CÔNG NGHỆ KIM LOẠI ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG #" MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KIM LOẠI GIẢNG VIÊN: ThS. PHẠM TÀI THẮNG 4/17/2010 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG  BHLĐ CÔNG NGHỆ KIM LOẠICÔNG NGHỆ KIM LOẠI Tài liệu tham khảo Giới thiệu Đánh giá môn học Nội dung giảng dạy 22 GiỚI THIỆU Mơn học Cơng Nghệ Kim Loại dùng để giảng dạy cho sinh viên hệ đại học ngành Bảo hộ lao động nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về: Các loại vật liệu kim loại, hợp kim và phi kim loại dùng trong cơ khí Các cơng nghệ chế tạo phơi như đúc kim loại, gia cơng áp lực, hàn cắt kim loại Các phương pháp gia cơng kim loại như tiện, phay, bào, … 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kim loại học và nhiệt luyện. TS Nghiêm Hùng, NXB ĐH và THCN, 1979 [2] Cơng nghệ kim loại. Nguyễn Tác Ánh. ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật, 2003 [3] Cơng nghệ kim loại. Tăng Hữu Tường - Đinh Cơng Mễ, NXB ĐH và THCN, 1972 [4] C ác phương pháp gia cơ ng k im loại. Đặng Văn Nghìn - Phạm Ngọc Tuấn, NXB ĐH Quốc Gia TpHCM 44 ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC  Điểm thứ 1 (10%): Bài tập  Điểm thứ 3 (70%): Kiểm tra cuối kỳ  Điểm thứ 2 (20%): Kiểm tra giữa kỳ 4/17/2010 2 5 1.1. Các tính chất cơ bản PHẦN I: VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HP KIM 1.2. Cấu tạo của kim loại và hợp kim 1.3. Sự kết tinh của kim loại 1.4. Phương pháp đánh giá tính chất của kim loại và hợp kim 6 1.1. Các tính chất cơ bản: - Là những đặc trưng cơ học biểu thò khả năng của kim loại hay hợp kim chòu được tác động của các loại tải trọng. Gồm: độ bền, độ cứng, độ dãn dài tương đối, độ dai va đập 1.1. 1. Cơ tính: - Là tính chất của kim loại thể hiện qua các hiện tượng vật lý khi thành phần hóa học không thay đổi. Gồm: tính dẫn điện, dẫn nhiệt, nhiễm từ, dãn nỡ vì nhiệt 1.1.2. Lý tính: - Là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hóa học của các chất khác nhau như O 2 , H 2 O, axit, mà không bò phá hủy. Gồm: tính chòu ăn mòn, chòu nhiệt, chòu axit 1.1.3. Hóa tính: - Là tính chòu được các dạng gia công khác nhau như: đúc, rèn, hàn, cắt gọt, … 1.1. 4. Tính công nghệ: 7 1.2. Cấu tạo kim loại và hợp kim: a. Mạng tinh thể: 1.2.1. Khái niệm: - Là một mô hình hình học mô tả sắp xếp có qui luật của các nguyên tử ở trong không gian của vật rắn b. Ơ cơ sở: - Là khối thể tích nhỏ nhất đặc trưng một cách đầy đủ về sự sắp xếp trật tự có qui luật của ngun tử trong mạng tinh thể c. Thơng số mạng: - Là kích thước cơ bản của tinh thể. Đơn vị A 0 = 10 -8 cm hoặc kX = 1,00202 A 0 - Ký hiệu: a, b, c 8 a. Các loại mạng tinh thể của kim loại ngun chất: 1.2.2. Cấu tạo của kim loại ngun chất: + Mạng tinh thể lập phương thể tâm + Mạng tinh thể lập phương diện tâm + Mạng tinh thể sáu phương xếp chặt b. Tính thù hình của kim loại: - Là khả năng mà kim loại có thể thay đổi hình dáng mạng tinh thể theo nhiệt độ (thay đổi về cấu tạo và tính chất) - Ký hiệu các dạng thù hình: , , , . . . 