Giáo trình vật liệu học (nghề hàn trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: VẬT LIỆU HỌC NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Quảng Ngãi (Lưu Hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo 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 Hàn kiến thức lý thuyết thực Hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống Hàn 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 Hàn Cơ ứng dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm sáu chương: Chương1 Lý thuyết hợp kim Chương Gang Chương Thép Chương Kim loại hợp kim màu Chương Nhiệt luyện hoá nhiệt luyện Chương Vật liệu phi kim loại Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình dạy nghề trường Cao đẳng Cơ giới phê duyệt, xếp logic cô 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 Hàn, số nhiên liệu đốt cháy, nhiên liệu bôi trơn sử dụng chi tiết 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 hồn thiện Xin chân tHành cảm ơn! MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM 10 Khái niệm hợp kim 10 2.Cấu trúc tinh thể hợp kim .11 CÂU HỎI ÔN TẬP 15 CHƯƠNG 2: GANG .16 Khái niệm gang .16 2.Các loại gang 17 CÂU HỎI ÔN TẬP 22 CHƯƠNG 3: THÉP 23 1.Thép bon 23 2.Thép hợp kim 26 CÂU HỎI ÔN TẬP 32 CHƯƠNG KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU 33 1.Nhôm hợp kim nhôm 33 2.Đồng hợp kim đồng 34 3.Hợp kim làm ổ trượt 36 CÂU HỎI ÔN TẬP 38 CHƯƠNG NHIỆT LUYỆN VÀ HOÁ NHIỆT LUYỆN 39 1.Nhiệt Luyện 39 2.Hóa nhiệt luyện .52 CÂU HỎI ÔN TẬP 56 CHƯƠNG VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI 57 1.Polyme, Cao su, Chất dẻo .57 2.Dầu mỡ bôi trơn 60 CÂU HỎI ÔN TẬP 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: VẬT LIỆU HỌC Mã môn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08 - Tính chất: Là mơn sở nghề bắt buộc - Có ý nghĩa vai trị quan trọng việc cung cấp kiến thức kỹ cho học sinh, sinh viên học nghề Hàn - Vai trò: Cung cấp phần kiến thức sở, nghề Hàn 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 Mục tiêu môn học : - Kiến thức: A1 Phát biểu khái niệm vật liệu gang thép, vật liệu phi kim loại A2 Vẽ giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – bon A3 Trình bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhôm, gang thép - Về kỹ năng: B1 Ưng dụng để chế tạo vật liệu phù hợp với đặt tinh làm việc chúng B2 Biết nhận dạng vật liệu qua ký hiệu vật liệu B3 Gia công vật liệu sản xuất Hàn B4 Sắp xếp thiết bị dụng cụ hợp lý, bố trí nơi làm việc khoa học B5 Biết nhiệm vụ dầu bơi trơn đối máy máy móc thiêt bị - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chấp Hành nội qui lớp học, phòng học; C2 Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; C3 Tuân thủ thời gian học tập thực Hành; C4 Ý thức tiết kiệm, kỷ luật; C5 Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm; Chương trình khung nghề Hàn MÃ MH, MĐ I MH Thời gian đào tạo (giờ) Trong Tên mơn học, mơ đun Tín Các mơn học chung 12 Chính trị Tổng Lý Thực Kiểm số thuyế Hành tra t 255 94 148 13 30 15 13 01 MH 02 MH 03 MH 04 MH 05 MH 06 II Pháp luật 15 1 30 24 2 45 21 21 45 15 29 30 468 90 165 60 45 24 14 45 25 