Tiểu luận Vật liệu công nghiệp

Nội dung text: Tiểu luận Vật liệu công nghiệp

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Tiểu luận Môn: VẬT LIỆU CÔNG NGHIỆP
2. NHÓM 2 ĐỀ TÀI: CƠ TÍNH VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp: ĐHCK4B Danh Sách SVTH: 1.Vũ Sĩ Minh _ 08099801 2.Lê Thanh Tuy _ 08105661 3.Nguyễn Công Thới _ 08101051 4.Nguyễn Huỳnh Sơn _ 08111801 5.Nguyễn Ngọc Trí _ 08097701 6.Hoàng Văn Hòa _ 08103741 7.Nguyễn Thanh Hà _ 08100671
3. NỘI DUNG I.Tìm hiểu về Cơ Tính của VLCN I.1. Định nghĩa I.2. Các đặc trưng cơ bản I2.1. Độ bền ( Tĩnh ) I2.2. Độ dẻo I2.3. Độ dai va đập I2.4. Độ cứng II.Thiết bị đo Cơ Tính II.1 Thiết bị đo độ bền II.2 Thiết bị đo độ dẻo II.3 Thiết bị đo độ dai II.4 Thiết bị đo độ cứng
4. I.Tìm hiểu về Cơ Tính của VLCN • 1.ĐỊNH NGHĨA -Cơ tính là tính chất xác định khả năng vật liệu chống lại các tác động cơ học khi có tác dụng của lực bên ngoài. => cơ tính là cơ sở của các tính toán sức bền, khả năng sử dụng vào một mục đích nhất định của vật liêu. Và cơ tính được đánh giá thông qua các chỉ tiêu sau:độ bền, độ dẻo, độ dai va đập, độ dai phá hủy, độ cứng
5. • 2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN. – Các đặc trưng cơ bản của Cơ Tính là : độ bền, độ dẻo, độ dai va đập, độ cứng. 2.1 Độ bền ( Tĩnh ): Độ bền là khả năng vật liệu chịu được tải cơ học tĩnh mà không bị phá hủy a.Các chỉ tiêu: đh , C, b (kG/mm2, MPa, psi, ksi) Giới hạn đàn hồi đh khó xác định cho nên chấp nhận 0,01 0,05 theo công thức sau: Fdh FF0,01 0,05  dh = MPa ⎯⎯→0,01 =MPa, hay 0,05 = MPa S0 SS00 Giới hạn chảy vật lý C , giới hạn chảy qui ước là 0,02 Fb Giới hạn bền b :  b = ,[]MPa S0
6. b. Phương pháp làm tăng độ bền: • Ta có thể làm tăng độ bền bằng cách: Tăng hoặc Giảm mật độ lệch: • Giảm: Sợi Fe là 13000 MPa, Fe Armco 220MPa • Tăng :Biến dạng nguội, hợp kim hóa, nhiệt luyện c. Các biện pháp hóa bền vật liệu • Biến dạng dẻo: → tăng mật độ lệch → tăng độ bền: dập, gò, uốn, gập, kéo, cán nguội → biến cứng, tăng bền • Hợp kim hóa: đưa nguyên tử lạ vào → tăng xô lệch mạng và mật độ lệch → tăng độ bền
7. • Tạo các pha cứng phân tán hay hóa bền tiết pha. – Nhiệt luyện Tôi + Ram: tôi và sau đó là ram tạo nên sự quá bão hòa → tăng độ bền , độ cứng – Hóa – nhiệt luyện : thấm C, N tăng bền, cứng chịu mài mòn, nâng cao bền mỏi – Làm nhỏ hạt: là biện pháp duy nhất làm tăng các chỉ tiêu bền, dẻo, dai d. Ý nghĩa: • Tăng khả năng chịu tải cơ học tĩnh: vật liệu có độ bền cao hơn thì tải trọng tĩnh chịu được cao hơn • Tăng tuổi thọ sử dụng: • Làm nhỏ gọn kích thước kết cấu
