intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

PHỤ LỤC CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG

Chia sẻ: Nguyễn Dình Khôi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:60

Thêm vào BST
Báo xấu
102
lượt xem 24
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lượng nước chứa trong gỗ có 2 dạng: Nước tự do (nước mao dẫn) chứa trong các lỗ rỗng; và nước liên kết (hút ẩm) nằm trong các vỏ tế bào. Như vậy độ ẩm của gỗ gồm có độ ẩm liên kết và độ ẩm tự do. Khi sấy, đầu tiên mất độ ẩm tự do sau đó mới mất độ ẩm liên kết. Trạng thái của gỗ khi chỉ còn độ ẩm liên kết gọi là điểm bão hòa của gỗ. Đối với các loại gỗ khác nhau độ ẩm liên kết tối đa dao động từ 23 đến 30%. Gỗ mới khai thác...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: PHỤ LỤC CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG

  1. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIÊP KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU PHỤ LỤC CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG PHẦN 1. VẬT LIỆU PHI KIM DÙNG TRONG CƠ KHÍ PHẦN 2. CÔNG NGHỆ LẮP RÁP PHẦN 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Thái nguyên, tháng 2 năm 2011 Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 1
  2. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên PHẦN 1. VẬT LIỆU PHI KIM DÙNG TRONG CƠ KHÍ 1. GỖ 1.1. Cấu tạo của gỗ 1.1.1. Thành phần của gỗ Gỗ là hợp chất hữu cơ gồm 43 - 45% xenlulo (C6H12O5) còn gọi là tế bào thực vật, 19 - 29% licnin (C18H30O15) còn gọi là mộc chất, còn lại là hydrat cacbon phân tử thấp (còn gọi là chất đạm) và các nguyên tố khác. 1.2. Tính chất của gỗ 1.2.1. Tính chất vật lý. + Độ ẩ m Độ ẩm là lượng nước chứa ở trong gỗ, biểu diến bằng phần trăm. Độ ẩm m − m0 W= .100% . được xác định bằng công thức: m0 m- là khối lượng của mẫu có độ ẩm cần đo (g) Trong đó: m0- là khối lượng của mẫu ở trạng thái khô tuyệt đối (sấy ở 100±5oC) (g). Lượng nước chứa trong gỗ có 2 dạng: Nước tự do (nước mao dẫn) chứa trong các lỗ rỗng; và nước liên kết (hút ẩm) nằm trong các vỏ tế bào. Như vậy đ ộ ẩm của gỗ gồm có độ ẩm liên kết và độ ẩm tự do. Khi sấy, đầu tiên mất độ ẩm tự do sau đó mới mất độ ẩm liên kết. Trạng thái của gỗ khi chỉ còn độ ẩm liên kết gọi là điểm bão hòa của gỗ. Đối với các loại gỗ khác nhau độ ẩm liên kết tối đa dao động từ 23 đ ến 30%. Gỗ mới khai thác có lượng ẩm từ 50-100%, để lâu trong không khí lượng ẩm có thể còn 10~20%. Ở các xứ lạnh và khô để lâu trong nhà lượng ẩm có thể đạt đến 7~10%. Gỗ khô tuyệt đối có độ ẩm 0%. Độ ẩm tiêu chuẩn để thử cơ tính và một s ố thông số khác là 15%. Độ ẩm sản xuất cần phải bằng hoặc thấp hơn độ ẩm sử dụng 2% (hay nói khác đi là khi gia công gỗ để chế tạo các sản phẩm nhất là các sản phẩm gia dụng thì phải sấy). Kích thước và hình dáng của gỗ thay đổi phụ thuộc đ ộ ẩm. Khi sấy, đầu tiên mất độ ẩm tự do, lúc này kích thước của gỗ không thay đổi mà chỉ thay đổi khối lượng. Khi sấy tiếp tục từ điểm bão hòa gỗ, các sợi gỗ mất nước liên kết và kích thước sẽ nhỏ lại. Khi gỗ co theo chiều tiếp tuyến nhiều hơn theo chiều dọc thớ. + Độ co. Hệ số co K là độ co trung bình thay đổi độ ẩm 1% xác định theo công thức: Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 2
  3. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên C K= W Trong đó: C - độ co ; W - độ ẩm Ở các mức độ khác nhau, độ co toàn phần theo hướng kính là C k = 3 ~ 5%, độ co theo hướng tiếp tuyến là CT = 8~10%. Hệ số co hướng kính của gỗ dao động trong khoảng KK = 0,09~0,31%, hệ số co tiếp tuyến KT = 0,17~0,43%, hệ số co thể tích KV=0,32~0,7%. Độ co theo chiều dọc thớ khoảng 0,1~0,35% và thường là không tính. 1.2.2. Cơ tính của gỗ Gỗ là polyme dị hướng, tính chất của gỗ phụ thuộc độ ẩm và các yếu tố khác. Cơ tính của gỗ được xác định khi có độ ẩm từ 8 đến 20%, l ấy đ ộ ẩm tiêu chuẩn là 15% và ký hiệu là σ15, xác định theo công thức: σ15 = σw[1+α(W-15)] σw- độ bền đo được khi có độ ẩm W ở thời điểm đo. Trong đó: W- độ ẩm lúc đo. α- hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc độ ẩm α = 0,01~0,05 Việt Nam là nước có nhiều loại gỗ (hơn 1000 loại khác nhau) có độ bền nén dọc từ 2,0 đến 10,0 KG/cm2, độ bền kéo dọc từ 4 đến 29 KG/mm2. Cường độ (độ bền) theo thớ ngang thấp hơn so với thớ dọc 6~30 lần. Độ bền uốn theo hướng dọc bằng 1,5~2 lần độ bền nén. Mođun đàn hồi khi kéo nén gần bằng nhau và theo hướng dọc thì gấp 10~30 lần lớn hơn theo hướng ngang. Theo hướng dọc E = (1,17~1,58).103 KG/mm2. 1.3. Phân loại gỗ 1.3.1. Phân loại theo mật độ gỗ. Theo TCVN 1072-71 gỗ được chia thành 6 nhóm: Nhóm 1 có mật độ lớn hơn 0,86 g/cm3. Nhóm này thuộc loại gỗ tốt và gỗ quý như mun (1,39), nghiến (1,12), sến (1,08), giẻ xám (0,97), lim (0,95), muồng đen (0,94), táu (0,93). Nhóm 2 có mật độ từ 0,85 đến 0,73 g/cm3. Nhóm 3 có mật độ từ 0,72 đến 0,62 g/cm3. Nhóm 4 có mật độ từ 0,61 đến 0,55 g/cm3. Nhóm 5 có mật độ từ 0,54 đến 0,55 g/cm3. Nhóm 6 có mật độ ≤ 0,49 g/cm3. 1.3.2. Phân loại theo cơ tính. Theo TCVN 1072-71 nhóm gỗ có cường độ kéo dọc lớn hơn 1600 KG/cm 2 gọi là gỗ quý hay gỗ đặc biệt. Nhóm gỗ này chủ yếu dùng làm đồ mỹ nghệ và đ ồ Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 3
