Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Giáo trình Kim loại thiết bị nhiệt Đ nẵng, 2003 Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Phần Đúc kim loại Đ nẵng, 2003 Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Chơng Gia công cắt gọt kim loại Đ nẵng, 2003 Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Kỹ thuật khí Đ nẵng, 2003 Chơng 1: vật liệu kim loại 1.1 Tính chất kim loại 1.1.1 Tính chất hoá học ã Kim loại nguyên tố hoá học phía trái bảng tuần hoàn Menđeleép ã Kim loại tham gia phản ứng với kim; ã Cấu tạo nguyên tử: lớp điện tử dễ tách khỏi hạt nhân trở thành điện tử tự nguyên tử trở thành ion dơng ã Ngoài thực tế chế tạo chi tiết máy ta cần kể đến tính chịu ăn mòn, tính chịu nhiệt , tính chịu a xít, kim loại hợp kim chúng 1.1 Tính chất vật lý ã Kim loại vật liệu có ánh kim; • HƯ sè gi·n në nhiƯt kh¸c nhau; • Cã tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; ã Khối lợng riêng () nhiệt độ nóng chảy ( Tonc ) khác nhau; ã Kim loại có cấu trúc mạng tinh thể ; 1.1 Tính công nghệ Kim loại có độ bền, độ dẻo cao, có khả gia công nóng gia công nguội, Đặc trng cho tính công nghệ vật liệu : tính đúc, tính rèn, tính hàn tính gia công cắt gọt nhiệt luyện (gia công xử lý nhiệt) a Tính đúc ã Tính chảy loÃng cao (nên khả điền đầy lòng khuôn tốt); ã Có tính co ngót kết tinh (đông đặc) ã Tính thiên tích: Sự không đồng thành phần hoá học kim loại vật đúc ã Tính hoà tan khí b Tính rèn Khả biến dạng vĩnh cửu kim loại chịu tác dụng ngoại lực để tạo nên hình dáng định mà không bị phá huỷ c Tính hàn Khả tạo nên mối liên kết tháo rời đợc gọi mối hàn d Tính cắt gọt Khả cho phép gia công máy cắt gọt nh: tiện, phay, bào, khoan, mài Tính cắt gät phơ thc vµo nhiỊu u tè VÝ dơ : Thép bon dễ cắt gọt thép bon cao; Gang xám dễ gia công cắt gọt gang trắng) e Tính Nhiệt luyện : Khả cho phép thay đổi tính số tính chất vật liệu nhờ trình xử lý nhiệt Phân loại vật liệu kim loại (đơn chất) Theo màu sắc Kim loại đen Kim loại màu : Fe; theo [12] cßn cã Co, Ni, Mn, ( màu đen xám) : Al, Cu, Pt, Au, Theo nhiệt độ nóng chảy Kim loại khó chảy T nc Kim loại dễ chảy Kim loại nhẹ Kim loại quý Kim lo¹i phãng x¹ Kim lo¹i hiÕm Cu Ni Fe Ti Pt Zr Cr V Nb Mo Ta W Zn Sn Bi Pb Nhiệt độ Khối lợng riêng nóng ch¶y oC g/cm3 : 1083 8,93 : 1450 8,90 : 1539 7,87 : 1668 4,51 : 1769 21,45 : 1855 6,51 : 1875 7,19 : 1950 6,02 : 2468 8,57 : 2620 10,2 : 2996 16,65 : 3395 19,35 : 419 7,11 : 232 7,29 : 271,3 9,80 : 327 11,34 Be : 1284 1,85 Mg : 650 1,74 Al : 660 2,72 Au : 1063 19,32 Ag : 960 10,5 Pt : 1769 21,45 U : 1133 19,0 Ra (radi), Th (thôry) Pu (plutoni), Co, La, Cs (Xêzi), Nd (Nêôdim), Pr (Prascôđim) 1.3 kim loại mu : Kim loại màu hợp kim màu kim loại mà hầu nh chứa sắt Kim loại màu thờng có tính chất đặc biệt u việt kim loại đen : tính dẻo cao, tính cao, có khả chống ăn mòn, chống