Bài 4. Vật liệu thông dụng và vật liệu mới dùng trong cơ khí SVIP

I. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ THÔNG DỤNG

1. Gang

- Gang là hợp kim của sắt và carbon, hàm lượng C chiếm từ 2,14% đến 4,3%, có tính giòn, màu xám đặc trưng.

- Gang dẫn điện tốt, chịu ăn mòn kém, không có khả năng rèn, dập nhưng đúc tốt.

- Trong cơ khí, gang được dùng để chế tạo các chi tiết bạc trượt, các vỏ máy.

2. Thép

- Thép carbon là hợp kim của sắt và carbon nhỏ hơn 2,14% với các tạp chất silic, manganese,...

- Thép carbon:

+ Có cơ tính tổng hợp cao và khả năng biến dạng dẻo tốt.

+ Có tính dẫn nhiệt tốt, điện trở lớn và tính chịu ăn mòn kém.

+ Có tính rèn, cắt gọt, đột dập, hàn, mài và là vật liệu xương sống của các ngành công nghiệp.

- Được sử dụng để sản xuất dụng cụ cắt, khuôn dập và các dụng cụ đo lường trong ngành cơ khí.

3. Hợp kim nhôm

- Hợp kim nhôm là hợp kim của nhôm với các nguyên tố khác như đồng, thiếc, manganese,...

- Nhôm và hợp kim nhôm có:

+ Độ bền thấp.

+ Tính dẻo cao, mềm, dễ uốn.

+ Dễ dàng gia công trên các máy móc gia công cơ khí.

- Hợp kim nhôm cứng hơn, độ giãn dài tốt hơn, độ bền cao hơn và nhiều công dụng hơn.

- Nhôm và hợp kim nhôm có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao.

- Trong ngành cơ khí, hợp kim nhôm được dùng trong chế tạo:

+ Máy bay.

+ Thiết bị ngành hàng không.

+ Đóng tàu.

+ Gia công cơ khí,...

4. Hợp kim đồng

- Hợp kim đồng là hợp kim của đồng với các nguyên tố hoá học khác để tạo thành nhiều loại hợp kim đồng khác nhau.

- Đồng và hợp kim đồng có tính dẻo, độ bền cao, tính dẫn điện và nhiệt tốt.

- Trong ngành cơ khí, đồng được sử dụng phổ biến làm các:

+ Ổ trượt.

+ Bánh răng.

+ Bánh vít.

5. Gốm ôxit

- Có độ bền nhiệt và độ bền cơ học rất cao.

- Thường được dùng để chế tạo đá mài, đĩa cắt, lưỡi cắt của dụng cụ cắt,...

6. Nhựa nhiệt rắn

- Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử, hoá rắn ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công, không thể nóng chảy hay hoà tan trở lại được nữa.

- Nhựa nhiệt rắn chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cao, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không có khả năng tái sinh.

- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt rắn được dùng để chế tạo:

+ Các chi tiết của máy bay, tàu thuyền.

+ Ống dẫn hoá chất, bể chứa hoá chất.

+ Thanh nẹp chịu nhiệt của các loại bếp, lò điện,...

7. Cao su

- Cao su là hợp chất cao phân tử gồm 2 loại:

+ Cao su thiên nhiên: thường được chế biến từ nhựa cây cao su.

+ Cao su nhân tạo: thường được chế biến từ than đá, dầu mỏ.

- Cao su có tính đàn hồi cao, độ giãn dài lên đến 700% đến 800%, cách nhiệt, cách âm tốt và khả năng giảm chấn động tốt.

- Trong ngành cơ khí, cao su được sử dụng cho:

+ Săm lốp, ống dẫn.

+ Phần tử đàn hồi của khớp, trục, đai truyền,...

II. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ MỚI

1. Composite nền kim loại

- Có độ cứng, độ bền cơ học và độ bền nhiệt cao (làm việc được ở nhiệt độ lên đến 1000°C).

=> Gọi là hợp kim cứng.

- Thường được dùng làm lưỡi cắt của dụng cụ cắt.

2. Composite nền hữu cơ

- Đặc điểm bền, nhẹ, chống ăn mòn, chịu va đập tốt và chịu được nhiệt độ cao.

- Thường dùng để chế tạo thân vỏ ô tô, vỏ xuống, ca nô, nhà vui chơi trẻ em,...

3. Vật liệu nano

- Vật liệu nano là loại có cấu trúc hạt tinh thể với kích thước cỡ nanômét.

- Ở quy mô này, vật liệu có những tính chất vật lí, hoá học và sinh học khác so với kích thước bình thường.

- Một số vật liệu trở nên bền và nhẹ hơn, một số khác có khả năng:

+ Dẫn điện.

+ Truyền nhiệt.

+ Phản xạ ánh sáng tốt hơn.

=> Thúc đẩy sự phát triển trong mọi lĩnh vực cơ khí, điện tử, y học và các lĩnh vực khác.

- Ứng dụng của vật liệu nano trong lĩnh vực cơ khí bao gồm:

+ Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô, vật liệu nano được dùng để tạo ra các vật liệu siêu nhẹ - siêu bền.

=> Để sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay,...

+ Trong công nghiệp chế tạo robot, vật liệu nano được dùng để chế tạo loại robot mini.

=> Để ứng dụng vào các lĩnh vực y tế, sinh học,...

+ Trong chế tạo máy, vật liệu nano được sử dụng để làm lớp phủ trên các bạc trục, lớp phủ lên bề mặt của các chi tiết máy.

=> Để chống ăn mòn.