Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Phan Văn Hiệp

hiện tạo nên. Ta ký hiệu lượng dư trung gian là Zb. Như vậy, đối với trường hợp gia công mặt ngoài (hình 6.1a): Zb=a-b (6.1) Đối với trường hợp gia công mặt trong (hình 6.1b): Zb=b-a ( 6.2) ở đây: Zb – Lượng dư trung gian; a – Kích thước của bước hay nguyên công sát trước để lại; b – Kích thước của bước hay nguyên công đang thực hiện tạo nên. 81 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Hình 6.1. Lượng dư gia công a – gia công mặt ngoài; b – gia công mặt trong. 6.2.2. Lượng dư tổng cộng Lượng dư tổng cộng là lớp kim loại cần hớt đi trong tất cả các nguyên công (hay các bước). Lượng dư tổng cộng được ký hiệu bằng Z0 và bằng hiệu số kích thước của phôi và của chi tiết. Đối với trường hợp gia công mặt ngoài: Z0 = ap – act ( 6.3) Đối với trường hợp gia công mặt trong: Z0 = act – ap (6.4) Ở đây: Z0 – Lượng dư tổng cộng; ap – Kích thước của phôi; act – Kích thước của chi tiết. Như vậy, lượng dư tổng cộng bằng tổng các lượng dư trung gian: n Z0 = ∑ Zbi ( 6.5) l ở đây: n – tổng số bước hoặc nguyên công. 6.2.3. Lượng dư đối xứng Lượng dư đối xứng tồn tại khi gia công các mặt tròn xoay(tròn ngoài, tròn trong) đối xứng (hình 6.2) và khi gia công các mặt phẳng đối xứng. Khi gia công mặt tròn ngoài (hình 6.2a): da - db Zb = ——— ( 6.6) 2 Hoặc: 2Zb = da – db và 2Zb = la – lb ( 6.7) Khi gia công mặt tròn trong (hình 6.2b) db - da Zb = ——— ( 6.8) 2 82 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Hoặc: 2Zb = db – da và 2Zb = lb – la ( 6.9) ở đây: 2Zb – lượng dư gia công đường kính hoặc lượng dư hai phiá khi gia công các mặt phẳng đối xứng; da và db – các đường kính bề mặt bước hay nguyên công trước (da) và ở bước hay nguyên công đang thực hiện (db); la và lb – các kích thước giữa các mặt phẳng ở bước hay nguyên công trước (la) và ở bước hay nguyên công đang thực hiện (lb). 6.2.4. Lượng dư không đối xứng Lượng dư không đối xứng tồn tại khi các bề mặt được gia công không phụ thuộc lẫn nhau (hình 6.3). Chương 8 CHỌN PHÔI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI Chi phí phôi chiếm từ 20% + 50% giá thành sản phẩm . Vì vậy việc chọn vật liệu phôi ,phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế –kỹ thuật của quá trình sản xuất. 8.1 CƠ SỞ KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA VIỆC CHỌN PHÔI: việc nghiên cứu tìm ra các loại vật lịêu mới cũng như nghiên cứu tối ưu hoá trỉnh tạo phôi là nhiệm vụ của kỹ sư công nghệ chế tạo máy là chọn đúng chủng loại vật liệu phôi và phương pháp tạo phôi. Hai yêu cầu cơ bản của việc chọn phôi là: -Đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. 83 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp -Đảm bao chi phí phôi nhỏ nhất góp phần làm giảm chi phí sản xuất. Muốn vậy người ta phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật, hình dạng, kích thước của chi tiết ,dạng sản xuất và cơ sở vật chất –kỹ thuật của cơ sở sản xuất để giải quyết các vấn đề sau đây: 8.1.1. Chọn vật liệu chế tạo phôi: Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết để chọn đúng chủng loại vật liệu có các tính chất cơ lý thích hợp. Chọn vật liệu không đúng chủng loại sẻ không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật hoặc dẩn đến chi phí phôi tăng do vật liệu quá tốt không cần thiết. 