  4. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên gia dụng. Loại này có mật độ cao, thớ mịn, vân đẹp, màu sắc đẹp không cần sơn phủ bên ngoài, không bị mối mọt. Nhóm gỗ quý này ở Việt Nam đặc biệt phong phú hơn nhiều nước khác. Theo phân loại của TCVN rừng Việt Nam có khoảng gần 30 loại gỗ quý như lát, gụ, dáng hương, cẩm lai, trắc, mun, gõ mật, thông tre, pơ mu... Còn lại gỗ được chia thành 6 nhóm: Nhóm 1 có cường độ từ 1600 đến 1395 KG/cm3. Nhóm 2 có cường độ từ 1394 đến 1165 KG/cm3. Nhóm 3 có cường độ từ 1164 đến 970 KG/cm3. Nhóm 4 có cường độ từ 969 đến 810 KG/cm3. Nhóm 5 có cường độ từ 809 đến 675 KG/cm3. Nhóm 6 có cường độ ≤ 674 KG/cm3. Tuy nhiên, hiện nay trong sản xuất người ta thường dùng tên gọi theo sử dụng do có các nhóm gỗ theo cơ tính như sau (so với cách phân loại của TCVN): Tên gọi theo sử dụng Tên gọi theo TCVN Nhóm gỗ quý Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 1 Nhóm 3 Nhóm 2 Nhóm 4 Nhóm 3 Nhóm 5 Nhóm 4 Nhóm 6 Nhóm 5 Nhóm 7 Nhóm 6 Nhóm 8 Nhóm 6 Trong bảng phụ lục cuối chương dẫn ra tên gọi, tên latinh, phân nhóm (theo tên sử dụng) và độ bền của các gỗ đã được xác định của đại đa số các loại gỗ rừng Việt Nam. 1.3.3. Phân loại theo phương pháp chế biến Gồm có: - Gỗ súc (gỗ tròn): Gỗ nguyên cây. - Gỗ xẻ, gỗ lạng: bán thành phẩm đã qua qua cưa xẻ ở dạng tấm, thanh. - Gỗ dán, ván ép hay còn gọi là gỗ nhân tạo: Gỗ đã qua công nghệ chế biến như dán, ép thành tấm có chiều dày 3mm, 4mm, 5mm, 7mm... gồm nhiều lớp xếp thớ lệch góc nhau. - Gỗ tẩm thuốc: tẩm thuốc chống mục, chống mọt để làm cột điện, tà vẹt, đóng tàu... - Gỗ bột giấy. 1.4. Sử dụng gỗ Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 4
  5. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Gỗ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: 1.4.1. Gỗ gia dụng Gỗ gia dụng là gỗ dùng để chế tạo các đồ dùng trong nhà như giường, tủ, bàn, ghế,... hay còn gọi là đồ mộc. Để chế tạo bàn, ghế, giường, tủ thông thường dùng các loại gỗ nhóm 6,7, bàn ghế ở những nơi đặc biệt dùng gỗ nhóm 4, 5 ở dạng gỗ xẻ. Ngoài ra hiện nay các xưởng mộc sản xuất lớn thường dùng các loại gỗ ép, ván dăm, ván s ợi đ ể ch ế tạo bàn ghế mang tính kinh tế lớn. 1.4.2. Gỗ xây dựng Gỗ dùng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp gọi là gỗ xây dựng, được sử dụng dưới dạng các loại gỗ xẻ, chế biến từ gỗ nhóm 1 đến nhóm 8. Gỗ làm cốp pha thường là gỗ nhóm 7, 8. Gỗ xây dựng cho những công trình cố đ ịnh dùng nhóm 4, 5, 6. Đối với những công trình đặc biệt được sử dụng gỗ nhóm 2, có thể dùng cả nhóm 1. 1.4.3. Gỗ đóng tầu thuyền Gỗ làm tàu thuyền là các loại gỗ chịu nước. Tùy thuộc tính chất chịu l ực và chịu nước của từng bộ phận của tàu thuyền người ta sử dụng các loại gỗ khác nhau: + Gỗ làm vỏ tàu Nhóm 2: Lim xanh, táu mật, kiền kiền, sến mật, sến đắng, xoay. Nhóm 3: Săng lẻ, chò chỉ, huỳnh, trường mật, chua khét, trường chua, cà ổi xanh. Nhóm 4: Re hương, re rừng, gội nếp, re mít, re vàng, gội , sâng, kháo mật. Nhóm 5: Trâm tía, trâm xanh, trâm sung, sồi đá, kẹn gia, dãi, vải thiều, lim xẹt, hoàng linh đá. Nhóm 6: Sú tía, cồng tía, cồng chìm, gội tẻ, vàng kiêng, lõi thọ, re xanh, giẻ đỏ, giẻ đề xi, chẹo tía, sâng, nhội, sồi vàng mép, thôi ba, thôi chanh, phay sừng, chò nếp, ràng ràng mật, ràng ràng đá, sau sau. + Gỗ làm khung: Dùng gỗ nhóm 2,3 và 5. + Các bộ phận khác như ván sàn, cabin, lá canh dùng gỗ nhóm 6, 7 và một số gỗ nhóm 5. 1.4.4. Gỗ làm bột giấy Để làm bột giấy ở Việt Nam chủ yếu dùng các cây họ tre như giang, nứa, vầu, dùng. Ngoài ra để có thể cung cấp lượng bột giấy lớn, chất lượng cao nhà nước đã quy định dùng gỗ bồ đề, bạch đàn. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 5
  6. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2. Polyme 2.1. Khái niệm về vật liệu polyme Polyme (hay còn gọi là cao phân tử) là các vật thể mà đại phân tử của nó gồm nhiều mắt xích cơ bản có tổ chức giống nhau liên kết với nhau theo kiểu lặp đi lặp lại nhiều lần. Đại phân tử của polyme là những mạch gồm những mắt xích riêng biệt liên kết với nhau như một bó. Mặt cắt ngang của mạch chỉ vài anstron (Å) còn chiều dài tới vài nghìn (Å). Do đó polyme có một đặc tính cơ bản là tính dẻo (có thể uốn tuỳ ý). Tính dẻo là một trong những đặc tính nổi bật của polyme. Mỗi mắt xích cơ bản gọi là một đơn phân hay monome. Vì khối lượng phân tử của polyme rất lớn nên mỗi phân tử được gọi là một đại phân tử và do đó vật liệu polyme còn gọi là vật liệu cao phân tử. Khối lượng đại