Luận văn thạc sĩ 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 V¡N TH¹C SÜ kü thuËt

Chuyên ngành

: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp

Mã số

: 60.52.54
Người hướng dẫn khoa học: TS. TỐNG NGỌC TUẤN

hµ néi - 2012


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan 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.
Tơi cam đoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược
cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều có nguồn gốc, nếu sai tơi
hồn tồn chịu trách nhiệm.

Ngày

tháng

năm 2012

Người cam đoan

Nguyễn Tuấn Anh

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

i


LỜI CẢM ƠN
ðề tài này ñược thực hiện tại bộ mơn Cơng nghệ cơ khí - Khoa cơ điện
- Trường đại học Nơng Nghiệp Hà Nội.
Trong q trình thực hiện ñề tài, tôi ñược sự quan tâm tạo ñiều kiện của
tập thể các thầy cơ giáo trong bộ mơn, đặc biệt là thầy TS. Tống Ngọc Tuấn
người ñã hướng dẫn tơi tận tình, chu đáo trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đối với những sự giúp đỡ q báu đó.
Tơi 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 tơi được sử dụng máy móc của trường để hồn thành
phần thực hành và tham gia đóng góp ý kiến để tơi hồn 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 …………………………..

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan......................................................................................................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 trị của cơ khí trong sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất
nước. ...................................................................................................4

1.2.

Một số hướng phát triển trong cơ khí. .................................................5

1.3.

Một số nghiên cứu về cơng 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 …………………………..

iii


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. NhaVinylester:................................................................................34
3.2.3. Nha epoxy. .....................................................................................36
3.3.

Vt liu Compozit.............................................................................39

3.3.1. Phân loại vật liệu Compozit:................................................................40
3.3.2. CÊu t¹o cđa vËt liƯu Compozit.............................................................41
3.4.

Các biện pháp an tồn và bảo vệ mơi trường………………………..42

3.5.

Sơ lược về thiết bị nghiên cứu máy phay jn sinh……………………42

3.5.1. ðặc ñiểm của sự mịn hỏng của bạc trục động 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 đá .....................49

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

iv


4.2.4. Vật liệu phủ là vật liệu compozit nền nhựa hạt bột ô xit nhôm
(Al2O3)..............................................................................................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 …………………………..

v


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 định hình

9

Hình 1.5: ðúc lăn tay

10

Hình 1.6: ðúc bắn đồng thời

10

Hình 1.7: ðúc ép đùn.

11

Hình 2.1: Mũi đâm HV

20

Hình 2.2: Máy đo 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 để 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 đổ 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 đổ cốt bột ñá tỷ lệ 1: 1 : 0,5

50

Hình 4.10 Ảnh mẫu sau gia cơng1: 0,5 : 0.6

50

Hình 4.11: Ảnh mẫu sau gia cơng 1: 0,4 : 0.5

50

Hình 4.12: Ảnh mẫu sau gia cơng tỷ lệ 1: 1 : 0,5

51

Hình 4.14: Ảnh phủ nhựa cốt bột đá sau gia cơnggia cơng

51

Hình 4.15: Ảnh mẫu 2 phủ VL compozit hat Al203

52

Hình 4.16: Ảnh mẫu 2 phủ VL compozit Al203

53

Hình 5.5. Máy kéo bánh xích cao su

59

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

vi


Hình 5.6. Bánh tỳ (dùng vịng bi) sau một thời gian làm

59

Hình 5.7. Phơi đúc

61

Hình 5.8. Phối sau khi đúc

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)

63

lắp trên máy kéo
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 …………………………..

vii


MỞ ðẦU
Vật liệu có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển của mỗi quốc
gia. Chính vì vậy, ở nước ta cơng 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 động hố. Cơng nghệ vật liệu bao gồm những cơng 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 đều có vai trị riêng, song vật liệu chất
dẻo và polime compozit ñặc biệt quan tâm vì tính đa 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, ngồi 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 đó 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 đó 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 đã được chính thức sử dụng
ở việt nam ñể chế tạo ra nhiều sản phẩm ứng dụng trong đời sống theo thơng
báo của hiệp hội nhựa và bộ kế hoạch đầu 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 được nâng cao, giữ một vị
trí quan trọng trong đời sống xã hội, khơng 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 đóng vai trị hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của
nền kinh tế ñất nước, việc ứng dụng vật liệu phi kim loại trong đó có polimel
và compozit đã 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 …………………………..

1


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 độ cứng, độ bền cơ học cao vật liệu nền ln đảm bảo cho các
thành phần liên kết hài hịa tạo lên các kết cấu có khả năng chịu nhiệt, chịu ăn
mịn và có thể thay đổi nhanh kiểu dáng khác nhau sản xuất ñược các sản
phẩm từ trong suốt đến nhiều mầu sắc, chịu tác dụng với mơi trường hóa
chất, cách điện tốt, sản phẩm nhẹ dễ gia cơng 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 đó là việc phát kiến ra các loại chất dẻo. Nó được
nhanh chóng đưa vào ứng dụng, nhằm thay thế các vật liệu truyền thống như
kim loại, thủy tinh, gỗ. Nhờ các đặc 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 được 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 …………………………..

2


Kết luận.
Ý nghĩa của ñề tài:

Nghiên cứu và thực hiện thành cơng đề tài sẽ có một ý nghĩa rất lớn
khơng chỉ về mặt kinh tế mà cịn có giá trị đặc biệt về mặt khoa học cơng
nghệ . Nó đóng góp một phần lớn vào cơng nghệ phục hồi và chế tạo mới các
chi tiết hư hỏng mà việc mua chi tiết mới khó thực hiện do sản phẩm độc
quyền chính hãng, thay thế khó khăn phức tạp đối 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 …………………………..

3


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Vai trị của cơ khí trong sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước.
Chúng ta biết rằng trong bất kỳ ngành kinh tế quốc dân nào muốn phát
triển ñược cũng đều cần đến cơ khí. Cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước
có nghĩa rất lớn đến sự phất triển của đất nước, muốn dân giàu nước mạnh thì
phải cơng nghiệp hố đất nước. Trong đó phải kể đến ngành cơ khí, ngành cơ
khí có mặt trong tất cả các lĩnh vực phát triển kinh tế của ñất nước.
- Ngành nơng 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 nơng
nghiệp như máy cày, máy bừa, máy bơm nước, máy phun thuốc trừ sâu, máy
gặt lúa..vv
- Ngành lâm nghiệp cần đến 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 đánh bắt

cá xa bờ, các thiết bị ni 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 cơng nghiệp hố hiện đại hố thì nền cơng nghiệp trong nước
phải phát triển, đi đơi với nó là cơng nghệ thơng tin phát triển mạnh nếu khơng
có sự phát triển của cơ khí sẽ khơng có các thiết bị để sản xuất ra máy tính.
Nói tóm lại sẽ khơng có ngành kinh tế nào phát triển được nếu khơng
có ngành cơ khí. Chính vì vậy ðại hội ðảng lần thứ III (năm 1960) ðảng ta
đã xác định cơ khí là ngành then chốt ñể thúc ñẩy ñất nước phát triển đi lên
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

4


cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất nước để 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 đại, mà đặc trưng là cơng 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 đó, ngành cơ khí chế tạo đóng vai trị 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 được chú trọng
và chủ yếu tập trung phát triển một số lĩnh vực sau ñây:
- Về thiết kế và quy trình gia cơng 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 thơng minh tiện lợi, đáp 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 động hố các dây truyền chế tạo. Tập trung nghiên cứu
ñể tạo ra các cơng nghệ sử dụng nhiều tri thức để 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 thơng 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 động hố cơng
nghiệp. IMS là chương trình hợp tác R&D trong ngành cơng nghiệp cơ khí
chế tạo ở quy mơ tồn cầu.

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

5


ðể phát triển cơ khí cần phải quan tâm đến vấn đề cơng 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 đề sử dụng máy có hiệu quả. ðể đạt được mục đích
này cần quan tâm đúng mức đến 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 ln trải qua các giai đoạn như thiết kế, chế tạo thử,
hồn chỉnh thiết kế, chuẩn bị sản xuất rồi tiến hành sản xuất.
Nó là cả một q trình cơng 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 điều kiện thay thế khó khăn.
Nghiên cứu chế tạo bạc cho bánh tỳ của máy thu hoạch ngao là việc cần

thiết vì điều kiện máy làm việc trong mơi trường ngập nước mặn. Mỗi bánh tỳ
có hai vịng bi khi làm việc trong mơi trường ngập mặn, vòng bi rễ bị hỏng,
giá thành thay thế cao, trong khi đó nếu chế tạo thành cơng bạc để thay thế thì
giá thành chi phí rất thấp chỉ bằng 1/4 gia trị vịng bi cho mỗi bánh tỳ.
Tóm lại ñể phát triển cơ khí cần phải quan tâm ñến nhiều vấn đề, trong đó có
vấn đề chế tạo và phục hồi chi tiết máy.
Dưới đây trình bày một số kết quả nghiên cứu về các lĩnh vực trên.
Trên cơ sở đó, dựa vào điều kiện thực tế đưa ra mục đích và nội dung nghiên
cứu của đề 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 độ
cao và có thể dưới áp xuất nhất ñịnh, tuy nhiên giữa nhựa nhiệt dẻo và nhựa
nhiệt rắn cũng có điểm khác nhau.

