5.1.1 .Công dụng và cấu trúc đá mài
5.2. VẬT LIỆU GỐM (Vật liệu ceramic)
5.2.1. Khái niệm về vật liệu gốm
Vật liệu gốm là vật liệu phi kim loại, vô cơ (là các loại oxide, carbide, nitride, silicate…) đƣợc sản xuất khi nung phôi ép từ bột. Gốm đƣợc sử dụng rộng rãi trong dân dụng và kỹ thuật.
Những vật liệu gốm hiện đại gọi là gốm kỹ thuật hay gốm công suất cao, đƣợc dùng trong ngành chế tạo máy càng ngày càng nhiều dƣới dạng bộ phận lắp ráp và trong kỹ thuật sản xuất dƣới dạng dụng cụ (Hình 5.3). Chúng đảm nhận những nhiệm vụ riêng biệt mà chỉ có chúng mới có đặc tính đáp ứng đƣợc với những ƣu điểm sau:
- Độ cứng và độ bền nén cao
- Bề mặt có tính trƣợt với độ bền mài mòn cao - Độ bền nhiệt cao đến khoảng 1500°C
- Độ bển ăn mòn và độ bền chịu hóa chất - Tỉ trọng thấp từ khoảng 2kg/dm3 đến 4kg/ dm3 - Đa số có tính cách điện
Tuy nhiên vật liệu gổm có những hạn chế:
- Không thể biến dạng và dễ vỡ khi bị va chạm mạnh.
- Không thể chịu đƣợc ứng suất tăng vọt và không chịu đƣợc ứng suất kéo cao.
Hình 5.3: Một số chi tiết cơ khí làm bằng vật liệu gốm 5.2.2. Chế tạo vật liệu gốm
Việc sản xuất vật liệu gốm bắt đẩu từ các nguyên tố gốc dƣới dạng bột và qua các công đoạn:
a- Nghiền và trộn bột nguyên thủy thành khối gốc (khối lƣợng ban đầu)
b- Tạo hình phơi thơ bằng ép khuôn hay bằng đúc áp lực hoặc đùn ép dạng bột nhão.
c- Nung phôi thành cấu kiện gốm ở nhiệt độ từ 1400°C đến 2500°C.
d- Gia công sau cùng những cấu kiện bằng phƣơng pháp mài, nếu có yêu câu bể mặt trƣợt láng.
Trang 84
5.2.3. Các loại gốm và ứng dụng
a- Gốm thạch anh (gốm silicat)
Cịn gọi là sứ cơng nghiệp hay sứ kỹ thuật, gồm 50 % oxide nhôm (Al203), 25 % cát thạch anh (Si02), và 25 % tràng thạch (KAlSi308). Có đặc điểm:
- Sứ thơ màu trắng và đặc.
- Có độ bền cơ học tốt, chịu đựng đƣợc nhiểu hóa chất. - Tính cách điện rất cao.
- Cơng dụng chính là làm các bộ phận cách điện trong máy móc, thiết bị gia nhiệt (máy sƣởi nhỏ/thiết bị nung) bằng điện, công tắc và đèn.
b- Gốm ơxít: oxide nhơm (Al203) đƣợc thiêu kết thật đặc là loại vật liệu gốm quan
trọng nhất. Gốm này có độ bền ép cao, độ cứng và độ bền mài mòn cũng nhƣ chịu đƣợc nhiệt độ cao và có khả năng dẫn nhiệt khá. Nó đƣợc gia cơng làm đầu phun sợi, đĩa đệm kín, bộ phận dẫn sợi, bánh xe uốn, vành đệm kín trƣợt và mảnh cắt (hình 5.4)
Hình 5.4: Lưởi phay bằng gốm oxide nhơm
c- Gốm khơng ơxít: Những vật liệu gốm khơng thuộc nguồn ơxít là carbua silic và
nitrua silic.
- Gốm carbide silic (SiC:) ngồi độ cứng cao, độ bển mài mịn và độ chịu nhiệt
cao cịn có độ giãn nở thấp, khả năng dẫn nhiệt cao và khả năng chống ăn mòn tốt nhất đối với axít và trong kim loại lỏng (nóng chảy). Vật liệu này đƣợc chế biến thành ống bảo vệ nhiệt kế và vật liệu chịu lửa cho lớp bọc của bể nhôm lỏng, thanh nung và bạc trƣợt (hình 5.5a).
- Gốm nitride silic (Si3N4): bao hàm sự kết hợp độc nhất của độ cứng, độ bển mài
mòn, độ bền chịu nhiệt cao, độ bền chống ăn mịn của hóa chất cũng nhƣ độ bền ép lớn và độ dai tạm đủ. Gốm silic nitrua có thể ứng dụng làm cấu kiện chịu tải cơ học cao và chuyển động nhanh, thí dụ nhƣ vịng trƣợt, vịng bi (ổ lăn), trục lăn và dụng cụ gia công gang đúc (hình 5.5b).
f- Gốm than: Vật liệu kết hợp từ carbon với silic cacbua liên kết độ bển nhiệt độ
cao cùng với độ bền kéo, độ bền nén và độ bền hao mòn cực đại. Với vật liệu này ngƣời ta có thể sản xuất đĩa thắng cơng suất cao (hình 5.6).
Trang 85
Hình 5.5: Một số chi tiết làm bằng gốm SiC, Si3N4 a. Bạc lót bằng gốm carbide silic (SiC) b. Vòng bi làm bằng gốm nitride silic (Si3N4)
Hình 5.6: Đĩa phanh bằng gốm than 5.2.4. Tráng gốm (phủ gốm)
Tráng gốm đƣợc ứng dụng khi cấu kiện bằng thép với độ bển và độ dai cao nhƣng cẩn các tính chất của bể mặt gốm: độ cứng và độ bển ép cực cao, độ bễn mài mịn, độ bền chống ăn mịn của hóa chất và tính cách điện. Bể mặt gốm thƣờng hay đƣợc phủ lớp từ hợp chất của ơxít nhơm và titan đioxít (Ti02). Chúng đƣợc phủ bằng phƣơng pháp phun plasma thí dụ trên con lăn, bộ dẫn sợi, trục cán.