Bài giảng thí nghiệm vật liệu kỹ thuật đại học thủy lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên: TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email : nthnga@tlu.edu Mobile : 0888 901 902 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí GIỚI THIỆU MƠN HỌC - Số tín chỉ: (1-1-0) - Số tiết: tổng: 15 tiết; LT: tiết; BT: tiết; TN: tiết - Đánh giá: + Điểm trình: 50 % (Chuyên cần: 20%, Báo cáo Thí nghiệm: 80%) + Điểm thi kết thúc: 50 % - Hình thức thi: Viết - Thời gian thi: 60 phút TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí MỤC ĐÍCH MƠN HỌC - Mơ tả quy trình thí nghiệm q trình xử lý nhiệt, khảo sát tính chất học quan sát tổ chức tế vi số loại vật liệu thường dùng kỹ thuật - Trang bị cho sinh viên kỹ thực hành, phân tích, sử dụng thiết bị quan sát đo đạc TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí NỘI DUNG LÝ THUYẾT MÔN HỌC Chương Nội dung GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG Nhiệt luyện thép NGHỆ VẬT LIỆU Nhiệt luyện gang hợp kim màu Những phương pháp làm chi tiết sau nhiệt luyện TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí NỘI DUNG THỰC HÀNH MƠN HỌC Bài TN Nội dung GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG Nhiệt luyện NGHỆ VẬT LIỆU số loại gang, thép hợp kim màu Đo độ cứng quan sát tổ chức số loại thép, gang hợp kim màu (đã nhiệt luyện TN số 1) TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí CHƯƠNG NHIỆT LUYỆN THÉP NỘI DUNG: 1.1 Các chuyển biến nung nóng thép 1.2 Nhiệt luyện số loại thép thông dụng 1.3 Nhiệt luyện chi tiết máy 1.4 Nhiệt luyện dụng cụ cắt khuôn dập 1.5 Nhiệt luyện kết cấu mối hàn 1.1 CÁC CHUYỂN BIẾN KHI NUNG NÓNG THÉP Cơ sở xác định chuyển biến nung nóng - Cơ sở xác định chuyển biến nung nóng thép giản đồ trạng thái Fe-C - Trong loại thép nhiệt độ thường có tổ chức Ferit + Xe (Peclit) - Các thép trước sau tích có tổ chức phức tạp hơn, có thêm Ferit XeII 0,76 1.1 CÁC CHUYỂN BIẾN KHI NUNG NĨNG THÉP + Khi nung nóng đến Ac1, có q trình chuyển biến: [Fe + Fe3C]0,76  Fe(C)0,76  Vậy nung nóng Ac1 chuyển biến: - Đối với thép tích? - Đối với thép trước tích? - Đối với thép sau tích? 0,76 1.1 CÁC CHUYỂN BIẾN KHI NUNG NĨNG THÉP + Từ Ac1  Ac3, có q trình hồ tan F vào  Khi nhiệt độ lớn Ac3, tổ chức nhận hoàn toàn  + Từ Ac1  Accm, có q trình hoà tan XeII vào  Khi nhiệt độ lớn Accm, tổ chức nhận hoàn toàn  Như theo giản đồ trạng thái Fe–C ta hoàn toàn xác định tổ chức tạo thành nung nóng; Trong chuyển biến đó, chuyển biến tạo thành Austenit từ Peclit; 0,76 1.1 CÁC CHUYỂN BIẾN KHI NUNG NÓNG THÉP 10 Giản đồ pha Fe – C 0,76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí CHƯƠNG NHỮNG PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH CHI TIẾT SAU KHI NHIỆT LUYỆN NỘI DUNG: 3.1 Khái niệm chung 3.2 Các phương pháp làm 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 91 - Khi bề mặt chi tiết tiếp xúc với môi trường khí oxi hóa vùng tăng nhiệt đặc biệt vùng nhiệt độ cao có chỗ bị oxi hóa carbon, chiều dày lớp bị phá hủy tăng thời gian kéo dài nhiệt độ cao - Lớp vảy sắt tạo thành bề mặt chi tiết sâu làm giảm chất lượng, tốn nhiều sức lao động cho việc chế tạo chi tiết nói chung tăng thêm khó khăn cho trình làm - Sự xuất vảy sắt bề mặt kim loại đưa đến hồi liệu lại Khi nung chi tiết lò lửa sinh vẩy sắt làm 2-3% kim loại, nung lị điện kim loại nhiều 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 92 Yêu cầu: - Làm vẩy sắt - Làm bóng, nhẵn bề mặt chi tiết - Giữ nguyên tính chất vật lý vật liệu làm chi tiết: tính chống ăn mịn, mài mịn… - Đưa phương pháp làm phù hợp: • Làm hạt kim loại • Làm hạt corindon • Làm mài thủy lực • Làm siêu âm 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 93 • Làm hạt kim loại Cơ chế - Do cọ sát hạt kim loại với bề mặt chi tiết cần làm Ưu điểm: - Làm 90% bề mặt chi tiết - Kết làm tốt hạt kim loại phải chế tạo vật liệu với chi tiết đem làm Nhược điểm: - Thay đổi tính chất ban đầu vật liệu hạt kim loại miết vào hay dính vào bề mặt chi tiết, làm từ tính vật liệu, giảm tính chống mài mịn thép khơng gỉ hợp kim - Tạo nhiều vết xước bề mặt chi tiết, độ nhẵn bề mặt giảm đến 1,2 cấp 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 