8.1.2. Chọn phương pháp chế tạo phôi: Việc chọn phương pháp chế tạo phôi trước hết phải dụa vào yêu cầu kỹ thụât, hình dạng, kích thước của chi tiết cần gia công, dạng sản xuất và cơ sở vật chất- kỹ thuật của cơ sở sản xuất. Nếu chi tiết làm việc ở trạng thái chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi, kéo- nén,uốn, xoắn đồng thời cần chọn phôi đã gia công áp lực. Nếu chi tiết có dạng trục và tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi và thép cán. Nếu chi tiết có yêu cầu chịu tải không phức tạp nên chọn phôi đươc chế tạo bằng phương pháp đúc. Dạng sản xuất sẽ quyết định phương pháp tạo phôi. Nếu sản xuất đơn chiếc nên chọn phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do hay đúc trong khuôn cát để chi phí đầu tư cho khâu tạo phôi đơn giản như rèn tự do hay đúc trong nên chọn các phương pháp tạo phôi thấp. Nếu sản xuất hàng loạt nên chọn phương pháp tạo phôi có độ chính xác cao như dập thể tích ( còn gọi là rèn khuôn) hay đúc trong khuôn kim loại – hoặc đúc mẫu chãy để đạt độ chính xác cao, lượng dư gia công cơ đồng đều và nhỏ, giảm được chi phí gia công mặc dù chi phí đầu tư cho công nghệ tạo phôi tăng. Để đánh giá hiệu quả sử dụng vật liệu gia công người ta dùng hệ số sử dụng vật liệu K: Gchi K = Gph Trong đó: Gchi – khối lượng của chi tiết (kg) Gph - khối lượng của phôi (kg) Các bảng 8.1 :- 8.3 là các ví dụ về các chi tiết có hệ số K thấp. Bảng 8.1 sự phân bố của hệ số sử dụng vật liệu đối với phôi có dạng tròn xoay ngắn xem (hv1). 84 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Bảng 8.1 sự phân bố của hệ số sử dụng vật liệu đối với phôi có dạng tròn xoay dài xem (hv2). Bảng 8.1 sự phân bố của hệ số sử dụng vật liệu đối với phôi có dạng bất kỳ xem (hv3). 85 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Xu hứơng chung hiện nay là đẩy mạnh nghiên cứu thực hiện tối ưu hoá quá trình tạo phôi nhằm nâng cao độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt của phôi dẫn tới nâng cao hệ số sử dụng vật liệu K, giảm chi phí gia công cơ góp phần giảm chi phí sản xuất. Vì thế hệ số k còn thể hiện trình độ kỹ thuật của nền sản xuất của mọi quốc gia. Số liệu ở các bảng 8.1, 8.2, 8.3 cho thấy hệ số sử dụng vật liệu phân bố rất rộng. 8.2 VẬT LIỆU PHÔI: Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật phôi có thể được chế tạo từ các loại vật liệu sau đây: 8.2.1 Vật liệu kim loại: Vật liệu kim loại đen, kim loại màu và cac hợp kim của chúng. 8.2.1.1. Thép Có nhiều loại thép khác nhau nhưng trong ngành chế tạo máy thường sử dụng các loại thép chính sau đây: a) Thép cacbon Thép cacbon là hợp kim trên cơ sở sắt và cacbon có hàm lượng C <= 2.14 %. Thép cacbon có các ưu điểm chính sau đây: _ Do không phải dùng nguyên tố hợp kim và quá trình nấu luyện đơn giản nên giá thành thấp. _ Có cơ tính đảm bảo ở một mức độ nhất định. Sau khi nhiệt luyện thép cacbon cao có độ cứng tương đương thép hợp kim có hàm lượng C tương tự. _ Tính công nghệ tốt: dễ đúc , hàn , gia công áp lực và cắt gọt. _ Sơ với thép hợp kim, thép cacbon có các nhược điểm sau: _ Độ bền, độ dẻo và độ dai và đập thấp . _ Độ thấm tôi thấp 86 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp _ Khi làm việc ở nhiệt độ cao (> 3000) thì độ bền và dộ cứng rât thấp. _ Khả năng chóng mài mòn thấp do trong thép không tồn tại hoặc tồn tại rất ít các loại cacbit hợp kim. - Khả năng chóng ăn mòn ngay cả trong môi trường khí quyển thấp vì dể tạo thành oxit sắt. Thép cacbon được sử dụng rộng rãi để chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu cơ tính không cao. Theo công dụng thép cacbon được chia ra: - Thép cacbon thông dụng ( còn gọi là thép cacbon chất lượng thường) có cac ký hiệu theo TCVN từ CT31, CT33, CT34 CT61, trong đó C là nguyên tố cacbon, T là thép, các con số ghi giới hạn bền của thép δ b, N/ mm2). _ Ví dụ: Thép TC38 là thép cacbon thông dụng có giới hạn bền δ b =380 ÷ 390 N/mm2) _ Thép cacbon kết cấu là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, có hàm lượng tạp chất S và P thấp (0.04% ≥ S , 0.035% ≥ P ), hàm lượng cacbon và chỉ tiêu cơ tính chính xác, có các ký hiệu Co8; C10; C15; C20; C85, trong đó C là cacbon, các con số biểu thị hàm lượng cacbon tính theo phần vạn. - Thép cacbon kết cấu thường dùng chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao và phức tạp như trục , bánh răng, tay biên. _ Thép cacbon dụng cụ có hàm lượng cacbon cao (0.7 ÷ 1.3% ), lượng tạp chất S, P thấp ( < 0.025 %) theo TCVN thép cacbon theo phần vạn, độ cứng nằm trong khoảng 187 ÷ 217HB. _ Thép cacbon dụng cụ sau nhiệt luyện có độ cứng cao nhưng hkả năng chịu nhiệt thấp nên thường dùng chế tạo các loại dụng cụ cắt có tốc độ thấp như đục, dũa, tarô b) Thép hợp kim Thép hợp kim là hợp kim Fe-C có chứa các nguyên tố hợp kim như Mn, Si, Ni, Ti, W, Mo, đồng thời lượng tạp chất S, P, O rất thấp. So với thép cacbon thép hợp kim có các ưu điểm sau: _ Ở trạng thái chưa nhiệt luyện cơ tính của thép hợp kim không khác biệt so với thép hợp kim có độ bền và độ cứng cao nhưng độ dẻo và dai giảm. _ Thép hợp kim giử được độ cứng ở nhiệt độ 8000 , giữ được khả năng chống oxy hoá ở môi trường 800 ÷ 10000C, do đó thép hợp kim có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao. _ Tính công nghệ kém so với thép cacbon: khó đúc, khó hàn, khó cắt gọt hơn, nhất là các thép hợp kim có chứa hàm lượng nguyên tố hợp kim lớn. _ Thép hợp kim thường dùng để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong điều kiện tải trọng lớn, yêu cầu khả năng chống mài mòn cao như bánh răng, trục, các bulông, đai ốc chịu lực 87 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp _ Có nhiều cách phân loại thép hợp kim nhưng phân loại theo công dụng là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong chế tạo máy. Dựa vào công dụng người ta chia thép hợp kim ra các nhóm sau đây: _ Thép hợp kim kết cấu có chứa 0.1 ÷ 0.85% C, hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp . Các loại thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon thấp như 15 Cr ,20 Cr được dùng chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu độ bền, độ dai và dập và độ cứng bề mặt cao . Do hàm lượng cacbon thấp nên trước khi nhiệt luyện phải thấm cacbon. Sau khi nhiệt luyện bề mặt chi tiết có độ cứng cao nhưng bên trong vẫn không thấm trôi nên không bị giòn. _ Ví dụ, thép hợp kim kết cấu hàm lượng cacbon thấp 20Cr thường dùng chế tạo bánh răng có môdun nhỏ , trục có yêu cầu chống mài mòn cao. Các thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon trung bình (40Cr, 40CrMn) dùng chế tạo trục ,bánh răng, sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng trung bình từ 48 ÷ 52 HRC có khả năng chống mài mòn và có độ bền cao. _ Thép hợp kim dụng cụ có hàm lượng cacbon từ 0.7 ÷ 1% , sau nhiệt luyện đạt độ cứng 60 ÷ 62 HRC , thường dùng chế tạo các khuôn đột dập, ví dụ, thép 90Cr Si, 100CrWMn _Thép hợp kim đặc biệt là thép hợp kim có chứa những nguyên tố hợp kim phù hợp để tạo cho thép có những tính chất đặt biệt. _ Thép ổ lăn theo TCVN 4805-90 có ký hiệu OL (ổ lăn) với các con số kèm theo chỉ phần vạn cacbon và thành phần trăm lượng nguyên tố hợp kim. _Ví dụ, thép OL100 Cr2 chứa 0.95 ÷ 1.05 % C, 1.3 ÷ 1.65% Cr, 0.2 ÷ 0.4 Mn 0.17 ÷ 0.37% Si. _ Thép ổ lăn sau nhiệt luyện có độ cứng , độ bền và khả năng chống mài mòn cao. Thép ổ lăn dùng chế tạo các ổ lăn, trục cán, tarô, bàn ren, vòi phun, kim phun của bộ đôi bơm cao áp _ Thép không gỉ là họ hợp kim trên cơ sở của sắt có chứa các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, Si, Ni, Mn. Khi lượng Cr > 12% thép sẻ không bị oxy hoá ( không gỉ ) trong môi trường ôxy hoá . Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật khi làm việc mà các chi tiết máy có thể được chế tạo từ các loại thép không gỉ khác nhau có khả năng bền đối với các môi trừơng ăn mòn yếu ( không khí,nước ngọt.) hay môi trường ăn mòn mạnh (dung dịch axit, muối.). _ Thép hợp kim chịu nhiệt là hợp kim trên cơ sở của Fe có chứa các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, W, Ni, V, Si. Thép hợp kim chịu nhiệt có 2 tính chất cơ bản: + Tính bền hoá học ở nhiệt độ cao, nghĩa là, có khả năng chống lại sự phá huỷ của môi trường ở nhiệt độ cao như không tạo thành các loại oxit sắt Fe2O3, Fe3O4, FeO. + Giữ được độ bền cơ học ở nhiệt độ cao. Nhờ 2 ưu điểm cơ bản đó, tuỳ theo thành phần hoá học cụ thể mà thép chịu nhiệt có thể được dùng để chế tạo các chi tiết làm việc ở môi trường nhiệt độ cao như ghi lò, suppap xả của động cơ đốt trong, nồi hơi 8.2.1.2 Gang 88 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Gang là hợp kim Fe-C với hàm lượng cacbon nằm trong khoảng 2.14% ÷ 6.67% và luôn chứa các nguyên tố khác như P, S, Si, Mn. Thông thừơng gang chứa 2 ÷ 4% Mn; 0.04 ÷ 0.15% S. Thông thừơng người ta phân gang thành các loại sau đây: a-Gang trắng: Gang trắng là hợp kim Fe-C với hàm lượng cacbon, silic thấp và nhận được khi làm nguội rất nhanh trong qú trình kết tinh từ gang lỏng. Người ta cón có thể cho thêm các nguyên tố hợp kim Cr, Mo, Ni để tăng khả năng chịu nhiệt , chống mài mòn và khả năng chốmg va đập của gang trắng. Cacbon tồn tại trong gang trắng dưới dạng cacbit sắt (Fe2C) do đó có độ cứng của gang cao (450 ÷ 650HB), tính đúc kém, khó gia công