8. 2.2 Độ dẻo: a. Khái niệm: – Độ dẻo là khả năng biến dạng của vật liệu dưới tải trọng mà không bị phá hủy khi chịu tải trọng ở bên ngoài b. Chỉ tiêu: l−− l S S  =1 0100%,  = 0 1 100% lS00 : độ giãn dài tương đối : Độ thắt tiết diện tương đối
9. • c. Tính Siêu Dẻo: Vật liệu có  tới trên 100% ( 100÷ 1000%) – Công dụng: dùng để chế tạo sản phẩm rỗng, dài với tiết diện không đồng đều: chai, lọ, ống . – Chế tạo vật liệu có tính siêu dẻo bằng cách: • Tạo tổ chức hạt rất nhỏ, đẳng trục, đồng đều và ổn định khi biến dạng • Biến dạng ở nhiệt độ cao
10. • d. Các cơ chế tăng độ dẻo: – thay đổi mật độ sai lệch, mức tạp nhiễm, kích thước hạt – Điều này thường xảy ra bằng cách đưa vào các khuyết tật như các sai lệch tạp nhiễm vào trong vật liệu. Để di chuyển các khuyết tật này cần đặt vào các ứng suất lớn hơn. – Các cơ chế cho vật liệu tinh thể bao gồm: • Sự làm cứng nguội • Tăng độ bền dung dịch rắn • Tăng độ bền hạt/kết tinh • Tăng độ bền biên giới hạt
11. • e. Ý nghĩa: – Độ dẻo của vật liệu càng cao thì khả năng tạo hình càng tốt – Những vật liệu có độ dẻo cao khó bị phá hủy giòn.
12. A a= K ,[ j / cm22 ] hay [ kJ / m ] K S 2.3 Độ dai va đập: • a. Khái niệm: – Là khả năng vật liệu chịu được tải trọng va đập mà không bị phá hủy • b. Phương pháp xác định, ký hiệu, đơn vị: – Xác định độ va đập trên máy thử va đập bằng lực đập của búa từ độ cao h để phá hủy mẫu – Công thức tính: A a= K ,[ j / cm22 ] hay [ kJ / m ] K S • AK : là công phá hủy; S: tiết diện mẫu tại chỗ rãnh khía 10x8mm
13. • c. Biện pháp tăng aK – Làm cho hạt nhỏ mịn → aK tăng – Hóa bền bề mặt: tôi bề mặt, hóa - nhiệt luyện →tăng độ bền, cứng, tăng tính chống mài mòn cho aK cao, chống va đập tốt. – Tạo hạt tròn, đa cạnh, có độ dai cao hơn khi hạt có dạng tấm, hình kim. • d. Ý nghĩa: – Nhờ xác định độ dai va đập nên có thể nên có thể đánh giá khả năng chịu va đập mà không bị phá hủy của chi tiết máy trong quá trình làm việc.
14. 2.4 Độ bền mỏi • A. Định nghĩa: là khả năng vật liệu chống lại sự phá hủy dưới tác dụng của lực thay đổi theo chu kỳ. • B. phương pháp xác định và ký hiệu: – Độ bền mỏi được xác định bởi giá trị lực lớn nhất tại chỗ mẫu chịu được 107 chu kỳ. – Ký hiệu: δm – Đơn vị: KG/cm2 hoặc MPa
15. • C. Ý nghĩa: – Nhờ xác định được độ bền mỏi mà ta có thể đánh giá được khả năng chịu lực thay đổi theo chu khỳ trên bề mặt vật liệu. • D. Nâng cao độ bền mỏi: – Tạo nên bề mặt lớp ứng suất nén dư bằng cách phun bi, lăn ép, tôi bề mặt, và hóa nhiệt luyện trên bề mặt kim loại – Nâng cao độ bền tĩnh → nâng cao độ bền mỏi – Tạo cho bề mặt có độ bóng cao, không có rãnh, lỗ, tránh được tiết diện thay đổi đột ngột.
16. 2.6 Độ cứng: • Khái niệm: Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của vật liệu thông qua mũi đâm.