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

6


- Nhựa nhiệt dẻo được gia cơng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thuỷ tinh
hố và áp lực phải duy trì để đến khi làm nguội sản phẩm vẫn được bảo tồn
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 u cầu của sản phẩm. Sự
đóng rắn này có thể sảy ra dưới tác dụng của nhiệt( hoặc của xúc tác) , lúc này
sự thay đổi về hố hocjvaf cấu trúc phân tử tạo nên mạch lưới hay mạch
khơng gian. Sau đóng rắn có thể lấy sản phẩm ra ngay mà khơng 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 được đặt vào giữa hai nửa khn,
khi đóng khn nung và ép vật liệu nóng chảy điền kín lịng khn.
+ 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 động của pit tơng nó
đẩy vào buồng nung ñến trạng thái lỏng nhớt. Sau ñó chất dẻo ñược pít tơng
đẩy qua khe vào khn, áp lực được duy trì cho đến khi sản phẩm rắn lại.
+ ðúc đùn cho nhựa nhiệt dẻo: Chất lỏng ñược ñùn qua lỗ của khn
với q trình hố 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 khn: Chất dẻo nóng chảy được đổ vào khn đúc như đúc kim
loại, thích hợp cho đúc các loại nhựa nhiệt rắn.
1.3.2. Công nhệ compozit.
a. Compozit nền nhựa các loại nhựa như epoxy, phenolformaldehyt,
polyeste.. đều 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 …………………………..

7


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

Hình 1.1. ðúc ly tâm.
ðổ chất tăng cường vào hỗn hợp nhựa lên trên bề mặt khn ly tâm đang
quay với tốc độ cao. Máng đổ vật liệu có thể dịch chuyển qua lại để 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 khơng khí nóng vào bề mặt để thúc đẩy q
trình đóng rắn của nhựa và ngăn nhựa chảy thẩm thấu.
- Ép nguội (hình1.2.)

Hình 1.2. ðúc ép nguội

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

8


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

Hình 1.3. ðúc phun.
ðặt các lớp vải giữa hai nửa khn rồi ép đùn nhựa vào giữa các lớp
đó. Nhựa sẽ thấm vào lớp vải. Tỷ lệ cốt có thể cao nên chi tiết có cơ tính cao.
Phương pháp này dùng để chế tạo chi tiết có hình dạng phức tạp.
- ðúc kéo định hình(Hình1.4)

Hình 1.4. ðúc kéo định hình.

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

9

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

Hình 1.5. ðúc lăn tay.

Phủ một lớp màng mỏng lên trên bề mặt khn. Rải lên đó một lớp cốt sợi,
dùng chổi sơn hoặc chổi lăn phết lên đó 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 u cầu
thì dừng lại.
- ðúc bắn đồng thời (Hình1.6)

Hình 1.6. ðúc bắn đồng thời.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

10


Sợi được cắt vụn và phun lên bề mặt khn 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 được lên chất lượng chi tiết
khơng cao.
- ðúc chân khơng và túi áp lực.
Trước hết tạo lớp lót, rải lớp vải rồi đổ nhựa lên trên. Hút chân khơng
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 đều và đẩy khơng khí ra khỏi nhựa.

- ðúc ép đùn(Hình 1.7.)

Hình 1.7. ðúc ép đùn.
Vật liệu cốt và hạt nhựa hoặc mạt ñã tẩm thấm được đùn vào khn đã
nung nóng qua hệ thống xi lanh trục vít. Cũng có thể dùng nhựa dạng lỏng và
phun vào khn 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 đen
khơng có được, thí dụ như nhẹ, bền ở nhiệt ñộ cao, chịu mài mịn tốt
…Nhưng cơng nghệ chế tạo đơn giản hơn.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

11


- Com pozit nền nhôm cốt hạt. Nhôm là kim loại nhẹ và có nhiệt độ
nóng chảy khơng cao 6600 C. Nhơm và hợp kim của nó đã và đang trở thành
vật liệu nền có nhiều triển vọng để chế tạo các chi tiết compozit kết cấu nhẹ
nhưng có độ bền riêng cao, đặc biệt trong ngành hằng khơng, vũ trụ. Có nhiều
cơng trình cơng bố về kết quả nghiên cứu các compozit nền nhôm cốt hạt như
SiO2, SiC.. Nhưng trong kỹ thuật ñang sử dụng rộng rãi compozit nền nhơm
cốt hạt Al2O3 compozit loại này có tên là SAP.
- Compozit nền nhôm cốt hạt Al2O3. Nguyên lý chế tạo loại vật liệu này
là ép bột nhơm đã ơ xy hố một phần để tạo hình sau đó đem thiêu kết ở nhiệt
ñộ xác ñịnh. ðể tạo các vật liệu thành phần, đem nghiền nhơm thành bột có
dạng vảy, Chiều dày xấp xỉ 1 µm rồi tiến hành oxy hố để có lớp màng Al2O3
bao bọc bên ngồi hạt với chiều dày cỡ 0,01 – 0,1 µm . Tổ chức cuối cùng của
SAP là các hạt Al2O3 nhỏ mịn phân bố đều trên nền nhơm . Tăng hàm lượng

Al2O3 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
Al2O3

σb

σb/ (pg)

σ 0,2

σ

E

E/ (pg)

%

MPa

km

MPa

%

GPa

103km

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

Vật liệu SAP có thể chịu được gia cơng 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
giịn 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 …………………………..

