tính gia công của vật liệu chế tạo máy doc

Chơng 1:
nghiên cứu tổng quan về tính gia công của các loại vật liệu
chế tạo máy
1.1. Các loại vật liệu chế tạo máy.
1.1.1. Thép và gang.
Thép và gang là những hợp kim trên cơ sở sắt và các bon, sản phẩm của
nghành luyện kim nói chung và nghành luyện kim đen nói riêng.
Ngày nay, loài ngời đã biết sử dụng rất nhiều vật liệu trong đời sống
cũng nh trong sản xuất. Những loại vật liệu mới đợc sáng tạo ra ngày một
nhiều để đáp ứng nhu cầu con ngời, thép và gang là vật liệu cổ truyền, tuy
nhiên cho tới nay nó vẫn có vai chò quan trọng trong đời sống của con ngời, từ
dụng cụ gia đình tới các tác phẩm nghệ thuật, trong công nghiệp cơ khí, trong
nghành xây dựng, trong giao thông vận tải, trong nghành năng lợng, trong
quốc phòng Chúng hiện vẫn chiếm khoảng 90% kim loại dùng trong công
nghiệp của thế giới. Trớc những thành tựu mới về vật liệu, ngày một phong
phú về chủng loại và phát triển về số lợng, công nghệ thì gang và thép vẫn
đang chiếm giữ vị trí hàng đầu.

Thép các bon.
Thép các bon là hợp kim của sắt và các bon với hàm lợng C< 2,14%. so
với thép hợp kim thì thép các bon có chất lợng thấp hơn. Tuy nhiên nó vẫn đáp
ứng đợc nhiều yêu cầu trong kỹ thuật, mặt khác thép các bon lại đợc sử dụng
rất nhiều, giá thành thấp.
Thành phần hoá học của thép các bon thông thờng ngoài Fe ra còn có C
<2%, Mn<0,5-0,8%, Si <0,3-0,6%, P<0,05-0,06%, S < 0,05-0,06%.
Thép các bon có những đặc tính sau:
- Độ cứng của thép các bon sau khi tôi và ram đạt khoảng 60 - 62 HRC,
độ cứng của nó tăng lên theo hàm lợng % các bon trong thép.
- Tính thấm tôi thấp nên phải làm nguội nhanh trong nớc hoặc muối.
- Độ bền nhiệt kém vì không đợc hợp kim hoá nên mactenxít của thép
dễ phân tích khi nung nóng sẽ làm cho độ cứng bị giảm nhanh.

Thép các bon còn chia thành nhiều nhóm, trong mỗi nhóm lại có nhiều
số hiệu, ứng với những thành phần cụ thể hơn. Từng nguyên tố sẽ ảnh hởng
khác nhau đến cơ tính của thép, nh hai nguyên tố Mn, Si có khả năng hoà tan
vào ferit vì vậy làm tăng độ bền của thép. Các nguyên tố khác nh P, S, O2 là
những tạp chất có hại, làm giảm cơ tính của thép (gây ra tính giòn nguội, giòn
nóng và mất tính liên tục của kim loại).
Thép các bon đợc phân loại theo nhiều cách khác nhau:
- Theo chất lợng:
+ Thép có chất lợng thờng , có thể chứa tới 0,06%S và 0,07%P;
+ Thép có chất lợng tốt, chứa không quá 0,04%S và 0,035%P;
+ Thép có chất lợng cao, chứa không quá 0,025% mỗi nguyên tố;
+ Thép có chất lợng đặc biệt cao, chứa không quá 0,015% S và 0,025%
P;
- Theo phơng pháp khử oxy: Theo mức độ khử oxy, phân ra: thép sôi,
thép lặng và nửa lặng.
- Theo công dụng: Gồm bốn nhóm chính:
+ Thép cán nóng thông dụng, loại này dùng chủ yếu trong xây dựng và
các công việc thông thờng tơng tự, nói chung không cần qua nhiệt luyện;
+ Thép kết cấu, chủ yếu để làm các chi tiết máy thờng phải qua nhiệt
luyện;
+ Thép dụng cụ, chủ yếu để làm dụng cụ cắt gọt (cắt gọt, biến dạng, đo
lờng) thờng bắt buộc phải qua nhiệt luyện;
+ Thép có công dụng riêng, chủ yếu để làm đờng ray, dây thép các loại,
thép lá để dập nguội.
Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất quyết định chủ yếu đến tổ chức và
tính chất của thép các bon (và cả thép hợp kim). Từ giản đồ pha Fe-C thấy
rằng ở nhiệt độ thờng tổ chức của thép các bon chỉ có hai pha là ferit và
xêmentit, hai pha này trái nhau về tính chất cơ học. Ferit mềm nhng dẻo dai,
xêmentit cứng nhng giòn. Khi hàm lợng các bon tăng lên thì lợng xêmentit
cũng tăng lên trong thép, ferit giảm đi (cơ tính của thép do tỉ lệ những pha này

quyết định ). Do vậy các bon tăng lên thì độ bền độ cứng tăng còn độ dẻo dai
lại giảm.
Thép dụng cụ.
Thép dụng cụ là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công
kim loại và các loại vật liệu khác (gỗ, chất dẻo ) không phụ thuộc vào phơng
pháp gia công cụ thể nào, ngời ta luôn yêu cầu các dụng cụ có chất lợng cao,
vì điều kiện làm việc của chúng thờng khắc nghiệt.
Có thể nói với thép dụng cụ, đòi hỏi về mặt chất lợng là chỉ tiêu số một.
Mặc dù thép dụng cụ chỉ chiếm khoảng 0,1% lợng thép dùng của thế giới, nh-
ng số lợng các loại thép dụng cụ lại rất nhiều, bởi vì mỗi loại chỉ thích hợp với
những ứng dụng riêng biệt (cụ thể) nào đó.
Thép dụng cụ đợc phân chia làm ba loại:
- Thép dụng cụ cắt gọt: Yêu cầu đối với thép làm dao cắt:
+ Độ cứng cao: đây là yêu cầu tối thiểu đầu tiên, vì để có thể cắt gọt đ-
ợc thì độ cứng của dao phải cao hơn độ cứng của phôi.
+ Tính chống mài mòn cao: khi làm việc, dao cắt luôn bị mài sát vào
phôi và phoi, để đảm bảo tuổi thọ của dao và tính chính xác gia công, dao phải
có tính chống mài mòn cao. Tính chống mài mòn của dao trớc hết phụ thuộc
vào độ cứng của nó, độ cứng càng cao tính chống mài mòn càng cao.
+ Tính cứng nóng: Là khả năng duy trì đợc độ cứng cao ở nhiệt độ cao.
Đây là chỉ tiêu rất quan trọng, nó quyết định tốc độ cắt của dao.
- Thép khuôn dập nguội:
Để biến dạng dẻo đợc phôi kim loại ở trạng thái nguội, các khuôn dập
nguội chịu áp lực rất lớn, chịu uốn, chịu ma sát và va đập, do vậy thép làm
khuôn dập nguội phải đạt đợc các yêu cầu về cơ tính nh độ cứng và tính chống
mài mòn cao, độ bền và độ dai đảm bảo để chịu đợc tải trọng va đập ở mức
vừa phải.
Để đạt đợc các yêu cầu về cơ tính trên, thép làm khuôn dập nguội phải
có thành phần các bon cao (xấp xỉ 1%), nếu khuôn chịu va đập nhiều thì dùng
loại có lợng các bon thấp hơn(0,4- 0,6%C).

