Các hợp kim niken thường dùng thay cho thép ở môi trường có nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn. Ví dụ các bộ phận của động cơ tuabin, các bộ phận lò, hệ thống xử lí hoá chất, và các bộ phận hàng hải quan trọng. (xem tham khảo 7.) Một số hợp kim niken là hợp kim chịu nhiệt
cao, và nhiều loại thường dùng là độc quyền. Danh sách sau đây đưa ra một số loại hợp kim
thương phẩm:
Inconel (International Nickel Co.): hợp kim Ni-Cr
Monel (International Nickel Co.): hợp kim Ni-Cu
Ni-Resist (International Nickel Co.): hợp kim Ni-Fe
Hastelloy (Haynes International): hợp kim Ni-Mo, đôi khi với Cr, Fe, hoặc Cu
2-17 Chất dẻo
Chất dẻo là loại vật liệu rất đa dạng, tạo thành từ các phân tử lớn gọi là polyme. Có hàng ngàn chất dẻo các loại được tạo ra bằng sự tổ hợp hoá học khác nhau để tạo ra những chuỗi phân tử dài.
Một phương pháp phân loại chất dẻo là theo nhiệt dẻo và nhiệt rắn. Một cách tổng quát, vật liệu nhiệt dẻo có thể tạo hình lặp đi lặp lại nhiều lần bằng nhiệt hoặc đúc vì cấu trúc hoá học cơ bản của chúng không đổi so với dạng thẳng ban đầu. Chất dẻo nhiệt rắn khi tạo hình chịu một
số thay đổi trong cấu trúc mà ở đó các phân tử liên kết tạo thành mạng lưới 3 chiều. Một số nhà thiết kế đề nghị sử dụng các thuật ngữ tuyến tính và liên kết ngang thay cho dạng quen thuộc hơn là nhiệt dẻo và nhiệt rắn.
Dưới đây là một vài loại nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn được sử dụng như một chi tiết chịu tải vì vậy người thiết kế các chi tiết máy cần lưu tâm. Danh sách này nêu ra các ưu điểm chính và một số ứng dụng mẫu của nhiều loại chất dẻo sẵn có. Phụ lục 13 liệt kê các đặc trưng điển hình.
Nhựa nhiệt dẻo
Nylon: có độ bền, khả năng chống mài mòn, và độ dai tốt; các đặc trưng thay đổi trong
phạm vi rộng tuỳ thuộc vào các phụ gia và cách tạo hình. Sử dụng cho các bộ phận kết cấu, các thiết bị cơ khí như bánh răng, bạc lót, và các chi tiết cần khả năng chống mài mòn tốt.
Nhựa Polyacrylonitrit-butadien-styren (ABS): độ bền va đập và độ cứng khá lớn, độ
bền trung bình. Sử dụng để làm vỏ hộp, mũ bảo hiểm, vỏ máy, các chi tiết phụ tùng, ống tròn, và đoạn nối ống.
Polycacbonat: độ dai, khả năng chống va đập, và độ ổn định kích thước tuyệt vời. Sử
dụng làm cam, bánh răng, vỏ hộp, bộ nối điện, các sản phẩm xử lí thức ăn, mũ bảo hiểm, và các bộ phận của bơm và dụng cụ đo.
Acrylic: độ bền thời tiết và độ bền va đập khá lớn; có thể được làm ra ở dạng trong
suốt, mờ, hoặc có màu để chắn sáng. Sử dụng làm cửa kính, thấu kính, đèn hiệu, và vỏ.
Polyvinyl clorit (PVC): độ bền, độ bền thời tiết, và độ cứng khá lớn. Sử dụng làm ống,
cáp điện, các vỏ nhỏ, ống dẫn, và sản phẩm ép.
Polyimit: độ bền và khả năng chống mài mòn khá lớn; có khả năng duy trì rất tốt các
tính chất ở nhiệt độ cao đến 5000F. Sử dụng làm bạc, phớt, chong chóng quay, và các bộ phận về điện (mạch in).
Acetan: có độ bền, độ cứng, độ rắn, và khẳ năng chống mài mòn cao; ma sát thấp; độ
bền thời tiết và độ bền hoá học khá lớn. Sử dụng làm bánh răng, bạc lót, đĩa xích, các bộ phận của băng chuyền, và các sản phẩm đường ống.
Polyuretan (PUR) đàn hồi: một loại vật liệu giống cao su với độ dai và khả năng chịu
mài mòn khác thường, có khả năng chịu nhiệt và dầu tốt. Sử dụng làm bánh xe, bánh lăn, bánh răng, đĩa xích, các bộ phận băng chuyền, và đường ống.
