thường pha chế 50% dầu thầu dầu 50% rượu butylen - Dầu biến áp Làm việc điều kiện có độ cách điện cao (15  200) KV/mm, khơng bắt lửa, có khả dẫn nhiệt tốt, khơng ăn mịn ổn định tốt để làm việc lâu dài Một số dầu có cơng dụng đặc biệt Tên gọi Ứng dụng Donax AI (Shell); Castrol Dùng cho giảm sóc chockol; Esso hydraulic oil; Energol shock absorber oil (Bp) SAE-70 R1,2; Donax B (Shell); Dùng cho phanh thủy lực Esso brake Fluid… Super Disc Brake Fluid Dùng cho hệ thống phanh thủy lực (màu đỏ) Energol HLP (dầu thượng hạng) Dùng cho hệ thống thủy lực Super Trans (dầu biến thế) Dùng cho máy biến 3.3.2 Nước làm mát 3.3.2.1 Nước làm mát động Để trì nhiệt độ làm việc động bảo đảm khơng q nóng Nước làm mát chất lỏng khơng mùi khơng vị, có tỷ khối  = g/cm3, nhiệt độ đóng băng 00C nhiệt độ sôi 1000C Yêu cầu nước làm mát động phải nước mềm, tức nước chứa ion Ca++, Mg++ Để làm mềm nước có nhiều cách - Pha (6  7) g NaOH/10 lít nước, để lắng gạn lấy phần nước - Đun sôi nước từ (20  30) phút, để nguội lắng gạn lấy phần nước - Dùng nước mưa vùng - Đổ kg tro thực vật/10 lít nước, khuấy (4  5) tiếng, để lắng gạn lấy nước 3.3.2.2 Nước dùng pha dung dịch axit Yêu cầu phải tinh khiết nguyên chất để bảo đảm giữ đặc tính kỹ thuật ắc qui Khi sử dụng phải dùng nước nguyên chất chưng cất dùng nước mưa hứng mái nhà ngói chứa vào thiết bị kim loại hay kim để lắng tuần 3.4 NHIÊN LIỆU 75 Mục tiêu: - Phát biểu cơng dụng, tính chất xăng, dầu diesel dùng động ô tô 3.4.1 Xăng dùng cho động 3.4.1.1 Khái niệm xăng Xăng chất lỏng, nhẹ nước với tỷ khối  = (0,70  0,75)x 103 kg/m3 150C có màu tuỳ loại (vàng, đỏ, biếc, khơng màu),…xăng có nhiệt độ bốc cháy thấp Diesel lại có nhiệt độ tự cháy cao hơn, nhiệt độ bình thường xăng bay mạnh gây ô nhiễm môi trường lớn Các yêu cầu xăng ô tô sau: + Tỷ lệ xăng khơng khí 1/15, tỷ lệ hỗn hợp lớn hỗn hợp giàu xăng ngược lại Áp suất đạt buồng đốt cuối kỳ nén (5  9) KG/cm2 nhiệt độ (250  300)0C + Kích nổ động xăng Sự cháy với tốc độ khoảng (20  40)m/s Nếu cháy nhanh khoảng 2000 m/s tạo lên sóng áp suất tượng kích nổ Cháy kích nổ gây tiếng gõ kim loại mạnh, khí xả có khói đen, nhiệt độ động cao bình thường, cơng suất động giảm chi phí nhiên liệu tăng cao Cháy kích nổ gây hao mịn cấu trục khuỷu truyền nhanh Có nhiều nguyên nhân gây tượng này, nguyên nhân dùng xăng không chủng loại, phẩm chất…Để đánh giá khả chống kích nổ động xăng người ta dùng số ốc tan 3.4.1.2 Trị số ốc tan (chỉ số ốc tan C8H16) Izô ốctan có khả chống kích nổ tốt quy ước "100" Heptan có khả chống kích nổ "0", đem trộn Izơ ốctan Heptan với tỷ lệ chọn % Izô ốctan làm số ốc tan Loại xăng có khả cháy giống ta gọi xăng có số ốc tan vậy, số ốc tan cao xăng có khả chống kích nổ tốt, giá thành xăng đắt xăng bay nhanh, để tăng khả chống