- Thép khuôn dập nóng:
Khi làm việc, khuôn dập nóng chịu tải trọng lớn và va đập, luôn tiếp
xúc với phôi có nhiệt độ cao hơn 1000C. Để đảm bảo điều kiện làm việc nh
vậy, thép dùng để chế tạo khuôn phải đáp ứng đợc các yêu cầu về cơ tính nh
tính chống mài mòn cao, tính chịu nhiệt độ cao, độ bền và độ dai cao. Ngoài
ra, khuôn dập nóng thờng có kích thớc lớn nên để đảm bảo cơ tính đồng nhất,
thép còn phải có độ thấm tôi lớn. Do độ cứng không cần cao nên thành phần
các bon chỉ cần trung bình, khoảng 0,4- 0,6%; đôi khi chỉ 0,3%C. Các nguyên
tố hợp kim đảm bảo tính thấm tôi, tính bền nóng, tính chống ram tốt nh: Cr,
Ni, Mo, W
- Thép làm dụng cụ đo lờng: Dụng cụ đo trong cơ khí thờng xuyên cọ
xát với chi tiết cần đo, do đó dễ bị mòn, làm sai kết quả đo. Vì vậy, để đảm
bảo độ chính xác thép làm dụng cụ đo phải đạt đợc các yêu cầu nh có độ cứng
và tính chống mài mòn cao, kích thớc không thay đổi trong suốt thời gian làm
viêc lâu dài. Ngoài ra, thép còn phải có khả năng mài bóng cao và ít biến dạng
khi nhiệt luyện.
Thép hợp kim.
Trong kỹ thuật nhiều trờng hợp thép các bon không đáp ứng đợc yêu
cầu về độ bền và khả năng chịu đựng trong những môi trờng đặc biệt hoặc cần
phải có những tính chất lý hoá đặc biệt Ngời ta sáng tạo ra thép hợp kim
nhằm khắc phục những nhợc điểm ấy. Trên cơ sở hợp kim sắt các bon ngời ta
tinh luyện cẩn thận để loại bỏ tối đa những tạp chất có hại nh P, S, O2, N2, H2,
đồng tời bổ xung vào một hay nhiều nguyên tố có ích với hàm lợng xác định
để nâng cao cơ tính và các tính chất khác theo mong muốn, sản phẩm ta thu đ-
ợc gọi là thép hợp kim. Các nguyên tố hợp kim thờng gặp là: Cr, Ni, Mn, Si,
W, V, Mo, Ti, Nb, Zr, Cu, B, N và gianh giới về lợng để phân biệt tạp chất và
nguyên tố hợp kim là nh sau: Mn: 0,8-1,0%; Si: 0,5-0,8%; Cr: 0,2-0,8%; Ni:
0,2-0,6%; W: 0,1-0,6%; Mo: 0,05-0,2%; Ti, V, Nb, Zr, Cu > 0,1%; B >
0,002%.
Do việc khử tạp chất và phải cho vào các nguyên tố hợp kim khác nên

thép hợp kim đắt tiền hơn thép các bon, nhng thép hợp kim lại có những đặc
điểm nổi trội hơn hẳn so với thép các bon.
- Về cơ tính: Độ bền thép hợp kim cao hơn hẳn thép các bon, thể hiện
đặc biệt rõ ràng sau khi nhiệt luyện (tôi và ram).
- Về tính chịu nhiệt (tính cứng nóng và tính bền nóng): Các nguyên tố
hợp kim cản trở khả năng khuếch tán của các bon, làm mactenxit phân hoá và
cácbít kết tụ ở nhiệt độ cao hơn, vì thế nó giữ đợc độ cứng cao của trạng thái
tôi và tính chống dão tới 600C, tính chống ô xy hoá tới 1000C. Tuy nhiên
muốn đạt đợc tính chất này, thép cần đợc hợp kim hoá bởi một số nguyên tố
với lợng tơng đối cao (u việt này của thép hợp kim đợc ứng dụng trong thép
dụng cụ và thép bền nóng).
- Về tính chất vật lý và hoá học đặc biệt: Nh đã biết thép các bon bị gỉ
trong không khí, bị ăn mòn trong môi trờng axit, bazơ, muối Nhờ hợp kim
hoá mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt,
thép có từ tính cao Trong những trờng hợp nh vậy, phải dùng những loại thép
hợp kim đặc biệt, với thành phần đợc khống chế.
Thép hợp kim có các phơng pháp phân loại sau:
+ Phân loại theo tổ chức tế vi: Thờng phân loại thép hợp kim theo tổ
chức ở trạng thái cân bằng và sau khi thờng hoá.
+ Phân loại theo nguyên tố hợp kim: Cách phân loại này dựa vào tên
các nguyên tố hợp kim chính của thép. Ví dụ, thép có chứa Cr đợc gọi là thép
Crôm
+ Phân loại theo tổng lợng các nguyên tố hợp kim:
- Thép hợp kim thấp (tổng lợng các nguyên tố hợp kim <2,5%);
- Thép hợp kim trung bình (tổng lợng các nguyên tố hợp kim từ 2,5-
10%);
- Thép hợp kim cao (tổng lợng các nguyên tố hợp kim >10%);
+ Phân loại theo công dụng: Đây là cách phân loại thờng dùng nhất,
theo công dụng, thép hợp kim đợc phân ra các nhóm chính sau :
a, Thép kết cấu: Là loại thép trên cơ sở thép kết cấu các bon cho thêm

các nguyên tố hợp kim. Nh vậy thép hợp kim kết cấu có hàm lợng các bon
khoảng 0,1- 0,85% và lợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp (thép hợp kim
kết cấu phải qua thấm cacbon rồi mới nhiệt luyện thì cơ tính sẽ cao).
- Thép thấm các bon: Là loại thép có lợng cacbon thấp (0,10-0,25%C),
dùng để chế tạo các chi tiết truyền lực (bánh răng, cam, đĩa ma sát ), đòi hỏi
trong lõi dẻo dai chịu va đập, sau khi thấm cacbon, tôi và ram thấp, cơ tính
của các thép thấm các bon có thể đạt đợc: độ cứng bề mặt : 59-63HRC; lõi :
30-42HRC; độ dai va đập : ak = 700-1200kj/m ; độ bền kéo : 600-1200 MPa.
Ví dụ: C10, C20, 15Cr, 20CrNi, 12CrNi3A, 12CrNi4A
- Thép hoá tốt: Là loại thép có lợng cacbon trung bình (0,30- 0,50%C),
để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và độ
dai cao. Cơ tính tổng hợp cao nhất của thép đạt đợc bằng cách nhiệt luyện hoá
tốt (tôi và ram cao).
Ví dụ: 40Cr, 40CrMn, 35CrMnSi
- Thép đàn hồi: Là loại thép có lợng cacbon tơng đối cao (0,5-0,7%C),
sau tôi và ram trung bình nhận đợc tổ chức trustit ram, có giới hạn đàn hồi
cao, đợc dùng để chế tạo các chi tiết đàn hồi nh lò xo, nhíp các loại. Ví dụ:
C70, 65Mn, 60SiMn, 50Si2
Ngày nay trên thế giới hầu hết các nớc đều có nhóm thép hợp kim thấp
với độ bền cao (so với thép cacbon). Thép này đợc hợp kim hoá với lợng hợp
kim thấp, nó đợc dùng nhiều trong các nghành công nghiệp. Đặc điểm chung
của loại thép này là có độ bền cao (đặc biệt giới hạn bền chảy 0,2> 350 MPa)
có tính chống ăn mòn tốt, tính hàn tốt và giá thành rẻ.
b, Thép hợp kim dụng cụ: Là loại thép có độ cứng cao sau khi nhiệt
luyện, độ chịu nhiệt và độ chịu mài mòn cao. Hàm lợng cacbon trong hợp kim
dụng cụ từ 0,7-14%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn. Thép
hợp kim dụng cụ có tính nhiệt luyện tốt. Sau nhiệt luyện có độ cứng đạt 60-62
HRC.
- Thép dao cắt năng suất thấp: Là những loại dao cắt mà tốc độ cắt chỉ
khoảng 5-10m/ph. Để chế tạo những loại dao này có thể dùng thép dụng cụ

