Nghiên cứu ứng dụng vật liệu phi kim loại trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp hà nội
***




Nguyễn tuấn anh





Nghiên cứu ứng dụng vật liệu phi kim loại
trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy





Luận VĂN THạC Sĩ kỹ thuật



Chuyờn ngnh : K thut mỏy v thit b c gii húa nụng lõm nghip
Mó s : 60.52.54

Ngi hng dn khoa hc: TS. TNG NGC TUN

hà nội - 2012
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
hoàn toàn trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều có nguồn gốc, nếu sai tôi
hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Ngày tháng năm 2012
Người cam ñoan


Nguyễn Tuấn Anh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


ii

LỜI CẢM ƠN
ðề tài này ñược thực hiện tại bộ môn Công nghệ cơ khí - Khoa cơ ñiện
- Trường ñại học Nông Nghiệp Hà Nội.
Trong quá trình thực hiện ñề tài, tôi ñược sự quan tâm tạo ñiều kiện của
tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn, ñặc biệt là thầy TS. Tống Ngọc Tuấn
người ñã hướng dẫn tôi tận tình, chu ñáo trong suốt quá trình thực hiện ñề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành ñối với những sự giúp ñỡ quí báu ñó.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu và tập thể các giáo viên
Trường Trung Cấp Nghề Cơ Khí I Hà Nội, các bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo
ñiều kiện thuận lợi cho tôi ñược sử dụng máy móc của trường ñể hoàn thành
phần thực hành và tham gia ñóng góp ý kiến ñể tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Hà nội; Ngày tháng năm 2012
Tác giả


Nguyễn Tuấn Anh


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

iii

MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục hình vi
MỞ ðẦU i
Kết luận 3
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1. Vai trò của cơ khí trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất
nước 4
1.2. Một số hướng phát triển trong cơ khí 5
1.3. Một số nghiên cứu về công nghệ chế tạo máy 6
1.3.1. Công nghệ chất dẻo. 6
1.3.2. Công nhệ compozit 7
1.4. Một số nghiên cứu về phục hồi chi tiết 15
1.5. Mục tiêu và nội dung của ñề tài. 16
Kết luận chương 1 17
Chương 2 ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
2.1. ðối tượng nghiên cứu. 18
2.2. Phương pháp nghiên cứu. 18
2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết 18
2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm 19
2.3. Nghiên cứu các phương pháp ño ñộ cứng: 19
2.3.1. ðo ñộ cứng Brinen HB. 19
2.3.2. ðo ñộ cứng Roocvel HR.(HRA,HRC, HRB). 20
2.3.3. ðo ñộ cứng Vicke HV 21
Kết luận chương 2 22

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


iv

Chương 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23
3.1. Vật liệu phi kim loại. 23
3.1.1. Vật liệu ceramic 23
3.1.2. Gốm và vật liệu chịu lửa 24
3.1.3. Xi măng và bê tông 25
3.1.4. Vật liệu polime. 25
3.2. Các loại nhựa nền nhệt rắn 32
3.2.1. Nhựa polyeste không no. 32
3.2.2. NhựaVinylester: 34
3.2.3. Nhựa epoxy. 36
3.3. Vật liệu Compozit 39
3.3.1. Ph©n lo¹i vËt liÖu Compozit: 40
3.3.2. CÊu t¹o cña vËt liÖu Compozit 41
3.4. Các biện pháp an toàn và bảo vệ môi trường……………………… 42
3.5. Sơ lược về thiết bị nghiên cứu máy phay jn sinh……………………42
3.5.1. ðặc ñiểm của sự mòn hỏng của bạc trục ñộng cơ máy phay. 43
3.5.2. Những hư hỏng 44
Kết luận chương 3 44
Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MẪU 45
4.1. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm trên mẫu 45
4.1.1. Mẫu phủ 45
4.1.2. Vật liệu phủ………………………………………………………….45
4.2. Kết quả thực nghiệm 46
4.2.1. Vật liệu phủ là nhựa pha sẵn 46
4.2.2. Vật liệu phủ là nhựa tự pha 47

4.2.3. Vật liệu phủ là vật liệu compozits nền nhựa hạt bột ñá 49
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


v

4.2.4. Vật liệu phủ là vật liệu compozit nền nhựa hạt bột ô xit nhôm
(Al
2
O
3
) 52
Kết luận chương 4 54
Chương 5. CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM Ổ LĂN BÁNH TỲ XÍCH 55
MÁY THU HOẠCH NGAO CÓ PHỦ VẬT LIỆU COMPOZIT 55
5.1. Cơ sở lựa chọn chi tiết thử nghiệm 55
5.1.1. ðặc ñiểm sinh học và các yếu tố kỹ thuật nuôi Ngao 55
5.1.2. Phương pháp thu hoạch ngao thủ công 58
5.1.3. Bánh tỳ máy thu hoạch ngao 58
5.2. Quy trình chế tạo ổ lăn bánh tỳ sử dụng vật liệu compozit 60
5.2.1. Bản vẽ chi tiết 60
5.2.2. Quy trinh chế tạo 60
5.3. Chạy thử nghiệm 61
Kết luận chương chương 5 64
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 65
Kết luận: 65
ðề nghị: 65