kích nổ xăng người ta thường pha thêm phụ gia Tetraetil chì (Pb(C2H5)4 ) 3.4.1.3 Các yêu cầu xăng a Bay tốt: Động xăng hoạt động theo ngun tắc chế hồ khí, hồ trộn khơng khí lần, chủ yếu chế hồ khí, để cháy động tốt, phát huy hiệu cao cần xăng dễ bay dễ hoà trộn, cháy động hồn hảo hơn, cơng suất động phát huy, khí thải 76 khơng độc Tuy nhiên để đáp ứng yêu cầu việc bảo quản xăng khó khăn Khi tính tốn động thực nghiệm cho thấy (lượng xăng nạp vào động phải bay trước 80 0C 10% để đảm bảo cho động dễ khởi động, phải bay trước 145 0C 50% để hoà trộn nhanh động tăng tốc phải bay 250 0C 100% để đảm bảo cháy hết) b Chống kích nổ tốt: Xăng có số ốc tan phù hợp Khi sử dụng phải chọn xăng cho có số ốc tan phù hợp khơng thiết phải chọn xăng có sồ ốc tan cao c Bốc cháy tốt (cháy cưỡng bức): Một yêu cầu động xăng cháy cưỡng (cháy có tia lửa), xăng có nhiệt độ bốc cháy thấp Diesel, số ốc tan phù hợp tạo cho xăng cháy có tia lửa, sử dụng phải chọn xăng có số ốc tan phù hợp với động Động có tỷ số nén (5  7) phải chọn sồ ốc tan từ (70  80) Động có tỷ số nén (8  10) chọn số ốc tan > 80 d Ổn định tốt: Để bảo tính chất xăng, bảo đảm xăng khơng biến chất biến chất gây tạp chất học hóa học ăn mòn kim loại sử dụng xăng biến chất gây phá hỏng máy móc e Độ cao: Một yêu cầu nhiên liệu phải khơng lẫn nước, tạp chất… chúng nguyên nhân ăn mòn chi tiết Piston, xéc măng,… làm giảm tuổi thọ động cơ, tạp chất S, P cần có mặt xăng với hàm lượng (0,1  0,5) %S; 0,2 %P để nâng cao hiệu suất xăng, nhiên có nhiều q S & P tạo Axít ăn mịn động Khi sử dụng phải ý lọc tạp chất học hố học khơng cần thiết, sử dụng phải tơn trọng yêu cầu kỹ thuật 3.4.1.4 Phân loại sử dụng xăng a Phân loại xăng: - Trên thị trường Việt Nam ngày có nhiều hãng cung cấp xăng Petrolimex, Mỹ, Anh, SNG… nhiên việc phân loại xăng dựa theo sồ ốc tan Phương pháp mô tơ (Motor) ký hiệu MON Phương pháp nghiên cứu (Research) ký hiệu RON + Xăng SNG gồm loại A76, AI93, AI 95 với trị số ốc tan (theo MON: 76; 85; 85 Theo RON: 0; 93; 95) 77 + Xăng MOGAS 83, MOGAS 92 với trị số ốc tan (theo MON: 76; 83 theo RON 83; 92) - Trên thị trường Việt Nam cịn có số loại xăng phân loại theo hàm lượng chì + Xăng Trung Quốc Xăng cao cấp có chì hàm lượng chì tới 0,13 g/l, trị số ốc tan 91 theo RON Xăng cao cấp khơng có chì hàm lượng chì 0,001 g/l, trị số ốc tan 92 theo RON Xăng đặc biệt RON 95 có hàm lượng chì 0,001 g/l , trị số ốc tan 94, 96 theo RON + Xăng Nhật Bản Xăng cao cấp không chì, hàm lượng chì 0,001 g/l, trị số ốc tan 91 theo RON 81 theo MON b Ứng dụng: Một số loại xăng thông dụng Danh mục Loại Xăng Ứng dụng MOG 90 MOG 92 Trị số ốc tan theo MON theo RON Hàm lượng chì (g/l) max Hàm lượng lưu huỳnh 83,0 90,0 0,04 83,0 92,0 0,04 max 0,1 max 0,1 MOG 90: Sử dụng cho động