cacbon loại CD7, CD8, CD13. Hay thép hợp kim thấp nh 130Cr05, 100Cr2,
90CrSi, 100CrW5.
- Thép dao cắt năng suất cao (thép gió): Là một dạng thép hợp kim đặc
biệt để làm dụng cụ cắt gọt và các chi tiết máy có yêu cầu cao. Trong tổ chức
của thép gió gồm các nguyên tố C, Cr, W, Co, Vvà Fe.
Thép gió có độ cứng cao và chịu nhiệt đến 650c. Trong thép gió có
hàm lợng các nguyên tố hợp kim nh sau : 8,5-19%W, 0,7-14%C, 3,8-4,4%Cr,
1-2,6%V và một lợng nhỏ Mo hay Co. Những mác thép gió thờng dùng nh
90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2.
c, Thép không gỉ: Là loại thép có hàm lợng Cr khá cao (>12%), có khả
năng chống lại môi trờng ăn mòn (ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá).
Trong thép thờng có nhiều pha, mỗi pha có điện thế, điện cực khác nhau.
Trong môi trờng điện ly chúng tạo ra các pin điện tế vi, kết quả là tạo ra sự ăn
mòn điện hoá. Do đó ngời ta đã tạo ra đợc các mác thép không gỉ khác nhau
có khả năng chống đợc hiện tợng trên.
- Thép không gỉ mactenxit: Lợng crôm trong loại thép này từ 12-17%, nếu vợt
qua sẽ trở thành thép austenit. Nếu lợng crôm ở mức giới hạn dới (12,5-13%)
thì lợng cacbon phải hạn chế không vợt quá 0,4% để tránh tạo thành quá nhiều
pha cacbit crôm dẫn tới làm nghèo crôm ở phần kim loại nền và giảm khả
năng chống gỉ của thép.
Ví dụ nh 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, tơng đơng với các mác thép
của ta là 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13. Nếu tăng lợng crôm lên tới 17%
thì lợng cacbon có thể cao tới 0,9-1,1% (nh số hiệu 440 hay 440B của Mỹ) để
tăng cơ tính (chủ yếu là độ cứng) mà vẫn đảm bảo tính chống gỉ.
Nói chung thép không gỉ mactenxit có tính chống ăn mòn cao trong
không khí, nớc sông Nên đợc sử dụng để làm đồ trang sức, cánh tuốcbin hơi,
bộ phận crăcking dầu mỏ, lò xo không gỉ, dụng cụ đo
- Thép không gỉ ferit: Tuỳ theo lợng crôm, thép không gỉ ferit đợc chia thành
ba nhóm:
- Nhóm thép chứa khoảng 13%Cr, nh số hiệu 403 của Mỹ.

- Nhóm thép chứa 17%Cr nh số hiệu 12Cr17 (tơng đơng với số hiệu 430
của Mỹ).
- Nhóm thép chứa từ 20-30%Cr nh số hiệu 15Cr25Ti (tơng đơng với số
hiệu 446 của Mỹ).
Nói chung thép không gỉ ferit có giới hạn đàn hồi cao hơn thép austenit,
nhng mức độ hoá bền do biến dạng dẻo lại thấp hơn, nên chúng thích hợp cho
việc gia công bằng biến dạng dẻo nguội (cán, kéo, gò, dập ). Chúng đợc sử
dụng trong công nghiệp dầu mỏ, công nghiệp sản xuất ni tơ, hoá thực phẩm,
kiến trúc
- Thép không gỉ austenit: Các thép kể trên, pha không tồn tại hoặc chỉ tồn tại
ở nhiệt độ cao. Nếu cho thêm Ni, nguyên tố mở rộng vùng với lợng thích
hợp, sẽ làm cho thép có tổ chức ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thờng,
đó là thép không gỉ austenit. Nó có u điểm là tính chống ăn mòn cao, tính dẻo
cao ( = 45-60%), dễ cán, gò ở trạng thái nguội, cơ tính đảm bảo nhất là khi
đợc biến cứng bằng biến dạng nguội có thể đạt độ bền rất cao: = 750MPa,
0,2 = 750MPa. Tuy nhiên nhợc điểm là khó gia công cắt gọt do dẻo quánh,
phoi khó gẫy.
Ví dụ một số mác nh: 10Cr14Mn14Ni4Ti, 4Cr18Ni10 và đợc ứng
dụng để làm các thiết bị hoá học, làm đồ gia dụng
- Thép không gỉ austenit - ferit: Nếu tăng lợng crôm và giảm lợng niken (18-
28%Cr và 5-9%Ni) thép sẽ có tổ chức là hỗn hợp và , đó là thép không gỉ
austenit - ferit, ví dụ nh mác 12Cr21Ni5Ti.
Đặc điểm quan trọng của loại thép này là cơ tính của chúng rất tốt, hầu
nh không có hiện tợng giòn của thép ferit, còn giới hạn đàn hồi lại cao gấp 3
lần so với thép austenit. Ngoài ra độ bền chống ăn mòn đảm bảo, đặc biệt
trong điều kiện chịu áp lực (ăn mòn ứng suất) hoặc chịu ăn mòn tập trung (ăn
mòn điểm) và ăn mòn dạng hang hốc trong khí quyển có tính xâm thực mạnh
(ống xả, lỗ van xả, ống dẫn hơi hoá chất ).
- Thép không gỉ hoá cứng tiết pha (thép austenit - mactenxit): Thép không gỉ
hoá cứng tiết pha u điểm của nó là có thể tiến hành gia công bằng biến dạng

nguội và cắt gọt ở trạng thái tơng đối mềm, nó cũng có thể hoá bền bằng hoá
già ở vùng nhiệt độ tơng đối thấp dể tránh sự biến dạng hoặc là sự oxy hoá.
Loại thép này dùng để chế tạo một số chi tiết máy làm việc trong điều
kiện chịu ăn mòn lại cần có độ cứng, độ bền tơng đối cao (nhng không ở nhiệt
độ cao hơn nhiệt độ hoá già).
d, Thép bền nóng: Là loại thép làm việc đợc ở nhiệt độ cao mà độ bền
không giảm, không bị oxy hoá bề mặt. Ngời ta thờng sử dụng các loại thép với
mức chịu nhiệt khác nhau. Ví dụ loại thép peclit gồm 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu
nhiệt độ 300-500c
Thép hợp kim có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn 800C dùng để chế tạo
các loại dây dẫn, điện trở, hợp kim đó gọi là NiCr.
Nh vậy, có thể nói rằng nguyên tố hợp kim có tác dụng rất tốt, thép hợp
kim là vật liệu không thể thiếu đợc trong chế tạo máy, thiết bị nhiệt điện, công
nghiệp hoá học Nó thờng đợc làm các chi tiết quan trọng nhất trong điều
kiện làm việc nặng nhọc.
4, Các loại gang.
Gang là hợp kim sắt các bon, trong đó hàm lợng C >2,14%. Nguyên
liệu để luyện gang trong lò cao là quặng sắt, than và các chất nh đá vôi, huỳnh
thạch Dođó, không thể loại trừ hết các tạp chất lẫn vào gang, cho nên thành
phần hoá học của gang ngoài sắt và cacbon còn có các tạp chất khác nh Si,
Mn, P, S, Tuỳ từng loại gang cụ thể mà thành phần hoá học của nó khác
nhau về hàm lợng các nguyên tố cũng nh về tổ chức tế vi. Trong nghành chế
tạo cơ khí, đặc biệt là cơ khí nặng nh máy xây dựng, máy nông nghiệp, máy
mỏ, tỷ trọng gang trong cỗ máy lên tới 70-90%.
So với thép các bon, gang kém bền nhng lại có nhiều tính tốt nh dễ cắt
gọt, dễ đúc, dễ bôi trơn và đặc biệt là rẻ hơn nhiều.
a, Gang trắng.
Gang trắng là gang mặt gẫy của nó có mầu trắng. Các bon hoà tan vào
sắt và liên kết với sắt thành xêmentit, không tồn tại graphit, tổ chức hoàn toàn
phù hợp với trạng thái giả ổn định Fe-Xe.