cắt gọt. Gang trắng chỉ dùng để chế tạo gang dẻo hoặc để chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu chốmg mài mòn cao như bị nghiền, trục cán. b-Gang Xám: Gang xám là hợp kim Fe-C trong đó cacbon tồn tại dưới dạng grafit tấm. Thông thừơng gang xám có chứa 2.8 ÷ 3.6% C; 1.2 ÷ 2.8% Si, 0,51,6 % Mn , tới 0,65 % P và 0,15 % S . Theo TCVN gang xám được ký hiệu là GX với 2 cặp số liên tiếp theo cjỉ độ bean kéo và bean nén tối thiểu . Ví dụ : GX 15-32 có độ bền kéo 12 kG/ cm2 , độ bền nén 20 kG/cm2 Gang xám có độ bền kéo thấp nhưng có độ bề kéo cao , có khả năng chống mài mòn tốt , đặc biệt có tính công nghệ cao như dễ đúc , dễ gia công , cắt gọt cho nên gang xám thường được dùng để chế tạo thân máy , vỏ hộp tốc độ , bánh răng Gang xám chiếm 80% tổng khối lượng gang đúc . Người ta thường cho vào gang xám chất biến tính để tạo ra các loại gang xám có độ cứng thấp ( 90 HB ) nhưng có khả năng chống mài mòn cao để chế tạo các loại bạc đặc biệt dùng trong công nghiệp dệt sợi . GX 24 - 40 ; GX 24 - 44 ; GX 28 – 48 ; GX 32 – 52 sau biến tính bằng FeSi hoặc CaSi có cơ tính và khả năng chống mài mòn cao được dùng chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao và chịu mài mòn . GX 35 – 56 ; GX 38 – 60 sau biến tính như trên nhưng ta cho thêm 0,3  0,7 % Cr ; 0,5  08 % Ni sẽ có cơ tính cao , có khả năng chịu mài mòn cao và khả năng chống ăn mòn ở môi trừơng nhiêt độ cao nên thường được dùng chế tạo các blôc xilanh của máy nổ và chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nặng . Gang xám chứa 0,35  0.50 % Cu hoặc Ni có tính đàn hồi cao được dùng để chế tạo xeemăng . _ Gang xám biến trắng nhận được khi làm nguội nhanh lớp bề mặt của vật đúc bằng gang xám ( ví dụ , đúc trong đúc trong khuôn kim loại ) , do đó bề mặt cật đúc là gang trắng nhưng bên trong vẫn là gang xám . Gang xám biến trắng có hàm lượng C ≤ 3,5% , Mn ≤ 3% ; 0,7  0,8% Si ; lượng P và S thấp . Ngoài ra gang xám biến trắng còn có thể hợp kim hóa với hàm lượng Cr ≤ 2,5% ; Ni ≤ 2,5% ; 0,6 Mo để tăng lớp biến trắng . Độ cứng bề mặt đạt 400  650 HB . Độ bền kéo của gang xám biến trắng có thể đạt 100  550 Pa . Gang xám biến trắng thường dùng chế tạo các chi tiết chịu tải trọng và mài mòn như trục cáng tàu hỏa và các chi tiết cam c) Gang cầu 89 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Gang cầu nhận được bằng cách biến tính gang xám bằng các nguyên tố cầu hóa như Mg , Ce và các nguyên tố đắt hiếm để tạo ra graphit ở dạng cầ sau dùng chất biến tính lần thứ hai bằng FeSi để chống biến trắng . Gang cầu chứa 3,0  3,6% C ; 2,0  3,0% Si 0,2  1,0% Mn ; 0,04  0,08% Mg ; ≤ 0,03% S ; ≤ 0,15% P . Do grafit tồn tại dưới dạng cầu có độ bền và độ dẻo cao . Theo TCVN gang cầu được ký hiệu bằng chử cái GC với hai cặp số để chỉ giới hạn bền kéo kbs ≥400KG /mm2 , δ ≥ 10% độ cứng đạt 156  197 HB . Sau khi gia công nhiệt gang cầu có thể đạt kbs = 1000  1300 kG/mm2 , δ = 4  8% , HB = 302  369 . Gang cầu có cơ tính không thua thép nhưng lại có tính công nghệ cao như dễ đúc , dễ gia công cắt gọt , rẻ nên trong một số trường hợp gang cầu được dùng thay cho thép để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nặng