Đang tải... (xem toàn văn)
Lời Nói Đầu CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Mã chương MH13 – 01 Giới thiệu Hàng năm, ngành công nghiệp chế tạo cơ khí sử dụng một khối lượng rất lớn kim loại và hợp kim Để lựa c.
CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Mã chương: MH13 – 01 Giới thiệu: Hàng năm, ngành cơng nghiệp chế tạo khí sử dụng khối lượng lớn kim loại hợp kim Để lựa chọn vật liệu thích hợp, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật kinh tế phục vụ cho việc chế tạo chi tiết máy người cơng nhân, người cán kỹ thuật khí cần phải có kiến thức đầy đủ tầm quan trọng, cấu tạo tính chất bên kim loại hợp kim Mục tiêu: - Nêu phương pháp thử kim loại hợp kim; - Trình bày cấu tạo mạng tinh thể kim loại hợp kim; - Trình bày tính chất chung kim loại hợp kim; - Có tác phong làm việc nghiêm túc, tỷ mỉ, xác Nội dung chính: Cấu tạo kim loại hợp kim Mục tiêu: - Nêu phương pháp thử kim loại hợp kim; - Trình bày cấu tạo mạng tinh thể kim loại hợp kim; - Có tác phong làm việc nghiêm túc, tỷ mỉ, xác 1.1 Tầm quan trọng kim loại hợp kim Hiện kim loại (sắt, đồng, nhơm, thiếc, chì, kẽm, vàng, bạc…) hợp kim (gang, thép, đồng thau, đồng thanh, đuyara, silumin…) sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân, lĩnh vực quốc phòng đời sống hàng ngày Các kim loại hợp kim đóng vai trị quan trọng phát triển xã hội lồi người Chúng có nhiều tính chất quý như: độ bền, độ cứng cao, độ dẻo dai tốt, chống ăn mòn chịu mài mịn tốt, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt…Nhờ đáp ứng yêu cầu đa dạng ngành cơng nghiệp Vì vậy, kim loại hợp kim loại vật liệu chủ yếu quan trọng công nghiệp đại Một tiêu để đánh giá phát triển quốc gia khối lượng kim loại hợp kim sản xuất sử dụng năm Để chế tạo máy móc thiết bị phải có vật liệu Trong có kim loại hợp kim vật liệu chủ yếu, có nhiều tính chất đặc điểm quan trọng bật so với loại vật liệu khác Khơng thể có máy móc thiết bị khơng có kim loại hợp kim 1.2 Cấu tạo kim loại 1.2.1 Cấu tạo nguyên tử kim loại - Mỗi nguyên tử hệ thống phức tạp bao gồm : + Hạt nhân (có chứa nơtrơn, prơtơn…) + Các lớp điện tử bao quanh hạt nhân - Đặc điểm cấu tạo: Số điện tử hố trị (số điện tử lớp ngồi kim loại thông thường lớp sát ngồi kim loại nhóm chuyển tiếp) ít, thường 1÷ điện tử Những điện tử dễ bị bứt trở thành điện tử tự do, nguyên tử trở thành ion dương Hoạt động điện tử tự định nhiều đến tính chất đặc trưng kim loại như: tính dẻo, tính dẫn nhiệt, tính ánh kim 1.2.2 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại(hình 1.1) Mạng tinh thể mơ hình khơng gian mơ tả quy luật hình học xếp chất điểm vật tinh thể a a) b) c) Hình 1.1 Sơ đồ xếp nguyên tử kim loại a) Mặt tinh thể b) Mạng tinh thể c) Khối Ví dụ: quy luật xếp tinh thể chất điểm nằm đỉnh hình lập phương mạng tinh thể biểu diễn hình 1.1b vịng nhỏ biểu thị chất điểm (nguyên tử- ion- phân tử) đường thẳng nối vòng đường tưởng tượng.Vì số chất điểm vật tinh thể lớn vô kể, nên khái niệm mạng tinh thể khơng bị hạn chế kích thước Có thể thấy mạng tinh thể bao gồm hình khối đơn giản giống nhau, mà xếp liên tiếp chúng theo ba chiều đo có mạng tinh thể, khối gọi khối Khối hình khối nhỏ có cách xếp chất điểm đại diện chung cho mạng tinh thể Biểu diễn mạng tinh thể phức tạp có q nhiều chất điểm, lúc cần đặc trưng khối đủ Khối mạng lập phương đơn giản hình lập phương hình biểu diễn hình 1.1c Thơng số mạng hay số mạng kích thước mạng tinh thể, từ tính khoảng cách mạng Người ta thường xác định thơng số mạng theo