94 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 95 • Làm hạt corindon - Để làm chi tiết nhỏ, chi tiết có ren dụng cụ dùng bột corindon - Các chi tiết làm hạt corindon có màu xám đen - Việc làm tiến hành máy phun thông thường Ưu điểm: - Khơng thay đổi hình dáng chi tiết - Khơng thay đổi tính chất vật lý bề mặt chi tiết: khơng phá hủy từ tính, tính chống mài mịn - Bụi khơng khí nơi đặt thiết bị làm điều kiện cho phép 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 96 Hạt corindon trắng Hạt corindon nâu Hạt corindon hồng Tính chất Độ cứng cao Corindon nâu tính giịn lớn, tính mài cắt tốt Khả chống phá vỡ mạnh, chống oxy hóa, chống ăn mòn, độ dẻo dai cao Corindon trắng Độ cứng gần giống Corindon trắng, độ dẻo dai lại cao, dùng để gia cơng loại vật liệu có độ dẻo lớn, có hiệu suất cao Corindon trắng, độ nhám bề mặt cao Ứng dụng Mài tinh, mài bóng thép tơi, thép hợp kim mài ren ốc, mài bánh Mài cắt kim loại có cường độ Mài cắt thép hợp kim có độ dẻo cao, thép chống căng dãn cao thép dụng cụ đo xác, chi tiết cacbon thường, đồng thau cứng, đồng hồ máy đo thép hợp kim, gang rèn 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 97 Thành Phần Hóa Phân loại Mục Đích Sử Dụng (% tính theo trọng lượng) Al203 Trắng (WA) Nâu (A) Hồng (PA) Sử dụng đá mài chất dính gốm Tính Chất Vật Lý Na20 Khoáng Cấu Tạo TT Màu TT Cơ Bản Mật Độ Vi Độ Cứng (kg/mm2) (g/cm2) (900oC a-10-6k-1) ≥ 98.2 ≤0.5 αAl O Lục Giác Sử dụng đá mài chất dính nhựa ≥ 98.5 ≤0.6 αLục Giác Al O Trắng Sử dụng đá mài chất dính gốm ≥ 95 ≥1.5 ≤3.8 αLục Giác Al O Nâu >3.9 HV2200-2300 Sử dụng đá mài chất dính nhựa ≥ 93 ≥1.5 ≤4.5 αLục Giác Al O Nâu >3.9 HV220-2300 Sử dụng đá mài chất dính gốm ≥ 98.5 αLục Giác Al O Hồng >3.9 HV2200-2300 αLục Giác Al O Hồng >3.9 HV220-2300 Sử dụng đá mài chất dính nhựa ≥ 98 ≥0.15 ≤0.4 ≥0.8 ≤01.5 Hệ Số Tuyến Tính Trắng >3.9 HV2200-2300 >3.9 HV220-2300 8.3 8.3 7.6 7.6 8.3 8.3 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 98 Phân loại hạt mài theo nhóm Kích thước hạt mài 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 99 • Làm mài thủy lực - Lựa chọn bột mài: cát sông cát đúc + Chi tiết thép: 30% nước - 70% cát + Chi tiết gang: 60 - 50 nước 40-50% cát + Hợp kim màu hợp kim khác: 80% nước - 20% cát Ưu điểm: - Hồn tồn khơng có bụi Nhược điểm: - Dùng thiết bị thật kín cần thêm q trình phụ chống ăn mòn chi tiết 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 10 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 10 • Làm siêu âm - Làm kim loại trường siêu âm tác dụng dao động đàn hồi học, có tần số cao 20 -100 kHz - Cơ chế: + Khi truyền dao động song siêu âm chất lỏng, xuất nén chân không + Khi chân không xuất chỗ trống chất lỏng, bọt khí tạo thành, bọt khí chứa đầy chất lỏng có khơng khí khác hịa tan + Khi nén bọt khí bị nén chặt, gây va đập thủy lực lớn Các lực va đập làm vết bẩn khuyết tật khác chi tiết 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 10 Hiệu thực tế thay đổi tần số sóng cơng suất 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 10 Ưu điểm: - Cơng nghệ siêu âm tiên tiến thâm nhập vào sâu bên kẽ hở nhỏ, vết nứt mà tẩy rửa thủ công chạm tới - Chi phí rẻ - Tiết kiệm thời gian làm vệ sinh công nghiệp theo phương pháp thủ công - Bảo vệ đối tượng làm tốt hơn, hiệu Nhược điểm: - Thời gian làm dài - Trong trình rung siêu âm sinh nhiệt ảnh hưởng đến bề mặt tính chất vật lý vật liệu làm chi tiết 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH 10 ... sát tính chất học quan sát tổ chức tế vi số loại vật liệu thường dùng kỹ thuật - Trang bị cho sinh viên kỹ thực hành, phân tích, sử dụng thiết bị quan sát đo đạc TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ... cáo Thí nghiệm: 80%) + Điểm thi kết thúc: 50 % - Hình thức thi: Viết - Thời gian thi: 60 phút TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí MỤC ĐÍCH MƠN HỌC - Mơ tả quy trình thí nghiệm. .. MÔN HỌC Chương Nội dung GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG Nhiệt luyện thép NGHỆ VẬT LIỆU Nhiệt luyện gang hợp kim màu Những phương pháp làm chi tiết sau nhiệt luyện TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI