SGK Công Nghệ 11 - Bài 15. Vật liệu cơ khí
Chương 3 VẬT LIỆU Cơ KHÍ VÀ CổNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI Vật liệu cơ khí Biết được tính chất, công dụng của một số loại vật liệu dùng trong ngành cơ khí. Độ dãn dài tương đôi ỏ (%) đặc trưng cho độ dẻo của vật liệu. Vật liệu có độ dãn dài tương đôi ỏ càng lớn thì có độ dẻo càng cao. Độ cúng Độ cứng là khả năng chông lại biến dạng dẻo của lớp bề mặt vật liệu dưới tác dụng của ngoại lực thông qua các đầu thử có độ cứng cao được coi là không biến dạng. Trong thực tế thường sử dụng các đơn vị đo độ cứng sau đây : Độ cứng Brinen (kí hiệu HB) dùng khi đo độ cứng của các loại vật liệu có độ cứng thấp. Vật liệu càng cứng có chỉ số đo HB càng lớn. Ví dụ : Gang xám có độ cứng nằm trong khoảng 180 -5- 240HB. Độ cứng Rocven (kí hiệu HRC) dùng khi đo độ cứng các loại vật liệu có độ cứng trung bình hoặc độ cứng cao như thép đã qua nhiệt luyện. Vật liệu càng cứng có chỉ số đo HRC càng lớn. Ví dụ : Thép 45 sau khi nhiệt luyện có độ cứng nằm trong khoảng 40 4- 45HRC. Độ cứng Vickèr (kí hiệu HV) dùng khi đo độ cứng của các vật liệu có độ cứng cao. Vật liệu càng cứng thì có chi sô đo HV càng lớn. Ví dụ : Hợp kim cứng có độ cứng từ 13500 4- 16500HV dùng để chế tạo phần cắt của dao cắt dùng trong gia công cắt gọt kim loại. Vì sao phải tìm hiểu một sô tính chất đặc trưng của vật liệu ? n - MỘT số LOẠI VẬT LIỆU THÔNG DỤNG Ngoài các vật liệu kim loại đã học ở lớp 8 như gang, thép,... bài này giới thiệu thêm một số loại vật liệu thông dụng khác (bảng 15.1). Bảng 15.1. Một số loại vật liệu thông dụng dùng trong ngành cơ khí Tên vật liệu Thành phần Tính chất ứng dụng Vật liệu vô cơ Hợp chất hoá học của các nguyên tố kim loại với các nguyên tố không phải kim loại hoặc của các nguyên tố không phải kim loại kết hợp với nhau. Ví dụ: Gốm Coranhđông. Độ cứng, độ bền nhiệt rất cao (làm việc được ỏ nhiệt độ 2000°C * 3000°C). Dùng chế tạo đá mài, các mảnh dao cắt, các chi tiết máy trong thiết bị sản xuất sợi dùng cho công nghiệp dệt. Vật liệu hữu cơ (pôlime) Nhựa nhiệt dẻo Hợp chất hữu cơ tổng hợp. Ví dụ : Pôliamit (PA) ở nhiệt độ nhất định chuyển sang trạng thái chảy dẻo, không dẫn điện. Gia công nhiệt được nhiều lần. Có độ bền và khả năng chống mài mòn cao. Dùng chế tạo bánh răng cho các thiết bị kéo sợi. Nhựa nhiệt cứng Hợp chất hữu cơ tổng hợp. Ví dụ : Ếpoxi. Pôlieste không no. Sau khi gia công nhiệt lần đầu không chảy hoặc mềm ở nhiệt độ cao, không tan trong dung môi, không dẫn điện, cứng, bền. Dùng để chế tạo các tấm lắp cẩu dao điện, kết hợp với sợi thuỷ tinh để chế tạo vật liệu compozit. Vật liệu compozit được tạo thành từ vật liệu cốt (có tác dụng tăng độ 'b'ền) và vật liệu nền (có tác dụng liên kết vật liệu cốt lại với nhau) Compozit nền là kim loại Vật liệu nền là côban. Vật liệu cốt là các loại cácbít như cácbít Vôníram (WC), cácbít tantan (TaC),... Ví dụ : Hợp kim cứng Độ cứng, độ bền, độ bền nhiệt cao (làm việc được ở nhiệt độ 800°C-i-1000oC). Dùng chế tạo bộ phận cắt của dụng cụ cắt trong gia công cắt gọt. Compozit nền là vật liệu hữu cơ Ví dụ 1: Nền là êpôxi, cốt là cát vàng, sỏi. Ví dụ 2: Nền là êpôxi, cốt là nhôm ộxit AI7O3 dạng hình cầu có cho thêm sợi các bon. Độ cứng, độ bền cao, độ giãn nỏ vì nhiệt thấp. Độ bền rất cao (tương đương thép), nhưng có khối lượng riêng nhỏ. Dùng chế tạo thân máy công cụ, thân máy đo. Dùng chế tạo các chi tiết máy hay các kết cấu yêu cầu cộ độ bền cao nhưng khối lứợng nhỏ, ví dụ cánh tay robot Câu hỏi Hãy nêu các tính chất cơ học đặc trưng của vật liệu dùng trong ngành cơ khí. Nêu tính chất và công dụng của vật liệu hữu cơ pôlime dùng trong ngành cơ khí. Nêu tính chất và công dụng của vật liệu compozit dùng trong ngành cơ khí. Thông tin bổ sung THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ BÉN KÉO VÀ ĐỘ DẺO CỦA VẬT LIỆU Để xác định độ bền kéo và độ dẻo của vật liệu, người ta tiến hành thí nghiệm kéo mẫu hình trụ theo tiêu chuẩn (hình 15.1a), có các thông số như sau : Đường kính ban đầu : d0 = 10mm. Trên mẫu vạch dấu một đoạn có chiều dài Lo = 10do = 100mm. Hình 15.1. Thí nghiệm kéo mẫu để.xác định độ bện kéo và độ dẻo của vật liệu ạ) Mầu ban đầu ; b) Mầu đang bị kéo ; c) Mầu sau khi bị kéo đứt. Thí nghiệm được tiến hành như sau : Một đầu mẫu được giữ chặt, một đầu đặt lực kéo có giá trị là p (hình 15.1 b). Tăng dần giá trị lực kéo p tới khi mẫu bị đứt (hình 15.1c) : Đường kính tại tiết diện mẫu bị đứt là d^ Ghép hai nửa mẫu bị đứt, đo chiều dài đoạn giữa hai vạch dấu ban đầu, được kích thước Lp Độ bền Giới hạn bền kéo ơbk (còn gọi là ứng suất bển kéo) được xác định như sau : ơbk = ~p- ' 0 Trong đó : - p* là lực kéo lớn nhất tác dụng lên mẫu ; J2 - Fo là tiết diện ngang lúc ban đầu của mẫu, Fo = —Jj-2 Độ dẻo Độ dãn dài tương đối ô được xác định bằng biểu thức : ô = .Li - L° 100% Lo