13 60 40 12 45 27 11 30 13 11 75 30 41 60 20 36 4 90 20 62 MĐ 16 Gá lắp kết cấu Hàn 60 15 38 MĐ 17 Hàn hồ quang tay 240 64 162 14 MĐ 18 Hàn hồ quang tay nâng cao 180 20 151 MĐ 19 Hàn khí 60 15 41 MĐ 20 Hàn MIG/MAG 120 21 90 MĐ 21 Hàn TIG 90 18 64 MĐ 22 Hàn ống 120 19 90 11 90 24 58 78 180 1905 53 562 118 1195 148 Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An ninh Tin học Ngoại ngữ (Anh văn) Các môn học, mô đun chuyên môn MH 07 Vẽ kỹ thuật khí Dung sai lắp ghép đo lường MH 08 kỹ thuật MH 09 Vật liệu khí MH 10 Cơ kỹ thuật Kỹ thuật điện – Điện tử công MH 11 nghiệp Kỹ thuật an toàn bảo hộ lao MH 12 động MH 13 Quy trình Hàn Kiểm tra đánh giá chất MĐ 14 lượng mối Hàn theo tiêu chuẩn quốc tế MĐ 15 Chế tạo phôi Hàn MĐ 23 MĐ24 Hàn hồ quang dây lõi thuốc (FCAW) Thực tập sản xuất Tổng số: 66 20 56 104 135 35 Chương trình chi tiết mơ đun Thời gian Số TT Tên chương mục Tổng số Mở đầu Chương 1: Lý thuyết hợp kim Khái niệm hợp kim Cấu trúc tinh thể hợp kim Chương 2: Gang Khái niệm gang Các loại gang Chương 3: Thép Thép bon Thép hợp kim Chương 4: Kim loại màu hợp kim màu Nhôm hợp kim nhôm Đồng hợp kim đồng Hợp kim làm ổ trượt Thực Hành, thí Lý nghiệm, thuyết thảo luận, tập 0 10 5 3 2 2 1 0 3 1 1 1 0 3 2 1 0 1 45 1 25 13 Chương 5: Nhiệt luyện hóa nhiệt luyện Nhiệt luyện Hóa nhiệt luyện Chương 6: Vật liệu phi kim loại Polyme, Cao su, Chất dẻo Dầu mỡ bôi trơn Kiểm tra kết thúc Cộng Điều kiện thực mơn học: 3.1 Phịng học Lý thuyết/Thực Hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, vật liệu 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu quy ước ký hiệu thép, dầu Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: Kiểm tra* (LT TH) - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học + Nghiêm túc q trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy môn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ quy ban Hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Phương pháp tổ chức Thường xuyên Viết/ Thuyết trình Định kỳ Viết thực Hành Kết thúc mơn học Vấn đáp thực Hành Hình thức kiểm tra Tự luận/ Trắc nghiệm/ Báo cáo Tự luận/ Trắc nghiệm/ thực Hành Vấn đáp thực Hành mô hình Chuẩn đầu đánh giá Số cột Thời điểm A1, C1, C2 kiểm tra Sau 10 A2, B1, C1, C2 Sau 20 A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2, Sau 45 4.2.3 Cách tính điểm Điểm đánh giá tHành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân Điểm môn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân, sau quy đổi sang điểm chữ điểm số theo thang điểm theo quy định Bộ Lao động Thương binh Xã hội đào tạo theo tín Hướng dẫn thực mơn học 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Hàn 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực Hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực Hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực Hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng tHành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực Hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực Hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc môn học - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: - Giáo trình mơn học Vật liệu học Tổng cục dạy nghề ban Hành - Nguyễn Hoành Sơn - Vật liệu học - NXB GD - 2000 - Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất - Công nghệ nhiệt luyện - NXB GD - 2000 CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM Mã số: MH 09 – 01 Khái niệm hợp kim 1.1.Định nghĩa hợp kim Hợp kim vật thể nhiều nguyên tố mang tính kim loại(đãn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim…) Nguyên tố chủ yếu hợp kim nguyên tố kim loại, hợp kim có thẻ tạo nên nguyên tố kim loại với nhau, hay giữ nguyên tố kim loại với phi kim loại Ví dụ: Thép bon hợp kim nguyên tố kim loại phi kim loại (Fe +C) La tông hợp kim hai nguyên tố kim loại (Cu+Zn) THành phần nguyên tố hợp kim biểu thị theo % khối lượng nguyên tố Tổng tHành phần hợp kim luon 100% Đôi người ta dùng tỉ lệ % nguyên tử Dù hợp kim hình tHành sở hai nhiều ngun tố ngun tố kim loại vẫn Nếu có hai nguyên tố với ta có hợp kim đơn giản Nếu có nhiều nguyên tố ta có hợp kim phức tạp 1.2.Đặc tính hợp kim Các kim loại nguyên chất thể lên ưu việt rõ dẫn điện, dẫn nhiệt chúng có tiêu cao (vì dây dẫn điện làm đồng, nhôm nguyên chất) Tuy chế tạo khí, thiết bị đồ dùng… vật liệu đem dùng thường hợp kim có đặc tính phù hợp sử dụng, gia cơng kinh tế Các đặc tính là: - Có độ bền độ dẻo cao: Đây đặc tính quan trọng hợp kim để chịu tải trọng cao làm việc, đồng thời hợp kim khơng giịn dẫn đến bị phá huỷ 10 - Mơi trường nung chứa nhiều khí ơxy b Ngăn ngừa - Xác định nhiệt độ nung với mác thép - Khử bớt ôxy môi trường nung - Bảo vệ bề mặt chi tiết khinung c Khắcphục Tiến Hành thường hóa, thấm cacbon tơi lại 1.5.3 Độ cứng không đạt yêucầu a Nguyên nhân - Tốc độ làm nguội khơngđúng - Xác định nhầm mác nên tính tốn sai t0 nung - Nhiệt độ nung nóng q thấp so với quy định b Ngăn ngừa - Xác định nhiệt độ nung với mácthép - Đảm bảo tốc độ làm nguội theo quyđịnh c Khắc phục Tiến Hành lại trước phải ủ thường hóa 1.5.4 Thép giịn - Ngun nhân: Nhiệt độ nung cao làm cho hạt γ thôto - Ngăn ngừa: Nung nóng đến nhiệt độ quyđịnh Khắc phục: Ủ làm cho thép nhỏ mịn sau tiến Hành tơi lại Hóa nhiệt luyện 2.1 Định nghĩa Hố nhiệt luyện phương pháp nhiệt làm bão hoà (khuếch tán) vào bề mặt thép hay nhiều nguyên tố để làm thay đổi tHành phần hóa học, làm thay đổi tổ chức tính chất lớp bề mặt theo mục đích định Mục đích Tăng độ cứng, tính chống mài mịn độ bền mỏi chi tiết mục đích giống tơi bề mặt hiệu đạt cao phương pháp thấm C, N2, B - Nâng cao tính chống ăn mịn điện hố hố học, chịu axit lớp bề mặt chi tiết thép phương pháp thấm cr, Al, si 2.2 Phân loại Thấm Các bon Thấm Ni 52 tơ Thấm bon – Ni tơ 2.3 Thấm Các bon 2.3.1 Định nghĩa Là phương pháp làm bão hoà cacbon vào bề mặt thép c thấp( c< 0,25%) để làm tăng hàm lượng c lớp bề mặt, lõi vẫn giữ lượng C ban đầu 2.3.2 Mục đích Sau tơi ram thấp làm bề mặt có độ cứng cao( > 60HRC), có tính chống mài mịn, cịn lõi vẫn giữ tính dẻo dai thép ban đầu 2.4.2 Phương pháp thấm cacbon a Thấm cacbon thể rắn: - Chất thấm: thể rắn gồm 80% than hoa, 15% Na2CO3(hoặc BaCO3, K2CO3) 5% dầu nặng để tăng khả bám dính vào bề mặt chi tiết - Tiến Hành: hỗn hợp trộn chất