Nhựa nhiệt dẻo polyeste (PET): nhựa Polyetylen tereftalat (PET) với các loại sợi thuỷ
tinh và/hoặc sợi vô cơ. Có độ bền và độ cứng rất cao, độ bền nhiệt và hoá chất tuyệt vời, độ ổn định kích thước tuyệt vời, và tính chất điện tốt. Sử dụng làm các bộ phận bơm, vỏ, các chi tiết điện, các chi tiết động cơ, ôtô, vận hành lò sấy, bánh răng, đĩa xích, và đồ thể thao.
Polyete-ete đàn hồi: nhựa dẻo với độ dai và tính đàn hồi tuyệt vời; khả năng chống từ
biến, va đập, và mỏi do uốn cao, độ bền hoá học khá lớn. Có thể biến dạng dư ở nhiệt độ thấp và khả năng giữ các tính chất tốt ở nhiệt độ tương đối cao. Sử dụng làm phớt,
băng chuyền, màng bơm, vỏ bảo vệ, đường ống, lò xo, và các thiết bị hấp thụ va đập. Loại có môđun cao có thể dùng làm bánh răng và đĩa xích.
Nhựa nhiệt rắn
Nhựa phenolic: độ cứng cao, khả năng đúc và độ ổn định kích thước tốt, tính chất điện
rất tốt. Sử dụng làm các chi tiết mang tải trong thiết bị điện, thiết bị đóng ngắt, dải bằng chất cách điện gắn ở đầu cực hoặc điểm nối, vỏ nhỏ, dùng cho các thiết bị và dụng cụ nấu ăn, bánh răng, các kết cấu và bộ phận máy. Nhựa nhiệt rắn alkyd, allyl, và amino có các tính chất và ứng dụng tương tự như của nhựa phenolic.
Nhựa polyeste: được biết đến như thuỷ tinh sợi khi gia cường thêm sợi thuỷ tinh; có
độ bền và độ cứng cao, khả năng chịu thời tiết tốt. Sử dụng làm vỏ, các dạng kết cấu, và các loại bảng.
Bảng 2-8 Các ứng dụng của vật liệu chất dẻo
Các ứng dụng Các tính chất cần có Những chất dẻo phù hợp Vỏ hộp, bình chứa,
đường ống
Độ bền va đập cao, độ cứng, giá thành rẻ, khả năng tạo hình, bền với môi trường, độ ổn định kích thước
ABS, polystyren, polypropylen, PET, polyetylen, axetat xenlluloza, acrylic.
Bạc-ma sát thấp, đường trượt
Hệ số ma sát thấp, khả năng chống mài mòn, nhiệt, ăn mòn.
TFE florocacbon, nylon, axetan
Các bộ phận có độ bền cao, bánh răng, cam, con lăn
Độ bền kéo và độ bền va đập cao, độ ổn định ở nhiệt độ cao, khả năng gia công
Nylon, nhựa phenolic, TFE-bổ xung axetan, PET, polycacbonat
Thiết bị nhiệt và hoá chất
Khả năng chịu nhiệt và hoá chất, độ bền khá lớn, độ hút ẩm thấp
Florocacbon, polypropylen , polyetylen, epoxy, polyeste, phenolic Các bộ phận kết cấu điện Điện trở, độ bền nhiệt, độ bền va đập cao, độ ổn định kích thước, độ cứng
Ankyl, alkid, amino, epoxy, phenolic, polyeste, silicon, PET
Các bộ phận truyền ánh sáng
Khả năng truyền ánh sáng tốt ở dạng trong suốt, và dạng màu sắc mờ, khả năng tạo hình, chống vỡ
Acrylic, polystyren , axetat xenlluloza, nhựa vinyl
Những chú ý đặc biệt trong chọn chất dẻo
Chọn loại chất dẻo thường dựa trên tổng hợp của nhiều tính chất như: nhẹ, dẻo, màu sắc, độ bền, độ cứng, độ bền hoá học, ma sát nhỏ, hoặc độ trong suốt. Bảng 2-8 liệt kê một số loại chất dẻo cho sáu loại ứng dụng khác nhau. Tham khảo 11 và 23 cung cấp những so sánh rộng rãi về các đặc trưng thiết kế của chất dẻo.
Hầu hết các đặc trưng thiết kế mô tả trong mục 2-2 của chương này đều có thể sử dụng cho chất dẻo, bên cạnh đó cần bổ xung thêm những thông tin khác nữa để chọn được chất dẻo phù hợp. Sau đây là một vài đặc trưng riêng của chất dẻo. Các đồ thị trong hình 2-17 đến 2-20 chỉ là những ví dụ, chúng không thể hiện bản chất chung của loại vật liệu đã đưa ra. Các loại chất dẻo, thậm chí chỉ trong một nhóm cũng có được các đặc trưng rất đa dạng là do nhiều cách thức tạo ra chất dẻo. Tham khảo các hướng dẫn thiết kế mở rộng từ các nhà cung cấp vật liệu.