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

vi

DANH MỤC HÌNH

STT Tên Hình
Trang

Hình 1.1: ðúc ly tâm
8
Hình 1.2: ðúc ép nguội
8
Hình 1.3: ðúc phun
9
Hình 1.4: ðúc kéo ñịnh hình
9
Hình 1.5: ðúc lăn tay
10
Hình 1.6: ðúc bắn ñồng thời
10
Hình 1.7: ðúc ép ñùn.
11
Hình 2.1: Mũi ñâm HV
20
Hình 2.2: Máy ño vicker
22
Hình 3.1: Cấu tạo mạng nhựa nhiệt rắn
32
Hình 4.1: Ảnh vật liệu phủ nhựa
45

Hình 4.2: Ảnh mẫu dùng ñể phủ nhựa
46
Hình 4.3: Hình ảnh mẫu sau khi phủ nhựa
47
Hình 4.4: Ảnh mẫu trục sau khi phủ
47
Hình 4.5: Ảnh mẫu sau khi phủ nhựa có sẵn.
47
Hình 4.6: Ảnh mẫu phủ nhựa có sẵn
48
Hình 4.7: Ảnh mẫu sau khi ñổ cốt bột ñá tỷ lệ 1: 0,5 : 0.6
50
Hình 4.8: Ảnh mẫu sau khi ñổ cốt bột ñá tỷ lệ 1: 0,4 : 0,5
50
Hình 4.9: Ảnh mẫu sau khi ñổ cốt bột ñá tỷ lệ 1: 1 : 0,5
50
Hình 4.10 Ảnh mẫu sau gia công1: 0,5 : 0.6
50
Hình 4.11: Ảnh mẫu sau gia công 1: 0,4 : 0.5
50
Hình 4.12: Ảnh mẫu sau gia công tỷ lệ 1: 1 : 0,5
51
Hình 4.14: Ảnh phủ nhựa cốt bột ñá sau gia cônggia công
51
Hình 4.15: Ảnh mẫu 2 phủ VL compozit hat Al
2
0
3

52

Hình 4.16: Ảnh mẫu 2 phủ VL compozit Al
2
0
3

53
Hình 5.5. Máy kéo bánh xích cao su
59
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


vii

Hình 5.6. Bánh tỳ (dùng vòng bi) sau một thời gian làm
59
Hình 5.7. Phôi ñúc
61
Hình 5.8. Phối sau khi ñúc
61
Hình 5.11: Lắp ổ lăn vào bánh tỳ
62
Hình 5.12:
Hình 5.12. bánh tỳ với ổ lăn vật liệu copmpozit (1)
lắp trên máy kéo
63
Hình 5.12. bánh tỳ với ổ lăn vật liệu copmpozit (1) lắp trên máy kéo
63

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

1

MỞ ðẦU
Vật liệu có tầm quan trọng ñặc biệt ñối với sự phát triển của mỗi quốc
gia. Chính vì vậy, ở nước ta công nghệ vật liệu là chương trình ưu tiên của
nhà nước cùng với công nghệ thông tin và viễn thông, công nghệ sinh học và
công nghệ tự ñộng hoá. Công nghệ vật liệu bao gồm những công nghệ thuộc
về những vật liệu chính như vật liệu kim loại, vật liệu vô cơ silicat, chất dẻo
và polime compozit. Mỗi hệ vật liệu ñều có vai trò riêng, song vật liệu chất
dẻo và polime compozit ñặc biệt quan tâm vì tính ña dạng, phạm vi ứng dụng
rộng rãi và những vật liệu polyme compozit tiên tiến là không thể thay thế
trong kỹ thuật hàng không và vũ trụ. Theo xu thế phát triển không ngừng của
công nghệ, trong thiết bị máy móc, ngoài chi tiết, linh kiện làm bằng kim loại,
người ta còn sử dụng cả các chi tiết và linh kiện làm từ các loại vật liệu khác,
không phải là kim loại mà là nhóm vật liệu phi kim. Trong số ñó có vật liệu
chất dẻo, compozit chiếm ña phần. Nhiều sản phẩm mới ñược tạo ra ñòi hỏi
chất lượng và yêu cầu kỹ thuật cao. Hòa nhập với sự phát triển ñó ngành vật
liệu mới Việt Nam ñã và ñang có nhiều bước tiến mạnh mẽ, xuất hiện ở việt
nam từ ñầu thập kỷ 90 ñến nay chất dẻo kỹ thuật ñã ñược chính thức sử dụng
ở việt nam ñể chế tạo ra nhiều sản phẩm ứng dụng trong ñời sống theo thông
báo của hiệp hội nhựa và bộ kế hoạch ñầu tư thì sản phẩm nhựa của cả nước
ta trong năm 2002 là 1,25 triệu tấn năm 2010 phải ñạt 4,2 triệu tấn. Riêng
nhựa kỹ thuật 2000 ñạt 100 ngàn tấn. Nhưng ñến năm 2010 phải ñạt 800 ngàn
tấn. Vị thế ngành vật liệu phi kim loại ngày càng ñược nâng cao, giữ một vị
trí quan trọng trong ñời sống xã hội, không chỉ trong lĩnh vực cơ khí thuần tuý
mà trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, y tế vv vật
liệu phi kim loại ñóng vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của
nền kinh tế ñất nước, việc ứng dụng vật liệu phi kim loại trong ñó có polimel
và compozit ñã xuất hiện từ rất lâu, khoảng 5000 năm trước công nguyên