phân tử của polyme có thể từ 5000 đến cả triệu. Với kích thước của đại phân tử như vậy nên tính chất của polyme không những được xác định do thành phần hoá học của chúng mà còn do sự phân bố tương đối giữa các mắt xích và do cấu tạo của chúng trong từng mắt xích. Các đại phân tử của polyme có thành phần hoá học giống nhau nhưng thường có kích thước khác nhau. Hiện tượng đó làm phân tán các đặc tính cơ lý của vật liệu và được gọi là sự đa tán. Đại phân tử có thể được tạo thành từ các đơn phân (monome) giống nhau hoặc khác nhau về thành phần hoá học. Khi gồm các đơn phân giống nhau thì được gọi homopolyme. Trong trường hợp gồm các đơn phân khác nhau thì gọi là copolyme. Khi mạch cơ bản của polyme được cấu tạo bởi các nguyên tử cùng loại thì gọi là polyme đồng mạch, nếu bởi các nguyên tử khác loại thì gọi là polyme dị mạch. Polyme ở dạng lập thể (mạng không gian) có giá trị lớn khi tất cả các mắt xích (monome) và các chất thay thế phân bố trong không gian theo một tr ật tự nhất định và tạo cho polyme có các tính chất cơ lý cao. Polyme có khả năng thay đ ổi s ự phân bố theo không gian gọi là polyme điều chỉnh được (khác với một số loại không điều chỉnh được). 2.2. Phân loại polyme Có nhiều cách phân loại polyme: Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 6
  7. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2.2.1. Phân loại theo nguồn gốc có: - Polyme thiên nhiên như cao su thiên nhiên, xenlulô, mica, graphit thiên nhiên... - Polyme nhân tạo hay còn gọi là polyme tổng hợp như chất dẻo, cao su nhân tạo, thuỷ tinh... 2.2.2. Phân loại theo thành phần: + Polyme hữu cơ. Là polyme có mạch cơ bản là một hydrocacbon. Nếu mạch phân tử cơ bản chỉ gồm các nguyên tử cácbon thì gọi là polyme mạch cácbon. Trong đó các nguyên tử C nối với các nguyên tử H hoặc các gốc hữu cơ khác. Thí dụ: H R = gốc hữu cơ (radical) ...C C C C ... R Trong polyme dị mạch, mạch cơ bản gồm các nguyên tử C và các nguyên tử khác làm thay đổi rất lứon tính chất của các polyme. Thí dụ: O C NC hoặc ... C O C ... Khi nối với các nguyên tử C trong mạch, các nguyên tử H làm tăng tính uốn của mạch, do đó làm tăng tính dẻo của polyme (như đối với các sợi và màng chất dẻo), các nguyên tử P và Cl làm tăng tính chịu nóng, nguyên tử S làm tăng tính chống thấm (thí dụ cao su), F làm tăng tính bền hoá học. Một số polyme mạch cácbon và dị mạch có thể có hệ thống liên kết hợp như: ...CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH-.... hoặc ... Năng lượng mạch liên hợp lớn hơn loại đồng mạch. Thí dụ: năng lượng liên kết C-C là 80 Kcal/mol. Trong lúc đó năng lượng liên kết giữa các mạch liên hợp đến 100~110 Kcal/mol, do đó làm tăng tính ổn định khi nung nóng. Polyme hữu có gồm các loại chất dẻo và cao su. + Polyme vô cơ Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 7
  8. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Là các polyme mà trong mạch cơ bản của chúng không có các hydrocacbon. Thí dụ thuỷ tinh silicat, gốm, mica, amian. Thành phần cơ bản của các polyme vô cơ là các loại oxit silic, oxit nhôm, oxit magiê, oxit canxi... Trong silicat có 2 loại liên kết: các nguyên tử trong mỗi mắt xích nối với nhau bằng liên kết đồng hoá trị (Si-O), còn liên kết giữa các mắt xích là liên kết ion. Do đó tính chất của các chất này thay đổi trong phạm vi rất rộng; từ sợi thuỷ tinh (có tính dòn) đến các màng đàn hồi. Polyme vô cơ có mật độ cao, bền nhiệt, nhưng thuỷ tinh và gốm thì dòn, không chịu tải trọng động. Graphit thuộc liạu polyme vô cơ nhưng có mạch cacbon. + Polyme hữu cơ phần tử Là polyme mà trong mạch cơ bản chứa các nguyên tử vô cơ như Si, Ti, Al... Các nguyên tử này nối với các gốc hữu cơ như metyl (-CH 3), fenyl (-C6H5), etyl (- C2H5). Các gốc hữu cơ cho vật liệu tính bền và dẻo, còn các nguyên tử vô có cho tính chịu nhiệt cao. Trong thiên nhiên không có các loại vật liệu này mà chỉ tạo được bằng cách tổng hợp nhân tạo. Thí dụ: đại diện cho nhóm này là hợp chất silic hữu cơ có cấu trúc: R R ... Si O Si ... R' R' Giữa các nguyên tử Si và O có liên kết hoá học bền, liên kết siloxan Si-O có năng lượng 89,3 Kcal/mol. Từ đó tính bền nhiệt của nhựa silíc hữu cơ hoặc cao su siloxan cao hơn mặc dù tính đàn hồi và tính dẻo kém hơn so với nhựa hữu cơ và cao su thiên nhiên. Polyme chứa trong mạch cơ bản các nguyên tử Ti, O gọi là polytitanoxan, mạch cơ bản chứa Ti, O, Si gọi là polytitansiloxan hữu cơ. 2.2.3. Phân loại theo hình dáng đại phân tử Hình dáng đại phân tử gọi là mạch cơ bản. Theo cấu tạo mạch polyme được chia ra: Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 8 Hình 1 – 1. Hình dáng các đại phân tử của Polyme