Gang trắng có đặc điểm sau:
- Gang trắng thông thờng chứa C, Si thấp. Gang trắng cùng tinh và sau
cùng tinh chỉ đợc tạo ra khi làm nguội chúng rất nhanh.
- Gang trắng có độ cứng rất cao và đạt tới 450-650 HB. Độ cứng cao
nhất của gang ứng với tổ chức mactenxit- cacbit. Để tăng tính chịu nhiệt, chịu
mài mòn có va đập, gang trắng còn đợc hợp kim hoá bằng Cr, Mo và Ni. Do
cứng, gang trắng không thể gia công cơ đợc
- Gang trắng ít đợc sử dụng mà hầu hết dùng làm nguyên liệu luyện
thép, chỉ làm chi tiết máy trong mức độ hạn chế nh bi nghiền, trục cán, xe
gòng
b, Gang xám.
Gang xám là gang mà mặt gẫy của nó có mầu xám. Tổ chức gang xám
có hai phần rõ rệt. Phần kim loại gọi là nền cơ bản (giống nh thép các bon),
phần còn lại gọi là graphit. Graphit tồn tại trong gang xám ở dạng tấm hoặc
phiến. Kích thớc những tấm hoặc phiến có liên quan đến độ bền của gang. Vì
độ bền của graphit rất nhỏ, cho nên ngời ta xem graphit nh những vết nứt
trong gang làm cho nền cơ bản của gang không liên tục (tấm graphit càng nhỏ
càng mỏng thì gang càng bền hơn). Có thể nhiệt luyện gang để thay đổi nền
cơ bản cũng nh thay đổi hình dạng kích thớc tấm graphit để nâng cao độ bền
của gang.
Gang xám có đặc điểm chịu nén tốt, dập tắt dao động và bôi trơn tốt,
nhng ít chịu kéo và ít chịu va đập.
Những mác có độ bền thấp thờng dùng làm bệ máy, vỏ hộp, nắp đậy.
Gang có độ bền trung bình cỡ k=20-30KG/mm có thể làm các chi tiết chịu
tải trọng nh bánh răng cỡ lớn, tốc độ quay chậm làm việc ngoài trời hay trong
phân xởng. Những số hiệu có độ bền cao hơn k>30KG/mm có thể làm các
chi tiết quan trọng nh mố kê cầu, sơ mi séc măng trong ôtô, xe máy
c, Gang xám biến trắng.
Gang này có tổ chức thay đổi từ ngoài vào trong. Ngoài cùng là gang
trắng, lớp trung gian là gang hoa râm và trong cùng là gang xám.

Gang biến trắng thờng có thành phần thích hợp và đợc tạo ra một lớp
trắng bề mặt bằng cách làm nguội rất nhanh lớp bề mặt khi đúc.
Gang xám biến trắng chứa không quá 3,5%C; 0,7-0,8%Si; không quá
3%Mn; P,S càng thấp càng tốt.
Độ cứng của gang biến trắng giảm dần từ ngoài vào trong. Độ cứng lớp
biến trắng có thể đạt tới 450-650HB. Giới hạn bền của gang biến trắng có thể
đạt 100-550MPa (gang cầu biến trắng cho độ bền cao nhất).
Gang biến trắng thờng đợc dùng để đúc trục cán, các chi tiết cam, má
nghiền, đầu phun bi, phun cát
d, Gang cầu.
Gang cầu còn đợc gọi là gang bền cao có graphit dạng hình cầu (nó
giống gang xám ở nền cơ bản). Cũng tuỳ theo nền cơ bản mà ta có loại gang
cầu ferit, ferit-peclic, peclic và peclic-xementit. Dạng graphit có dạng hình
cầu nên trong gang ít chịu ứng suất tập trung, các "lỗ" làm gián đoạn nền kim
loại nhỏ hơn các "vết nứt" trong gang xám. Vì vậy, gang cầu có độ bền và độ
dẻo cao hơn gang xám, độ bền gần bằng thép cácbon thờng, ngoài ra gang cầu
còn chịu đợc va đập, gang cầu hoàn toàn có thể gia công bằng biến dạng đợc
và có thể áp dụng các phơng pháp nhiệt luyện thép cho gang cầu để có thể đạt
đợc tổ chức nền kim loại khác nhau nh: xocbit, bainit, mactenxit và cho các
tính chất mong muốn.
Thành phần hoá học của gang cầu dao động nh sau : 3,0-3,6%C; 2,0-
3,0%Si; 0,2-1,0%Mn; ít hơn 0,15%P; ít hơn 0,03%S; 0,04-0,08%Mg. Gang
cầu có độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp.
Gang cầu có cơ tính tốt nhất trong các loại gang, có tính đúc tốt hơn
thép vì thế nó đợc dùng thay thế thép để chế tạo các chi tiết có hình dạng phức
tạp. Công dụng điển hình của gang cầu là đúc trục khuỷu trong động cơ
điêzen, vừa đảm bảo kỹ thuật, vừa rẻ, tuổi thọ lại không kém thép cácbon.
e, Gang dẻo.
Gang dẻo là gang có graphit ở dạng cụm (còn gọi là quả bông) đợc hình
thành do ủ từ gang trắng trớc cùng tinh (ứng với tổ chức peclit-lêđêbu rit).

Gang dẻo là gang có tíng dẻo hơn gang xám, có thể dùng làm các chi
tiết chịu va đập nhẹ.
Tổ chức tế vi của gang dẻo cũng giống nh gang xám ở nền cơ bản, chỉ
khác ở dạng tồn tại graphit. Graphit trong gang dẻo có dạng cụm hay dạng
bông.
Graphit trong gang dẻo nh các sợi bông cuốn lấy nhau thành cụm. So
với tấm graphit của gang xám thì các sợi nhỏ hơn rất nhiều nhng vẫn không
thu gọn đợc nh trong gang cầu, vì thế cơ tính của gang dẻo cao hơn gang xám
nhng thấp hơn gang cầu.
1.1.2. Kim loại và hợp kim mầu
Các hợp kim trên cơ sở sắt có nhiều u điểm nh tính công nghệ tốt, giá
thành rẻ, có thể thay đổi cơ tính trong một khoảng khá rộng bằng cách thay
đổi phơng pháp chế tạo, áp dụng công nghệ nhiệt luyện và hợp kim hoá. Nhờ
vậy chúng đợc ứng dụng khá rộng rãi, tuy nhiên trong một số lĩnh vực công
nghiệp sử dụng gang thép tỏ ra kém hiệu quả vai trò của kim loại mầu trở nên
quan trọng, thậm chí không thể thay thế.
1.1.2.1. Đồng và hợp kim đồng.
1, Đồng nguyên chất.
Đồng đỏ là đồng nguyên chất, mầu đỏ. Mặc dù khối lợng riêng lớn
(8,940g/cm ) nh ng do có đợc các chỉ tiêu cơ lý hoá tơng đối cao, nên đồng đ-
ợc sử dụng khá phổ biến.
- Đồng có cấu tạo mạng 1.p.d.t, a=3,6A, đờng kính nguyên tử
d=2,56A
- Nhiệt độ nóng chẩy tnc = 1083c
- Khối lợng riêng = 8,940g/cm
- Dẫn nhiệt và dẫn điện tốt
- Có tính chông ăn mòn cao trong khí quyển bình thờng nhng bị ăn mòn
mạnh trong muối amôn và amôniac.
- Cơ tính cao hơn nhôm: b = 150-200MN/m , =15-25%, sau biến
cứng nguội thì hoá bền: b = 400-430MN/m , S = 1-2%.

2, Hợp kim đồng.
Do cơ tính của đồng nguyên chất thấp nên trong kỹ thuật ngời ta dùng
nhiều hợp kim đồng.
- Latông (đồng thau): Latông là hợp kim của đồng với kẽm là chủ yếu.
Latông đơn giản là hợp kim chỉ có Cu và Zn. Latông phức tạp là hợp kim có
Cu, Zn và các nguyên tố hợp kim khác nữa : Al, Sn, Si, Mn,
Loại latông có chứa Cu> 61% thì tổ chức chỉ gồm một pha là , đó là
dung dịch rắn thay thế Zn trong đồng, tính chất của loại này dẻo, thờng dùng
để cán tấm, băng.
Loại chứa ít đồng thì cơ tính tổng hợp tốt thờng để chế tạo các chi tiết
máy.
Loại có lợng đồng < 61% thì tổ chức gồm hai pha la và ò, ò là dung
dịch rắn trên cơ sở chất điện tử CuZn- loại này bền hơn nhng kém dẻo, dùng
nhiều làm chi tiết máy.
- Brông (đồng thanh): Brông là hợp kim của đồng với nguyên tố hợp
kim khác, kẽm là chủ yếu. Nguyên tố hợp kim chủ yếu đợc gọi cho tên của
brông đó.
Brông thiếc có độ bền khá cao, chống ăn mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ, dễ
hàn, không có từ tính, không phát tia lửa điện khi va đập, tính đúc tốt. Đợc
dùng nhiều làm ổ trục, lót trục. Brông nhôm có tính năng chống ăn mòn tốt,
độ bền cao, có thể nhiệt luyện đợc. Loại này dùng làm chi tiết chống ăn mòn
trong nớc biển, bạc lót, bệ trợt, mặt bích
1.1.2.2. Nhôm và hợp kim nhôm.
Về phơng diện sản xuất và ứng dụng, nhôm và hợp kim nhôm chiếm vị
trí thứ hai sau thép, vật liệu này có các loại tính chất phù hợp với nhiều công
dụng khác nhau, trong một số trờng hợp không thể thay thế đợc.
1, Nhôm nguyên chất.
Nhôm nguyên chất có những đặc trng sau:
- Cấu trúc mạng tinh thể là lập phơng diện tâm, thông số mạng a =
4,04A. Chỉ có dạng thù hình.