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


2

người cổ ñại ñã biết vận dụng vật liệu compozit vào cuộc sống. Vật liệu này
có nhiều tính ưu việt như:
Khả năng chế tạo từ vật liệu này thành các kết cấu sản phẩm theo
những yêu cầu kỹ thuật khác nhau mà ta mong muốn, các sản phẩm cốt của
compozit có ñộ cứng, ñộ bền cơ học cao vật liệu nền luôn ñảm bảo cho các
thành phần liên kết hài hòa tạo lên các kết cấu có khả năng chịu nhiệt, chịu ăn
mòn và có thể thay ñổi nhanh kiểu dáng khác nhau sản xuất ñược các sản
phẩm từ trong suốt ñến nhiều mầu sắc, chịu tác dụng với môi trường hóa
chất, cách ñiện tốt, sản phẩm nhẹ dễ gia công và lắp ráp giá thành hạ có sức
cạnh tranh mạnh với vật liệu truyền thống.
Cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật trong thế kỷ 20 ñã tạo ra bước
nhẩy vọt trong việc cung cấp các vật liệu mới phục vụ cho xã hội loài người.
Một trong các thành tựu ñó là việc phát kiến ra các loại chất dẻo. Nó ñược
nhanh chóng ñưa vào ứng dụng, nhằm thay thế các vật liệu truyền thống như
kim loại, thủy tinh, gỗ. Nhờ các ñặc tính ưu việt trên.
ðề tài Luận văn cao học : “ Nghiên cứu ứng dụng vật liệu phi kim
loại trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy” mà tác giả lựa chọn nghiên cứu
nhằm mục tiêu thay thế chi tiết mòn hỏng và nâng cao chất lượng làm việc
của chi tiết máy.
Luận văn ñược trình bầy gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu.
Chương 2: ðối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết.
Chương 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên mẫu.
Chương 5: Chế tạo thử nghiệm ổ lăn bánh tỳ xích máy thu hoạch ngao

có phủ vật liệu compozit.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


3

Kết luận.
Ý nghĩa của ñề tài:
Nghiên cứu và thực hiện thành công ñề tài sẽ có một ý nghĩa rất lớn
không chỉ về mặt kinh tế mà còn có giá trị ñặc biệt về mặt khoa học công
nghệ . Nó ñóng góp một phần lớn vào công nghệ phục hồi và chế tạo mới các
chi tiết hư hỏng mà việc mua chi tiết mới khó thực hiện do sản phẩm ñộc
quyền chính hãng, thay thế khó khăn phức tạp ñối với máy ñã hết hạn bảo
hành nên việc nghiên cứu vật liệu thay thế là cần thiết.
Hà nội, ngày… tháng…. Năm 2012
Người thực hiện



Nguyễn Tuấn Anh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


4

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Vai trò của cơ khí trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất nước.
Chúng ta biết rằng trong bất kỳ ngành kinh tế quốc dân nào muốn phát

triển ñược cũng ñều cần ñến cơ khí. Công nghiệp hoá hiện ñại hoá ñất nước
có nghĩa rất lớn ñến sự phất triển của ñất nước, muốn dân giàu nước mạnh thì
phải công nghiệp hoá ñất nước. Trong ñó phải kể ñến ngành cơ khí, ngành cơ
khí có mặt trong tất cả các lĩnh vực phát triển kinh tế của ñất nước.
- Ngành nông nghiệp muốn có năng xuất cao, cải thiện ñiều kiện lao
ñộng cho người nông dân bắt buộc phải trang bị máy móc phục vụ nông
nghiệp như máy cày, máy bừa, máy bơm nước, máy phun thuốc trừ sâu, máy
gặt lúa vv
- Ngành lâm nghiệp cần ñến máy móc phục vụ trồng rừng, khai thác và
chế biến gỗ
- Ngành thuỷ sản muốn phát triển bắt buộc phải có các thiết bị ñánh bắt
cá xa bờ, các thiết bị nuôi trồng thuỷ sản như máy bơm nước, thiết bị chế biến
sau thu hoạch
- Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm luôn yêu cầu phải có các thiết bị
phục vụ chế biến như nhà máy sản xuất ñồ hộp, bánh kẹo bia, nước hoa quả
- Nghành giao thông vận tải luôn cần tới những phương tiện phục vụ
giao thông vận tải hiện ñại như ô tô, tầu thuỷ, máy bay
- ðất nước công nghiệp hoá hiện ñại hoá thì nền công nghiệp trong nước
phải phát triển, ñi ñôi với nó là công nghệ thông tin phát triển mạnh nếu không
có sự phát triển của cơ khí sẽ không có các thiết bị ñể sản xuất ra máy tính.
Nói tóm lại sẽ không có ngành kinh tế nào phát triển ñược nếu không
có ngành cơ khí. Chính vì vậy ðại hội ðảng lần thứ III (năm 1960) ðảng ta
ñã xác ñịnh cơ khí là ngành then chốt ñể thúc ñẩy ñất nước phát triển ñi lên
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


5

công nghiệp hoá và hiện ñại hoá ñất nước ñể theo kịp các nước phát triển
trong khu vực và trên thế giới.