kích thước cạnh khối Đơn vị đo chiều dài thông số mạng tinh thể thường dùng ăng-strôn( ) hay kilôichxi( kx) = 10-8 cm, 1kx = 1,00202 1.2.3 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp(hình 1.2) Trong kiểu mạng tinh thể kim loại có ba kiểu mạng tinh thể thường dùng là: lập phương diện tâm, lập phương thể tâm, lục giác xếp chặt * Lập phương diện tâm (Hình 1.2a) Khối mạng lập phương diện tâm nguyên tử nằm đỉnh tâm mặt hình lập phương Các kim loại có kiểu mạng lập phương diện tâm gồm: Fe; Au; Ag; Aℓ, Cu; Pb; Ni * Lập phương thể tâm.(Hình1.2b) Khối mạng lập phương thể tâm nguyên tử nằm đỉnh (tâm) khối hình lập phương Các kim loại có kiểu mạng lập phương thể tâm gồm:: Fe; Cr; Mo; W; V * L ục giác xếp chặt (Hình 1.2c) Khối loại mạng lục giác xếp chặt nguyên tử nằm đỉnh, nguyên tử nằm mặt đáy hình lăng trụ lục giác nguyên tử nằm trung tâm khối lăng trụ tam giác có vị trí cách Các kim loại có kiểu mạng lục giác xếp chặt gồm: Be; Zn; Mg; Ti; Co Hình 1.2 Sơ đồ xếp nguyên tử khối thường gặp 1.2.4 Tính thù hình kim loại Ở nhiệt độ áp suất khác nhau, số nguyên tố tồn với kiểu mạng khác Tính chất gọi tính thù hình Những kiểu mạng tinh thể khác kim loại gọi dạng thù hình Fe 910 LPDT a = 3,65 Fe 768 Fe LPTT a = 2,9 LPTT a =2,87 Hình 1.3 Biểu đồ tính thù hình sắt có từ tính Nhi ệt độ o C Kết tinh(hóa lỏng) LPTT a =2,93 1390 khơn g có từ tính 1539 Fe Lỏng Thời gian 1.3 Cấu tạo hợp kim 1.3.1 Định nghĩa Hợp kim sản phẩm trình nấu chảy hay thiêu kết (luyện kim bột) hay nhiều nguyên tố mà nguyên tố chủ yếu kim loại để vật liệu có tính chất kim loại Ví dụ: Thép, Gang hợp kim Fe - C số nguyên tố khác Đồng thau hợp kim Cu - Zn chủ yếu ngồi pha thêm số ngun tố khác Si lu hợp kim Aℓ+Si chủ yếu ngồi pha thêm số nguyên tố khác 1.3.2 Các đặc tính hợp kim Sở dĩ hợp kim sử dụng rộng rãi nhiều mặt có nhiều ưu điểm kim loại nguyên chất Vật liệu chế tạo khí phải có tính cao, phương diện hợp kim hẳn kim loại nguyên chất Kim loại nguyên chất có độ bền, độ cứng thấp, khơng thích hợp để chế tạo chi tiết máy Còn hợp kim nói chung có độ bền, độ cứng cao hơn, tiết máy chịu tải lớn hơn, bị mài mịn có thời gian sử dụng dài Cịn tính dẻo dai có thấp kim loại nguyên chất song nằm giới hạn thoả mãn yêu cầu chế tạo khí Đặc biệt, số hợp kim có tính chất q như: Độ bền cao, tính cứng nóng cao, chống ăn mịn, chống mài mịn tốt… Có tính tốt chưa đủ, để chế tạo thành chi tiết, phận máy, cịn cần phải có tính cơng nghệ tốt Kim loại ngun chất có tính dẻo cao dễ biến dạng dẻo (kéo sợi, cán thành tấm, lá…) tính đúc, gia công cắt gọt Tuỳ theo thành phần hợp kim khác có tính đúc tốt, tính gia cơng cắt gọt cao có khả hoá bền nhiệt luyện… Về mặt kỹ thuật luyện kim, chế tạo hợp kim thông thường dễ kim loại nguyên chất Với kỹ thuật đại, việc luyện kim loại ngun chất cịn gặp nhiều khó khăn phải khử bỏ triệt để tạp chất, trình luyện phức tạp tốn Ví dụ luyện nhơm nguyên chất từ quặng khó khăn, luyện hợp kim chúng (nhôm với silic) dễ nhiều nhiệt độ thấp khử bỏ tạp chất lẫn quặng đem luyện Vì vậy, sử dụng hợp kim chế tạo khí kinh tế 1.3.3 Các dạng cấu tạo hợp kim 1.3.3.1 Dung dịch rắn * Khái niệm Dung dịch rắn pha tinh thể (có thành phần thay đổi) nguyên tử nguyên tố thứ nhất(A) giữ nguyên kiểu mạng nguyên tố thứ hai (B) phân bố vào mạng của(A) thay xen kẽ Ký hiệu: chữ hy lạp , , , A(B) Trong đó: a) b) Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc tinh thể dung dịch rắn a- Dung dịch rắn thay b- Dung dịch rắn xen kẽ - A nguyên tố dung mơi - B ngun tố hồ tan * Phân loại dung dịch rắn Tùy theo cách phân bố nguyển tử hòa tan mạng tinh thể nguyên tố dung môi người ta phân loại dung dịch rắn thay xen kẽ - Dung dịch rắn thay (Hình.1.4 a) Nguyên tử nguyên tố hoà tan B thay cho nguyên tử nguyên tố dung mơi A vị trí nút mạng A Theo độ hoà tan lại chia dung dịch rắn hịa tan vơ hạn hịa tan có hạn: + Dung dịch rắn hồ tan vơ hạn: Nếu chất hồ tan B hồ tan vào dung môi A với tỷ lệ bất kỳ(tức nồng độ biến đổi liên tục thay toàn nguyên tử nguyên tố dung mơi) + Dung dịch rắn hồ tan có hạn: Nếu lượng hồ tan B A khơng thể vượt giá trị định, tức thay xảy tỷ lệ - Dung dịch rắn xen kẽ (Hình.1.4 b) Các nguyên tử nguyên tố hoà tan B nằm lỗ hổng mạng tinh thể nguyên tố dung mơi A * Các đặc tính dung dịch rắn Dung dịch rắn pha thường gặp hợp kim sử dụng cơng nghiệp, có đặc tính sau: - Có liên kết kim loại kim loại nguyên chất, dung dịch rắn có tính dẻo tốt gần kim loại ngun chất - Kiểu mạng tinh thể kiểu mạng nguyên tố dung môi không thay đổi thành phần hóa học thay đổi phạm vi định - Mạng tinh thể bị xô lệch thông số mạng khác với thông số mạng nguyên tố dung mơi, tính chất dung dịch rắn biến đổi so với kim loại dung môi (điện trở, độ bền, độ cứng tăng lên độ dẻo dai giảm đi), khuynh hướng tăng lên nồng độ chất tan lớn Đáng ý độ dẻo dai dung dịch rắn nhiều trường hợp có giảm vần lớn nên dễ biến dạng dẻo trạng thái nóng nguội đặc biệt có lợi q trình chế tạo thành phẩm Do có độ bền, độ cứng cao, độ dẻo dai tốt, dung dịch rắn thường pha sở hợp kim kết cấu (thép, hợp kim đồng, hợp kim nhôm ) Tổ chức tế vi hợp kim dung dịch rắn đồng bao gồm hạt giống kim loại nguyên chất 1.3.3.2 Hợp chất hoá học * Khái niệm Hợp chất hoá học pha phức tạp, có thành phần hố học cố định (tương ứng với công thức hóa học định), tỷ lệ nguyên tử ngun tố tn theo quy tắc hố trị Ví dụ: Fe3C = 3Fe + C 2Aℓ 2O3 = 4Aℓ+ 3O2 Ký hiệu: AmBn * Các đặc tính hợp chất hoá học - Cấu tạo mạng tinh thể khác hẳn với kiểu mạng tinh thể nguyên tố tạo nên - Về tính chất: Thường dịn, số có độ cứng nhiệt độ chảy cao - Thành phần không đổi hay thay đổi phạm vi hẹp 1.3.3.3 Hỗn hợp học * Khái niệm Khi hai nhiều ngun tố khơng có khả hồ tan vào khơng liên kết với đông đặc, nguyên tử nguyên tố liên kết với tạo thành mạng tinh thể nguyên tố tạo thành hỗn hợp hay nhiều nguyên tố Ký hiệu: A +B * Đặc điểm hỗn hợp học - Trong hỗn hợp học thành phần tạo nên hợp kim có bề mặt phân chia với - Mạng tinh thể hợp kim giữ nguyên kiểu mạng nguyên tố thành phần - Tính chất hợp kim phụ thuộc vào tính chất nguyên tố chiếm đa số - Trong thực tế, thường gặp hợp kim hỗn hợp dung dịch rắn hợp chất hoá học Ký hiệu: AmBn + A(B) Hai dạng điển hình hỗn hợp học tinh tích + Hỗn hợp học tích dạng hỗn hợp học lúc tiết pha rắn từ pha rắn ban đầu + Hỗn hợp học tinh dạng hỗn hợp học lúc kết tinh pha rắn từ pha lỏng ban đầu Tính chất chung kim loại hợp kim Mục tiêu: - Trình bày tính chất chung kim loại hợp kim; - Lựa chọn kim loại có tính chất phù hợp q trình sử dụng; - Có tác phong làm việc nghiêm túc, tỷ mỉ, xác 2.1.Tính học Tính học đặc trưng cho khả làm việc chịu tải trọng học kim loại hợp kim * Độ cứng Độ cứng khả kim loại hợp kim chống lại biến dạng dẻo cục tác dụng ngoại lực thông qua dụng cụ thử Tuỳ theo phương pháp đo có độ cứng Brinen (HB), độ cứng Rocoen (HRA, HRB, HRC) * Độ dẻo Độ dẻo khả biến dạng vĩnh cửu kim loại hợp kim tác dụng ngoại lực mà không bị phá hủy * Độ bền Độ bền khả kim loại hợp kim chống lại tác dụng ngoại lực mà khơng bị phá huỷ.Tuỳ theo