  9. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên + Polyme mạch thẳng Có đại phân tử là một chuỗi các mắt xích nối nhau theo đường dic dắc hay hình xoắn ốc (hinh 1 – 1a). Đại phân tử uốn cong (hình bó) có đ ộ bền cao d ọc theo mắt xích và độ bền thấp giữa các phân tử. Do đó, làm cho vật liệu có tính đàn hồi và bị biến mềm khi nung nóng nhưng khi nguội thì cứng lại. Nhiều polyme loại này hoà tan trong các dung môi. Khi mật độ "bó" của các phân tử trong một đơn vị thể tích tăng thì độ bền và nhiệt độ biến mềm tăng nhưng khả năng hoà tan trong dung môi giảm. Thí dụ thuộc loại này có polyetylen (PE), polyamid (PA)... + Polyme mạch nhánh (polyme phân nhánh) Cũng là polyme mạch thẳng nhưng trong đại phân tử có thêm các nhánh (hình 1-1b). Sự phân nhanh làm cản trở sự xích lại gần nhau của các phân tử, do đó làm giảm liên kết giữa các phân tử và làm giảm "mật độ bó". Loại này có độ bền thấp, dễ nóng chảy và dễ hoà tan hơn. Thí dụ: polyizobutylen (PIB). + Polyme hình thang Gồm có hai mạch nối với nhau bằng liên kết hoá học. Khi cắt đ ứt các đ ại phân tử polyme hình thang thường phải phá huỷ mạch liên kết ở ít nhất là 2 chỗ theo quy luật ngẫu nhiên. Do đó, chúng bền hơn loại mạch thẳng (một mạch). Loại này không hoà tan trong các dung môi hữu cơ tiêu chuẩn, có tính ổn định nhiệt cao hơn và cứng hơn. Thí dụ polyme silic hữu cơ (hình 1-1c). + Polyme mạng lưới Các mạch cạnh nhau trong polyme này được nối với nhau bằng liên kết đồng hóa trị ở một số vị trí như trên hình 1-1d. Cấu trúc mạng lưới có thể hình thành trong quá trình tổng hợp hoặc do phản ứng không thuận nghịch được tiến hành sau đó ở nhiệt độ cao hoặc có xúc tác. Thông thường quá trình tạo mạng lưới được thực hiện bằng cách cho thêm các nguyên tử hoặc phân tử có thể tạo liên kết đồng hoá trị với mạch chính. Đa số các loại vật liệu cao su có cấu trúc mạng lưới do quá trình lưu hoá. + Polyme không gian Các monome có ba nhóm hoạt động tạo nên polyme không gian ba chiều như trên hình 1-1e. Các polyme này có tính chất cơ lý nhiệt đặc biết. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 9
  10. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2.3.4. Phân loại theo trạng thái pha Theo trạng thái pha polyme được chia làm hai loại: polyme vô định hình (hay polyme 1 pha) và polyme tinh thể (hay polyme 2 pha). Theo phân tích Rơnghen và kính hiển vi điện tử, thực ra các đại phân tử trong polyme không phân bố hỗn loạn mà có trật tự, liên quan với nhau. Tổ chức tạo thành do sự sắp xếp khác nhau của các phân tử gọi là siêu phân tử. Sự trật tự hoá trong tổ chức được xác định bằng tính uốn của các đại phân tử mạch thẳng hoặc mạch nhánh sẽ làm thay đổi hình dáng xếp xen kẽ theo từng phần. Polyme vô định hình là loại có một pha, tạo nên từ các phân tử của mạch, xếp thành từng bó. Mỗi bó gồm nhiều dãy đại phân tử phân bố nối tiếp nhau. Các bó có khả năng dịch chuyển tương đối với nhau giữa các phân tử nằm cạnh nhau. Polyme vô định hình cũng có thể tạo nên từ các mạch cuốn thành từng cuộn tròn gọi là "quả cầu". Tổ chức cầu của polyme có cơ tính không cao. Khi tăng nhiệt độ các quả cầu duỗi ra thành dạng thẳng, làm tăng có tính của polyme. Hình 1-2: Quá trình tinh thể hoá của polyme. Polyme tinh thể được tạo thành nếu các đại phân tử của chúng đủ cong và có thể điều chỉnh được. Ở những điều kiện tương ứng, chuyển biến pha xảy ra trong các bó và tạo thành mạng tinh thể không gian. Sự tạo thành tinh thể có thể biểu diễn theo sơ đồ hình 1-2. Các bó (1) xếp thành dãy (2) bằng cách xoay bó nhiều lần theo góc 180o. Sau đó các dãy liên kết với nhau theo các mặt bên của mình để tạo thành tấm (3). Các tấm này xếp thành lớp và tạo thành các tinh thể. Trong trường hợp khi sự tạo thành các tinh thể khối từ các phân tử cấu trúc nhỏ hơn gặp khó khăn, thì các hình cầu được tạo thành. Polyme có cấu trúc hình cầu phổ biến hơn. Kích thước của chúng từ vài chục micromet đến vài milimet. Thí dụ, các loại chất dẻo polyetylen, polypropylen, polyamid là những chất dẻo tinh thể. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 10
  11. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2.3.5. Phân loại theo mức độ phân cực Được chia ra polyme phân cực (hay polyme có cực) và polyme không phân cực (hay polyme không cực). Ở các phân tử polyme không phân cực, đám mây điện tử có tác dụng cố định các nguyên tử, được phân bố giữa các phân tử ở mức độ giống nhau. Ở những phân tử đó trung tâm kéo của các hạt tích điện khác dấu trùng với nhau. Ở các phân tử polyme phân cực, đám mây điện tử chung dịch chuyển về phía các nguyên tử có tích điện âm hơn. Do đó, trung tâm kéo của các hạt tích điện khác dấu không trùng nhau. Sự phân cực của polyme được đánh giá bằng momen lưỡng cực, ký hiệu là µ, bằng tích của điện tích nguyên tố q (điện tích của một điện tử) trên khoảng cách l giữa các tâm kéo của các hạt mang điện âm và dương. Như vậy: µ = q.l Điện tích của một điện tử q = 4,8.10-10 đơn vị tĩnh điện, khoảng cách l khoảng 10-18 cm (1Å). Giá trị momen lưỡng cực µ khoảng 