1.2. Một số hướng phát triển trong cơ khí.
Những năm ñầu của thế kỷ XXI, nhân loại ñược chứng kiến nhiều biến ñổi
của ñất nước và thế giới. Nhất là sự phát triển như vũ bão của cuộc cách mạng
KH&CN hiện ñại, mà ñặc trưng là công nghệ cao như công nghệ thông tin,
công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ nano, công nghệ năng
lượng mới. Trong sự phát triển ñó, ngành cơ khí chế tạo ñóng vai trò có tính
nền tảng và có sự hiện diện hầu như trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội.
Chính vì vậy xu hướng phát triển KH&CN cơ khí chế tạo vẫn ñược chú trọng
và chủ yếu tập trung phát triển một số lĩnh vực sau ñây:
- Về thiết kế và quy trình gia công chế tạo: Tiếp tục nghiên cứu và nâng
cấp hệ thống CAD/CAM trong ñó chú trọng phát triển các loại phần mềm ứng
dụng, phần mềm thông minh tiện lợi, ñáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong
thiết kế và gia công chế tạo thiết kế các sản phẩm có sử dụng các vật liệu trí
tuệ. Tập trung vào tự ñộng hoá các dây truyền chế tạo. Tập trung nghiên cứu
ñể tạo ra các công nghệ sử dụng nhiều tri thức ñể tiến tới chế tạo ra các loại
sản phẩm cơ khí gọn, nhẹ ít tiêu hao vật liệu thân thiện với môi trường.
- Về vật liệu chế tạo: Vật liệu chế tạo chất lượng cao, vật liệu thông minh
phục vụ các quy trình chế tạo. Nghiên cứu các tính chất sử dụng nhiều tri thức
với các thuộc tính phù hợp như vật liệu gốm, vật liệu thuỷ tinh, vật liệu
compozit
- Về công nghệ chế tạo. Phát triển các hệ thống chế tạo thông minh giới
hạn (IMS). Hứa hẹn rất lớn trong các quy trình chế tạo tự ñộng hoá công
nghiệp. IMS là chương trình hợp tác R&D trong ngành công nghiệp cơ khí
chế tạo ở quy mô toàn cầu.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


6

ðể phát triển cơ khí cần phải quan tâm ñến vấn ñề công nghệ chế tạo. ðể

máy có chất lượng cần phải có vật liệu chế tạo máy có chất lượng. Một hướng
khác của cơ khí là vấn ñề sử dụng máy có hiệu quả. ðể ñạt ñược mục ñích
này cần quan tâm ñúng mức ñến việc bảo trì và sửa chữa máy, một trong
những nội dung cụ thể ở ñây là vấn ñề phục hồi chi tiết. Quá trình hình thành
một sản phẩm cơ khí luôn trải qua các giai ñoạn như thiết kế, chế tạo thử,
hoàn chỉnh thiết kế, chuẩn bị sản xuất rồi tiến hành sản xuất.
Nó là cả một quá trình công nghệ rất tốn kém ñể có thể cho ra một sản
phẩm chất lượng ñạt yêu cầu kỹ thuật mà trong các chi tiết máy khi sẩy ra
hỏng hóc ñiều kiện thay thế khó khăn.
Nghiên cứu chế tạo bạc cho bánh tỳ của máy thu hoạch ngao là việc cần
thiết vì ñiều kiện máy làm việc trong môi trường ngập nước mặn. Mỗi bánh tỳ
có hai vòng bi khi làm việc trong môi trường ngập mặn, vòng bi rễ bị hỏng,
giá thành thay thế cao, trong khi ñó nếu chế tạo thành công bạc ñể thay thế thì
giá thành chi phí rất thấp chỉ bằng 1/4 gia trị vòng bi cho mỗi bánh tỳ.
Tóm lại ñể phát triển cơ khí cần phải quan tâm ñến nhiều vấn ñề, trong ñó có
vấn ñề chế tạo và phục hồi chi tiết máy.
Dưới ñây trình bày một số kết quả nghiên cứu về các lĩnh vực trên.
Trên cơ sở ñó, dựa vào ñiều kiện thực tế ñưa ra mục ñích và nội dung nghiên
cứu của ñề tài.
1.3. Một số nghiên cứu về công nghệ chế tạo máy.
1.3.1. Công nghệ chất dẻo.
Gia công chế tạo các sản phẩm chất dẻo thường tiến hành ở nhiệt ñộ
cao và có thể dưới áp xuất nhất ñịnh, tuy nhiên giữa nhựa nhiệt dẻo và nhựa
nhiệt rắn cũng có ñiểm khác nhau.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