vào hộp thấm với chi tiết đóng bịt kín hộp( chi tiết cách cách tHành hộp khoảng cách 25  40 mm) đưa hộp vào lò nung - Nhiệt độ thấm: 920  9500C - Tốc độ thấm: 0,1  0,15 mm/h - Quá trình thấm: + Phân tích:2c + o2 2co 2Co  Co2 + [C] + Hấp thụ: Fe( c< 0,25%> 1[C]Fe(c  1%) + Khuếch tán: [c] sâu vào tạo nên chiều dầy lớp thấm - Ưu điểm: đơn giản, dễ thực - Nhược điểm: + Thời gian thấm lâu ảnh hưởng tới suất chất lượng + Hộp thấm chóng hỏng + Điều kiện làm việc độc hại - Áp dụng: dùng sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ b Thấm cacbon thể lỏng: 53 - Chất thấm: dạng lỏng dung dịch muối nóng chảy gồm: (75 80)% Na2CO3 + (10 15)% Na Cl + (6 10)% SiC - Nhiệt độ thấm: 840  8600C - Tiến Hành: nhúng chi tiết vào dung dịch muối nóng chảy - Tốc độ thấm: 0,3  0,4 mm/h - Ưu điểm: thời gian thấm ngắn, lớp thấm đồng - Nhược điểm: + Không điều chỉnh nồng độ c lớp bề mặt + Khó thao tác lị( sic sệt, khó chảy lỏng) + Khó khí hố, tự động hố, suất thấp + Khơng thấm chi tiết lớn c Thấm cacbon thể khí: Chất thấm: dạng khí CO CH4 ngồi cịn có lượng định CO2, N2, O2 để điều chỉnh( pha loãng) nồng độ thấm nhằm khống chế lượng C bề mặt Tiến Hành: cho chi tiết vào lị kín cho luồng khí chất thấm có nhiệt dộ cao với chất lỏng(dầu mỏ, benzen) dạng sương bụi Nhiệt độ thấm: 900  9300C Tốc độ thấm: gấp  lần thấm c thể rắn Ưu điểm: + Thao tác đơn giản, thời gian thấm rút ngắn + Khống chế nồng độ lớp thấm xác + Có thể tơi ngay, có thao tác phụ + Điều kiện lao động tốt Hạn chế: + Dễ tạo muội than phủ lên chi tiết, ngăn cản trình thấm  cần khống chế chặt chẽ tHành phần khí lò thấm + Thiết bị thấm đắt tiền 2.4 Thấm Các bon-nitơ (thấm xianua) 2.4.1 Định nghĩa mục đích Là phương pháp làm bão hoà đồng thời C N2 vào bề mặt thép để nâng có độ cứng tính chống mài mịn chất thấm muối xianua( NaCN, KCN ) 2.4.2 Phương pháp thấm xianua: a Dựa vào nhiệt độ thấm: 54 - Thấm xianua nhiệt độ cao: to = 820  8700C - Thấm xianua nhiệt độ thấp: to = 500  6500C dùng phổ biến cho loại thép hợp kim dụng cụ( thép gió, thép crơm) trước thấm, dụng cụ phải tơi ram, mài xác sau thấm cần đánh bóng bề mặt b Đựa vào chất thấm: tương tự thấm cacbon - Thấm xianua thể rắn: chất thấm gồm (2040)% K4Fe(CN)6 K3Fe(CN)6, 10% Na2CO3, lại than gỗ - Thấm xianua thể lỏng: tiến Hành bể muối mà tHành phần gồm muối NaCN, KCN, K4Fe(CN)6, Na2CO3, NaCl, BaCO3,KCL Chú ý: Muối xianua độc, cần ý an tồn lao động - Thấm xianua thể khí: chất thấm gồm khí CH4, co, NH3 cơng nghệ hóa nhiệt luyện tiên tiến suất cao, chất lượng tốt độc hại 2.5 Các phương pháp hóa nhiệt luyện khác(Thấm nito) 2.5.1 Định nghĩa mục đích Thấm nitơ phương pháp làm bão hoà nitơ vào bề mặt thép, nhằm nâng cao độ cứng tính chống mài mịn ngồi ra, để chống ăn mịn khí tăng tính thẩm mỹ chi tiết máy 2.5.2 Phương pháp thấm: Chất thấm: khí nh3 Nhiệt độ thấm: 500  6500C Thép để thấm: thường dùng thép hợp kim, nitơ sau phân nhánh tác dụng với kim loại thép tạo tHành lớp nitơ kim loại có độ bền cao như:, CrN, MoN, Q trình thấm: + Phân tích: 2NH3  2[N] + 3H2 + Hấp thụ: [N] + Cr( Fe, Al, Mo )  CrN( Fe) Ngoài cịn sử dụng phương pháp thấm bo, crom, nhơm, silic…để