10-18 đơn vị tĩnh điện x cm. Các giá trị này còn được đo bằng đơn vị Đê bai (D). Thí dụ: C-H : µ = 0,2D ; C - N : µ = 0,4D ; C-O : µ = 0,9D C-F : µ = 1,83D ; C-Cl : µ = 2,05D Điều kiện đầu tiên để phân cực polyme là sự có mặt của các mối liên kết phân cực ở trong polyme (các phân nhóm C-Cl; C-F ; -OH). Điều kiện thứ hai là s ự bất đối xứng trong tổ chức. Sự phân bố đối xứng của các nhóm chức năng tạo cho polyme không phân cực vì momen lưỡng cực của các mối liên kết nguyên tử bù cho nhau. Thí dụ: a- Polyme không phân cực (các phân tử đối xứng). H H H H F F C C C C C C H H CH F H F 3 n n n Polyetylen Polypropylen Teflon-4 b- Polyme phân cực: Trong Polyvinyl clorua (PVC) phân tử không đối xứng, momen lưỡng cực C-H (0,2D) và C-Cl (2,05D)không bù cho nhau được. Độ phân cực có ảnh hưởng đến tính chất của polyme. H H C C H Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí Cl 11 n PVC
  12. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Thí dụ: Các polyme không phân cực (chủ yếu trên cơ sở các hydrocacbon) là chất điện môi chất lượng cao. Tính chất của các polyme không phân cực ở nhiệt độ thấp ít bị xấu đi, chịu lạnh tốt. Tính phân cực, trong khi làm tăng lực kéo giữa các phân tử, làm cho polyme cứng, chịu nhiệt, khó hoà tan vào các dung môi. Polyme phân cực dùng làm chất điện môi chỉ trong một phạm vi tần số hạn chế (tần số thấp). Ngoài ra polyme phân cực có đặc trưng là chịu lạnh kém (thí dụ: polyvinylclorua chịu lạnh từ -10oC đến - 20oC). 2.3.6. Phân loại theo khả năng chịu nhiệt Chia ra polyme nhiệt dẻo và polyme nhiệt rắn. Polyme nhiệt dẻo: Là polyme khi nung nóng thì mềm ra, thậm chí chảy lỏng, khi để nguội thì cứng lại. Quá trình này thuận nghịch, tức là vật liệu không thay đổi bản chất hoá học. Tổ chức đại phân tử loại này là polyetylen, polystyren, polyamid... Polyme nhiệt rắn: là polyme ở giai đoạn đầu là mạch thẳng và khi nung nóng thì mềm ra. Sau đó do phản ứng hoá học mà đông cứng lại (tạo thành tổ chức không gian) và trở thành vật liệu cứng. Trạng thái đông cứng của polyme gọi là "cứng ổn định". Thí dụ: nhựa fenolformal-dehyd... 3. CAO SU 3.1. Khái niệm chung, cấu tạo, thành phần và phân loại Cao su là một loại vật liệu kỹ thuật có đặc tính đặc biệt là có khả năng đàn hồi cao. Cao su là một loại polyme hữu cơ mà ở nhiệt độ thường nó đã ở trạng thái đàn hồi cao, khả năng biến dạng đàn hồi ở nhiệt độ trong phòng có thể lên đến 1000% (trong lúc đó kim loại chỉ có khả năng biến dạng đàn hồi nhỏ hơn 1%). Modul đàn hồi thấp E = 0,1 - 1 KG/cm3. Cao su chịu kéo tốt nhưng chịu nén rất kém. Cao su không thấm khí, không thấm nước, ổn định trong các môi trường tẩy rửa, cách điện tốt, có mật độ thấp... Về cấu tạo, cao su là một polyme có các phân tử vô giới hạn, có một nối đôi giữa các nguyên tử cacbon trong mạch nguyên tử của đại phân tử. Khối lượng phân tử có thể đạt đến 400.000 - 450.000. Cấu tạo đại phân tử mạch thẳng hoặc mạch nhánh yếu và gồm các mắt xích riêng biệt, có xu hướng gập lại thành cụm, chiếm thể tích nhỏ. Nhưng do bị cản trở bởi lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử nên Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 12
  13. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên các phân tử cao su bị uốn thành hình zic zắc. Hình dáng của các phân tử cao su chính là nguyên nhân làm cho cao su có tính đàn hồi đặc biệt. Về tính chất, cao su là polyme nhiệt dẻo. Sự có mặt trong các phân tử cao su các mối liên kết vô hạn đảm bảo ở những điều kiện nhất định chuyển sang trạng thái ổn định nhiệt. Khi cho lưu huỳnh vào cao su, các nguyên tử l ưu huỳnh hoá tr ị 2 tách mối nối kép giữa hai nguyên tử cacbon trong mạch chính để nối các mạch cao su với nhau theo hướng cắt ngang, nguyên tử S đóng vai trò như "cầu nối" giữa các phân tử sợi cao su, do đó nhận được cấu tạo không gian gọi là cao su được lưu hoá. Phụ thuộc vào lượng lưu huỳnh đưa vào cao su độ dày đặc của mạch l ưới có khác nhau. Khi lượng lưu huỳnh từ 1~5% tạo thành cao su mạch lưới thưa, có tính chất mềm, đàn hồi cao. Tăng lượng lưu huỳnh mạch không gian của cao su trở nên dầy đặc hơn, cao su cứng hơn và khi lượng lưu huỳnh đạt tối đa (30%) cao su bão hoà lưu huỳnh tạo nên vật liệu cứng, hầu như không đàn hồi được gọi là êbôhit. Thí dụ, đối với cao su thiên nhiên chưa lưu hoá có độ bền σb = 0,10~0,15 KG/cm3, sau khi lưu hoá σb = 3,5 KG/cm3 đồng thời tăng độ cứng và tăng tính chống mài mòn. Hiện nay trong các ngành công nghiệp sử dụng hai loại cao su sau: cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. Cao su tổng hợp lại có các phân loại sau: - Theo công dụng chia ra: Cao su tổng hợp công dụng chung và cao su tổng hợp công dụng đặc biệt. - Theo cấu tạo hoá học chia ra làm 3 nhóm: Cao su có cấu tạo điều chỉnh được, cao su đồng trùng hợp và cao su đặc biệt. 4. VẬT LIỆU COMPOZIT 4.1. Cấu tạo và tính chất chung Vật liệu compozit là loại vật liệu gồm hai hay nhiều vật liệu khác nhau kết hợp lại, trong đó các ưu đểm của mỗi loại vật liệu thành phần được phối hợp với nhau, hoặc tạo nên một chất lượng mới hoàn toàn mà nếu đứng riêng lẻ thì không một loại vật liệu thành phần nào có thể đáp ứng được, còn nhược điểm của mỗi vật liệu thành phần thì được khắc phục. Vật liệu compozit có hai thành phần chính là vật liệu cốt và vật liệu nền. Nhiệm vụ chính của vật liệu cốt là chịu tải trọng nên phải có độ bền cao. Vật liệu cốt thường ở dạng sợi như sợi cacbon, sợi thuỷ tinh, sợi bo, sợi polyme, sợi kim loại, sợi graphit, hoặc có thể ở dạng hạt như hạt cacbonrun (SiC), corindon (Al2O3), cacbit bo (B4C)... Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 13
  14. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Vật liệu nền thực hiện nhiệm vụ chất liên kết tạo nên sự liên kết tốt giữa các thành phần cốt. Vật liệu nền là các vật liệu có tính dẻo cao. Vật liệu nền thông dụng chia ra 3 loại: polyme, cacbon và kim loại dẻo. Vật liệu nền polyme thường là các polyeste, vật liệu nền kim loại thường là nhôm, đồng, niken... Như vậy đặc điểm chính của vật liệu compozit là: Thứ nhất: Là vật liệu nhiều pha, các pha không hoà tan vào nhau và phân cách bằng ranh giới pha, trong đó nền là pha liên tục còn cốt là các pha gián đoạn. Thứ hai: Trong compozit tỷ lệ, hình dáng, kích thước cũng như sự phân bố của nền và cốt tuân theo các quy định thiết kế trước. Thứ ba: Tính chất của các pha thành phần được phối hợp để tạo nên tính chất chung của compozit. Tuy nhiên, các vật liệu thành phần không phải cứ sử dụng bất kỳ vật liệu nào cũng được nghĩa là không phải cứ bất kỳ vật liệu nào dẻo cũng có thể làm nền và bất kỳ vật liệu có độ bền cao đều có thể làm cốt được mà phải lựa chọn sao cho các tính chất tốt của vật liệu thành phần có thể kết hợp được với nhau và phát huy được trên cơ sở các tính toán. Các vật liệu thành phần cốt và nền phải chọn sao cho có hệ số dãn nở nhiệt phải gần bằng nhau để đảm bảo tính truyền lực liên tục giữa cốt và nền trong quá trình làm việc. 4.2. Phân loại 4.2.1. Phân loại theo bản chất của nền - Compozit nền chất dẻo. - Compozit nền kim loại. - Compozit nền gốm. - Compozit nền hỗn hợp nhiều pha. 4.2.2. Phân loại theo hình học hoặc đặc điểm cấu trúc của cốt có thể phân thành Composite 3 nhóm: compozit cốt hạt, compozit cốt sợi và compozit cấu trúc như sơ đồ hình 3-1 dưới đây. Cốt hạt Cốt sợi Cấu trúc Hạt thô Hạt Lớp Tấm 3 Tổ ong Liên Gián mịn tục đoạn lớp Có hướng Ngẫu nhiên Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 14 Hình 1-3: Sơ đồ phân loại compozit
  15. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Compozit cốt hạt và cốt sợi khác nhau ở kích thước hình học của cốt: Cốt sợi có tỷ lệ chiều dài trên đường kính khá lớn, còn cốt hạt là các phần tử đẳng trục. Khái niệm về compozit cấu trúc là để chỉ các bán thành phẩm trong đó thông dụng nhất là dạng lớp và dạng tấm 3 lớp, được cấu thành từ vật liệu đồng nhất, phối hợp với các compozit khác. 5. VẬT LIỆU GỐM 5.1. Khái niệm về vật liệu gốm Vật liệu gốm là vật liệu vô cơ, nhận được bằng cách dùng nguyên liệu ở dạng hạt, ép thành hình, sau đó nung ở một nhiệt độ nhất định gọi là thiêu kết. Sản phẩm nhận được sau khi thiêu kết thường không phải gia công gì thêm và có những tính chất cơ lý hoá cần thiết. Đặc điểm về cấu tạo vật liệu gốm khác với các vật liệu khác là trong vật liệu gốm bao giờ cùng tồn tại 3 pha: 1) Pha tinh thể (pha hạt) ở dạng kim loại nguyên chất, hợp chất hoá học hay dung dịch rắn. Pha này là pha chủ yếu, quyết định các tính chất cơ lý hoá c ơ b ản của sản phẩm. 2) Pha thuỷ tinh ở dạng vô định hình, đóng vai trò chất liên kết các hạt (tinh thể) với nhau. Pha này thường chiếm từ 1 đến 40% thể tích của sản phẩm. Pha thuỷ tinh tạo thành do trong vật liệu có các tạp chất hoặc các hợp chất dễ nóng chảy cao hơn so với pha tinh thể, trong quá trình thiêu kết chảy ra, phân tán đồng đều giữa các hạt tinh thể. Pha thuỷ tinh làm giảm độ bền của vật liệu nhưng nó lại làm dễ dàng cho quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm. 3) Pha khí: Do vật liệu được ép từ các hạt với nhau nên bên trong sản phẩm bao giờ cùng còn những lỗ xốp nhất định. Pha khí chính là khí chứa trong các lỗ xốp đó. Pha khí có ảnh hưởng đến một số tính chất của vật liệu. Trạng thái của pha khí được chia làm 3 loại: Đặc (tỷ lệ pha khí ≈ 0), lỗ xốp kín và lỗ xốp hở. Loại cấu tạo đặc chỉ gặp trong trường hợp chế tạo theo công nghệ sành sứ từ đất sét, cao lanh Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 15