đời cũ trước năm 1998 Zil 130, Gaz 53, Uát… loại xe gắn máy đời cũ Khối lượng riêng 15 0,7  0,74 MOG 92: Sử dụng cho C (g/cm ) động đời Dùng cho động có  =   =  TOYOTA, LANDA, tỷ số nén 10 NIVA, loại động phun xăng đại, xe gắn máy đại Các loại xăng có trị số ốc tan lớn đắt tiền sử dụng động có tỷ số nén cao dùng cho loại động phun xăng đại Để thống cho việc quản lý sử dụng công ty xăng dầu thương mại quy định danh mục xăng hành có bán thị trường c Bảo quản: + Phòng cháy + Phòng độc + Chống ô nhiễm môi trường O 78 3.4.2 Diesel dùng cho động 3.4.2.1 Khái niệm sử dụng Diesel a Khái niệm Diesel: Diesel chất lỏng có màu nâu biếc, nhẹ nước  = 0,85x103 kg/m3 150C nhiệt độ bốc cháy cao xăng nhiệt độ tự cháy lại thấp xăng (50 ÷ 200)0C b Hòa trộn hỗn hợp động Diesel: Khơng khí nén buồng đốt động với áp suất nhiệt độ cao cuối kỳ nén đạt tới (35  45) at nhiệt độ (500  700)0C, vịi phun phun nhiên liệu vào buồng đốt dạng sương mù với áp suất cao (75  125) KG/cm2 buồng đốt ngăn cách, (210  230) KG/cm3 buồng đốt thống c Kích nổ động Diesel: Đôi tự cháy Diesel khơng xảy theo mong muốn, cháy tạo lên sóng áp suất tượng kích nổ Kích nổ động Diesel xảy Diesel tự cháy muộn, kết cấu buồng đốt chưa hồn chỉnh nên nhiên liệu tích buồng đốt đột ngột cháy thời gian ngắn d Trị số xê tan (chỉ số xê tan): Xêtan (C16H34) có khả tự cháy tốt qui ước 100 cịn Mentinnaptanel (C16H7-CH3) có tính tự cháy qui ước 0, đem trộn xêtan với  mentinnaptenel ta có tỷ lệ hỗn hợp lấy theo số xêtan Diesel có khả tự cháy giống hỗn hợp thí nghiệm gọi Diesel có số xêtan 3.4.2.2 u cầu kỹ thuật Diesel a Có tính bay tốt: Nguyên tắc tạo hỗn hợp đốt động Diesel tạo lần trưc tiếp động cơ, với tốc độ động cao thời gian trộn ngắn, Diesel tạo với áp suất cao phun tơi sương vào buồng đốt song với thời gian hoà trộn hỗn hợp chưa hoàn hảo, bay tốt tạo điều kiện cho hoà trộn tốt b Có tính tự cháy tốt: So với xăng, Diesel có nhiệt độ tự cháy thấp (Diesel thông dụng 60) C, với nhiệt độ áp suất cuối kỳ nén động Diesel cao địi hỏi Diesel phải có tính tự cháy tốt để đảm bảo cho cháy thời điểm Khả tự cháy Diesel đánh giá số Xêtan , Chỉ số xêtan thông thường từ (35 ÷ 60) c Có tính chống kích nổ tốt: 79 Nếu trị số xêtan không phù hợp sinh q trình cháy khơng bình thường (hoặc kéo dài thời gian cháy trước, kéo dài thời gian cháy trễ) điều làm công suất động giảm, tốn nhiên liệu động nóng rung động lớn…tức động có tượng kích nổ, cần phải chống kích nổ cho động cách chọn Diesel có sồ xêtan phù hợp d Có tính ổn định tốt: Cũng xăng để đạt tính chất Diesel, yêu cầu Diesel không biến chất q trình bảo quản e Có độ cao Cần giữ cho Diesel, nước tạp chất hố học (P, S) có mặt Diesel tạo axít hữu axít ăn mịn kin loại mạnh xăng, tạp chất học gây tắc nghẽn vòi phun bơm cao áp