4/17/2010 3 9 a. Khái niệm: 1.2.3. Cấu tạo của hợp kim: - Hợp kim là vật thể mang tính kim loại, có chứa nhiều nguyên tố trong đó chủ yếu là nguyên tố kim loại. Đặc điểm: + Cơ tính: cao + Tính công nghệ: hợp kim có tính công nghệ khác nhau và phù hợp với từng điều kiện gia công như + Tính kinh tế: dễ chế tạo hơn kim loại nguyên chất vì không phải khử bỏ triệt để các tạp chất b. Các dạng cấu tạo của hợp kim: - Có 3 dạng cấu tạo: dung dịch rắn, hợp chất hoá học, hỗn hợp cơ học 10 - Phải làm nguội kim loại lỏng tới nhiệt độ thấp hơn T 0 hay kim loại lỏng chỉ kết tinh với sự quá nguội nhất định. 1.3. Sự kết tinh của kim loại: 1. Điều kiện xảy ra kết tinh: 2. Hai quá trình của sự kết tinh: + Quá trình phát triển các tinh thể từ hạt mầm + Quá trình tạo hạt mầm gọi là trung tâm 3. Sự hình thành hạt: - Hạt được tạo thành từ nhiều trung tâm kết tinh - Kích thước hạt phụ thuộc vào tốc độ sinh mầm và phát triển mầm 11 1. Phương pháp nghiên cứu tổ chức 2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc bằng tia rơngen 3. Phân tích hóa học và quang phổ 1.4. Phƣơng pháp đánh giá tính chất kim loại và hợp kim: 4. Xác định thành phần cacbon bằng tia lửa khi mài. 5. Các phương pháp đo cơ, lý tính của kim loại 6. Các phương pháp vật lý tính kiểm tra khuyết tật trong kim loại 12 2.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỢP KIM SẮT – CACBON CHƢƠNG 2: HỢP KIM SẮT - CACBON 2.2. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ HAI CẤU TỬ 2.3. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Fe– C (Fe – Fe 3 C) 2.4. THÉP CACBON VÀ THÉP HỢP KIM 2.5. GANG 4/17/2010 4 13 2.1. Khái niệm cơ bản về hợp kim sắt - cacbon: - Hợp chất hóa học của Sắt – cacbon: + Fe 3 C (6.67%C), + Fe 2 C (9.67%C) + FeC (17.67%C). - Hợp kim sắt – cacbon: gồm thép và gang 14 Giản đồ trạng thái: biểu thị trạng thái tổ chức của hệ hợp kim đã cho trên hệ trục nhiệt độ và thành phần hóa học 15 Quy tắc đòn bẩy: Để xác định tỷ lệ của các pha, các tổ chức trên giản đồ trạng thái    XX X  %    XX X  % Trong vùng 2 pha, điểm khảo sát càng gần pha nào thì tỷ lệ pha đó càng lớn. 16 2.2.1. Giản đồ loại 1: C D 2.2. Giản đồ trạng thái hệ hai cấu tử: 4/17/2010 5 17 2. Giản đồ loại 2: 18 3. Giản đồ loại 3: 19 N 2.3. Giản đồ trạng thái Fe-Fe 3 C: 20 Các chuyển biến khi làm nguội chậm: Bao tinh: JBH L   Cùng tinh: FEC XêL   Cùng tích: KPS Xê  Các tổ chức của hợp kim Fe-C: Các tổ chức hai pha: Các tổ chức một pha: pha lỏng, Ferit, Austenit, Xementit L+ , L+ Xê, P, Lê 4/17/2010 6 21 2.4.1. Thép cacbon:  Là hợp kim của Fe-C (%C<2.14%; Mn0.8%; Si0.4%; P0.05%, S0.05%)  Ảnh hưởng thành phần hoá học đến tính chất của thép: + Cacbon: làm tăng độ cứng + Mangan: khử Oxy: Mn + FeO  Fe + MnO. + Silic: khử Oxy: Si + FeO  Fe + SiO 2 . + Phốtpho: Có hại, làm giảm tính dẻo dai va chạm + Lưu huỳnh: Có hại, làm thép bị đứt, gãy gọi là hiện tượng dòn nóng 2.4. Thép cacbon và thép hợp kim: 22  Phân loại thép cacbon: + Theo giản đồ trạng thái Fe-C: + Theo công dụng: + Theo độ sạch  Ký hiệu thép: + Thép chất lượng thường: CT31, CT33, … + Thép chất lượng tốt: C40, C45, … + Thép cacbon dụng cụ: CD80, CD50, …. 23 2.4.2. Thép hợp kim:  Là thép ngoài sắt và cacbon người ta còn đưa thêm vào các nguyên tố hợp kim để tăng tính chất của thép theo ý muốn.  Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến tính chất của thép: + Mn và Si: tăng độ cứng, bền, giảm độ dẻo dai + Cr và Ni: tăng độ bền, cứng không mạnh bằng Mn, Si nhưng lại không làm giảm độ dẻo nhiều nên có thể dùng hàm lượng lớn hơn - Giới hạn lượng chứa để phân biệt tạp chất và nguyên tố hợp kim: Mn: 0.8-1.0%; Si: 0.5-0.8%; Cr: 0.2-0.8%; Ni: 0.2-0.6%; W: 0.1-0.5%; Mo: 0.05-02%; Ti: 0.1%; Cu: 0.1%; B: 0.002% 24  Phân loại thép hợp kim: + Theo giản đồ trạng thái Fe-C + Theo công dụng: + Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim:  Ký hiệu thép: + TCVN 1759-75 quy định mác thép như sau: 9Mn2, 12Cr18Ni9TiĐ, … 4/17/2010 7 25 2.5.1. Khái niệm: 2.5. Gang: - Là hợp kim của sắt và cacbon (%C>2.14%) và luôn có một ít các nguyên tố Mn, Si, P, S. - Các loại gang thông dụng thường chứa: 2.04.0%C, 0.43.5%Si, 0.201.5%Mn, 0.040.65%P, 0.020.15%S. 2.5.2. Phân loại: - Gang trắng: tổ chức tế vi tương ứng với giản đồ pha Fe-C. Ít được sử dụng trong sản xuất cơ khí - Gang xám, cầu, dẻo: cacbon ở dạng tự do, gọi là graphit, tổ chức tế vi không phù hợp với giản đồ Fe-C, được sử dụng rộng rãi trong cơ khí (gang xám) 2626 3.1. NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM CHÖÔNG 3: KIM LOAÏI MAØU VAØ HÔÏP KIM MAØU 3.2. ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG 2727 3.1. Nhôm và hợp kim nhôm: 3.1.1. Nhôm nguyên chất: - Là nguyên tố có kiểu mạng lập phương tâm mặt, có màu sáng bạc - Khối lượng riêng nhỏ (2.7g/cm 3 ) - Có tính dẫn điện và tính dẻo cao - Nhiệt độ nóng chảy thấp: 657 0 C - Cơ tính thấp:  b =60kg/mm 2 , HB=25 - Kí hiệu: Al 99.98  chứa 99.98% nhôm 2828 3.1.2. Hợp kim nhôm: - Hợp kim nhôm biến dạng: bên trái điểm C, gồm 2 nhóm hóa bền và không hóa bền bằng nhiệt luyện + Ví dụ: Đu ra (nhôm cứng) - Hợp kim nhôm đúc: bên phải điểm C + Ví dụ: Silumin - Kí hiệu: AlCu4,4Mg0,5 gồm 4,4%Cu; 0,5%Mg còn lại Al 4/17/2010 8 2929 - Là nguyên tố có mạng tinh thể lập phương tâm mặt, có màu đỏ - Khối lượng riêng lớn (8.94g/cm 3 ) - Tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo cao. - Nhiệt độ nóng chảy cao 1083 0 C - Độ bền thấp ( b =16kg/mm 2 , HB=40) 3.2. Đồng và hợp kim đồng: 3.2.1. Đồng nguyên chất: - Kí hiệu: Cu 99.98  chứa 99.98% đồng 3030 3.3.2. Hợp kim đồng: a. Latông (đồng thau): - Là hợp kim của đồng mà thành phần chính là Cu và Zn, thêm các nguyên tố khác như: Pb, Sn, Ni, … - Ký hiệu: LCuZn38Al1Fe1  latông 38%Zn; 1%Al; 1%Fe; còn lại Cu - Gồm latông đơn giản và latông phức tạp b. Brông (đồng thanh): - Là hợp kim của đồng với các nguyên tố khác trừ Zn như là Sn, Al, … - Kí hiệu: BCuSn40Pb1  brông có 40%Sn; 1%Pb; còn lại là Cu - Gồm brông thiếc, brông nhôm, … 3131 4.1. CHẤT DẺO CHÖÔNG 4: VAÄT LIEÄU PHI KIM LOAÏI 4.2. CAO SU 4.3. DẦU, MỠ 4.4. GỖ 4.5. COMPOSITE 3232 4.1. Chất dẻo: - Có khối lượng riêng nhỏ 0,9 2,2g/cm 2 - Có khả năng chịu ăn mòn - Cơ tính tương đối tốt - Chất dẻo là loại vật liệu có thể biến dạng mà không bị phá hủy và có thể định hình với áp lực thấp nhất - Bị già hóa theo thời gian - Gồm: chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt cứng 4/17/2010 9 3333 4.2. Cao su: - Có tính đàn hồi cao - Chịu kéo tốt, chịu nén kém. - Không thấm nước, ổn định khi tẩy rửa và cách điện tốt - Cao su bị lưu hoá - Gồm: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp 3434 - Độ nhờn: đặc trưng cho độ loãng của dầu. Nhiệt độ càng cao dầu càng loãng. a. Dầu: - Làm giảm ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của chi tiết máy. - Bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn 4.3. Dầu, mỡ: b. Mỡ: - Ở thể đặc có màu vàng hoặc nâu - Để bôi trơn ở các bộ phận khó giữ dầu (như cáp của cần trục), hoặc những bộ phận lâu mới cần tra chất bôi trơn - Có khả năng chống gỉ và bôi trơn tốt 3535 - Dùng nhiều trong xây dựng, giao thông, chế tạo máy và tiêu dùng - Dễ hút ẩm, khô sẽ co rút lại - Khả năng chịu lực lớn. - Gỗ chịu kéo tốt hơn chịu uốn, nén dọc hay cắt dọc. - Dễ cháy, cong vênh và bị mối mọt, . . . 4.4. Gỗ: 3636 - Gồm hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau kết hợp lại với nhau sao cho tính chất của chúng hỗ trợ cho nhau 4.5. Composite : - Composite có 2 pha: pha nền và pha cốt. - Trong công nghiệp thường dùng 2 loại: composite cốt hạt và composite cốt sợi [...]... NIỆM VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 6.1.1 Đònh nghóa 6.2 NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐỂ GIA CÔNG ÁP LỰC 6.1.2 Ưu – nhược điểm của gia công bằng áp lực 6.1.3 Phân loại các phương pháp gia công bằng áp lực 6.3 CÁN VÀ KÉO 6.1.4 Sự biến dạng dẻo của kim loại 6.4 RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN 6.1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại 6.1.6 nh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất và tổ chức kim loại 6.5... có Þ =(0.3 12)mm, bổ sung kim loại cho mối hàn + Thuốc hàn: tránh sự oxy hóa kim loại, hoàn nguyên kim loại - Công dụng: + Sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp và công trường + Hàn thép thường, kim loại màu, hàn ống, 93 94 7.4.3 Thiết bò hàn khí: 7.4.4 Công nghệ hàn khí: - Bình chứa khí: làm bằng thép hợp kim hoặc thép cacbon, bên ngoài sơn màu phân biệt các loại khí - Khi hàn khí cần chú... Rót kim loại lỏng vào khn: 54 5.6 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BiỆT Khi rót kim loại phải chú ý: 5.6.1 ĐÚC TRONG KHUÔN KIM LOẠI + Vị trí khn khi rót: ngang, nghiêng hay thẳng đứng + Thùng rót : bằng tay hoặc bằng cần trục 5.6.2 ĐÚC DƯỚI ÁP LỰC + Nhiệt độ rót: lớn, nhỏ 5.6.3 ĐÚC LI TÂM 5.6.4 ĐÚC TRONG KHUÔN MẪU CHẢY 55 56 14 4/17/2010 CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BẰNG ÁP LỰC 6.1 KHÁI NIỆM VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI... Đặc điểm: • 6.5.2 Công nghệ dập tấm + Tiết kiệm vật liệu + Sản phẩm có hình dạng phức tạp + Sản phẩm dập có tính lắp lẫn tốt + Trình độ công nhân không cần cao + Năng suất cao, giá thành hạ + Dễ cơ khí hóa, tự động hóa 77 6.5.2 Công nghệ dập tấm: Chia làm 2 nhóm chính: nguyên công cắt phôi và nguyên công tạo hình 78 CHƯƠNG 7: HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI  Nguyên công cắt phôi: chia ra 2 loại: cắt đứt và dập... dập cắt (đột lỗ) 7.