tính chất ngoại lực tác dụng mà ta có loại độ bền khác nhau: Bền kéo бk, bền nén бn, bền uốn бu Đơn vị đo độ bền kG/mm2, N/mm2, MN/m2, Pa, MPa * Độ đàn hồi Độ đàn hồi khả kim loại hợp kim trở lại hình dạng ban đầu sau bỏ lực tác dụng * Độ dai va đập Độ dai va đập khả kim loại hợp kim chống lại phá huỷ chịu tải trọng va đập * Độ bền mỏi Độ bền mỏi khả kim loại hợp kim chống lại phá huỷ chịu tải trọng biến đổi có chu kỳ, sau thời gian làm việc định 2.2 Tính chất hố học Tính chất hố học kim loại biểu thị khả kim loại chống lại tác dụng hố học mơi trường có hoạt tính khác nhau: ơxy, nước, axit mà khơng bị phá hủy * Tính chịu ăn mịn Tính chịu ăn mòn khả kim loại, hợp kim chống lại tác dụng hố học nước, ơxy khơng khí * Tính chịu nhiệt Tính chịu nhiệt khả kim loại chống lại xy hố nhiệt độ cao * Tính chịu axít Tính chịu axit khả kim loại, hợp kim chống lại tẩm thực mơi trường axit 2.3 Tính chất vật lý Tính vật lý tính chất kim loại thể qua tượng vật lý thành phần hố học kim loại khơng thay đổi * Khối lượng riêng Khối lượng riêng số đo khối lượng vật chất chứa đơn vị thể tích vật thể: = m g/cm3 V Trong đó: m - khối lượng vật thể (g) V- thể tích vật thể (cm3) Nếu > 3g/cm3 thuộc kim loại nặng Nếu < 3g/cm3 thuộc kim loại nhẹ Ứng dụng khối lượng riêng kỹ thuật rộng rãi, khơng dùng để so sánh kim loại nặng nhẹ để tiện việc lựa chọn vật liệu, mà cịn giải số vấn đề thực tế Ví dụ vật lớn thép đường ray, thép hình khó cân khối lượng, biết khối lượng riêng đo kích thước mà tính thể tích nên khơng cần cân dùng cơng thức để tính khối lượng chúng * Tính nóng chảy Tính nóng chảy khả kim loại chuyển từ thể rắn sang thể lỏng 10 Cấu tạo compozit gồm hai thành phần chính: cốt - Nền: kim loại hợp kim (vật liệu compozit kim loại), polyme, sợi cacbon gốm (vật liệu compozit polyme) - Cốt: kim loại (thép khơng gỉ, vonfram, molipden…), chất vô (cacbon, thủy tinh, gốm…) chất hữu polyamit thơm 1.3 Đặc điểm tính chất Vật liệu compozit nói chung có độ bền nhiệt độ thường nhiệt độ cao, độ cứng vững khả chống phá hủy mỏi tính chất khác cao hợp kim kết cấu phổ biến Ngày dự kiến trước tính chất để chế tạo compozit theo ý muốn Một đặc điểm đáng ý compozit kết hợp thành phần tuân theo quy luật cho thể bật ưu điểm cấu tử thành phần, nhược điểm loại bỏ Ngồi vật liệu compozit có tính chất mà thành phần riêng lẻ khơng thể có Sự hình thành vật liệu compozit dựa ngun tắc sinh học Những ví dụ vật liệu compozit thiên nhiên thân cây, xương người động vật, sợi muối phốt phát mảnh, bền gắn với phần dẻo colagen Phân loại 2.1 Compozit cốt hạt Loại có đặc điểm phần tử cốt hạt thường cứng thường oxit, cacbit… Hợp kim cứng compozit cốt hạt coban cịn cốt hạt cacbit Bê tơng compozit cốt hạt xi măng, cốt đá, sỏi, cát 2.2 Compozit cốt sợi Loại có độ bền mơ đun đàn hồi riêng cao Vật liệu phải tương đối dẻo, cốt phải có độ bền, độ cứng vững cao Ngồi tính loại compozit cịn phụ thuộc vào hình dáng, kích thước phân bố sợi Các loại compozit sợi sử dụng compozit polyme sợi thủy tinh để làm vỏ xe ô tô, tàu biển, ống dẫn, lót sàn công nghiệp Compozit polyme sợi cacbon thường dùng chế tạo chi tiết máy bay 157 Compozit kim loại sợi (nền Cu, Al, Mg… cốt sợi cacbon, bo, cacbit silic) loại chịu nhiệt cao, dùng để chế tạo chi tiết tuabin 2.3 Compozit cấu trúc Thực chất khái niệm để tên loại bán thành phẩm vật liệu cấu hình từ compozit khác Compozit thông dụng dạng lớp, dạng ba lớp (hình 7.1) Hình 7.1: Compozit cấu trúc lớp Những ứng dụng chủ yếu vật liệu compozit Một số sản