và phứt tạp , chịu mài mòn như trục khủy , can , bánh răng truyền lực d) Gang giun Từ gang xám ở thể lỏng , sau khi biến tính lần thứ nhất bằng nguyên tố Ce , Mg và biến tính lần hai bằng các chất grafit hóa như feSi , CaSi nguoi772 ta nhận được gang có graphit tồn tại ở dạng giun ( dạng trung gian giửa tấm và cầu ) gọi là gang giun . Gang giun có thành phần hóa học gần giống như gang cầu nhưng graphit tồn tại ở dạng “giun” do đó gang giun có cơ tính gần với gang cầu nhưng tính công nghệ gần với gang xám ( dễ đúc , dễ gia công cơ ) vì vậy gang giun gần giống như gang cầu để chế tạo các chi tiết chịu va đập , chịu mài mòn , chịu nhiệt như nắp và blôc xilanh động cơ điêzen ,secmăng , guốc phanh tàu hỏa , khuôn đúc thép e) Gang dẻo Khi ủ gang trắng ở nhiệt độ từ 760  1060o ( tùy theo thành phần của gang ) trong khoảng từ 60  120h graphit trong gang chuyển thành cụm ( còn gọi là dạng bông ) ta nhận được gang dẻo . Ngày nay với các công nghệ tiên tiến người ta có thể rút thời gian ủ xuống 12  60h để giảm giá thành . Gang dẻo có cơ tính , đặc biệt là tính dẻo cao . Theo TCVN gang dẻo được ký hiệu bằng chữ GZ và hai chữ chỉ giới hạn bền và độ dẽo . Ví dụ : GZ 35-10 có 350kbs ³ Mpa , 10%d ³ . Do cơ tính cao nhưng gái thành chế tạo cao nân gang dão chỉ được dùng chế tạo các chi tiết có khối lượng nhỏ , có thành mỏng chịu va đập dùng trong công nghiệp chế tạo máy kéo , ôtô, máy nông nghiệp , máy dệt . Ngoài các loại gang thông dụng kể trên khi thay đổi thành phần và tỷ lệ và nguyên tố hợp kim người ta còn có thể chế tạo các loại gang có tính chất đặc biệt như khả năng chống ăn trong môi trường ôxit hóa , muối , axit hoặc làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao tới 800  900oc . 8.2.1.3 Kim loại màu và hợp kim màu Kim loại màu và hợp kim màu bao gồm các loại chính sau đây : a) Đồng và hợp kim đồng Đồng nguyên chất có cơ tính thấp nên trong chế tạo máy thường chỉ dùng đồng ở dạng hợp kim . Hợp kim đồng có hai nhóm chính : 90 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp _ La tông (còn gọi là đồng thau ) La tông còn gọi là hợp kim của đồng với Zn . theo TCVN La tông được ký hiệu bằng chữ L với các chữ Cu , Zn và các chữ số chỉ hàm lượng trung bình của các nguyên tố tính theo phần trăm . Ví dụ : L Cu Zn 40 Pb2 chứa trung bình 40% Zn ,2% Pb còn lại là 58% Cu _ Brông Brông là hợp kim của đồng với hợp kim của nguyên tố khác như Sn , Zn , Al , Pb Brông là hợp kim đồng với thiếc trong đó hàm lượng thiếc nhỏ hơn 13,5% . Brông thiếc có cơ tính cao , tính chống ăn mòn và khả năng chịu mài mòn tốt nên người ta thường sử dụng làm các bặc lót , bánh vít . Theo TCVN Brông thiếc được ký hiệu bằng chữ B kèm theo các nguyên tố hợp kim và con số chỉ hàm lượng nguyên tố hợp kim theo % . Ví dụ : B Cu Sn5 Zn5 Pb5 chứa 5% Sn , 5% Zn , 5% Pb còn lại là đồng . Brông nhôm là hợp kim Cu – Al trong đó hàm lượng nhôm nhỏ hơn 9,4% . Brông nhôm có jhả năng chống mài mòn và chống ăn mòn của khí quyển hoặc nước biển . Do đó người ta thường dùng brông nhôm để tạo các chi tiết của máy bơm , gá đở b) Nhôm và hợp kim nhôm Trong chế tạo máy thường ít