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN  Nguyên công tạo hình: là nguyên công sau cùng, đònh hình sản phẩm Gồm: uốn, dập giãn, tóp miệng, 7.2 TỔ CHỨC KIM LOẠI CỦA MỐI HÀN 7.3 HÀN HỒ QUANG TAY 7.4 HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍÙ 79 80 20 4/17/2010 7.1.1 Khái niệm: 7.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN - Hàn là quá trình nối cứng các phần tử kim loại với nhau bằng cách nung nóng chỗ hàn... 7.1.2 Đặc điểm: 7.1.2 Đặc điểm: - Tiết kiệm kim loại 7.1.3 Phân loại: - Chi tiết hàn dùng trong tải trọng tónh - Giảm được tiếng động khi sản xuất - Thiết bò hàn tương đối đơn giản và dễ chế tạo 81 7.1.3 Phân loại: 82 7.2 TỔ CHỨC KIM LOẠI CỦA MỐI HÀN - Gồm 2 nhóm: hàn nóng chảy và hàn áp lực 7.2.1 Vùng mối hàn: + Hàn nóng chảy: kim loại vật hàn tại mối hàn và kim loại que hàn ở trạng thái nóng chảy hòa... kim loại d Rèn tự do e Rèn khuôn (Dập nóng) Nhược điểm: + Không gia công được các chi tiết phức tạp + Không rèn dập được các chi tiết quá lớn + Không gia công được các kim loại dòn f Dập tấm (Dập nguội) 59 60 15 4/17/2010 6.1.4 Sự biến dạng dẻo của kim loại: 6.1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại: - Biến dạng dẻo ở kim loại bao gồm biến dạng dẻo của đơn tinh và đa tinh a Trạng thái ứng... cắt): có 2 đường dẫn khí, pha trộn C2H2 và oxi 95 96 24 4/17/2010 7.4.5 Cắt kim loại bằng khí: - Là sự đốt cháy kim loại bằng dòng Oxi để tạo nên các ôxit và các ôxit này bò thổi đi để tạo thành rãnh cắt - Điều kiện để cắt bằng khí: nhiệt độ chảy của oxit kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ chảy của kim loại đó, tính dẫn nhiệt của kim loại không cao quá, - Mỏ cắt khác với mỏ hàn, có thêm đường dẫn dòng oxi... ngược chiều nhau 6.3.1 CÁN KIM LOẠI - Biện pháp công nghệ tăng hệ số ma sát + Kht rãnh, hàn vết trên trục cán + Làm cho đầu phơi cán nhỏ lại + Thay đổi độ hở giữa hai trục cán 6.3.2 KÉO DÂY - Sản phẩm cán rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình Được dùng nhiều trong xạy dựng, cầu đường chế tạo máy, 69 70 6.3.2 Kéo kim loại: Thiết bò cán: - Là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ khuôn kéo làm... 6.1.1 Đònh nghóa 6.1.3 Phân loại các phương pháp gia công bằng áp lực - Là phương pháp tạo phôi dựa trên nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại a Phương pháp cán 6.1.2 Ưu – nhược điểm của gia công bằng áp lực b Phương pháp kéo kim loại Ưu điểm: + Không có rỗ khí, rỗ co + Có thể tạo tổ chức thớ + Đôä bóng, độ chính xác cao + Dễ cơ khí hoá và tự động hoá c Phương pháp ép kim loại d Rèn tự do e Rèn khuôn . ĐỘNG #" MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KIM LOẠI GIẢNG VIÊN: ThS. PHẠM TÀI THẮNG 4/17/2010 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG  BHLĐ CÔNG NGHỆ KIM LOẠICÔNG NGHỆ KIM LOẠI Tài liệu tham khảo Giới. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HP KIM 1.2. Cấu tạo của kim loại và hợp kim 1.3. Sự kết tinh của kim loại 1.4. Phương pháp đánh giá tính chất của kim loại và hợp kim 6 1.1. Các tính chất. của hợp kim: - Hợp kim là vật thể mang tính kim loại, có chứa nhiều nguyên tố trong đó chủ yếu là nguyên tố kim loại. Đặc điểm: + Cơ tính: cao + Tính công nghệ: hợp kim có tính công nghệ khác