23/02/2019
1
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ
VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ
CHẾ TẠO
TS. Trương Công Tiễn 1
CHƯƠNG 1. TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO
Giới thiệu môn học
2
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
Học phần Vật liệu và Công nghệ Chế tạo được chia làm 2 phần chính:
Phần 1: Vật liệu cơ khí
Vật liệu được khảo sát trong học phần này là dạng rắn được ứng dụng trong lĩnh vực chế tạo các
công cụ, máy móc thiết bị. Có 4 nhóm vật liệu dùng phổ biến trong công nghiệp:
Vật liệu kim loại
Vật liệu vô cơ – gốm
Vật liệu hữu cơ – polyme
Vật liệu tổng hợp - composite
Phần 2: Công nghệ chế tạo
Các công nghệ chế tạo phổ biến được khảo sát, bao gồm:
Công nghệ đúc
Các phương pháp gia công áp lực
Công nghệ hàn
Các phương pháp gia công cắt gọt
Các phương pháp gia công đặc biệt
23/02/2019
2
3
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
Mục tiêu
Môn học được xây dựng theo hướng giúp cho sinh viên hiểu được các kiến thức cơ bản cần
thiết về kim loại học và các phương pháp gia công điển hình. Ngoài ra, học phần này còn giúp
sinh viên kỹ năng về phát triển, phân tích và vận dụng kiến thức vật liệu và công nghệ cơ khí để
giải quyết những vấn đề kỹ thuật trong thực tế, có cơ sở kiến thức để học và tiếp cận các môn
học khác.
Phương pháp giảng dạy
Trình bày lý thuyết bằng Slides kết hợp với phấn, bảng.
Đưa ra các bài tập, chủ đề cho sinh viên cuối buổi học.
Thảo luận theo nhóm
Phương pháp học tập
Sinh viên tham gia nghe giảng, làm bài tập nhóm, thảo luận nhóm.
Sinh viên được khích lệ sử dụng tổng hợp các kiến thức từ các học phần khác và những
trải nghiệm trong cuộc sống để đề xuất giải pháp cho vấn đề đặt ra.
Giới hạn môn học
Vì tính chất giới hạn thời lượng của môn học (45 tiết lý thuyết) nên các chủ đề sẽ được trình
bày mang tính chất tổng quát. Các yêu cầu cụ thể về nội dung, sinh viên sẽ tiếp cận trong các
học phần chuyên ngành liên quan.
Giới thiệu môn học
1.1 Tính chất của vật liệu
4
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
Khái niệm tính chất vật liệu bao gồm: lý tính, hóa tính, tính công nghệ và tính ứng dụng. Trong
đó, đối với lĩnh vực cơ khí, cơ tính thuộc lý tính được xem là quan trọng nhất.
1.1.1 Tính chất vật lý
Tính dẫn điện
Căn cứ vào khả năng dẫn điện của vật liệu mà phân làm ba loại: vật liệu dẫn điện, vật
liệu cách điện (điện môi) và vật liệu bán dẫn.
Tính nhiệt
Phản ứng của vật liệu dưới tác dụng nhiệt: độ dẫn nhiệt và ứng suất nhiệt. Trong đó ứng
suất nhiệt được xét nhiều trong lĩnh vực cơ khí do ứng suất này có thể dẫn đến sự biến
dạng dẻo hoặc phá hủy dưới tác dụng nhiệt.
Tính từ
Tính phản ứng dưới tác dụng của từ trường bao gồm: Thuận từ, nghịch từ và sắt từ
Tính chất quang
Là khả năng của vật liệu dưới tác dụng của bức xạ điện từ hoặc ánh sáng trong các ứng
dụng phát quang, quang dẫn trong chuyển đổi năng lượng quang_điện,..
23/02/2019
3
5
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
1.1.2 Tính chất hóa học
Đặc tính hóa học là xác định mối quan hệ giũa tác dụng hóa học của môi trường với vật liệu.
Các tính chất hóa học vật liệu thường được quan tâm là tính chống ăn mòn của kim loại:
Môi trường ăn mòn hóa học:
Là môi trường chứa các chất xâm thực như O2, S2, Cl2, H2O, … Ví dụ như trong môi
trường tự nhiên, kim loại sẽ bị oxy hóa khi nung.
Môi trường ăn mòn điện hóa:
Chứa chất điện giải như axít, muối nóng chảy, bazơ,… tạo ra dòng điện làm mòn sâu bên
trong bề mặt của kim loại và phá hủy nó.
Để tăng khả năng chống ăn mòn vật liệu, các biện pháp như tăng độ bóng bề mặt, sơn phủ hoặc
xi mạ được sử dụng.
1.1 Tính chất của vật liệu
6
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
1.1.3 Tính chất công nghệ
Là khả năng vật liệu có thể chịu được các dạng gia công khác nhau. Vật liệu được sử dụng dưới
dạng những sản phẩm xác định, chế tạo bằng những công nghệ khác nhau thể hiện qua đặc tính
công nghệ của vật liệu. Tính chất công nghệ có tác dụng quyết định đến việc lựa chọn phương
pháp gia công đồng thời xác định khả năng sử dụng của nó. Vật liệu có tính công nghệ kém ít
được sử dụng vì khó gia công hoặc chi phí gia công cao.