nâng cao độ cứng, tính chống oxi hóa cho vật liệu, công dụng khuôn rèn, tua bin phản lực, gàu rót gang thép… 55 CÂU HỎI ƠN TẬP Nhiệt luyện, hóa luyện gì? 56 CHƯƠNG VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI Mã số : MH 09 – 06 Polyme, Cao su, Chất dẻo Polyme 2.1.1 Định nghĩa: Polyme hợp chất cao phân tử cấu tạo từ nhiều nhóm có cấu tạo hố học giống lặp lặp lại chúng nối với liên kết đồng hoá trị 1.2 Phân loại: a Phân loại theo phương pháp tổng hợp + Polyme tự nhiên + Polyme trùng hợp + Polyme trùng ngưng b Phân loại theo cấu tạo hoá học + Polyme mạch cacbon + Polyme dị mạch: mạch ngồi ngun tố cacbon cịn có ngun tố khác O, N, S … c Phân loại theo lĩnh vực ứng dụng: Chất dẻo, lớp phủ bảo vệ, sơn, sợi, cao su, keo dán, polyme compozit 1.1.3 Cách gọi tên polyme Cách gọi đơn giản tên polyme = poly + tên monome tạo tHành polyme – tham gia phản ứng trùng hợp Monome: Là phân tử hữu đơn giản có chứa liên kết kép (đơi ba) có hai nhóm chức hoạt động có khả phản ứng với Ví dụ: etylen = polyetylen Vinylclorua = polyvinylclorua 1.1.4 Đặc điểm tính chất vật lý polyme -Polyme đồng thời có tính chất vật thể rắn lỏng -Độ nhớt dung dịch cao -Khả polyme trương lên hòa tan -Khả thể mạnh tính bất đẳng hướng tính chất 2.2 Chất dẻo 2.2.1 Định nghĩa: Chất dẻo loại vật liệu nhân tạo sản xuất từ chất hữu (phênol, anđehít, rượu…) nhiệt độ định chất dẻo trở lên mềm, dẻo tạo hình áp suất cao Chất dẻo tổng hợp từ phản ứng hóa học 57 2.2.2 THành phần Trong chất dẻo tuỳ theo công dụng người ta pha thêm số chất khác để nâng cao tính chất dẻo Sau số chất thường dùng: - Chất độn: Được cho thêm vào để làm tăng độ bền, độ cứng làm giảm độ co ngót chất dẻo tạo hình - Chất lỏng dẻo: Có tác dụng làm tăng tính dẻo, làm cho chất dẻo bền vững nhiệt độ thấp - Chất bơi trơn: Có tác dụng làm cho chất dẻo khơng bị dính vào khn tạo hình - Chất lỏng rắn: Có tác dụng làm cho chất dẻo thể lỏng trở tHành rắn nguội - Chất tạo màu: Có tác dụng làm cho chất dẻo có màu sắc theo ý muốn - Chất ổn định: Có tác dụng làm cho chất dẻo giữ tính chất ban đầu tác động yếu tố mơi trường nhiệt độ, ánh sáng… 2.2.3 Tính chất chất dẻo - Có trọng lượng riêng nhỏ: Thường chất dẻo có trọng lượng riêng từ 0,9 – 2g/cm3 Một số chất dẻo có trọng lượng 5- g/cm3 có 0,02g/cm3 Loại chất dẻo nhẹ có độ xốp cao nên có tính cách âm nhiệt tốt - Có độ bền học cao, độ bền nhiệt tính chống ăn mịn tốt, hệ số ma sát nhỏ tính cách điện tốt - Có tính cơng nghệ cao cơng nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo đơn giản (chủ yếu gia nhiệt ép khuôn định hình tạo tHành chi tiết) - Tuy nhiên chất dẻo có số nhược điểm là: bị lão hóa theo thời gian, độ bền cơ, nhiệt tính chất chất dẻo bị giảm sút nghiêm trọng bị phá hủy 2.2.4 Các loại chất dẻo bản: Chất dẻo có nhiều loại chế tạo máy thường dùng hai loại chất dẻo nóng chất dẻo cứng nóng a Chất dẻo nóng: Là ln ln nóng chảy tạo hình lại Chất dẻo nóng có số loại sau: - Plyetilen(PE): Đặc điểm cứng, có màu trắng vật dày suốt vật mỏng Chất dẻo đựoc sản xuất từ khí êtilen lấy từ dầu mỏ than đá Có trọng lượng riêng 0,92 - 0,96 g/cm3, giới hạn bền kéo σk =1500 - 4000MN/m, độ giãn dài δ = 50-500% Nó bền vững chịu tác dụng axít kiềm, khơng thấm nước, giữ tính dẻo phạm vi nhiệt độ rộng Plyêtilen chủ yếu làm chất điện môi công nghiệp điện 58 - Polyvinilclorua(PVC): Được sản xuất từ propilen nhờ chất xúc tác đặc biệt Chất dẻo chịu ăn mịn hóa học plyêtilen, độ bền học độ bền nhiệt cao hơn, dùng chế tạo loại ống, cánh quạt bơm nước ly tâm loại nhỏ, chi tiết linh kiện điện tử, vô tuyến điện b Chất dẻo cứng nóng: Sau lần nóng chảy tạo hình khơng thể làm nóng chảy tạo hình lại tính dẻo Chất dẻo cứng nóng có loại sau: - Chất dẻo Bakêlít: Được sản xuất từ phenol- phomanđêhit Loại sử dụng rộng rãi rẻ, dễ chế biến sản xuất chi tiết có hình dạng phức tạp Loại có độ bền học cao, chịu nhiệt, không bị ăn mịn mơi trường axít, kiềm Loại dùng làm vỏ bình loại ắc quy, loại bầu lọc dầu động ơtơ - Chất dẻo téctơlít: Được sản xuất cách tẩm nhựa vào giấy, nhựa vào ván gỗ, để làm tăng tính dẫn nhiệt chống ăn mịn người ta cho thêm chất độn grafít vào téctơlít Loại dùng làm loại má phanh xe ôtô, số loại bánh chịu lực nhỏ không cần bôi trơn 2.3 Cao su 2.3.1 Phân loại: Hiện có hai loại cao su thiên nhiên cao su nhân tạo: - Cao su thiên nhiên: Lấy từ nhựa cao su, ngun chất có màu trắng đục, để ngồi ánh sáng lâu biến tHành mầu nâu - Cao su nhân tạo: Được tổng hợp từ hợp chất hữu để tạo số tính chất đặc biệt mà cao su tự nhiên khơng có 2.3.2 Tính chất: - Cao su có trọng lượng riêng từ 0,92 - 0,94g/cm3, cao su thiên nhiên có tính chịu nhiệt (trên 400C mềm, đến 1000C dẻo, đến 1800C chảy ra, - 80C ứng lại tính đàn hồi) - Cao su dùng cơng nghiệp đời sống cao su thiên nhiên lưu hoá, tức pha thêm vào từ 1- % Lưu huỳnh có tác dụng giữ cho cao su có tính đàn hồi nhiệt độ – 200C đến 1000C - Cao su có tính đàn hồi cao, có tính chịu kéo tốt, có khả dập tắt rung động, không thấm nước, chịu tác dụng axít, kiềm - Nhược điểm cao su tính dẫn nhiệt kém, bị giảm cơ, lý tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ bị rạn nứt tác dụng lực kéo 2.3.3 Công dụng: Trong chế tạo máy, cao su dùng rộng rãi làm đai truyền 59 động, đệm vịng đệm làm kín mặt tiếp xúc tránh chảy dầu chảy nước, hở khí làm ống dẫn nước, ống dẫn chịu áp suất thấp - Cao su thiên nhiên (có kí hiệu NR) sử dụng làm lốp HÀN sản phẩm dùng môi trường xăng, dầu mỡ - Cao su cứng (lưu hố với lượng lưu huỳnh lớn), dùng cho cơng nghiệp điện kỹ thuật Loại không dùng môi trường axit với nồng độ cao 5% Dầu mỡ bôi trơn 2.1 Dầu bôi trơn 2.1.1 Công dụng - Bôi trơn cho bề mặt ma sát chi tiết chuyển động Nhờ có dầu nhờn tạo tHành lớp đệm bề mặt chi tiết chuyển động tương nhau, giảm mài mịn, giảm tiêu hao cơng suất, tăng tuổi thọ cho chi tiết - Làm kín: Nhờ có độ nhớt cao dầu nhờn có tác dụng làm kín cho phận Ví dụ làm kín vịng găng, xi lanh, piston buồng cháy động …vv - Làm mát: nhờ có dầu nhờn bơi trơn nhận nhiệt bề mặt ma sát có tác dụng làm mát - Bảo vệ bề mặt chi tiết: nhờ lớp dầu nhờn phủ bề mặt có tác dụng chống ơxi hóa, bảo vệ bề mặt khơng bị han gỉ 2.1.2 Tính chất - Độ nhớt dầu: Là khả lưu động dầu đặc trưng độ nhớt động học, dầu có độ nhớt cao khả bơi trơn, làm kín tốt, song làm tăng sức cản lưu động khó đưa tới vị trí xa bơm dầu khe hở nhỏ, xảy thiếu dầu bôi trơn cục số phận - Khả chịu nhiệt: khả trì độ nhớt nhiệt độ chi tiết cần bôi trơn thay đổi, tính chất quan trọng đa số dầu giảm độ nhớt nhiệt độ tăng ngược lại, người ta dùng phụ gia đặc biệt pha vào dầu - Ít bị biến đổi tính chất lý hóa: Đây tính chất quan trọng nhằm đảm bảo khả bôi trơn dầu q trình làm việc dầu bị lẫn nước, tạp chất có xăng, điêsel, sản phẩm khí cháy vv - Khả bảo vệ bề mặt chi tiết: Đó khả hình tHành màng dầu ngăn cản tiếp xúc ôxi với bề mặt liên kết điều kiện khác (áp suất, nhiệt độ) 60 2.1.3 Phân loại a Phân loại theo phương pháp làm Có loại: - Dầu tinh chế phương pháp axit – kiềm - Dầu tinh chế phương pháp axit – tiếp xúc (dùng sét hoạt tính) - Dầu tinh chế dung môi chọn lọc - Dầu tinh chế phương pháp sử lý hiđro b Phân loại theo nguồn gốc dầu Có loại: - Dầu có nguồn gốc từ dầu mỏ - Dầu tổng hợp: Được điều chế q trình hố học khơng có xuất xứ từ dầu mỏ c Phân theo cấp chất lượng: - Theo (ΓOCT) Nga có nhóm dầu A, Б, B, Γ, Δ, E Trong đó: Chất lượng dầu loại sau cao loại trước - Theo tiêu chuẩn Viện dầu mỏ Mỹ (API-1970): Có loại + Dầu bơi trơn cho động xăng: Có loại SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH Trong chất lượng dầu loại sau cao loại trước, loại từ SA đến SF khơng cịn sử dụng xe đời + Dầu bôi trơn dùng cho động điesel, có loại CA,…,CH chất lượng dầu loại sau cao loại trước Các loại CA, CB, CC khơng cịn sử dụng 2.1.4 Kí hiệu dầu a Theo tiêu chuẩn Nga (ΓOCT) - Dầu dùng cho động chạy xăng có loại: AC – 10 (M-10Б1); AK – 15 ; AK 3Π– 10 Trong đó: + Chữ A: Dầu dùng cho động xăng + Chữ C (K): Dầu lọc phương pháp tinh chế + Con số sau (-) độ nhớt dầu tính xentistốc (cst) 1000 C + Số 3: Chỉ chất phụ gia tổng hợp - Dầu dùng cho động điesel: Có loại ДΠ-11 (Dp-11), Dp-14, MT-16p Trong đó: + Chữ D dầu dùng cho động điesel + p dầu có pha chất phụ gia + Con số sau (-) độ nhớt dầu tính xentistốc (cst) 1000 C b Theo tiêu chuẩn J – 3000d SAE-1970 (Hội kỹ sư HÀN hoa kì) Hoa kì nước tây âu sử dụng kí hiệu SAE theo cấp độ nhớt dầu Có loại: - Kí hiệu dầu đơn cấp (dầu dùng theo mùa) có loại: 61 + Dầu dùng cho mùa đông: SAE0W, SAE5W, SAE10W…SAE 60W + Dầu dùng cho mùa hè: SAE0, SAE5, SAE10 … SAE 60 Trong đó: + Các số 5, 10…60 độ nhớt 1000C mùa hè -180C mùa đông, chữ W dầu dùng cho mùa đơng - Kí hiệu dầu nhờn đa cấp (dùng cho mùa hè mùa đơng) ví dụ SAE20W- 40 có nghĩa nhiệt độ thấp dầu có độ nhớt giống dầu SAE20W nhiệt độ cao có độ nhớt giống SAE40 c Theo tiêu chuẩn viện dầu mỏ Hoa kì API Hiện có loại - Dầu dùng cho động xăng: SH năm 1993, SJ năm 1996 thay cho loại dầu khác cho động xăng - Dầu dùng cho động điesel: CF – bắt đầu dùng năm 1990 thay cho dầu CE; CF – bắt đầu dùng năm 1994 dùng cho động điesel kỳ; CG – bắt đầu dùng năm 1995 thay cho loại dầu CD, CE CF – Hiện nước ta nước giới đa số phân loại chất lượng dầu nhờn theo độ nhớt Hoa kỳ 2.2 Mỡ bôi trơn 2.2.1 Đặc điểm: Mỡ bôi trơn sản phẩm pha chế từ dầu nhờn với chất phụ gia (thuộc nhóm đất sét) để tạo tHành sản phẩm mỡ nhờn (quá trình xà phịng hóa) Mỡ bơi trơn có tác dụng: - Bơi trơn dùng cho vị trí