phẩm từ vật liệu compozit: Vỏ động tên lửa 158 Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ Bình chịu áp lực cao Ống dẫn xăng dầu compozit cao cấp lớp (sử dụng công nghệ ướt Nga tiêu chuẩn sản xuất ống dẫn xăng, dầu) Ống dẫn nước sạch, nước thơ, nước nguồn compozit (hay cịn gọi ống nhựa cốt sợi thủy tinh); Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất compozit; Ống thủy nơng, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn; Vỏ bọc loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, panell compozit; Hệ thống ống rác nhà cao tầng; Hệ thống sứ cách điện, sứ polyme, sứ cilicon, sứ epoxi loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ thiết bị điện, chống sét, cầu chì; Lốp xe tơ, xe máy, xe đạp; Vỏ tàu thuyền compozit (vỏ lãi) Thùng rác cơng cộng Mơ hình đồ chơi trẻ em Vật liệu cách nhiệt 2.1 Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm Vật liệu cách nhiệt vật liệu có hệ số dẫn nhiệt khơng lớn 0.157 W/m.oC Ngày có nhiều loại vật liệu mang chức chuyên cách nhiệt, phân thành hai nhóm dạng khối phản xạ 1.2 Phân loại Vật liệu cách nhiệt dạng khối vật liệu mà khả cách nhiệt tỷ lệ với chiều dày gồm : Bơng khống cách nhiệt dạng cuộn dày 50 - 100 mm với tỷ trọng từ 40kg/m3 - 120 kg/m3 Bông thủy tinh glasswool : dạng cuộn dày từ 20 - 50 mm với tỷ trọng từ 12 - 32 kg/m3 Thạch cao cách nhiệt : với bề mặt mịn độ cứng cao Xốp XPS : dạng với độ dày từ 25 - 50 mm, trọng lượng nhẹ độ cứng học cao 159 Bơng khống rockwool Vật liệu liệu cách nhiệt phản xạ đa lớp : Mút xốp PE Foam : tạo thành từ trình trùng hợp athylene với bọt foam Mút xốp PE - OPP : xốp PE Foam phủ bạc dày từ - 30mm, dạng cuộn dài từ 25 - 100 m Túi khí cách nhiệt mặt nhơm Túi khí cách nhiệt hai mặt nhơm Túi khí cách nhiệt mặt bạc Túi khí cách nhiệt hai mặt bạc 160 Mút xốp PE - OPP Trong hai nhóm vật liệu trên, vật liệu cách nhiệt khối bơng khống rockwool bơng thủy tinh thường sử dụng cách nhiệt công trình xây dựng nhà ở, thương mại, cơng nghiệp vật liệu hồn tồn khơng bắt lửa nhiệt lượng chúng chịu đựng lên đến 850oC Thay vào nhóm vật liệu cách nhiệt phản xạ có độ bóng bề mặt cao, phản xạ xạ nhiệt ưu cách nhiệt môi trường truyền nhiệt xạ Sự phát triển tiến khoa học đáng kể khiến cho vật liệu cách nhiệt ngày đa dạng hiệu 161 Chất dẻo, cao su, gỗ, thủy tinh 1.1 Chất dẻo 1.1.1 Khái niệm chất dẻo Chất dẻo loại vật liệu hỗn hợp tạo thành từ polyme với chất phụ gia phù hợp cho mục đích sử dụng : chất độn, chất gia cường, chất ổn định (ánh sáng, nhiệt độ, thời tiết ), chất bơi trơn, chất hóa dẻo, chất chống tĩnh điện, chất tạo màu 1.1.2 Tính chất chất dẻo Chất dẻo có khối lượng riêng nhỏ từ 0,9 2g/cm3, số loại có khối lượng riêng tới 6g/cm3, có loại nhẹ khối lượng riêng 0,02 g/cm 3, loại chất dẻo có độ xốp cao nên tính cách nhiệt cách âm tốt Một số chất dẻo có màu suốt ta làm cho chúng có màu sắc tuỳ ý cách nhuộm chất dẻo Chất dẻo cách điện tốt, tuỳ theo loại chất dẻo mà đặc tính cách điện khác Khi có thêm chất độn vào làm đặc tính cách điện chất dẻo giảm Chất dẻo có độ bền hố học cao, khơng bị tác dụng axit kiềm (về mặt chất dẻo hẳn kim loại) Ví dụ: Pơliclovinyt có tính chịu ăn mịn hố học cao khơng cháy không ổn định tác dụng lâu dài nhiệt độ ánh sáng Chất dẻo có độ bền học cao, có tính chống mài mịn tốt, hệ số ma sát nhỏ, giới hạn bền kéo lớn 300 kG/cm2 trở lên ứng suất dai va đập từ 4,2kG/cm2 trở lên Ví dụ: Pơliêtylen b = 1500 4000kG/cm2, độ dãn dài tương đối ( = 150 500%) giữ tính dẻo –170C Một ưu điểm lớn chất dẻo