mài mòn, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt Các kim loại màu thông dụng nhôm, đồng, titan, manhê, thiếc, vàng bạc hợp kim chúng Kim loại màu phân loại theo số đặc điểm sau : 1.3.1 Kim loại nặng (có khối lợng riêng γ >= g/ cm3) g/ cm3 VÝ dô : γ W = 19,35 γ cu = 8,94 g/ cm3 γ Ni = 8,92 g/ cm3 γ Sn = 7,30 g/ cm3 γ Zn = 7,14 g/ cm3 1.3.2 Nhãm kim lo¹i nhĐ γ P1 5.3 Đặc điểm hàn điện tiếp xúc Hai kim loại tiếp xúc nên bảo vệ không cho không khí bên xâm nhạp vào vùng mối hanf, chất lợng mối hàn cao Điện trở tiếp xúc kim loại - kim loại, kim loại - điện cực nhỏ (khoảng 0,005 - 0,1 ôm) Thời gian hàn yêu cầu phải nhỏ (cở vài giây) Nguồn nhiệt cung cấp cho vùng hàn đợc tính theo công thức : Q = 0,24 I Rt (cal) I - cờng độ dòng ®iÖn tÝnh b»ng A R - ®iÖn trë vïng tiÕp xúc (ôm) t - thời gian hàn tính giây Điện áp hàn nhỏ Uh = - vôn Công suất máy hàn lớn (đến 1000 KVA Dòng điện hàn lớn đến 50.000 đến 100.000 ampe Có thể khí hoá tự động hoá trình hàn nên suất cao Nhợc điểm máy hàn phức tạp giá thành cao 5.4 Phân loại hàn tiếp xúc Theo dạng mối hàn : Hàn tiếp xúc điểm Hàn tiếp xúc đờng Hàn tiếp xúc giáp mối Theo nguồn điện Máy hàn dòng xoay chiều Máy hàn dòng chiều Máy hàn dòng điện xung Máy hàn dòng tần số cao Máy hàn dòng tần số thấp Theo điện cực Máy hàn điện cựu Máy hàn nhiều điện cực Máy hàn điệnc cực giả Hàn tiếp xúc giáp mối Lực ép hàn 126 Lực kẹp chặt P2 P Lực kẹp chặt P2 P Hình 5-4 Sơ đồ nguyên lý máy hàn tiếp xúc giáp mối 5.7 Hàn tiếp xúc điểm Khái niệm : Hàn tiếp xúc điểm phơng pháp hàn áp lực mà chi tiết đợc hàn nối với theo điểm riêng biệt Phân loại : Hàn điểm có phơng pháp Phân loại : Hàn tiép xúc diểm phía; hàn tiếp xúc điểm phía hàn tiếp xúc điểm điện cực giả Sơ đồ nguyên lý hàn tiếp xúc điểm a b c Hình 5-8 Sơ đồ nguyên lý phơng pháp hàn điểm 127 a - Sơ đồ hàn điểm phía b - Sơ đồ hàn điểm phía c - Sơ đồ hàn điểm điện cực giả; 5.8 Hàn đờng : 5.8.1 Khái niệm : Là phơng pháp hàn tiếp xúc tơng tự hàn điểm nhng điểm hàn đợc nối liền tạo thành đờng hàn nên gọi hàn đờng Khi hàn đờng , điện cực hàn đuợc thay bánh xe điện cực lăn theo đờng hàn 5.8.2 Phạm vi ứng dụng hàn chi tiết mỏng, kết cấu công nghệ chế tạo ôtô, thùng dầu, từ loại vật liệu khác nh thép, đồng nhôm, manhê, 5.8.3 Sơ đồ nguyên lý máy hàn đờng Hình 5-12 Sơ đồ nguyên lý máy hàn đờng - Nguồn điện hàn - Hệ thống điều khiển chu kỳ hàn - Công tắc tơ; - Các phích cắm để thay đổi điện áp cuộng sơ cấp; - Máy biến áp hàn - Khung máy hàn đờng bao gồm : cuộn thứ cấp, dây dẫn điện đề vật hàn, cấu kẹp chi tiết, bánh điện cực hàn 128 Hình 4-7 Sơ đồ cấu tạo số bình chứa khí a Bình chứa khí ôxy; b Bình chứa khí axetylen (C2H2); b Bình chứa khí prôpan (C3H8) 129 Hình 4-8 Sơ đồ nguyên lý bình chế khí axtylen màng bị thủng tạo điềuC2H2 cho khí cháy thoát (xem hình 4-7, 4kiện 9) C2H2 Ngọn lửa cháy