- Đờng kính nguyên tử d = 2,86 A
- Khối lợng riêng = 2,70g/cm
- Nhiệt độ nóng chảy : 657c
- Có áp lực mạnh với o xy, ô xít nhôm Al2O3 có độ xít chặt cao nên bảo
vệ đợc nhôm không bị ăn mòn hoặc hạn chế tối đa sự ăn mòn
- Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt
- Cơ tính thấp
Nhôm dẻo dễ dát thành tấm, dễ kéo sợi, dễ dập thành sản phẩm, dễ nấu
chảy để đúc. Nhng vì cơ tính thấp nên ít dùng làm chi tiết máy.
2, Hợp kim nhôm.
Trên cơ sở nhôm, đa thêm các nguyên tố hợp kim để tạo ra tính chất cần
có, sản phẩm thu đợc gọi là hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm có tính tổng hợp
tốt hơn nhôm nguyên chất, dễ chế tạo, rẻ hơn nên đợc dùng trong thực tế công
nghiệp là chủ yếu.
a, Hợp kim nhôm đúc: Là những hợp kim nhôm có tính đúc tốt, chỉ
dùng để đúc các chi tiết máy hoặc vật dụng. Thông thờng những hợp kim
nhôm có hàm lợng nguyên tố hợp kim gần với thành phần cùng tinh là những
hợp kim nhôm dễ đúc hơn.
b, Hợp kim nhôm biến dạng: Loại này có tính dẻo cao, dễ gia công bằng
áp lực. Thờng hàm lợng nguyên tố hợp kim thấp, khi ở nhiệt độ cao nó tồn tại
dạng dung dịch rắn, ở nhiệt độ thấp do sự hoà tan quá bão hoà nên có thể tiết
ra pha mới dới dạng hợp chất hoá học. Nếu ta làm nguội nhanh, các pha này
không kịp tạo thành thì làm xô lệch mạng tinh thể của dung dịch rắn, kết quả
hợp kim nhôm đợc hoá bền.
1.1.2.3. Magiê và hợp kim của magiê.
Magiê là một kim loại rất nhẹ, trữ lợng của nó trong vỏ trái đất rất lớn
chỉ sau nhôm và sắt, nguyên tố này ái lực với oxy khá mạnh.
1, Đặc điểm của magiê và hợp kim magiê.
- Khối lợng riêng của magiê nguyên chất bằng1,74g/cm (khoảng 2/3
của nhôm).

- Nhiệt độ nóng chảy ở 651C, nhng lại dễ bốc cháy ở nhiệt độ thờng, vì
vậy tổn hao khi nấu luyện và gia công khá lớn.
- Độ dẻo magie nhỏ do cấu trúc mạng của nó thuộc kiểu sáu phơng xếp
chặt. Tuy vậy quá trình biến dạng tạo hình bằng cán, rèn, ép, chuốt vẫn tiến
hành dễ dàng nhờ cơ chế đối tinh và sự hoạt động của các hệ trợt phụ ở nhiệt
độ 200C.
- Magiê đợc ứng dụng để làm vật liệu kết cấu chủ yếu ở dạng hợp kim.
Các nguyên tố hợp kim thông dụng trong hợp kim magiê gồm Al, Zn, Mn.
- Các nguyên tố hiếm nh La, Nd, Ce, vì tạo ra những pha trung gian ổn
định, nên gây ảnh hởng tốt tới độ bền nóng, cho phép nâng cao nhiệt độ làm
việc của hợp kim magiê tới 350c.
- Khả năng chống ăn mòn của hợp kim magiê khá tốt.
2, Lĩnh vực sử dụng magiê và hợp kim magiê.
- Đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hoá học, và nghành luyện kim.
- Do nhẹ và khả năng thấm tốt, các hợp kim magiê đang đợc khai thác và
sử dụng trong công nghiệp hàng không và vũ trụ. Chúng cũng đợc ứng dụng
để chế tạo các phơng tiện vận chuyển hàng hoá, dụng cụ cầm tay, các trang
thiết bị ô tô Về nguyên tắc phân loại và ký hiệu trạng thái gia công, hợp kim
magiê cũng tơng tự nh đối với các hợp kim nhôm.
1.1.2.4. Titan và hợp kim titan.
Titan đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là nghành hàng không
và công nghệ hoá chất.
- Titan có khối lợng riêng 4,5g/cm (nặng hơn nhôm nh ng chỉ bằng 3/4
của sắt). Do vậy, độ bền riêng của hợp kim titan cao hơn thép và nhiều hợp
kim khác.
- Tính u việt của hợp kim titan đợc thể hiện rõ trong vùng nhiệt độ 200-
500C (ở đó độ bền hợp kim nhôm quá thấp, còn nếu sử dụng thép thì trọng l-
ợng thiết bị lại sẽ lớn).
Độ bền của hợp kim Titan cao nên chúng thờng khó gia công.
1.1.3.1. Gốm và vật liệu chịu lửa.

Khái niệm gốm liên quan đến hai nội dung là phơng pháp công nghệ và
đặc điểm tổ chức.
- Phơng pháp công nghệ gốm điển hình là phơng pháp thêu kết bột, khi
tạo hình nguyên liệu dạng bột có liên kết tạm thời sau đó đợc nung ở nhiệt độ
cao để kết khối.
- Tổ chức điển hình của gốm là đa pha và đa tinh thể. Hai loại pha chính
tạo nên tổ chức của gốm là pha tinh thể và pha vô định hình.
+ Các loại gốm : Gốm đợc sắp xếp theo nhóm thành phần hoá học :
- Gốm silicat.
- Gốm o xít:
Gốm oxít trên cơ sở các oxít có nhiệt độ nóng chảy cao.
Gốm trên cơ sở TiO2.
Gốm trên cơ sở FeO3 và các oxit kim loại nặng.
+ Vật liệu chịu lửa: Theo quy ớc chung thì vật liệu chịu lửa khi nó có độ
chịu lửa lớn hơn 1520C. Ngoài ra nó còn phải đảm bảo độ bền cơ và hoá, ổn
địng kích thớc để làm việc ổn định lâu dài trong từng điều kiện cụ thể của
nhiệt độ và ăn mòn hoá học. Các vật liệu chịu lửa quan trọng đều là vật liệu
gốm. Dới đây là các loại vật liệu chịu lửa chính :
- Đinát (silicat): Thành phần hoá học chủ yếu là SiO2 (> 93%).
- Samôt.
- Vật liệu chịu lửa cao alumin.
- Vật liệu chịu lửa kiềm tính.
- Vật liệu chịu lửa sản xuất theo phơng pháp nấu chảy.
- Vật liệu chịu lửa trên cơ sở graphit và silic cacbit.
- Vật liệu chịu lửa cách nhiệt.
1.1.3.2. Thuỷ tinh và gốm thuỷ tinh.
+ Thuỷ tinh vô cơ là vật liệu nhận đợc bằng cách làm nguội một hợp
chất vô cơ từ trạng thái nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ cao đến trạng thái rắn
không kết tinh
- Thuỷ tinh có thể chỉ chung các loại vật liệu có cấu trúc vô định hình:

Thuỷ tinh hữu cơ, thuỷ tinh vô cơ, thuỷ tinh kim loại.
- Vật liệu thuỷ tinh có những tính chất quang học đặc biệt, độ bền hoá
cao, khả năng chịu nhiệt tơng đối cao, cách điện tốt Nên đợc sử dụng trong
nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau.
Có một số loại thuỷ tinh chính sau:
Thuỷ tinh silicat - kiềm - kiềm thổ.
Thuỷ tinh borosilicat vàalumosilicat.
Thuỷ tinh chì silicat.
Thuỷ tinh thạch anh.
Thuỷ tinh không phải silicat.
+ Gốm thuỷ tinh: Là nhóm vật liệu tơng đối mới, có tổ chức kết hợp
giữa vô định hình và tinh thể, bao gồm một hoặc vài pha tinh thể phân bố trên
nền pha vô định hình.
Về nguyên tắc gốm thuỷ tinh có tổ chức giống vật liệu gốm tinh, nhng
đợc chế tạo khác hẳn. Giai đoạn đầu thì giống thuỷ tinh, sau đó đợc sử lý nhiệt
theo chế độ xác định để thực hiện quá trình tạo mầm và kết tinh.
Tính chất của vật liệu gốm thuỷ tinh do pha tinh thể (bản chất, hình
dáng, kích thớc, số lợng), pha vô định hình và tơng tác giữa chúng xác định.
Bằng cách điều khiển quá trình hình thành các vi tinh thể, ngời ta có thể tạo ra
các loại gốm thuỷ tinh với các tính chất mong muốn.
- Gốm thuỷ tinh không giãn nở nhiệt.
- Gốm thuỷ tinh có độ bền cơ học cao và chịu mài mòn.
- Gốm thuỷ tinh dễ gia công tạo hình bằng phơng pháp cơ khí.
- Gốm thuỷ tinh có tính chất điện, từ đặc biệt.
- Gốm thuỷ tinh sinh học.
1.1.3.3. Xi măng và bê tông
+ Xi măng: Là chất dính kết thuỷ lực, nó tác dụng với nớc để tạo ra các
hợp chất có tính chất kết dính, các hợp chất này đóng rắn trong nớc và các sản
phẩm đóng rắn bền trong nớc.
Trong các loại chất dính kết làm vật liệu xây dựng thì xi măng poclan là

quan trọng nhất, đợc sử dụng nhiều nhất trong thực tế.
+ Bê tông: Bao gồm các vật liệu nh sỏi, cát, ximăng poclan và nớc với tỉ
lệ xác định ở nhiệt độ thờng. Sau khi xi măng đã đóng rắn, khối vật liệu trở
nên liền khối và vững chắc.
Tính chất cơ học của bê tông có đặc điểm chung của vật liệu vô cơ là độ
bền nén cao và độ bền kéo thấp. Để tăng cờng độ bền kéo và bền uốn cho bê
tông, ngời ta chế tạo bê tông cốt thép và cao hơn nữa là bê tông ứng lực d tức
là tạo ứng suất nén d dọc theo chiều cột thép chịu lực chính của bê tông.
1.1.4. Vật liệu hữu cơ.
Hơn một thế kỷ nay, vật liệu hữu cơ mới (bao gồm chất dẻo, cao su, sợi,
keo ) đã đợc đa vào sử dụng không những để cạnh tranh với các vật liệu
truyền thống trong những ứng dụng quen thuộc mà còn để sản xuất các sản
phẩm mở rộng hoạt động của con ngời. Không có những vật liệu này (thờng là
polyme hữu cơ) không thể có những vật dụng của đời sống hiện đại nh ô tô,
điện thoại, máy truyền hình
Polyme ít khi dùng riêng mà phối hợp với một số chất gọi là phụ gia.
Hỗn hợp này phải qua quá trình gia công để có hình dáng và tính chất thích
hợp. Các phụ gia cho vào có mục đích khác nhau, hoàn thiện các tính chất của
polyme, làm chúng trở nên hữu ích hơn. Có những loại chất phụ gia nh chất
độn, chất hoá dẻo, chất ổn định, chất tạo mầu, chất chống cháy.
Ngoài ra, ngời ta còn sử dụng một số chất mà khi phối hợp với polyme
sẽ có khả năng cải thiện một hoặc nhiều tính chất cơ lý của vật liệu. Các chất
này đợc dùng dới nhiều dạng : hạt, bột, sợi ngắn hoặc dài, vải dệt hoặc rối.
Phụ thuộc vào phơng pháp gia công và vào hiệu quả của sự tăng cờng sẽ nhận
đợc vật liệu compozit hoặc chất dẻo tăng cờng. Các chất tăng cờng thông dụng
nh : thuỷ tinh, các bon, mica, amian,
1.2. các phơng pháp gia công vật liệu chế tạo máy
1.2.1. Các phơng pháp gia công truyền thống
Gia công truyền thống đợc chia ra làm hai phần:
- Gia công bằng dụng cụ cắt có lỡi (tiện, phay, bào, khoan, doa, khoét,

chuốt )
- Gia công bằng mài
1.2.1.1. Gia công bằng dụng cụ cắt có lỡi
a, Tiện: Là một phơng pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất, nó tạo
nên bề mặt gia công bằng hai chuyển động gọi là chuyển động tạo hình
(chuyển động quay tròn của chi tiết và di chuyển thẳng của dao).
Tiện gia công đợc các bề mặt nh mặt trụ, mặt côn, các mặt đầu, mặt
định hình, ren trong, ren ngoài Độ chính xác của tiện phụ thuộc vào các yếu
tố nh: độ chính xác của máy, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, tình trạng
dao cụ, trình độ tay nghề công nhân. Nói chung tiện có thể đạt độ chính xác
tới cấp 10-7 và độ nhám bề mặt Ra=10-100m .
Để đạt đợc năng suất và chất lợng khi tiện thì việc lựa chọn dụng cụ cắt
(thông số hình học của dao, vật liệu làm dao) và chế độ cắt hợp lý là rất quan
trọng. Khi tiện thô, lực cắt lớn cần chọn phần cắt đủ cứng vững, có khả năng
chịu lực lớn (chọn t và S lớn để giảm số lần cắt, giảm chiều dài đờng cắt và
nâng cao năng suất). Khi tiện tinh phải chọn t vừa đủ, vì nếu quá lớn thì nhiệt
cắt tăng, còn lợng S phù hợp với độ nhám cần đạt.
b, Bào: Phơng pháp bào có thể gia công đạt độ chính xác từ cấp 10-8 và
Ra=10-100m. Là phơng pháp gia công có tính vạn năng cao đợc dùng nhiều
trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc, chuyển động cắt của bào đơn giản
(chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang). Năng suất của bào nói chung là
thấp, vì thờng vận tốc cắt của máy bào chỉ khoảng 12-22m/ph.
c, Phay: Là một phơng pháp gia công rất phổ biến, có khả năng công nghệ
khá rộng rãi. Trong sản xuất loạt lớn và hàng khối, phay hầu nh hoàn toàn
thay thế cho bào và xọc.
Phay có thể đạt cấp chính xác từ 10-8 và độ nhám Ra=1,6-100 m.
Phay đợc thực hiện trên các kiểu máy phay nh máy phay nằm ngang hay
đứng, máy phay nhiều trục, máy phay giờng Dao phay cũng có nhiều loại
nh dao phay mặt đầu, dao phay trụ, dao phay ngón
d, Khoan: Là một phơng pháp phổ thông để gia công lỗ trên vật liệu đặc,