  16. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên hoặc một số công nghệ đặc biệt. Loại có lỗ xốp kín là điều không mong muốn vì loại lỗ xốp này làm giảm rất mạnh độ bền và các cơ tính khác của sản phẩm. Thường gặp nhất là loại lỗ xốp hở. Tuy nhiên không nên coi pha khí trong vật liệu gốm là một loại khuyết tật như trong các vật đúc. Các lỗ xốp hở đóng vai trò tích cực, nó tạo cho sản phẩm gốm có những tính chất độc đáo mà trong các vật li ệu thông thường không thể có được (sẽ được giải thích qua các sản phẩm cụ thể ở phần sau). Căn cứ vào độ xốp, các vật liệu gốm được chia làm 3 loại: a - gốm đặc là gốm có độ xốp từ 0 đến 5%. b - Gốm xốp có độ xốp từ 5 đến 25% c - Gốm rất xốp có độ xốp trên 25%. Pha tinh thể là pha quan trọng nhất. Các vật liệu gốm kỹ thuật thường dùng pha tinh thể là các oxit thuần nhất (tinh khiết) hoặc các cacbit, nitrit, borit hoặc kim loại nguyên chất. Các oxit thường dùng như Al2O3 (ở dạng coridon hay cương ngọc), ZrO2, MgO, CaO, BeO, ThO2, UO2. Đây là các hợp chất có tính chịu nóng cao, nhiệt độ nóng chảy của chúng trên 2000 C. Trong nguyên liệu có thể có chứa một ít tạp chất mà khi thiêu kết sẽ tạo o thành pha thuỷ tinh. Vật liệu gốm loại này có độ bền nén rất cao, nhưng độ bền kéo và bền uốn thì rất thấp. Độ bền càng cao khi kích thước hạt tinh thể càng nhỏ vì hạt càng l ớn ứng suất bên trong càng lớn. Bảng 1-1 nêu lên một số tính chất cơ lý của các gốm trên cơ sở các oxit. Giới hạn bền ở Oxít 20oC (KG/cm3) Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 16
  17. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên (Kcal/mhoC) số dãn nở nhiệt khi độ xốp bằng 0 Mođun đàn hồi Mật độ (lý thuyết) Hệ số dãn dài Nhiệt độ nóng chảy Điện trở riêng (Ωm) Độ cứng theo Mohs Uốn K éo Nén E x 10-2 (KG/cm2) α.108 (oC-1) g/cm3 Hệ C o 1016 Al2O3 2050 3,99 26 15 300 382 9 8,4 24,8 104 ở ZrO2 2700 5,60 15 23 210 172 7 7,7 1,5 1000oC 1014 BeO 2580 3,02 10 13 80 310 9 10,6 180 1015 MgO 2800 3,55 10 11 140 214 5-6 15,6 29,7 1014 CaO 2570 3,35 - 8 - - 4-5 13,8 12,0 1013 ThO2 3050 9,69 10 - 150 140 6,5 10,2 7,3 103 ở UO2 2760 10,96 - - 98 164,5 3,5 10,5 6,3 800oC Các kim loại gốm là các hợp chất không chứa oxit của các kim loại khó chảy ở dạng các cacbit, nitrit, borit, silisit có độ chịu nóng cao (t nc = 2500 ~ 3500oC), độ cứng rất cao, một số có độ cứng tương đương kim cương, có tính chống mài mòn cao. Các cacbit thường dùng có WC, TiC, TaC, NbC dùng để chế tạo các dụng cụ cắt gọt, SiC (cacborun) dùng để chế tạo các thanh điện trở là lò nung ở nhiệt độ 1300 ~ 1500oC hoặc làm đá mài, giấy nhám. Nitrit bo (BN) còn gọi là graphit trắng hay elbo, ở nhiệt độ thường với thù hình α-BN có mạng lục giác, có độ cứng tương đương kim cương dùng làm hạt mài siêu tinh xác thay bột kim cương. Bảng 1-2 dẫn ra độ cứng của một số cacbit, nitrit và borit. Bảng 1-2 Độ cứng Độ cứng Hợp Hợp Tế vi Tế vi Mohs HRA Mohs HRA chất chất (KG/cm2) (KG/cm2) Fe2C - >8 - VN 1520 9-10 - Cr23C6 1650 9 83 TiN 2000 8-10 75 SiC 3000 - - TaN 1100 8 - WC 1700-1800 9 80 CrB 1200-1300 8,5 90 Mo2C 1500 7 74 WB 3700 9 - Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 17
  18. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên VC 2094 9 94 Mo2B 2500 8-9 90 TiC 3000 8-9 - VB2 2100 8-9 - TaC 1600-1800 9 82 TiB 2700-2800 - 86 ZrC 2800 8-9 87 TiB2 3350 8 - NbC 1900-2000 - 83 TaB2 2500 8 - HfC 2800 - 84 ZrB 3500-3600 - 87-89 AlN 1230 9 - ZrB2 2250 8-9 - B4C 4950 - - - - - - Chú thích: Theo nhiều tài liệu khác nhau và tải trọng để đo độ cứng khác nhau nên số đơn vị độ cứng tế vi không thật tương ứng với các đơn vị theo Mohs hoặc HRA. Về mục đích vật liệu gốm được chế tạo để đáp ứng nhiều yêu cầu sử dụng khác nhau, chia ra: - Vật liệu gốm chống mài mòn, loại này có hệ số ma sát f ≤ 0,1. - Vật liệu gốm ma sát, loại này phải có hệ số ma sát f ≥ 0,05 khi có bôi tr ơn và f≥ 0,2 khi không có bôi trơn. - Chế tạo các bộ lọc khí. - Chế tạo các chi tiết chịu nóng và cách nhiệt. - Chế tạo các chi tiết tiếp xúc với môi trường ăn mòn hoá học. - Chế tạo các tiếp điểm khi có dòng điện cường độ khác nhau. - Chế tạo các chi tiết từ mềm. - Chế tạo các chi tiết từ cứng (nam châm vĩnh cửu). - Chế tạo các dụng cụ cắt gọt. 5.2. Quá trình chế tạo chi tiết bằng vật liệu gốm. Bất kỳ một chi tiết gốm nào cũng được chế tạo theo một quá trình gồm 3 giai đoạn: giai đoạn tạo bột, giai đoạn ép thành chi tiết và giai đoạn thiêu kết. 5.2.1. Giai đoạn tạo bột Vật liệu gốm thuộc nhóm oxit có thể chế tạo từ đất sét, cao lanh. Nhưng đất sét, cao lanh thiên nhiên chứa nhiều tạp chất, làm cho tỷ lệ pha thuỷ tinh cao, làm giảm độ bền và tính chịu nóng của sản phẩm, do đó pha tinh thể c ủa các chi ti ết gốm quan trọng đều phải chế tạo từ các vật liệu tinh khiết và nhân tạo ở dạng hạt. Các hạt gốm ở dạng oxit, cacbit, nitrit, kể cả kim loại nguyên chất hoặc dung dịch rắn... có thể tạo bằng các phương pháp hoá học, điện hoá, nhiệt điện, cơ học, vật lý... Thí dụ: Để tạo kim loại nguyên chất như bột Fe, bột W... người ta hoàn nguyên kim loại từ các oxit bằng các phản ứng khử ở nhiệt độ cao, hoặc để tạo đồng nguyên chất dùng phương pháp điện phân từ các thỏi đồng không nguyên chất. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 18