7

- Nhựa nhiệt dẻo ñược gia công ở nhiệt ñộ cao hơn nhiệt ñộ thuỷ tinh

hoá và áp lực phải duy trì ñể ñến khi làm nguội sản phẩm vẫn ñược bảo toàn
hình dáng. Thường dùng nhựa nhiệt dẻo vì kinh tế và có thể tái sinh.
- Nhựa nhiệt rắn ñược gia công theo hai giai ñoạn: ñầu tiên tổng hợp
polyme mạch thẳng, lỏng có khối lượng phân tử thấp( polyme trùng hợp sơ bộ
- prepolymer), sang giai ñoạn hai vật liệu này sẽ chuyển thành dạng cứng rắn
trong khuôn với hình dáng và kích thước theo yêu cầu của sản phẩm. Sự
ñóng rắn này có thể sảy ra dưới tác dụng của nhiệt( hoặc của xúc tác) , lúc này
sự thay ñổi về hoá hocjvaf cấu trúc phân tử tạo nên mạch lưới hay mạch
không gian. Sau ñóng rắn có thể lấy sản phẩm ra ngay mà không cần ñể
nguội hẳn như nhựa nhiệt dẻo.
Phương pháp tạo hình chất dẻo phổ biến là ñúc với các phương án khác
nhau như:
+ ðúc ép: lượng phối liệu chính xác ñược ñặt vào giữa hai nửa khuôn,
khi ñóng khuôn nung và ép vật liệu nóng chảy ñiền kín lòng khuôn.
+ ðúc phun: là phương pháp dùng phổ biến cho polyme nhiệt dẻo phối
liệu ñược cung cấp từ phễu nạp liệu vào máy do chuyển ñộng của pit tông nó
ñẩy vào buồng nung ñến trạng thái lỏng nhớt. Sau ñó chất dẻo ñược pít tông
ñẩy qua khe vào khuôn, áp lực ñược duy trì cho ñến khi sản phẩm rắn lại.
+ ðúc ñùn cho nhựa nhiệt dẻo: Chất lỏng ñược ñùn qua lỗ của khuôn
với quá trình hoá rắn làm nguội với luồng không khi hoặc nước.
+ ðúc thổi như gia công thuỷ tinh ñể làm sản phẩm rỗng như trai lọ.
+ ðúc khuôn: Chất dẻo nóng chảy ñược ñổ vào khuôn ñúc như ñúc kim
loại, thích hợp cho ñúc các loại nhựa nhiệt rắn.
1.3.2. Công nhệ compozit.
a. Compozit nền nhựa các loại nhựa như epoxy, phenolformaldehyt,
polyeste ñều có tính thấm ướt tốt ñối với vật liệu tăng cường dạng hữu cơ,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


8

bởi vậy công ñoạn trộn nhựa với cốt rất thuận lợi và ñơn giản. ðối với
compozits nền nhựa ta có một số phương pháp tạo hình sản phẩm sau .
- ðúc ly tâm (hình 1.1.)







ðổ chất tăng cường vào hỗn hợp nhựa lên trên bề mặt khuôn ly tâm ñang
quay với tốc ñộ cao. Máng ñổ vật liệu có thể dịch chuyển qua lại ñể làm ñồng
ñều các hạt và các vật liệu. Lực ly tâm làm cho các hạt liên kết với nhau vừa
làm thoát ẩm cho vật liệu. Thổi không khí nóng vào bề mặt ñể thúc ñẩy quá
trình ñóng rắn của nhựa và ngăn nhựa chảy thẩm thấu.
- Ép nguội (hình1.2.)










Hình 1.1. ðúc ly tâm.
Hình 1.2. ðúc ép nguội
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

9

Cắt nhỏ chất tăng cường rồi ñổ vào khuôn. Tiếp theo ñổ nhựa ñóng rắn
nguội vào và tiến hành ép. Trong quá trình ép nhựa sẽ thay thế chỗ không khí
và tẩm thấu vào xung quanh vật liệu tăng cường. Nhiệt lượng toả ra trong quá
trình ñóng rắn cùng với năng lượng của áp lực sẽ là tác nhân làm cho nhựa
ñóng rắn.
- ðúc phun (Hình1.3.)








ðặt các lớp vải giữa hai nửa khuôn rồi ép ñùn nhựa vào giữa các lớp
ñó. Nhựa sẽ thấm vào lớp vải. Tỷ lệ cốt có thể cao nên chi tiết có cơ tính cao.
Phương pháp này dùng ñể chế tạo chi tiết có hình dạng phức tạp.
- ðúc kéo ñịnh hình(Hình1.4)

Hình 1.3. ðúc phun.
Hình 1.4. ðúc kéo ñịnh hình.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


10
Sợi hoặc bán thành phẩm ñã tẩm nhựa ñược kéo qua hàng loạt khuôn
có hình dạng khác nhau ñể tạo hình. Khuôn cuối cùng có lỗ hình chính xác và
ñược nung nóng ñể ñóng rắn nhựa. Hình dạng của sản phẩm phụ thuộc vào
hình dạng lỗ của khuôn có thể cắt sản phẩm thành từng ñoạn hoặc kéo dài
hoặc cuộn lại theo tang trống.
- ðúc lăn tay(Hình 1.5.)