khoan đợc thực hiện trên nhóm máy khoan và trên các loại máy tiện vạn năng,
tự động và bán tự động. Độ chính xác gia công khi khoan chỉ đạt cấp 12-11 và
Ra=10-80 m.
Khoan có thể gia công đợc lỗ có đờng kính từ 0,1-80mm, nhng phổ biến
nhất là gia công những lỗ
< 35 mm.
đ, Khoét: Là một phơng pháp gia công lỗ nhằm các mục đích nh nâng cao
độ chính xác của lỗ sau khi khoan hay dùng làm nguyên công (hay bớc) trung
gian để chuẩn bị cho nguyên công doa.
Dao khoét có nhiều lỡi cắt hơn mũi khoan, nên độ cứng vững của nó
cao hơn, do đó sửa đợc các sai lệch về vị trí tơng quan do khoan để lại, mà còn
đảm bảo đợc độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt (khoét có thể đạt độ chính
xác từ cấp 10-9 và Rz = 2,5-10 m). Ngoài lỗ trụ, khoét còn có thể gia công
đợc các loại lỗ bậc, khoét côn và khoét mặt phẳng thẳng góc với lỗ.
e, Doa: Là một phơng pháp gia công tinh lỗ đã đợc khoan hoặc khoan
và khoét. Doa đợc thực hiện trên máy doa, máy khoan hoặc máy tiện.
Dao doa có độ cứng vững cao, lỡi cắt đợc bố trí không đối xứng nên
khắc phục đợc hiện tợng rung động. Với dao doa có chất lợng tốt, chọn chế độ
cắt và để lợng d hợp lý thì doa có thể đạt độ chính xác cấp 9-7 và Ra= 6,3-
1,25 m (trờng hợp đặc biệt có thể đạt cấp chính xác cấp 6 và Ra = 0,63 m).
f,Chuốt: Là phơng pháp gia công cắt gọt bằng nhiều lỡi cắt cùng một
lúc. Nó có thể gia công lỗ tròn, lỗ có rãnh thẳng hoặc xoắn, lỗ then hoa, mặt
phẳng, rãnh Với chuyển động cắt đơn giản (thông thờng chỉ có chuyển động
thẳng hoặc chuyển động quay tròn), vận tốc cắt thấp nhng năng suất vẫn cao.
Độ chính xác của chuốt có thể đạt tới cấp 7 và Ra= 0,8-0,6 m (chất l-
ợng bề mặt gia công tốt vì vận tốc cắt thấp nên biến dạng dẻo không nhiều),
cho tới nay chuốt có thể gia công đợc lỗ có đờng kính đến 320mm, then hoa
có đờng kính đến 420mm, rãnh rộng đến 100mm và chiều dài lỗ lớn nhất tới
10m.
g, Gia công ren: Ren vít đợc sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy

cũng nh trong các ngành công nghệ khác. Tuỳ theo dạng, kích thớc, độ chính
xác của ren và loại hình sản xuất có thể sử dụng các phơng pháp gia công ren
khác nhau nh:
- Gia công bằng dao có lỡi nh: dao tiện ren, dao tiện ren răng lợc, ta rô.
bàn ren. dao phay ren, dao tiện ren bao hình
- Gia công bằng đá mài dạng tròn có hình dạng trên đờng sinh một đầu
mối hay nhiều đầu mối.
- Gia công bằng biến dạng dẻo (cán ren) nh con lăn ren, bàn cán ren
phẳng, đầu cán ren
h, Gia công răng: Hiện nay đang sử dụng hai phơng pháp để cắt răng
của bánh răng là:
- Phơng pháp định hình (hay phân độ). Bằng phơng pháp này có thể cắt
từng rãnh răng, sau đó phân độ một góc 360/z cho đến rãnh răng cuối cùng
bằng dụng cụ cắt có lỡi dạng rãnh răng. Dụng cụ làm việc theo phơng pháp
này là dao phay đĩa mô đun, dao chuốt
- Phơng pháp bao hình (hay phơng pháp lăn). Với phơng pháp này dụng
cụ đợc lăn tơng đối trên vành của bánh răng gia công khi đó các lỡi cắt của
dụng cụ dần dần chiếm các vị trí trên bánh răng mà đờng bao của chúng là
prôfin thân khai của bánh răng gia công. Dụng cụ làm việc theo phơng pháp
bao hình gồm : dao bào, dao xọc, dao phay, dao cà và bánh mài.
1.2.1.2. Gia công bằng mài.
Mài thờng đợc dùng ở các nguyên công gia công tinh, gia công đợc nhiều
dạng bề mặt khác nhau nh mặt trụ ngoài, mặt trụ trong (lỗ), mặt phẳng,
mặt định hình. Mài có thể gia công đợc vật liệu rất cứng nhng lại không gia
công đợc vật liệu quá mềm, mài cho năng suất cao nhờ tốc độ cắt cao.
b,Mài có tâm tiến daodọc
Khi mài tròn có hai phơng pháp mài cơ bản: Mài chạy dao dọc (chạy dao
hớng kính gián đoạn) và phơng pháp mài chạy dao ngang. Tuỳ theo tính chất
của nguyên công mài mà có độ bóng và độ chính xác gia công khác nhau, nh
mài thô đạt độ chính xác cấp 7-6 và độ bóng cấp 6-8; mài tinh đạt độ chính

xác cấp 5-4, độ bóng cấp 8-13; mài tinh mỏng có thể đạt độ chính xác cấp 1-3
và độ bóng cấp 10-14.
So với một số dạng gia công khác, mài có một số đặc điểm sau:
- Tốc độ cắt khi mài lớn, tiết diện phoi cắt ra bé.
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có nhiều lỡi, gồm các hạt mài liên kết với
nhau bằng chất dính kết. Khi cắt, một số lớn hạt mài có hình dạng, vị trí hoàn
toàn khác nhau cùng đồng thời tham gia cắt. Các góc cắt khi mài không hợp
lý: góc trớc thờng âm và góc thờng lớn hơn 90.
- Do tốc độ cắt cao và góc cắt lớn nên khi mài nhiệt độ rất cao (1000-
1500c).
- Dụng cụ mài có lỡi cắt không liên tục, các hạt mài nằm tách biệt trên
bề mặt của dụng cụ và cắt mỗi phoi riêng, do đó có thể xem quá trình mài nh
một quá trình cào xớc liên tục
- Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc.
1.2.2. Các phơng pháp gia công không truyền thống.
Các loại vật liệu mới thờng có khả năng chống và chịu mài mòn cao, độ
cứng và độ bền cao, làm việc ổn định trong các môi trờng hoá chất nh: thép
hợp kim titan, thép không gỉ, HKC, vật liệu gốm, kính, compozit
Vì vậy, việc gia công bằng công nghệ truyền thống thờng gặp khó khăn.
Một loạt các phơng pháp gia công mới đợc nghiên cứu và đã, đang đợc sử
dụng rộng rãi nh: gia công siêu âm, gia công điện hoá, gia công bằng chùm tia
lade, tia nớc, tia nớc có hạt mài, tia hạt mài và nhất là gia công bằng tia lửa
điện.
Đặc điểm chung của các phơng pháp này là:
- Không đòi hỏi dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu
gia công.
- Khả năng gia công không phụ thuôc vào tính chất cơ lý của vật liệu
gia công mà chủ yếu phụ thuộc vào các thông số về hoá, nhiệt, điện.
- Đạt đợc độ chính xác kích thớc và độ nhẵn bề mặt cao so với các ph-
ơng pháp gia công truyền thống.

- Có khả năng gia công đợc các vật liệu có độ cứng cao, thậm chí rất
cao (sau nhiệt luyện).
- Hiệu quả kinh tế đạt đợc cao, nhất là khi gia công những sản phẩm có
hình dạng phức tạp, kích thớc bé
1.2.2.1. Gia công bằng xung điện (cắt dây).
Cắt dây hành trình EDM là một phơng pháp EDM đặc biệt, ở đó điện
cực là dây dẫn điện đợc cuốn liên tục. Dây dịch chuyển tơng ứng với phôi
bằng bàn điều khiển số, các máy có ít nhất hai trục điều khiển (x và y). Phần
lớn các máy có thể đánh nghiêng dây để gia công công bằng hai trục nằm
ngang phụ (gọi là trục u và v). Hiện đã có loại trục quay và trục đứng đợc điều
khiển.
Dây (thờng là đồng thau) đợc dùng một lần. Độ dầy phôi trung bình là
150 mm, ở vài máy lên tới 420 mm, chất điện môi thờng là nớc khử ion đợc
cấp bằng đầu phun ở phía trên và dới đờng dẫn dây. Đầu phun đồng trục với
dây, mạt gia công đợc lấy đi bằng lọc và lắng.
Độ chính xác thông thờng khoảng 0,013 mm. Các biện pháp đặc biệt
nh chạy dây nhiều lần và điều khiển nhiệt chính xác cho độ chính xác cao hơn
0,005mm.
Gia công bằng điện cực dây đợc dùng để gia công các chi tiết có độ
cứng cao.
- Ưu điểm chính của phơng pháp này là độ chính xác gia công cao.
- Kết cấu máy đơn giản và có khả năng tự động hoá nguyên công.
Phơng pháp này đợc dùng để gia công các rãnh có độ chính xác cao, gia
công các cam đĩa HKC, gia công các dỡng chép hình.
1.2.2.2. Gia công bằng tia năng lợng cao.
+ Gia công bằng tia nớc áp lực cao:
Gia công bằng tia nớc (WJM), còn đợc gọi là gia công bằng động lực n-
ớc, sử dụng dòng nớc tốc độ cao
nh một dụng cụ cắt. Phơng pháp
này chỉ giới hạn trong việc cắt các