Các tính chất công nghệ phổ biến của vật liệu như:
Tính đúc
Tính hàn
Tính biến dạng trong gia công áp lực
Tính cắt trong gia công cắt gọt
Ví dụ một loại vật liệu có tính gia công cắt gọt tốt phải có độ cứng thấp, độ dẻo kém. Qua đó
cho thấy thép là loại vật liệu có tính gia công cắt gọt kém hơn kim loại màu.
1.1 Tính chất của vật liệu
23/02/2019
4
7
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
1.1.4 Tính chất cơ học
Là khả năng ứng xử của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực.
Các đặc tính cơ học thường được xét của vật liệu cơ khí như: độ cứng, độ dẻo, độ dai, độ chịu
va đập, độ bền tĩnh và độ bền mỏi.
1.1.5 Tính chất sử dụng
Đặc tính này bao gồm một số đặc trưng tổng hợp của các tính chất trên thể hiện khả năng sử
dụng của vật liệu cho một mục đích cụ thể.
Ví dụ:
Tuổi thọ sử dụng: là một trong những đặc trưng quan trọng nhất của vật liệu, vì vậy việc
chọn vật liệu làm sản phẩm phải có những đặc tính phù hợp với môi trường làm việc của
sản phẩm đó.
Tính kinh tế: Việc lựa chọn vật liệu dựa vào tiêu chí đảm bảo tuổi thọ cơ bản nhưng có
chi phí sản xuất thấp nhất
Qua đó, tính chất sử dụng là tính chất quan trọng của vật liệu học đối với việc tính toán thiết kế
một sản phẩm đáp ứng được chất lượng cũng như giá thành.
1.1 Tính chất của vật liệu
8
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
1.1.6 Các đặc trưng cơ tính thông thường và ý nghĩa
Độ bền (tĩnh)
Là khả năng vật liệu chịu được tải trọng cơ học tĩnh mà không bị phá hủy
Căn cứ vào tải trọng tác dụng lên vật liệu mà độ bền được chia ra:
Độ bền kéo: chịu lực kéo
Độ bền nén: chịu lực nén
Độ bền uốn: chịu lực uốn
Độ bền xoắn: chịu lực xoắn hai đầu
Đối với các loại vật liệu khác nhau, người ta căn cứ vào khả năng chịu đựng tải trọng tác dụng
lên nó để xác định các giới hạn bền. Ví dụ như thép kiểm tra độ bền kéo, gang kiểm tra độ bền
nén.
1.1 Tính chất của vật liệu
23/02/2019
5
9
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
Độ bền (tĩnh)
Các giới hạn:
Giới hạn đàn hồi: Là ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết thử mà khi bỏ lực tác dụng,
chi tiết thử không bị biến dạng
Giới hạn chảy: Là ứng suất mà tại điểm kim loại bị chảy (ứng suất nhỏ nhất bắt đầu gây
nên biến dạng dẻo)
Giới hạn bền: Là ứng suất lớn nhất mà chi tiết chịu đựng được trước khi bị phá hủy.
Tất cả các giới hạn của vật liệu kim loại có đơn vị đo là Kg/mm² hoặc MPa.
1.1.6 Các đặc trưng cơ tính thông thường và ý nghĩa
1.1 Tính chất của vật liệu
10
Vật liệu và Công nghệ Chế tạo
Độ bền (tĩnh)
Ý nghĩa:
Dựa trên các chỉ tiêu phản ánh độ bền của vật liệu để đánh giá tính sử dụng bao gồm:
Khả năng chịu tải tĩnh: Khi các chi tiết máy có cùng thông số kích thước và được chế tạo
từ nhiều loại vật liệu khác nhau thì:
Vật liệu có giới hạn đàn hồi cao hơn thì khả năng chịu tải trọng lớn hơn mà vẫn đảm
bảo tính đàn hồi. Ứng dụng trong các sản phẩm đòi hỏi tính đàn hồi cao.
Vật liệu có giới hạn chảy cao hơn thì khả năng chịu tải trọng lớn hơn mà vẫn không
bị biến dạng. Ứng dụng trong các kết cấu dầm, đà,…
Vật liệu có giới hạn bền cao hơn thì khả năng chịu tải trọng lớn hơn mà không bị phá
hủy. Ứng dụng chế tạo các chi tiết như máy như trục, bánh răng, then,…
Tuổi thọ sử dụng: Nếu các chi tiết máy có hình dáng và điều kiện làm việc như nhau và
được chế tạo bằng vật liệu khác nhau, loại có độ bền cao thì tuổi thọ sử dụng cao.
Tối ưu hình dáng hình học: Khi các chi tiết máy có cùng kết cấu được chế tạo bằng các
vật liệu khác nhau, loại vật liệu có độ bền cao hơn cho phép giảm một số kích thước
thành phần mà vẫn đảm bảo mục đích sử dụng.
1.1.6 Các đặc trưng cơ tính thông thường và ý nghĩa
1.1 Tính chất của vật liệu