Do phải lắng lọc Diesel cẩn thận (48 96 giờ) đem sử dụng, sử dụng cần phải tuân thủ đầy đủ yêu cầu kỹ thuật g Có độ nhớt thích hợp: Diesel động ngồi chức làm nhiên liệu đốt cịn có chức phụ bôi trơn & làm cặn bẩn phận bơm cao áp vịi phun… độ nhớt thấp gây rò rỉ nhiều, áp suất phun bị giảm, phận bơm cao áp, vịi phun chóng mịn,… cịn độ nhớt cao q gây cản chở tia phun nhiên liệu, cản trở hồ trộn hỗn hợp Độ nhớt thích hợp với loại động thường (3,5  5) cSt 20 0C 3.4.2.3 Phân loại sử dụng a Phân loại Diesel: Thị trường Việt Nam chủ yếu sử dụng Diesel "mùa hè", phân loại Diesel theo hàm lượng S Trong Diesel thường chứa (2  4)%S Theo TCVN có loại Diesel + D1 : Có trị số xêtan 45, hàm lượng S = 1% + D2 : Có trị số xêtan 50, hàm lượng S = 1% Theo SAE: + Diesel thông dụng trị số xêtan 45, hàm lượng S = 1% + Diesel cao tốc trị số xêtan 48, hàm lượng S = 0,5% Diesel thông dụng chứa 1%S, dùng cho động có ndc= (400 1000) V/F Diesel cao cấp chứa 0,5% S, dùng cho động có ndc> 1000 V/F b Ứng dụng: D1: thường dùng cho động Diesel cơng suất nhỏ, trung bình kiểu cũ ơtơ, máy kéo sản xuất từ năm 1980 trước IFA, MTZ 50/80, DT 75, T 100, BELLA, Động máy thi cơng cơng trình thuỷ lợi 80 D2: S thường dùng cho động Diesel công suất lớn làm việc môi trường nặng nhọc ô tô, máy kéo, tàu thuỷ,… đại, ô tô Toyota, Hyundai,… c Bảo quản & sử dụng: Tránh nhầm lẫn loại Diesel sử dụng Lắng lọc trước sử dụng, tuỳ theo thời gian lắng lọc mà có lớp Diesel sau: Số ngày lắng lọc Lớp Diesel Số tạp chất lắng ngày S = 0,20 m 65 % ngày S = 0,25 m 85 % 10 ngày S = 1,60 m 98% 81 Câu hỏi Câu Trình bày số loại chất dẻo? Câu Nêu số chất cao su - amiăng? Câu Nêu số loại vật liệu bôi trơn làm mát? Câu Nêu loại thép kết cấu? Câu Nêu loại nhiên liệu điển hình ? NỘI DUNG, YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ + Đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhơm, gang thép + Cơng dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bôi trơn, nước làm mát dùng tơ + Cơng dụng, tính chất xăng, dầu diesel dùng động ô tô + Giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – bon + Nhận dạng, đọc ký hiệu loại hợp kim nhôm, gang thép, vật liệu bôi trơn, nhiên liệu ... thức ô tô Cơ ứng dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm ba chương: Chương1 Nhôm hợp kim nhôm Chương Gang thép Chương Vật liệu phi kim loại Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình. .. chế tạo ô tô, số nhiên liệu đốt cháy, nhiên liệu bôi trơn sử dụng ô tô Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hồn... Chương Vật liệu phi kim loại 3.1 Chất dẻo 3.2 Cao su - amiăng 3.3 Vật liệu bôi trơn làm mát 3.4 Nhiên liệu TRANG 7 10 13 15 20 20 27 30 40 44 60 66 66 66 67 75 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU HỌC