tính cơng nghệ cao cơng nghệ chế tạo sản phẩm chất dẻo đơn giản dùng phương pháp công nghệ khác như: ép, đúc, gia công cắt gọt 1.2 Phân loại chất dẻo cơng dụng 1.2.1 Chất dẻo dẻo nóng (nhiệt dẻo) 162 * Đặc điểm: chất dẻo dẻo nóng loại chất dẻo sau ép nóng chất dính giữ khả hố dẻo trở lại hồ tan dung mơi dung mơi khác * Các loại chất dẻo dẻo nóng: Chất dẻo dẻo nóng có nhiều loại khác ta xét số loại sau: Polietilen(PE): +Tính chất :Khối lượng riêng 0,920,96g/cm3;b=1500 4000MN/m2 độ giãn dài tương đối = 150 500%, tức dẻo nhiệt độ (-70 0C ) loại cứng vật dày, có màu trắng suốt vật mỏng, bền chịu tác dụng kiềm, axít, khơng thấm nước +Cơng dụng: Chất dẻo có độ dẻo cao PE (polietilen): thường dùng làm màng bao gói sản phẩm, chai lọ mềm dẻo, đồ chơi, khay đựng đá, vỏ bình acquy Pơlyprơpylen (PP): + Tính chất: tính chịu ăn mịn hố học giống Polietylen độ bền học tính chịu nhiệt cao nhiều +Cơng dụng: Chất dẻo có độ dẻo cao PE (polietilen): thường dùng làm màng bao gói sản phẩm, chai lọ mềm dẻo, đồ chơi, khay đựng đá, vỏ bình acquy Polyvinyl clorit (PVC): + Tính chất: Có dạng bột trắng vàng, chịu ăn mịn cao, khơng cháy có nhược điểm khơng ổn định tác dụng lâu dài nhiệt độ ánh sáng + Công dụng:Chất dẻo PVC (polyvinylclorit) chất dẻo ứng dụng rộng rãi để làm loại ống, thảm trải nhà, bọc dây điện, băng ghi âm Polymêtyn metacrylat ( PMMA), polystyren (PS): +Tính chất: có độ suốt quang học cao +Cơng dụng: làm kính cửa máy bay, dụng cụ đo đạc, thiết kế, dụng cụ gia đình Polytetra fluortylen ( PTFE): +Tính chất: loại dẻo nhất, có độ bền xé rách, bền với độ ẩm, axít dung mơi, vải, sợi 163 +Cơng dụng: màng cho lốp xe loại, làm băng từ tính… 1.2.2 Chất dẻo cứng nóng (nhiệt rắn) * Đặc điểm: Chất dẻo cứng nóng loại chất dẻo sau tác dụng tăng nhiệt thời gian ép (hoặc lúc nhiệt luyện tiếp sau đó) chất kết dính chuyển sang trạng thái khơng nóng chảy khơng hồ tan dù có làm nóng khơng làm thay đổi hình dạng * Các loại chất dẻo cứng nóng: Chất dẻo cứng nóng có nhiều loại khác ta xét số loại sau: Phênol formaldehit (Bakêlit): +Tính chất : Có độ bền học cao, chịu nhiệt, bị ăn mịn axít kiềm, loại vật liệu cứng + Công dụng : bánh răng, bánh vít, chi tiết cấu phanh hãm, ổ trượt, phận băng truyền, dùng chế tạo tấm, thanh, ống, cánh quạt bơm nước ly tâm, dụng cụ hoá học, y tế… Tectolit: + Tính chất : Nhận cách tẩm nhựa vào sợi vải tổng hợp để tăng tính dẫn nhiệt chịu mài mịn, người ta cho thêm chất độn Graphit Có độ bền cao, chống mài mịn cao, cách điện tốt + Cơng dụng: làm bánh răng, ống lót, ổ trục, bạc lót trục Hêtinac làm vật liệu cách điện kể với điện cao áp Hêtinac: +Tính chất : Được sản xuất cách tẩm nhựa vào giấy có tính cách điện cao, cách âm tốt, giá rẻ + Công dụng : làm vật liệu cách điện kể với điện cao áp Silicon : + Tính chất : chế tạo từ nguyên silic từ nguyên liệu cát thạch anh (SiO2) silicon có tính cách điện cao trơ với hố chất + Công dụng : dùng để bọc dán, cách điện nhiệt độ cao Cao su 2.1 Phân loại 164 Cao su thiên nhiên: Người ta lấy cao su thiên nhiên từ đặc biệt gọi cao su, đa số cao su chứa cao su nhựa (mủ cao su) Cao su lưu hóa: cao su tạo thành tiến hành lưu hóa cao su thiên nhiên cách nung nóng lên sau cho thêm lưu huỳnh vào Cao su tổng hợp: Cao su sản xuất từ rượu, cồn, dầu mỏ khí thiên nhiên 2.2 Tính chất Có hai loại cao su: cao su thiên nhiên cao su nhân tạo 2.2.1 Cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên lấy từ nhựa cao su, cịn ngun chất màu trắng đục, để ngồi ánh sáng trở thành màu nâu Khối