Phủ một lớp màng mỏng lên trên bề mặt khuôn. Rải lên ñó một lớp cốt sợi,
dùng chổi sơn hoặc chổi lăn phết lên ñó một lớp cốt nền, rồi lại rải một lớp
cốt sợi, cứ làm như vậy theo từng lớp một cho ñến khi ñạt chiều dày yêu cầu
thì dừng lại.
- ðúc bắn ñồng thời (Hình1.6)

Hình 1.5. ðúc lăn tay.
Hình 1.6. ðúc bắn ñồng thời.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


11
Sợi ñược cắt vụn và phun lên bề mặt khuôn ñồng thời với nhựa, dùng
con lăn trà lên bề mặt vừa ñược phun, tạo ñộ nhẵn và ñồng ñều chiều dày của
chi tiết. Phương pháp này không thể dùng sợi dài ñược lên chất lượng chi tiết
không cao.
- ðúc chân không và túi áp lực.
Trước hết tạo lớp lót, rải lớp vải rồi ñổ nhựa lên trên. Hút chân không
hoặc ñưa khí nén vào túi. Áp suất tác ñộng lên màng dẻo, mảng dẻo ñè sát lên
bề mặt sản phẩm làm cho nhựa trải ñều và ñẩy không khí ra khỏi nhựa.
- ðúc ép ñùn(Hình 1.7.)









Vật liệu cốt và hạt nhựa hoặc mạt ñã tẩm thấm ñược ñùn vào khuôn ñã
nung nóng qua hệ thống xi lanh trục vít. Cũng có thể dùng nhựa dạng lỏng và

phun vào khuôn nóng nhờ áp lực cao. Phương pháp này có năng suất cao và
dùng phổ biến trong nhựa nhiệt dẻo.
b. Com pozit nền kim loại.
Trong tổ hộp nền kim loại, thường dùng nhiều trong kỹ thuật là vật liệu
tổ hợp nền kim loại màu do những tính chất ưu việt mà các kim loại ñen
không có ñược, thí dụ như nhẹ, bền ở nhiệt ñộ cao, chịu mài mòn tốt
…Nhưng công nghệ chế tạo ñơn giản hơn.
Hình 1.7. ðúc ép ñùn.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


12
- Com pozit nền nhôm cốt hạt. Nhôm là kim loại nhẹ và có nhiệt ñộ
nóng chảy không cao 660
0
C. Nhôm và hợp kim của nó ñã và ñang trở thành
vật liệu nền có nhiều triển vọng ñể chế tạo các chi tiết compozit kết cấu nhẹ
nhưng có ñộ bền riêng cao, ñặc biệt trong ngành hằng không, vũ trụ. Có nhiều
công trình công bố về kết quả nghiên cứu các compozit nền nhôm cốt hạt như
SiO
2
, SiC Nhưng trong kỹ thuật ñang sử dụng rộng rãi compozit nền nhôm
cốt hạt Al
2
O
3
compozit loại này có tên là SAP.
- Compozit nền nhôm cốt hạt Al
2
O

3
. Nguyên lý chế tạo loại vật liệu này
là ép bột nhôm ñã ô xy hoá một phần ñể tạo hình sau ñó ñem thiêu kết ở nhiệt
ñộ xác ñịnh. ðể tạo các vật liệu thành phần, ñem nghiền nhôm thành bột có
dạng vảy, Chiều dày xấp xỉ 1 µm rồi tiến hành oxy hoá ñể có lớp màng Al
2
O
3
bao bọc bên ngoài hạt với chiều dày cỡ 0,01 – 0,1 µm . Tổ chức cuối cùng của
SAP là các hạt Al
2
O
3
nhỏ mịn phân bố ñều trên nền nhôm . Tăng hàm lượng
Al
2
O
3
sẽ làm tăng ñộ bền ở nhiệt ñộ thường và nhiệt ñộ cao, tăng ñộ cứng
nhưng ñộ dẻo lại giảm ñi.
Thành phần và tính chất của vật liệu SAP
Vật liệu

Al
2
O
3

%
σ

b
MPa
σ
b/
(pg)
km
σ 0,2
MPa
σ
%
E
GPa
E/ (pg)
10
3
km
SAP- 1 6 ÷ 8 300 11 220 7 67 2,1
SAP- 2 9 ÷ 12 350 13 280 5 71 2,6
SAP- 3 13 ÷ 17

400 15 320 3 76 2,8
SAP- 4 18 ÷ 22

450 17 370 1,5 80 2,9

Vật liệu SAP có thể chịu ñược gia công biến dạng, gia công cắt gọt và hàn.
c. Com pozit nền gốm.
Vật liệu tổ hợp nền gốm ñã ñược nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhằm
khắc phục những nhược ñiểm của vật liệu gốm từ ñá nguyên khối, ñó là tính
giòn cố hữu và khả năng ứng dụng hạn chế của vật liệu ñá nguyên khối. Vật