dùng nhôm nguyên chất vì độ bền và độ cứng thấp ( 60bs = N/mm2 , độ cứng 25 HB ) , thường chỉ dùng nhôm ở dạng hợp kim vì hợp kim nhôm nhẹ , có độ bền , độ cứng khả năng chống mài mòn và chịu nhệt cao . Hợp kim nhôm thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy như piston , tay biên và vỏ hợp tốc độ xe máy . Trong chế tạo máy thường sử dụng 2 dạng hợp kim thông dụng sau đây : a-Hợp kim nhôm biến dạng Hợp kim hôm biến dạng dùng trong chế tạo các chi tiết bằng phương pháp gia công áp lực nóng hoặc nguội . Có hai nhóm hợp kim biến dạng : _ Nhóm hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện gồm : + Hợp kim hệ Al-Mn có thể gia công biến dạng nóng hoặc nguội , có cơ tính cao tính hàn tốt và khả năng chống ăn mòn trong khí quyển thường dùng để chế tạo các khung cửa trong các công trình xây dựng . + Hợp kim hệ Al-Mg có khối lượng riêng nhỏ ,có tính hàn tốt , giới hạn bền mỏi tương đối lớn , có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển và giảm chấn tốt . Hợp kim Al-Mg sử dụng rộng rải trong công nghiệp chế tạo ô tô , thiết bị dệt và các công trình xây dựng . _ Nhóm hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện gồm nhiều loại nhưng thực tế thường sử dụng 2 loại sau : + Hợp kim Al-Cu và Al-Cu-Mg ( còn gọi là duara ) có các ký hiệu : AlCu4 ; 5Mg0,5MnSi ; AlCu4,5Mg1,5Mn0,5Al Sau biến dạng , tôi và hóa già đuara có độ bền rất cao . Nếu tỷ lệ Mg/Cu hợp lý thì đuara giử được độ bền ở nhiệt 200  250oC . Tuy nhiên đuara có tính hàn và khả năng chống mòn kém . Đuara được sử dụng rộng rải trong nhiều lĩnh vực , đặc biệt trong công nghiệp chế tạo ô tô , máy bay và tuabin . 91 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp + Hợp kim Al-Mg-Si có cơ tính trung bình và tính hàn tốt , dễ gia công áp lực nén , thường dùng chế tạo các kết cấu để hàn , các chi tiết làm việc ở nhiệt độ dưới 150oC . c) Hợp kim nhôm đúc Hợp kim nhôm đúc có tính đúc tốt ( tính chảy loãng cao , khả năng điều đầy khuôn tốt) nhưng tính dẻo thấp. Hợp kim nhôm đúc được kí hiệu bằng dãy tên các hợp kim, tiếp theo là con số chỉ tỉ lệ hàm lượng hợp kim và tận cùng có chữ Đ (đúc). Vd: AlSi12Cu2Mg1Mn0,6Ni1Đ: có 12%Si; 2% Cu; 1%Mg ; 0,6%Mn ; 1%Ni, có tính đúc tốt, hệ số giản nở nhiệt nhỏ, khả năng chống ăn mòn tốt, do đó thường được dùng để chế tạo piston. Hợp kim nhôm đúc dạng Al-Cu có giới hạn mỏi lớn, giữ được cơ tính ở nhiệt độ cao nhưng khả năng chịu ăn mòn và tính đúc kém. Người ta sử dụng hệ hợp kim Al-Cu chế tạo ra các hợp kim nhôm bền nóng dùng để chế tạo các chi tiết làm việc ở môi trường nhiệt độ 250  350o C 8.2.2. Vật liệu phi kim : Vật liệu phi kim bao gồm các loại sau: 8.2.2.1. Vật liệu polyme Polyme là 1 hợp chất bao gồm các phân tử được hình thành do sự lập lại nhiều lần của 1 hay nhiều loại nguyên tử hay 1 nhóm nguyên tử liên kết với nhau với sô1 lượng lớn để tạo nen 1 loại tính chất mà chúng thay đổi không đáng kể khi lấy đi hoặc thêm vào 1 vài đơn vị cấu tạo ( theo IUPAC: international Union for Pure anh Applied Chemistry – liên hiệp quốc tế về hoá học các hợp chất sạch và công nghiệp). a) Phân loại: Có nhìu cách phân loại khác nhau nhưng trong