lượng riêng: 0,92 0,94g/cm3 Cao su thiên nhiên có tính chịu nhiệt kém, nhiệt độ 400C mềm, đến 1000C dẻo đến 1800C chảy lỗng, nhiệt độ 80C cứng tính đàn hồi 2.2.2 Cao su dùng công nghiệp đời sống Là cao su lưu hoá cao su tổng hợp: Cao su có số ưu điểm quý kỹ thuật như: Tính đàn hồi cao nhiệt độ (- 200C 1000C) có độ giãn dài tương đối tới 700 800% giãn dài dư 10% Có độ bền chống đứt cao, có tính chống tạo thành vết xước, chống mài mịn tốt, có khả dập tắt rung động nhanh, không thấm nước khơng khí, chịu tác dụng hố học axít, kiềm, trọng lượng riêng nhỏ Nhược điểm cao su: Tính dẫn nhiệt (lốp ơtơ dày làm viêc nhiệt độ tăng cao làm giảm khả làm việc lốp) Cao su bị giảm tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ Bị dạn nứt chịu tác dụng lực kéo, bị kéo thời gian dài bị đứt bỏ lực kéo dài trạng thái ban đầu 10% 2.3 Công dụng - Làm đai truyền chuyển động: Dùng để truyền chuyển động trục cách xa máy móc 165 Ưu điểm loại đai truyền truyền chuyển động với vận tốc cao, êm, không cần bơi trơn, kết cấu máy móc đơn giản, giá thành hạ - Đai truyền vận chuyển (băng truyền): Dùng để vận chuyển sản phẩm từ nơi đến nơi khác cách liên tục (dùng băng tải để chuyển gạch, ngói, than, cát, lanh ke ) - Làm đệm doăng làm kín: Dùng để làm kín mặt tiếp xúc chi tiết máy, tránh chảy dầu, nước hở khí, che chắn bụi - Làm ống dẫn: ống dẫn nước, dẫn hơi, dẫn dầu với áp suất thấp - Làm xăm, lốp xe - Dùng để chế tạo số đồ dùng gia đình: Làm giầy dép, áo mưa, gang tay, ủng, xô, chậu… - Trong công nghiệp điện: Dùng để bọc cách điện cho dây dẫn, cáp điện Nếu pha thêm vào cao su khoảng 30% lưu huỳnh cao su trở thành vật liệu êbơnít gia cơng cắt gọt dùng để làm số sản phẩm cách điện sản phẩm khác Gỗ 3.1 Tính chất chung gỗ: + Gỗ có tính hút ẩm, hút ẩm gỗ bị trương nở + Gỗ có tính hút nước thẩm thấu nước + Gỗ có tính co rút giãn nở + Gỗ ẩm dẫn nhiệt, độ ẩm lớn tính dẫn nhiệt cao, gỗ dẫn nhiệt theo chiều dọc thớ gấp - 2,5 lần theo chiều ngang thớ + Gỗ khô cách điện, để tăng độ cách điện người ta tẩm gỗ dung dịch parafin keo nhân tạo + Gỗ có cấu tạo khơng đồng theo chiều, có khối lượng riêng lớn, khả chịu lực lớn Chịu lực dọc thớ tốt, chịu kéo tốt chịu uốn, nén cắt - Ưu điểm: + Nhẹ, chắc, vật liệu tự nhiên dễ kiếm, dễ gia công + Chịu lực tốt (chịu nén cao gạch bê tông) + Cách điện tốt - Nhược điểm: 166 + Cơ tính khơng đồng nhất, nhiều khuyết tật + Dễ bị mục, mối mọt 3.2 Công dụng Là nguyên liệu dùng nhiều lĩnh vực công nghiệp xây dựng, giao thông, chế tạo máy, tiêu dùng Bài DẦU VÀ MỠ Tác dụng yêu cầu dầu, mỡ 1.1 Tác dụng dầu mỡ bơi trơn Dầu mỡ nói chung chất bơi trơn Đối với máy móc, dầu mỡ có tác dụng sau: Làm giảm ma sát mặt tiếp xúc chi tiết máy Nếu khơng bơi trơn sau thời gian làm việc, ma sát, chi tiết máy bị nóng lên, mịn đi, làm độ xác hình dạng kích thước chi tiết máy, làm giảm tuổi thọ máy móc tiêu hao nhiều lượng ma sát Khi có bôi trơn, chất bôi trơn tạo màng mỏng dầu (hoặc mỡ) bề mặt tiếp xúc hai chi tiết máy, ma sát khô hai chi tiết máy trước thay ma sát ướt Do bôi trơn, hệ số ma sát giảm tới 50 lần so với không bôi trơn Làm mát chi tiết máy chịu ma sát, máy móc làm việc nhiệt độ chi tiết máy tăng lên Dầu, mỡ việc làm giảm ma sát, cịn có tác dụng làm mát chi tiết máy Do làm giảm nhiệt độ phát sinh Làm chi tiết máy: máy làm việc, có ma sát chi tiết với nên sinh mạt kim loại nhỏ dầu qua lớp mạt kim loại bảo đảm bề mặt chi tiết máy lâu mòn Làm kín bề mặt cần làm kín: số phận máy móc động đốt trong, màng dầu mỏng vách xilanh ngồi