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


13
liệu tổ hợp nền gốm thường dùng chế tạo các chi tiết làm việc trong môi
trường rất khắc nhiệt như ñộng cơ tên lửa và ñộng cơ phản lực vv
ðây là môi trường làm việc có nhiệt ñộ cao rất khó làm nguội bằng chất
lỏng thông thường . Mặt khác khi thay thế các siêu hợp kim bằng vật liệu gốm
tổ hợp còn tiết kiệm ñược khá nhiều trọng lượng, ñiều vô cùng quan trọng ñối
với nghành hằng không vũ trụ.
Trong com pozit nền gốm, vật liệu cốt có thể là cốt dạng không liên tục
kiểu hạt, sợi ngắng hoặc lát vụn
- Công nghệ chế tạo compozit nền gốm.
Vấn ñề quan trọng trong công nghệ chế tạo compozit nền gốm là làm
thế nào ñể tạo liên kết bền gữa cốt và nền ñể phân bố ñều pha tăng cường trên
nền gốm bởi vì bản chất của hai cấu tử cốt và nền thường rất khác nhau. Vấn
ñề sử lý pha tăng cường ñể tạo ra liên kết cốt – nền là vô cùng quan trọng . Có
hai cách sử lý.
+ Xử lý bằng pha khí. Hay còn gọi là phương pháp thấm hơi hoá học
nghĩa là bọc lên pha tăng cường một lớp mỏng vật liệu nền bằng phương pháp
lắng ñọng từ một tiền chất là pha khí, thí dụ hydrocacbon với chiều dày
khoảng 0,1 ÷ 1,0 µm có cấu trúc tinh thể hoặc cấu trúc lớp.
+ Xử lý bằng pha lỏng . Sợi ñã ñược bọc lớp trung gian ñược nhúng
vào chất nền ở dạng lỏng. Trong công nghệ thấm chất lỏng hoạt tính, nhờ có
lực mao dẫn sợi ñược thấm một pha lỏng có phản ứng vói một pha rắn dùng
ñể hợp nhất tiền chất tạo sợi ( nền SiC – Si hình thành bằng cách thấm silic
lỏng của tiền chất tăng bền nhờ các bon) . Công nghệ này có thể chế tạo các
chi tiết thành dày và tạo ra vật liệu ít lỗ xốp và dẫn nhiệt tốt.
- Công nghệ tạo hình vật liệu com pozit nền gốm.
+ Phương pháp ép. Phương pháp ñể bột kim loại có thể ép và thiêu kết,

tạo thành sản phẩm ñặc trắc và các loại bột ceramic cũng như vậy. Quy trình
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


14
chế tạo ceramic cũng gồm các bước: tạo bột gốm, ñiền ñầy khuôn, ép tạo
hình, nung thiêu kết gần giống với kim loại bột nguyên công tạo bột ngoài các
phương pháp truyền thống còn có thể dùng phương pháp nghiền, ñặc biệt là
nghiền ướt nếu cần bột có ñộ mịn cao . Những hạt này có thể chế tạo bằng
cách ép, ép ñùn, phun. Trong ñó phương pháp phun ñược sử dụng khá phổ
biến. Thực chất của phương pháp tạo hat cũng là tạo mầm và phát triển của
mầm có phạm vi kích thước lớn hơn so với quá trình kết tinh.
Có thể hình dung quá trình hình thành hạt như sau. Khi khuấy bột tung
lên các phần tử sẽ quay và trượt lên nhau, các hạt mịn sẽ bay lên. Một nhân
của hạt sẽ hình thành khi một giọt chất lỏng va chạm và bị hấp thụ lên trên bề
mặt của một nhóm các phần tử. Lực mao dẫn tạo thành ñộ bền cho mầm. Các
mầm sẽ nhiều lên khi chất lỏng ít dần ñi do một lớp màng mịn và bột bị rung
dữ dội. Sự lớn lên của hạt bởi một quá trình gọi là lớp xảy ra do tiếp xúc và
bám dính của các hạt riêng biệt lên mầm.
+ ðúc ñổ.
Dung dịch nước của các hạt sét mịn gọi là nước áo. ðúc ñổ là phương
pháp rót chất lỏng vào khuôn. Do xảy ra lực hút mao dẫn của nước từ nước áo
vào khuôn, các hạt trong nước áo kết tụ lại gần bề mặt khuôn và vật ñúc hình
thành. Các thông số trong quá trình ñúc ñổ bao gồm: áp lực ép, chân không,
lực ly tâm. Có hai kiểu ñúc ñổ ñó là ñúc thấm và ñúc ñặc.
Nguyên lý ñúc thấm là trước hết ñổ nước áo vào ñầy khuôn chờ một thồ
gian cho hạt kết tinh phần nước áo thừa tháo ñổ ra khỏi khuôn. Phương pháp này
phù hợp cho chi tiết rỗng ruột. Còn ñúc ñặc là cách ñúc ñổ toàn bộ chất lỏng (ñặc,
loãng) áo vào khuôn ñể tạo thành một chi tiết ñặc trắc và hoàn chỉnh.
Kết luận: Vật liệu chế tạo là quan trọng. Vật liệu composite ñược coi là

vật liệu mới cần quan tâm nghiên cứu trong thời kỳ công nghiệp hoá ñất nước
hiện nay.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