thực tế người ta dùng các cáchphân loại chủ yếu sau : -Theo nguồn gốc hình thành vật liệu polyme được chia ra : +Polyme thiên nhiên có nguồn gốc thực vật hoặc dộng vật : xenlulo, cao su, protein, enzym. +Polyme tổng hợp được sản xuất từ những loại monome bằng các phản ứng trùng hợp, trùng ngưng : polyolefin, polyvinilclorit, polyamit -Theo khảnăng chịu nhiệt người ta chia : +Polyme nhiệt dẻo( còn gọi là nhự nhiệt dẻo) là loại polyme có khả năng chuyển hoá được từ trạng thái rắn sang trạng thái dẻo hoặc lỏng tuỳ theo nhiệt độ nung. Nhiệt độ chuyển hoá trạng thái phụ thuộc vào từng loại vật liệu polyme cụ thể. +Polyme nhiệt rắn ( còn gọi là nhựa nhiệt rắn) là vật liệu khi được nung nóng độc lập hoặc có trộn thêm chất đóng rắn sẽ chảy mềm để được tạo hình trong lòng khuôn. Sau khi đông cứng, khác với nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn khong thể chảy mềm lần thứ 2 dưới tác dụng của nhiệt và không hoà tan trong dung môi. - Theo lĩnh vực ứng dụng người ta chia polyme thành chất dẻo, sợi, cao su, sơn và keo. b) Tính chất vật lý: Tính chất cơ lý của vật liệu polyme ( được đặc trưng bằng modun đàn hồi , giới hạn bền kéo, độ dai va đập và độ bền mỏi) thay đổi rất mạnh dưới tác dụng của nhiệt độ và thành phần hoá học của môi trường. 92 Giáo trình công nghệ chế tạo máy Ths. Phan Văn Hiệp Môdun đàn hồi của các polyme rất thấp so với modun đàn hồi của kim loại và nằm trong khoảng từ 7Mpa4.103 MPa) Các polyme có giới hạn bền kéo vào khoang100 MPa, độ dãn dài tới 1000% trong khi im laọi và hơp kim có giới hạn kéo bền lớn ( có thể đạt tới 4100 MPa), có độ giãn dài bé ( ít kim loại có độ dãn dài lớn hơn 100%).So với kim loại các polyme có khối lượng riêng thấp ( trong khoảng 0,9  2,2g/cm3 ), hệ số dãn nở cao, độ dẫn điện thấp, có điện trở rất thấp vì vậy có tính cách điện cao. c)Các chất phụ gia và chất tăng cường Các chất phụ gia: Các chất phụ gia là các cấht khi cho thêm chúng vào polyme sẽ làm thay đổi 1 số tính chất cơ lý của các polyme. -chất bột để cải thiện 1 số tính chất cơ lý nhưng chủ yếu để giảm giá thành sản phẩm. Các chất bột thường dùng là: bột gỗ, bột tan, đất sét, bột nhẹ. -chất hoá dẻo có tác dụng tăng độ dẻo, giảm độ cứng của các polyme giòn ở nhiệt độ thường như PVC, epoxy Các cấht hoá dẻo ở dạng lỏng thường dùng là adipat, sebacat, polyeste aliphatic và các phốt phát. -chất ổn định có tác dụng làm giảm chậm thậm chí ức chế quá trình phân huỷ các polyme dưới tác dụngcủa oxy và ánh sáng, đặc biệt là các tia tử ngoại. Cacá chất chống oxy hoá thường dùng là các amin, phenol, photphit. Các chất ồn định cản trở sự tác dụng của các ánh sáng thông dụng là muội than và 1 số chất hữu cơ khác. -Các chất tạo màu thường dùng làTiO2, ZnO ( màu trắng ), CdS( màu vàng), oxit sắt ( màu đỏ), coban alumimat ( màu xanh) và phtaloxiamin (màu đen). -Chất chống cháy khống chế quá trình bắt cháy đồng thời làm vật liệu khó cháy bằng cách ức chế phản ứng oxy hoá của các polyme haybằng cách “ làm lạnh” do phản ứng thu nhiệt mạnh ( Vd almin, thiếc oxit) Các chất tăng cường Các chất tăng cường là những hợp chất được sử dụng dưới dạng hạt, bột, sợi ( ngắn ho