khơng thể dùng dầu nhờn (do phức tạp kết cấu), không tổ chức dầu bôi trơn từ bơm dầu đến - Làm kín - Chống gỉ 2.2.2 Tính chất -Tính ổn định: Là khả giữ tính chất lý hóa chủ yếu mỡ nhờn điều kiện nhiệt độ áp suất lớn - Tính chống ơxi hóa: Là khă chống lại tượng ơxi hóa mỡ nhờn điều kiện bảo quản sử dụng - Tính khiết: Là khả khơng bị lẫn tập chất nước, tro, tạp chất học q trình bảo quản sử dụng -Tính ăn mòn: Là khả mỡ với loại vật liệu khác bôi trơn mỡ không ăn mòn phá hủy bề mặt chúng 2.2.3 Phân loại a Dựa theo tính chất làm đặc: Có nhóm - Mỡ bơi trơn gốc xà phịng: Nhóm mỡ có tính chất làm đặc 62 loại xà phòng xà phòng kim loại kiềm, xà phịng kim loại kiềm thổ… - Mỡ bơi trơn gốc sáp (Hiđrơcacbon): Nhóm mỡ bơi trơn có chất làm đặc hiđrơ cacbon rắn có nhiệt độ nóng chảy cao Parafin, Seredin… - Mỡ bơi trơn gốc vơ cơ: Nhóm mỡ có chất làm đặc chất vô như: Silicagen, đất sét… - Mỡ bơi trơn gốc hữu cơ: Nhóm mỡ có chất làm đặc chất hữu rắn chịu nhiệt độ nước, thông thường loại mỡ có gốc Polime b Phân loại theo cơng dụng Có nhóm - Mỡ bơi trơn thơng dụng: Là loại mỡ dùng hầu hết phận HÀN, xe máy với phạm vi nhiệt độ sử dụng từ 50 – 200 0C phân biệt theo độ nóng chảy tHành nhóm: + Mỡ bơi trơn nóng chảy thấp: Có nhiệt độ làm việc từ 40 – 70 0C Được sử dụng vị trí làm việc có nhiệt độ thấp làm mỡ bảo quản + Mỡ bơi trơn nóng chảy trung bình: Có nhiệt độ làm việc từ 60 – 100 0C Loại dùng hầu hết loại HÀN, xe máy + Mỡ bơi trơn có nhiệt độ nóng chảy cao: Nhóm có nhiệt độ làm việc từ 120 –180 C Thường dùng cho vị trí có nhiệt độ cao loại tàu hoả, máy kéo - Mỡ bôi trơn chuyên dụng: Là loại mỡ dùng cho phận máy móc theo quy định nhà thiết kế, chế tạo mà không thay tuỳ tiện Thuộc nhóm mỡ có loại: Mỡ đồng hồ, mỡ Hàng hải, mỡ đường sắt, mỡ động máy bay… c Phân loại mỡ bôi trơn theo NLGL (Viện mỡ bôi trơn quốc gia Mỹ) - Ngày hãng nước phân loại độ cứng mỡ nhờn dựa độ xuyên kim (theo tiêu chuẩn ASTM Mỹ) Bảng 6.1-Phân loại mỡ bôi trơn theo NLGL (Viện mỡ bơi trơn quốc gia Mỹ) 63 2.2.4 Kí hiệu a Theo tiêu chuẩn Nga (ΓOCT) - Mỡ bơi trơn nóng chảy thấp có loại: AФ70 (mỡ bảo quản) Mỡ ЦИАТИМ – 201, ЦИΑТИΜ – 203 - Mỡ bơi trơn nóng chảy trung bình có loại: YC -1, YC – 2, YCC – A nước ta thường dùng YC – cho vú mỡ phần gầm xe HÀN - Mỡ bơi trơn nóng chảy cao, có loại YT-2 (cịn gọi mỡ 1-13), HK50 b Theo tiêu chuẩn hãng sản xuất - Cơng ty BP có loại : BP Grease C2, BP Specis FM, BP Grease L… - Công ty Castron có loại: Castron LM, Castron AP – 3, Castron EPL – 2, Castron MS – 3… - Công ty Vidamo, có loại Vidamo MU – 2, Vidamo EP – 2, Cana 113… 64 CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày cơng dụng dầu bơi trơn ? 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật liệu học – Lê Công Dưỡng – NXB Khoa học kỹ thuật 1997 Kim loại hoc nhiệt luyện – Nghiêm Hùng – NXB Đại học THCN – 1997 Kim loại học nhiệt luyện - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1988 Sử dụng vật liệu phi kim loại ngành khí – Hồng Trọng Bá – NXB Khoa học kỹ thuật – T.p Hồ Chí Minh 1995 Ăn mịn bảo vệ kim loại – Phan Lương Cầm – Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 1985 66