tác dụng bơi trơn cịn có tác dụng làm làm kín khe hở xecmăng pittơng, bảo đảm cho khí cháy từ buồng cháy không lọt xuống Làm chất chống gỉ cho bề mặt kim loại Dầu mỡ có tác dụng tạo thành lớp màng ngăn cách tiếp xúc môi trường xung quanh bề mặt kim loại, tránh tượng kim loại bị ôxy hoá 1.2 Yêu cầu dầu mỡ bôi trơn 167 Chất bơi trơn phải có độ nhớt, nhiệt độ bắt lửa chất bôi trơn phải cao nhiệt độ đơng đặc phải thấp, dầu đơng đặc làm tăng ma sát Chất bôi trơn không chứa tạp chất học khơng chứa nước, axít Chất bôi trơn không bốc khô cứng lại Các loại dầu mỡ 2.1 Dầu * Tính chất: Dầu chất bôi trơn chế tạo từ dầu mỏ ra, có mầu đen, mầu lục, mầu nâu Dầu nặng xăng dầu diezen, nhẹ nước Khối lượng riêng từ 0,88 - 0,95g/cm3 * Phân loại : Dầu chia thành nhóm chủ yếu sau: Dầu dùng cho động (gồm dầu dùng bôi trơn cho động máy bay, ôtô, máy kéo ) Dầu truyền động (các loại hộp số, cầu ôtô, hộp truyền lực, hộp giảm tốc…) Dầu công nghiệp (dầu dùng cho công nghiệp thiết bị khác) Dầu đặc biệt (dùng cho tuabin, máy biến áp, cáp điện, điện trở, tụ điện * Công dụng - Dầu dùng cho động chạy xăng Dầu mùa đông dùng cho động loại ô tô vận tải xe du lịch hoạt động vùng khí hậu lạnh Dầu mùa hè dùng loại động hình chữ V xe vận tải xe du lịch - Dầu dùng cho động Diezen ký hiệu chữ Ä Dầu dùng cho mùa hè Äẽ-11, ÄC-11 Dầu dùng cho mùa đông Äẽ - 8, ÄC - - Dầu truyền động: Dùng để bôi trơn cho phận xe máy hộp số, hộp tay lái, hộp giảm tốc - Dầu đặc biệt: Dùng để cách điện làm mát cho máy biến áp, cáp điện, tụ điện, điện trở 2.2 Mỡ 168 * Khái niêm: Mỡ chất bôi trơn thể quánh dùng thay cho dầu, làm nhiệm vụ bôi trơn bề mặt chi tiết máy mà dùng dầu khơng thích hợp * Tính chất Mỡ có khối lượng riêng 1g/ cm3, chế tạo cánh trộn dầu với sáp hay xà phòng nhiệt độ cao có pha thêm lượng chất biến tính định Mỡ có mầu vàng nhạt, mầu nâu sẫm hay đen Để làm nhiệm vụ bôi trơn, chống gỉ làm kín phận máy, mỡ phải có tính chất sau: Độ nhỏ giọt độ lún mỡ: Độ nhỏ giọt nhiệt độ mỡ từ thể đặc sang thể lỏng Độ lún mỡ độ cứng, mềm mỡ Mỡ cứng lún ít, dùng cho phận có lực ma sát nhỏ Tính ổn định, bị biến chất trính sử dụng, phải chịu nóng, chống ơxy hố để khơng bị vón cục, cứng lại Khơng có tạp chất ăn mòn kim loại, cặn bẩn nước lã * Phân loại công dụng: Các loại chủ yếu Liên Xô dùng cho xe, máy Mỡ sơliđơn: Thường chịu nước, khơng chịu nóng dùng cho phận xe máy có loại ký hiệu sau: Mỡ dùng cho mùa hè ký hiệu YC - Mỡ dùng cho mùa đông ký hiệu YC - Mỡ cơngtalin: Chịu nóng, khơng chịu nước, dùng cho phận xe máy, nóng tới 1300C có loại sau: YT - 1, YT - loại tổng hợp YTC - 1, YTC - Mỡ chịu nóng: Dùng cho phận máy nóng từ 80 1000C, Khơng tiếp xúc với nước, có ký hiệu 1-13 1-13C Mỡ chịu nóng chịu lạnh: dùng phận có nhiệt độ từ 60 1500C gồm loại: ệẩÀễẩè-201; ệẩÀễẩè -202; ệẩÀễẩè – 203 Mỡ bảo quản: Dùng để bôi trơn lên bề mặt chi tiết chống han gỉ, chịu nóng tới 350C, ký hiệu K-15, CXK 169 170 ... 62HRB? Tính cơng nghệ gì? Thống kê cơng nghệ chế tạo ngành khí? Trình bày yếu tố thể cho tính cơng nghệ cơng nghệ chế tạo 19 CHƯƠNG THÉP Mã chương: MH13-02 Giới thiệu: Thép, gang vật liệu sử dụng... 60 150 kG dùng đo vật liệu cứng(thang A với thép tôi, thang C với vật liệu cứng) Khi đo độ cứng theo thang đo B (HRB) dùng viên bi với tải trọng tổng cộng 100 kG dùng đo vật liệu mềm (thép, gang...Để chế tạo máy móc thiết bị phải có vật liệu Trong có kim loại hợp kim vật liệu chủ yếu, có nhiều tính chất đặc điểm quan trọng bật so với loại vật liệu khác Khơng thể có máy móc thiết bị