17. Độ cứng Brinen HB: – HB = F/S: F là tải trọng, S là diện tích chỏm cầu. – Độ cứng của 1 số loại vật liệu: • Thép cán( trừ ko gỉ, bền nóng)  b 0,34HB • Thép đúc  b (0,3 0,4)HB • Gang xám  b −(HB 60) / 6 • Đồng, latông, brông ở trạng thái biến cứng  b 0,40HB • Đồng, latông, brông ở trạng thái ủ  b 0,55HB • Đura  b 0,35HB – Tuy nhiên độ cứng HB có các nhược điểm sau: • Không thể đo các vật liệu có độ cứng lớn hon 450 HB, mẫu phải to, dày, phẳng. • Không cho phép đo trên các trục, đo tương đối chậm
18. Độ cứng Rôcvel HR ( HRC, HRA, HRB) • Đo độ cứng Rôcvel tiện lợi hơn do nhanh, kết quả đo cho ngay trên máy và đo được các vất liệu từ tương đối mềm đến cứng, đo tại chỗ, đo được lớp bề mặt. • Khác với HB, HR là loại độ cứng có qui ước – Độ cứng Rôcvel theo các thang C, A kí hiệu là HRC, HRA được đo bằng mũi hình nón bằng kim cương dùng đo thép tôi, lớp hóa – nhiệt luyện – Độ cứng Rôcvel theo các thang B kí hiệu là HRB được đo bằng mũi bi thép tôi dùng để đo thép ủ, thường hóa, gang đúc.
19. Độ cứng Vicke HV – Là loại độ cứng có phương pháp đo tương tự Brinen HV = F/S song có những khác biệt sau: • Mũi đâm kim cương hình tháp 4 mặt đều với góc ở đỉnh giữa hai mặt đối diện là 1360 • Vicke được dùng để đo độ cứng cho mọi vật liệu từ rất mềm đến rât cứng cho các mẫu mỏng được coi là độ cứng chuẩn trong nghiên cứu khoa học
20. • Quan hệ giữa các loại độ cứng: – Giữa các loại độ cứng trên không có quan hệ tính toán toán học – trong thực tế quan hệ các loại độ cứng cao hay thấp theo chỉ tiêu sau: • loại độ cứng dễ gọt hoặc dập nguội: nhỏ hơn 220HB, 20 HRC, 100HRB • loại độ cứng trung bình: 250 ~ 450 HB, 25 ~ 45 HRC. • loại độ cứng cao: 50 ~ 64 HRC • loại độ cứng rất cao: lớn hơn 64 HRC, 84 HRA
21. • Ý nghĩa: – Khả năng chống mài mòn trên bề mặt: muốn chống mài mòn thì vật liệu phải có độ cứng cao – Khả năng cắt gọt của dao hoặc khuông dập nguội: Độ cứng càng cao thì khả năng cắt càng tốt, sẽ có năng suất lớn. – Khả năng gia công cắt của phôi: độ cứng của phôi cao sẽ khó cắt, thấp quá sẽ sinh dẻo. với thép thì độ cứng thích hợp từ 150 ~ 200 HB. – khả năng chịu áp lực cục bộ của phôi: khi gia công đột lỗ, uốn, gò, hàn, bằng áp lực, nếu độ cứng càng cao, vật liệu càng khó gia công. – Khả năng mài bóng: Độ cứng càng cao, khả năng mài bóng càng tốt.
22. . bc 2.7 Quan hệ giữa các đặc trưng cơ tính trong vật liệu (thép) • Trong phạm vi nhất định, độ cứng tăng thì độ bền tăng • Độ cứng của vật liệu càng cao thì độ dẻo và độ dai va đập càng giảm. Độ cứng cao khi làm việc sẽ có độ tin cậy thấp, dễ bị phá hủy giòn: – trong điều kiện tải lớn khi quá tải sẽ sinh ra nứt gãy đột ngột. – trong điều kiện tải tĩnh và tải động lớn khi va đập thì dễ bị vỡ, mẻ. – trong điều kiện chịu mỏi dễ sinh vết nứt rạn trên bề mặt. Đồng thời độ dai KIC thấp làm cho vết rạn nứt mở rộng và tiến sau vào trong gây phá hủy giòn
23.  . • Độ dai va đập aK tỉ lệ với tích b hoặc c . như vậy chỉ cần độ bền hay độ dẻo nhỏ cũng làm aK kém đi • Phá hủy giòn rất nguy hiểm: – Vì không có dự báo từ hình dáng bên ngoài, xảy ra đột ngột nên dẫn đến hậu quả tai hại. – Vì độ dai va đập chưa đặc trưng cho loại phá hủy này nên người ta dùng KIC gọi là độ dai phá hủy ( khả năng chống phá hủy do mở rộng vết nứt)