12


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 mơi trường làm việc có nhiệt độ cao rất khó làm nguội bằng chất
lỏng thơng thường . Mặt khác khi thay thế các siêu hợp kim bằng vật liệu gốm
tổ hợp cịn tiết kiệm được 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
- Cơng nghệ chế tạo compozit nền gốm.
Vấn đề 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 vơ cùng quan trọng . Có

hai cách sử lý.
+ Xử lý bằng pha khí. Hay cịn 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 vi chiu dy
khong 0,1 ữ 1,0 àm cú cu 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.
- Cơng 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 Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

13


chế tạo ceramic cũng gồm các bước: tạo bột gốm, điền đầy khn, ép tạo
hình, nung thiêu kết gần giống với kim loại bột ngun cơng tạo bột ngồi các
phương pháp truyền thống cịn 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 đùn, phun. Trong đó phương pháp phun được 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 q trình kết tinh.
Có thể hình dung q 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 đi 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 đổ 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 đúc hình
thành. Các thơng số trong q trình đúc ñổ bao gồm: áp lực ép, chân không,
lực ly tâm. Có hai kiểu đúc đổ đó là đúc thấm và ñúc ñặc.
Nguyên lý ñúc thấm là trước hết ñổ nước áo vào đầy khn chờ một thồ
gian cho hạt kết tinh phần nước áo thừa tháo đổ ra khỏi khn. Phương pháp này
phù hợp cho chi tiết rỗng ruột. Còn ñúc ñặc là cách ñúc ñổ toàn bộ chất lỏng (đặc,
lỗng) áo vào khn để 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 hố đất nước
hiện nay.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

14


1.4. Một số nghiên cứu về phục hồi chi tiết
Các cặp chi tiết làm việc chịu mài mịn, thí dụ piston – sec măng, bánh
răng trục bạc mặc dù có dầu bôi trơn nhưng vẫn thường hay xảy ra các hiện
tượng mịn do cào xước, bong tróc hay các vết nứt tế vi. Các vết xước nhỏ này
phát triển dần , làm giảm cơng suất động 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 đặc biệt có chứa các hạt kim loại kích thước
vơ 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 khơng sau đó 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 đi qua
các loại phin lọc, đồng thời phân tán trong chất phụ gia ñặc biệt hạt kim loại
này khơng bị lắng đọng 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 bơi trơn
đến 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 định lại mạng kim loại
bị xơ lệch kết quả bề mặt kim loại được khơi phục trạng thái ban đầu.
- Cơng nghệ SOL – GEL.
Cơng nghệ sol – gel là công nghệ cho phép ta chộn lẫn các chất ở quy
mơ ngun tử và hạt keo để tổng hợp các vật liệu gốm có độ sạch và tính
đồng nhất cao. Q 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 đến việc hình thành một pha mới – đó 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 Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………..

15


Bằng phương pháp sol – gel không những tổng hợp được các ơ xýt siêu
mịn mà cịn có thể tổng hợp được các tinh thể cỡ na nơ mét.
- Cơng nghệ ép khí tĩnh. ðây là cơng nghệ đặc 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 độ gần
nóng chảy để ép chặt khối vật liệu. Tổ chức cuối cùng thu ñược gần như sít cặt
hồn tồn, khơng cịn lỗ xốp tế vi khi đơng đặc. Nội dung của phương pháp:

ðặt chi tiết vào buồng nén, tạo chân không trong buồng nén, nâng
nhiệt từ từ đến gần nhiệt độ nóng chảy của kim loại ép bơm khí vào buồng
nén cho đến khi áp xuất đạt 2000 atm . Duy trì trạng thái này một thời gian
đến trạng thái có mật độ lớn nhất. Xả khí nén sau khi ép bề mặt thỏi kim loại
tự điền đầy các lỗ xốp trong q trình ép vắt nói trên.
Kết luận: Sử dụng vật liệu phi kim, vật liệu compossite để 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 cơng nghiệp mục tiêu
của đề tài là: Nghiên cứu phục hồi và chế tạo mới chi tiết bạc từ đó 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 đo độ cứng độ chịu mài mịn của vật liệu

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

16


Kết luận chương 1
Trong phần này, tác giả Luận văn đã trình bày khái qt được những nội
dung chính sau đây:
- Vai trị của cơ khí trong thời kỳ cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất
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.

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

17