quặt lại 130 Hình 4-9 Sơ đồ nguyên lý loại khoá bảo hiểm kiểu ớt C2H C2H2 Hình 4-10 Sơ đồ nguyên lý loại khoá bảo hiểm kiểu khô 4.4.3 Van giảm áp ã Công dụng van giảm áp Van giảm áp có công dụng giảm áp suất từ bình chứa xuống áp suất làm việc làm ổn định áp suất suốt thời gian làm việc ã Phân loại van giảm áp : van giảm áp ôxy, van giảm áp axetylen, ã Theo nguyên lý tác dung : có van giam áp tác dụng nghịch tác dụng thuận; • Theo sè buång cã lo¹i buång, buång nhiều buồng, Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu nghịch Khí từ bình KhÝ má h 131 H×nh 4-11 Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu nghịch - đồng hồ đo áp suất bình chứa - đồng hồ đo áp suất mỏ hàn, - lò xo giữ nắp van - Màng đàn hồi - lò xo điều chỉnh màng đàn hồi - Vít điều chỉnh vị trí màng đàng hồi Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu thuận (chiều cđa khÝ cïng chiÌu víi chiỊu më van) KhÝ từ bình chứa Khí mỏ hàn Hình 4-12 Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu thuận Bình chế khí : Là loại thiết bị dùng để điều chế khí axetylen Bình chế khí có dạng nh hình 4-8 B×nh chÕ khÝ A X£TYLEN (N−íc SX : Balan) Các phận bình chế khí C2H2: Van chiều không cho không khí ngợc vào bng ph¶n øng Van b¶o hiĨm (P < 1,5 at) Vít vặn Thanh ngang giữ nắp bình Van xả khí Nắp đạy Đồng hồ đo áp suất trông bình Miệng ống đỗ nớc vào bình Buồng chứa khí axetylen 10 Khoá đóng mở khí Axetylen 11 Van giảm áp 12 Nắp đạy màng bảo hiểm 13 Khoá bảo hiểm 14 Van mở khí mỏ hàn 15 Van kiểm tra mức nớc an toàn cho khoá bảo hiểm làm việc bình thờng 16 Van tháo nớc 17 ống dẫn; 18 Mức nớc buồng phản ứng; 19 Vách ngăn bng; 20 KhÝ kÕ ¸p n−íc 21 Van kiĨm tra mùc n−íc khÝ ¸p kÕ n−íc; 132 22 Nắp tháo nớc vôi; 23 Móc treo giỏ bua không làm việc 24 Thanh ngang giỏ bua can xi CaC2; 25 Cư d−íi (møc d−íi) cđa đòn bảy hạ xuống; 26 Cơ cấu nâng hạ giỏ đựng bua can xi 27 Đòn bảy; 28 MiƯng èng th¶i n−íc; 29 Van kiĨm tra mùc n−íc bình chứa khí; 30 Giỏ chứa bua can xi (đất đèn); 31 Quai cầm giỏ chứa cacbua can xi CaC2; 32 Buång ph¶n øng; 33 Èng dÉn khí từ buồng phản ứng buồng chứa; Đặc tính kỹ thuật bình chứa : Khối lợng bua can xi lần nạp Kích thớc hạt bua can xi (CaC2) áp lực khí Năng suất sản xuất liên tục 10 Năng suÊt lín nhÊt : kg : d = 50 - 80 mm : P = 1,5 at : Q = 2000 lÝt/giê : Q = 2000 lÝt / giê 133 IV Tμi liƯu tham kh¶o : 10 11 Nguyễn Bá An, Sổ tay thợ hàn, NXB xây dựng, HfnộI, 1986 Đinh Minh Diệm, Conga nghệ kim loạI tập (Phần Hàn cắt kim loạI) ĐHĐN, 2001 Lê Conga Dưỡng, Vật liẹu học, NXB KH&KT, Hà NộI, 2000 Nghiêm Hùng, Sách tra cứu thép gang thông dụng,Trường ĐHBK Hà NộI, 1997 Lê Nhương, Kỹ thuật dạp nguộI, NXB CNKT, Hà NộI, 1981 Lê Nhương, Rèn dạp nóng, NXB CNKT, Hà NộI, 1978 Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, Trần TạI, Nguyễn Văn Siêm, Lê Viết Ngưu, Vũ Conga Luận, Conga Nghệ kim loạI tập 2, NXB ĐH&THCN, 1972 Tôn Yên, Conga Nghệ dập nguộI, NXB KHKT, Hà NộI, 1974 Акулов А.