24. II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH • 1.THIẾT BỊ ĐO ĐỘ BỀN • 1.1.Máy thử sức bền vật liệu vạn năng INSTRON3300 Máy kiểm tra sức bền vật liệu vạn năng Instron Kiểu để bàn,kN tuân theo các tiêu chuẩn ASTM E4, BS 1610, DIN 51221, ISO 7500/1, EN 10002-2, AFNOR A03-501 và một số tiêu chuẩn quốc tế khác. Hãng sản xuất: Instron - Mỹ II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
25. • 1.2.Thiết bị kiểm tra sức bền vật liệu TIME GROUP Thông tin sản phẩm: Máy tính điều khiển servo thủy lực thử nghiệm máy phổ chủ yếu được sử dụng để thực hiện sự căng thẳng, nén, uốn, cắt thử nghiệm vv cho vật liệu kim loại. Đính kèm với các phụ kiện đơn giản và thiết bị, nó có thể được sử dụng để gỗ, bê tông, xi măng, cao su, và như vậy. II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
26. Dụng cụ đo độ dẻo Dòng máy đo Instron 8801 được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm các tính chất cơ học tĩnh và động của các loại vật liệu khác nhau Dòng máy thích hợp cho các phòng thí nghiệm có khả năng đo: - Độ bền nén và các thông số liên quan - Độ bền uốn và các thông số liên quan - Độ bền kéo và các thông số liên quan - Độ bền mỏi nén và các thông số liên quan - Độ bền mỏi uốn và các thông số liên quan - Độ bền mỏi kéo và các thông số liên quan Máy đo cơ tính vạn năng Instron 8801 II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
27. Thông số máy a) Thân máy + Máy Instron 8801 cấu tạo bởi hai cột đỡ có độ cứng cao, liên kết chính xác với một mâm đỡ cố định ở phía dưới và một mâm trượt ở phía trên. + Đầu phát động hỗn hợp có lực tải tối đa 100 kN. + Cảm biến lực có độ chính xác 0.5% giá trị đo từ toàn thang đo xuống tới 1/100 khả năng đo của cảm biến lực b) Hệ thống phân tích + Hệ thống điều khiển thích nghi (patented adaptive control), cho phép liên tục cập nhật các tham số P.I.D ở tốc độ 1 kHz, nhằm hạn chế các thao tác trong quá trình cài đặt ban đầu và tự động cân bằng khi độ cứng của mẫu thử thay đổi + Công nghệ cảm biến hiện đại cung cấp độ phân giải 19 bit trong suốt toàn bộ thang đo + Chức năng bảo vệ mẫu (specimen protect) nhằm đảm bảo lực tải lên mẫu không vượt quá một giới hạn đã định trong suốt quá trình gá lắp mẫu
28. 3. DỤNG CỤ ĐO ĐỘ DAI VA ĐẬP • 3.1.Máy đo độ dai va đập là một model mới nhất với kết nối PLC, cho kết quả hiển thị số với độ chính xác tốt hơn Thiết bị dùng để đo đạc khả năng chống va đập động của nhiều loại vật liệu khác nhau II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
29. • 3.2 .RKP 450 - Pendulum thử nghiệm tác động lên đến 450 J • Sử dụng cơ cấu con lắc rơi để tính toán II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
30. 4.THIẾT BỊ ĐO ĐỘ CỨNG: • 4.1. Máy đo độ cứng kim loại Model: PCE-1000 • Máy PCE-1000 là máy đo độ cứng chuyên nghiệp cầm tay, rất thích hợp để đo độ cứng của các bề mặt của các bề mặt kim loại một cách chính xác và nhanh chóng II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
31. • 4.2.Máy đo độ cứng Rockwell • Đo được 3 thang đo RockWell: HRA (đầu đột bi), HRB (đầu đột bi) và HRC (đầu đột kim cương) - Có 3 cấp điều chỉnh tải trọng ép ứng với từng loại mẫu - Dùng cần gạt tay điều chỉnh lực ép 3 mức: 60, 100, 150 (kgf) II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH
32. • 4.3.Máy đo độ cứng Brilnel số • - Với hệ thống tự động đọc độ lõm bằng kính hiển vi sách tay 15x và sensor độ dài số. - Dải đo: (8~650)HBW -Dải lực kiểm tra: 612.9, 980, 1226, 1839, 2452, 4900, 7355, 9800, 14700,29400 N II.THIẾT BỊ ĐO CƠ TÍNH