  19. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Để tạo cacbit silic người ta nung cát (SiO2) trộn với than trong lò hồ quang. Phản ứng khử xảy ra tạo thành SiC. SiO2 + C  SiC + 2CO Các hạt gốm nhận được phải tinh khiết (không lẫn tạp chất) được nghiền nhỏ và được phân loại theo cỡ hạt. 5.2.2. Giai đoạn ép Trước khi ép bột kim loại và chất kết dính phải được định lượng đúng theo thành phần quy định và trộn đều trong máy trộn. Thời gian trộn từ 1 đến 5 giờ, trộn khô hoặc trộn ướt. Trộn ướt sử dụng khi có cho thêm chất kết dính là các chất lỏng hoặc keo như cồn, xăng, glixerin... Nếu trộn ướt sau khi trộn đều phải đem s ấy s ơ bộ ở nhiệt độ 120 - 200oC. Để tạo hình người ta có thể ép nóng hoặc ép nguội. Thường dùng nhất là ép nguội trong khuôn ép kín. Ép một chiều hoặc hai chiều trên các máy ép khác nhau, ép nổ hay cán... nhưng thường dùng nhất là ép đẳng tĩnh trên máy ép thuỷ lực. Lực ép phụ thuộc độ xốp yêu cầu của sản phẩm và đặc điểm của hạt gốm. Khi tạo sản phẩn có độ xốp thường dùng phương pháp ép nguội với áp lực ép từ 0,4~0,5 đến 8~12 tấn/cm2. Khi chế tạo các sản phẩm đặc (không có lỗ xốp) thí dụ chế tạo dụng cụ cắt gọt, người ta thường dùng phương pháp ép nóng. Nhiệt độ ép thường lấy bằng 0,5~0,8 nhiệt độ nóng chảy của kim loại theo nhiệt độ tuyệt đối (oK). Với các hạt gốm khó ép như các loại cacbit hoặc borit của các kim loại khó chảy người ta thường dùng phương pháp ép nóng động học. Phương pháp này gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: ép nguội sơ bộ bột kim loại thành chi tiết có kích thước lớn hơn quy định và có độ xốp 25~30%. Giai đoạn 2: Nung nhanh chi tiết lên đến nhiệt độ ép ở trong khuôn kín và ép, sau đó làm nguội với tốc độ cần thiết. Với phương pháp ép này, sau khi ép sản phẩm hầu như đặc (chỉ để lại 1 ~ 2% độ xốp dư) có kích thước chính xác, bề mặt sạch, năng suất ép cao. 5.2.3. Giai đoạn thiêu kết Chi tiết sau khi ép có độ bền chưa cao và một số tính chất lý hoá khác ch ưa đáp ứng yêu cầu, do đó cần phải qua giai đoạn thiêu kết. Nhiệt độ thiêu kết lấy 0,7 ~ 0,9 nhiệt độ nóng chảy (lấy theo oK) của kim loại chủ yếu (nếu trong vật liệu gồm nhiều nguyên). Trong quá trình thiêu kết do dao động nhiệt của nguyên tử tăng làm tăng quá trình tiếp xúc và liên kết giữa các phần tử trong chi tiết nên độ bền, mật độ của chi tiết tăng và các tính chất lý hoá khác cũng đạt được các chỉ tiêu cần thiết. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 19
  20. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên Phôi thiêu kết phải đặt trong môi trường hoàn nguyên, trung tính hoặc chân không. Điểm đặc biệt cần chú ý là trong thời gian thiêu kết trong khối gốm có thể tạo thành pha lỏng do các chất dính, các tạp chất hoặc các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp chảy ra. Pha lỏng này khi đông đặc sẽ liên kết các hạt gốm lại với nhau. Nhưng vì có tạo pha lỏng này nên hình dáng chi tiết trong thời gian thiêu kết có thể biến dạng do đó trong nhiều trường hợp chi tiết sau khi ép muốn đem thiêu kết phải xếp vào hộp và được nén chặt xung quanh bằng các chất tạo môi trường hoàn nguyên ở thể rắn (thí dụ than đá,...). Thời gian giữ nhiệt khi thiêu kết phụ thuộc thành phần vật liệu gốm, kích thước chi tiết có thể dao động từ vài phút đến vài giờ. Sau khi thiêu kết để nguội, cần phải kiểm tra chất lượng và kích thước. Nếu bị biến dạng cần phải gia công chỉnh hình. Tốt nhất là chỉnh bằng phương pháp ép, chuốt nếu gốm có độ dẻo nhất định. Một số trường hợp sau khi thiêu kết có th ể nhiệt luyện hoặc mạ phủ kim loại hoặc tráng một lớp chất dẻo... 6. THỦY TINH VÔ CƠ 6.1. Khái niệm Thủy tinh vô cơ được coi như là một dạng cấu tạo đ ặc biệt c ủa các dạng dung dịch đông đặc, là một khối nóng chảy phức tạp có độ nhớt cao c ủa các oxit axit và oxit kiềm. 6.2. Cấu tạo của thủy tinh Trạng thái thủy tinh hóa là một dạng khác của trạng thái vô định hình của vật chất. Khi thủy tinh chuyển từ trạng thái chảy lỏng sang trạng thái rắn vô định hình, trong quá trình nguội nhanh và tăng độ nhớt thì tổ chức mất trật tự, đặc trưng của trạng thái lỏng, lại được giữ lại ở trạng thái đông đặc. Do đó thủy tinh vô cơ có đặc trưng của cấu trúc bên trong là mất trật tự và không đồng nhất. Bộ sườn thủy tinh hóa của thủy tinh là một mạng lưới không gian phi quy luật, được tạo nên bởi các hình trực thoi của oxit silic [SiO 4]-2. Trên hình 8-1a biểu diễn mạng của thủy tinh thạch anh, trong đó các vòng đen là nguyên tử Si, vòng trắng là nguyên tử oxi. Trần Anh Đức – bộ môn: Công nghệ vật liệu – khoa Cơ Khí 20 Hình 1- 4: Cấu trúc của thủy tinh vô cơ
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2