А Справочник по сварке Том - Изд Машиюстрение - Москва 1971 А мигуд Д З Справочник молодого газосварщика газорезчика Изд Высшая школа Москва 1974 Волченко Контроль качества сварки - Изд Машиюстрение - Москва 1975 12 Гуревич С.М Справочник по сварке цветныx металлов - Наукова думка - Киев - 1981 13 Патон Ь.Е Теxнология электрческой сварки металлов и сплавов плавлением - Изд Машиюстрение - Москва 1974 14 ШеЬеко Л.П Оьорудование и Теxнология автоматической сварки - Изд Высшая школа Москва 1975 15 Фролов В.В Теоретические основы сварки - Изд Высшая школа - Москва 1977 Mơc lơc Ch−¬ng Ch−¬ng Néi dung VËt liƯu kim lo¹i 1.1 TÝnh chÊt cđa kim loại 1.2 Phân loại vật liệu kim loại đơn chất 1.3 Kim loại màu 1.4 Cơ tính kim loại 1.5 Gang ứng dụng 1.6 Thép ứng dụng 1.7 Thép hợp kim 1.8 Hợp kim cứng 1.9 Các loại thép khác Chơng Thép bền nhiệt v chịu nhiệt 2.1 Khái niệm chung thép chịu nhiệt bền nhiệt 2.2 Yêu cầu chi tiết làm việc nhiệt độ cao 2.3 Quá trình ôxy hoá thép 2.4 Sự phá huỷ nhiệt độ cao 2.5 Các phơng pháp hoá bền nhiệt độ cao 2.6 Thép chịu nhiệt bền nhiệt Chơng Các phơng pháp nhiệt luyện 3.1Khái niƯm chung vỊ nhiƯt lun 3.2 §iỊu kiƯn nhiƯt lun 3.3 Giản đồ trạng thái sắt bon (Fe-C) 3.4 Các phơng pháp nhiệt luyện 3.5 Sơ đồ tổng hợp trình nhiệt luyện 3.6 Hoá nhiệt luyện Chơng Đúc kim loại 4.1 Thực chất đặc điểm công dụng đúc kim loại 4.2 Các phận khuôn đúc 4.3 Hỗn hợp làm khuôn lõi 4.4 Chế tạo mẫu hộp lõi 4.5 Tính đúc hợp kim 4.6 Đúc gang xám 4.7 Các phơng pháp đúc đặc biệt Trang 1 10 13 15 17 20 19 19 19 21 25 26 35 35 36 36 37 40 40 45 45 47 52 53 56 58 62 138 Ch−¬ng Gia công kim loại áp lực 5.1 Khái niệm chung gia công áp lực 5.2 Khái niệm biến dạng deo kim loại 5.3 Các tợng xảy biến dạng dẻo 5.4 Một số định luật ¸p dơng gia c«ng ¸p lùc 5.5 Nung nãng kim loại gia công áp lực 5.6 Cán kim lo¹i 5.7 K Ðo kim lo¹i 5.8 Ðp kim lo¹i 5.9 RÌn tù 5.10 DËp thĨ tÝch 5.11 DËp tÊm Ch−¬ng 68 68 69 70 71 73 78 82 84 85 90 92 6.1 Kh¸i niƯm chung 6.2 Tổ chức kim loại mối hàn vùng cận 6.3 Hàn hồ quang 6.4 Hàn cắt kim loại b»ng khÝ 6.5 Hµn tiÕp xóc 98 98 99 101 119 133 Tài liệu tham khảo Mục lục 137 138 Hn v cắt kim loại 139 ... đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Phần Đúc kim loại Đ nẵng, 2003 Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Chơng Gia công cắt... Gia công cắt gọt kim loại Đ nẵng, 2003 Đại học đ nẵng - Trờng Đại học kỹ thuật TS Đinh Minh Diệm Tóm tắt bi giảng Kỹ thuật khí Đ nẵng, 2003 Chơng 1: vật liệu kim loại 1.1 Tính chất kim loại 1.1.1... nhiên liệu khí nh loại khí đốt ã Theo hình thức bố trí lò có loại lò đốt trực tiếp, lò phản xạ, ã Theo môi trờng truyền nhiệt : có lò truyền nhiệt không khí, lò truyền nhiệt khí bảo vệ, khí cháy,