15
1.4. Một số nghiên cứu về phục hồi chi tiết
Các cặp chi tiết làm việc chịu mài mòn, thí dụ piston – sec măng, bánh
răng trục bạc mặc dù có dầu bôi trơn nhưng vẫn thường hay xảy ra các hiện
tượng mòn do cào xước, bong tróc hay các vết nứt tế vi. Các vết xước nhỏ này
phát triển dần , làm giảm công suất ñộng cơ, tốn nhiều nhiên liệu. Một
phương pháp khắc phục những vết cào xước hay các vết nứt tế vi trong các
cặp ma sát là dùng một dung dịch ñặc biệt có chứa các hạt kim loại kích thước
vô cùng nhỏ phân tán cùng dầu bôi trơn. Hạt kim loại Zn, Cu, Sn, Pb, Fe, Al,
Ni ñược chế tạo bằng phương pháp bốc hơi. Nội dung của phương pháp này
là cho kim loại bay hơi trong khí trơ hoặc trong chân không sau ñó cho hơi
kim loại ngưng tụ trên ñĩa quay tẩm silicon sẽ tạo ra hạt kim loại siêu mịn cỡ
hạt khoảng 0,01 – 1 µm . Với kích thước như thế hạt kim loại có thể ñi qua
các loại phin lọc, ñồng thời phân tán trong chất phụ gia ñặc biệt hạt kim loại
này không bị lắng ñọng trong dầu nhưng lại có hoạt tính cao. Chất phụ gia có
tác dụng ngăn càn các hạt kim loại liên kết lại với nhau và ngăn tác dụng với
dầu bôi trơn. Khi các cặp ma sát làm việc các hạt kim loại theo dầu bôi trơn
ñến bề mặt ma sát có vết xước dưới tác dụng của nhiệt do ma sát hạt kim loại
sẽ lắng ñọng tại vết xước, hàn gắn các vết nứt tế vi, ổn ñịnh lại mạng kim loại
bị xô lệch kết quả bề mặt kim loại ñược khôi phục trạng thái ban ñầu.
- Công nghệ SOL – GEL.
Công nghệ sol – gel là công nghệ cho phép ta chộn lẫn các chất ở quy
mô nguyên tử và hạt keo ñể tổng hợp các vật liệu gốm có ñộ sạch và tính
ñồng nhất cao. Quá trình này sảy ra trong dung dịch lỏng của các tiền chất
như các ô xyt hoặc các muối kim loại, thông qua các phản ứng thuỷ phân và

ngưng tụ , sẽ dẫn ñến việc hình thành một pha mới – ñó là Sol. Gel là hệ phân
tán vi dị thể, các hạt pha rắn tạo thành khung ba chiều , pha lỏng nằm ở
khoảng trống của khung ba chiều nói trên.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


16
Bằng phương pháp sol – gel không những tổng hợp ñược các ô xýt siêu
mịn mà còn có thể tổng hợp ñược các tinh thể cỡ na nô mét.
- Công nghệ ép khí tĩnh. ðây là công nghệ ñặc biệt nâng cao mật ñộ kim
loại, nhất là kim loại mầu thường dùng trong công nghệ hàng không, vũ trụ.
Nguyên lý của phương pháp là, dùng áp lực rất cao của khí nén ở nhiệt ñộ gần
nóng chảy ñể ép chặt khối vật liệu. Tổ chức cuối cùng thu ñược gần như sít cặt
hoàn toàn, không còn lỗ xốp tế vi khi ñông ñặc. Nội dung của phương pháp:
ðặt chi tiết vào buồng nén, tạo chân không trong buồng nén, nâng
nhiệt từ từ ñến gần nhiệt ñộ nóng chảy của kim loại ép bơm khí vào buồng
nén cho ñến khi áp xuất ñạt 2000 atm . Duy trì trạng thái này một thời gian
ñến trạng thái có mật ñộ lớn nhất. Xả khí nén sau khi ép bề mặt thỏi kim loại
tự ñiền ñầy các lỗ xốp trong quá trình ép vắt nói trên.
Kết luận: Sử dụng vật liệu phi kim, vật liệu compossite ñể phục hồi chi tiết có
tính khả thi cao.
1.5. Mục tiêu và nội dung của ñề tài.
Từ những phân tích trên với sự phát triển nhanh chóng của vật liệu mới
với những sản phẩm không thể thiếu trong các ngành công nghiệp mục tiêu
của ñề tài là: Nghiên cứu phục hồi và chế tạo mới chi tiết bạc từ ñó nâng cao
chất lượng của sản phẩm nói chung. ðưa ra các kết quả của thực nghiệm và
kết luận. ðể ñạt ñược mục tiêu trên, nội dung cụ thể của luận văn bao gồm:
- Nghiên cứu về vật liệu polime và compozit
- Nghiên cứu về thiết bị kiểm tra
- Nghiên cứu, chế tạo bạc chi tiết máy

- Thử nghiệm ño ñộ cứng ñộ chịu mài mòn của vật liệu
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………


17
Kết luận chương 1
Trong phần này, tác giả Luận văn ñã trình bày khái quát ñược những nội
dung chính sau ñây:
- Vai trò của cơ khí trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện ñại hoá ñất
nước.
- Một số hướng phát triển trong cơ khí.
- Một số nghiên cứu về công nghệ chế tạo máy.
- Một số nghiên cứu về phục hồi chi tiết máy.