vật liệu phi kim khi tia gia công
chỉ là nớc thuần tuý. Tuy nhiên khi
các hạt mài đợc đa vào dòng nớc,
phơng pháp này có thể dùng để gia
công các vật liệu cứng hơn và có
cấu trúc chặt hơn.
Tia nớc áp lực cao có thể đợc sử dụng trong các lĩnh vực sau:
- Cắt đứt hoặc cắt định hình các bề mặt kim loại hoặc phi kim loại.
- Khoan lỗ bằng tia nớc áp lực cao.
- ứng dụng tia nớc trong công nghiệp làm sạch bề mặt.
Hình 1-8. Sơ đồ điển hình của máy cắt dây EDM
Hình 1-9.Sơ đồ gia công bằng tia hạt mài
a. Tia va đập; b. Tia trợt; c. Tia chéo
1. Bề mặt gia công; 2. Tia; 3. ống phun
- ứng dụng tia nớc trong công nghiệp khai thác mỏ.
- ứng dụng tia nớc trong kỹ thuật đào đờng hầm.
Công nghệ cắt bằng tia nớc có những u điểm so với cắt bằng dao kim loại,
nhng đây là một phơng pháp gia công tiên tiến và còn rất mới ở nớc ta nên vẫn
còn cha đợc ứng dụng rộng rãi.
+ Gia công bằng chùm tia laze:
Gia công laze (LBM), cắt vật liệu, nung chảy hay thay đổi cấu trúc một
vật liệu bằng nhiệt, bằng cách tập trung một tia sáng đơn sắc đồng hớng đến
phôi. Phơng pháp này không cắt vật liệu với khối lợng lớn, nhng cho tốc độ
cắt vật liệu nhanh bằng công cụ dễ
điều khiển, không tiếp xúc và không mòn.
Phơng pháp LBM có yêu cầu về đồ gá tối thiểu và có thể thực hiện
nhiều loại hình gia công kim loại khác nhau nh khoan, hàn, đánh dấu và xử lý
nhiệt. Hiệu quả của LBM trong một ứng dụng cụ thể tuỳ thuộc vào xung và độ
tập trung của tia và độ phản xạ, hệ số hấp thụ, độ dẫn nhiệt
Quá trình gia công bằng chùm tia laze xảy ra tơng tự nh quá trình gia

công bằng chùm tia điện tử và cũng đợc sử dụng với cùng mục đích mặc dù
các nguồn năng lợng của hai quá trình này hoàn toàn khác nhau. Khi gia công
bằng chùm tia laze nguồn năng lợng sinh ra do máy phát điện tử quang học
hay còn goị là máy phát laze.
Gia công bằng chùm tia laze rất có hiệu
quá đối với lỗ nhỏ (đờng kính lỗ nhỏ nhất có thể
đạt 0,4 mm). Sử dụng chùm tia laze có thể gia
Hình 1-10.Sơ đồ nguyên lý máy laser
công đợc các vật liệu khác nhau nh kim loại, thạch anh, kim cơng, rubi,
Chiều sâu lỗ gia công có thể đạt 12,7mm.
1.2.2.3. Gia công bằng điện hoá.
Gia công điện hoá (ECM) là sự loại bỏ kim loại có điều khiển bằng sự
hoà tan anôt trong hệ thống điện phân, ở đó phôi là anôt và dụng cụ là katôt.
Chất điện phân đợc bơm qua khe giữa dụng cụ và phôi, trong khi dòng điện
một chiều đi qua hệ thống với điện áp thấp để hoà tan kim loại của phôi.
Bản chất của phơng pháp gia công này là không có sự tác động cơ khí
của dụng cụ tới bề mặt gia công. Gia công bằng điện hoá còn đợc dùng để
đánh bóng bề mặt.
Trong quá trình gia công điện hoá, dụng cụ đợc cho chạy dao tự động
(nhờ thiết bị tự
cảm) hớng tới chi tiết, nhng luôn giữ một
khe hở nhất định tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ (năng suất, chất lợng bề mặt).
Còn chất điện giải thì đợc bơm vào khe hở giữa dụng cụ và chi tiết dới một áp
lực cao (đủ để phá vỡ lớp "màng thụ động" do phản ứng hoá học tạo ra trên
mặt chi tiết và cuốn nó đi).
Có hai phơng pháp thực hiện quá trình điện hoá:
- Thuỷ điện hoá.
- Cơ điện hoá.
Trong gia công điện hoá, bất luận là phơng pháp nào, cơ chế "bóc" lợng
d kim loại vẫn dựa trên cơ sở phản ứng "hoà tan dơng cực" dới tác dụng của

chất điện phân và dòng một chiều.
1.3. tính gia công.
1.3.1. Khái niệm về tính gia công.
Tính gia công là một trong tính chất công nghệ quan trọng của vật liệu.
Xác định những tính chất của vật liệu ảnh hởng trực tiếp đến năng suất, chất l-
ợng khi gia công bằng cắt gọt là rất cần thiết.
Nghiên cứu tính gia công của vật liệu khi sử dụng nhiều phơng pháp gia
công, bằng nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau để xác định tính gia công của
từng loại vật liệu, tìm cách cải thiện, nâng cao tính gia công, để xác định điều
kiện gia công tối u.
H.1-11.Sơ đồ nguyên lý gia công điện hoá
1. Chi tiết gia công; 2. Điện cực dụng cụ;
3. Chất điện phân
Tính gia công của vật liệu liên quan trực tiếp với thành phần hoá học và
cấu trúc của vật liệu, nó còn chịu ảnh hởng rất lớn, rất phức tạp, đa dạng của
tính chất cơ học, tính nhiệt vật lý Những vấn đề trên lại phụ thuộc vào mạng
tinh thể của vật liệu.
Tính gia công của vật liệu lại còn phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt,
kết cấu dụng cụ cắt và điều kiện làm lạnh bôi trơn. Tính gia công phụ thuộc
vào tính chất của phơng pháp gia công cụ thể.
Do vậy tính gia công của vật liệu ché tạo máy là một khái niệm mang
tính tơng đối.
Các khái niệm về tính gia công của vật liệu đợc xây dựng trên những
quan điểm khác nhau nhng mục đích cuối cùng thì vẫn là việc xác định theo
một chỉ số cụ thể nào đó để đánh giá việc gia công vật liệu đó bằng một phơng
pháp gia công là khó hay dễ .
Một trong những khái niêm về tính gia công thờng hay sử dụng là tính
gia công động học và động lực học .
- Tính gia công động học là tính gia công đợc xác định theo quan điểm
về vận tốc tách bóc vật liệu.

- Tính gia công động lực học là tính gia công đợc xét theo quan điểm
lực cắt khi cắt. (ngoài ra còn rất nhiều khái niệm tính gia công khác nhau nh
tính gia công theo quan điểm chất lợng bề mặt gia công, tính gia công theo
quan điểm độ mòn và tuổi bền của dao, do lực cắt, nhiệt cắt ).
1.3.2. Nghiên cứu về tính gia công trong chế tạo máy:
Từ khi các phơng pháp gia công cắt gọt hình thành thi việc nghiên cứu
tính gia công của các loại vật liệu đợc bắt đầu đợc nghiên cứu, cùng với sự
phát triển của vật liệu chế tạo máy và ngành chế tạo máy vấn đề tính gia công
của vật liệu chế tạo máy luôn đợc quan tâm đúng mức, vì các lợi ích từ việc
nghiên cứu nó cho ngành chế tạo máy và nền kinh tế rất to lớn.
Tính gia công của vật liệu chế tạo máy là một khái niệm khá phức tạp do
vậy việc nghiên cứu nó từ trớc đến nay cũng khá phức tạp có rất nhiều quan
điểm và phơng pháp xác định tính gia công khác nhau. Với một loại vật liệu
và một phơng pháp gia công khác nhau, một điều kiện gia công khác nhau .
thì có một các xác định tính gia công khác.