Giáo án và PPT Công nghệ cơ khí 11 cánh diều Bài 4: Vật liệu thông dụng và vật liệu mới dùng trong cơ khí

BÀI 4: VẬT LIỆU THÔNG DỤNG VÀ VẬT LIỆU MỚI TRONG CƠ KHÍ.

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Gang là gì?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ THÔNG DỤNG

Hoạt động 1.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

• Hãy phân loại các loại gang.

• Gang có tính chất như thế nào? 

• Gang được sử dụng để làm gì? 

Sản phẩm dự kiến:

Gang là hợp kim của sắt và cacbon với hàm lượng carbon lớn hơn 2,14 %.

- Phân loại: 

Gang xám: độ cứng thấp, dễ gia công cơ, dễ đúc, chịu nhiệt tốt → đúc bệ máy.

Gang trắng: Cứng và giòn, khó cắt gọt → luyện thép

Gang dẻo: độ đàn hồi tốt → các chi tiết nhỏ.

Tính chất của gang là: cứng, giòn, nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ đúc

Gang được sử dụng để đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp, chịu tải trọng tĩnh và ít chịu va đập, chịu mài mòn và ma sát như bệ máy, vỏ máy, bánh đai, bánh đà, vỏ hộp số, các loại nồi, chảo,…

- Thép là hợp kim của sắt với cacbon với hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2,14%

- Phân loại:

Thép carbon: chỉ có Fe và C với cơ tính không cao, dễ bị ăn mòn hóa học → chi tiết chịu tải trọng nhỏ. 

Thép hợp kim: ngoài Fe, C còn có Cr, Ni, Mn,…nên độ bền, độ cứng, tính chịu nhiệt tốt → chi tiết chịu tải trọng lớn.

Thép carbon có cơ tính không cao bằng thép hợp kim. Thép hợp kim có độ bền, độ cứng, tính chịu nhiệt cao hơn thép carbon. Vì vậy mục đích sử dụng 2 loại thép này là khác nhau. 

Một số sản phẩm làm từ

+ Thép carbon: ốc vít, trục, bánh răng, đục, dũa,…

+ Thép hợp kim: ổ bi, thước cặp, dao phay, dao tiện, xu páp, nồi hơi, dụng cụ y tế, nhà bếp,…

Hợp kim nhôm

Hợp kim nhôm có màu trắng bạc,  khối lượng riêng nhỏ, tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn tốt, dẻo.

Một số sản phẩm cơ khí làm bằng hợp kim nhôm: vỏ máy bay, pít tông, vành bánh xe, chân vịt tàu thủy, cửa, cầu thang, xoong, thìa,…

Hợp kim đồng

- Phân loại:

Đồng thau: hợp kim của đồng với kẽm, chịu lực tốt; độ bền, độ dẻo và chống ăn mòn cao → chi tiết máy dạng dống, tấm, thanh.

Đồng thanh: hợp kim của đồng với thiếc, nhôm, chì,… có độ bền, độ dẻo, độ chống mài mòn ma sát cao → các chi tiết chịu mài mòn trong công nghiệp.

Tính chất của hợp kim đồng là có độ dẻo cao, khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi trường, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.

Chi tiết ống nối, bạc đỡ cần chịu lực tốt → đồng thau.

Chi tiết bạc lót, ổ trượt cần chống mài mòn ma sát cao → đồng thanh.

Gốm oxit có độ bền nhiệt và độ bền cơ học rất cao nên thường được dùng làm đá mài, đĩa cắt.

Một số sản phẩm được làm bằng gốm oxit mà em biết: đá mài, đĩa cắt,, vòng bi gốm oxit, gạch,…

Nhựa nhiệt rắn

- Nhựa nhiệt rắn là loại nhựa khi gia nhiệt sẽ rắn cứng, không có khả năng tái chế, có tính chất cơ học cao.

Nhựa nhiệt rắn được sử dụng để chế tạo các chi tiết như ổ đỡ, bánh răng vì nó có độ bền, độ cứng cao và chịu được nhiệt độ cao hơn nhựa nhiệt dẻo.

Một số chi tiết máy được làm bằng nhựa nhiệt rắn mà em biết: băng tải, bánh xe, ổ đỡ, bánh răng, …

- Cao su là loại vật liệu hữu cơ được tạo ra từ nhựa cây cao su hoặc được tổng hợp từ than đá, dầu mỏ, khí đốt.

- Tính chất: đàn hồi, độ bền , độ dẻo cao, chịu mài mòn, chịu ma sát tốt.

→ dùng làm săm, lốp xe, băng tải, vòng đệm,…

Các sản phẩm dây đai, vòng đệm được làm bằng cao su mà không làm bằng các vật liệu khác vì cao su có tính đàn hồi, độ bền dẻo cao, chịu mài mòn, chịu ma sát tốt.

II. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ MỚI

Hoạt động 2.

GV đưa ra câu hỏi:

• Vật liệu composite nền kim loại được sử dụng như thế nào?

• Vật liệu composite nền hữu cơ có đặc điểm gì? 

• Vật liệu nano với kích thước nhỏ có tính chất như thế nào so với trạng thái bình thường?

Sản phẩm dự kiến:

1. Composite nền kim loại

Vật liệu composite nền kim loại được sử dụng làm mảnh lưỡi cắt của dao tiện, dao phay vì nó có độ cứng, độ bền cơ học và độ bền nhiệt cao, có thể làm việc ở nhiệt độ lên đến 1.000 oC.

Composite nền hữu cơ

Vật liệu composite nền hữu cơ có đặc điểm bền, nhẹ, chống ăn mòn, chịu va đập tốt và chịu nhiệt độ cao nên thường được sử dụng để chế tạo vỏ xuồng, ca nô, nhà vui chơi trẻ em,…

2. Vật liệu nano

Vật liệu nano với kích thước nhỏ có tính chất mới so với trạng thái bình thường:

+ Vật liệu nano chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt.

+ Nhôm bổ sung hạt nano làm độ bền và độ dẻo tăng lên nhiều lần.

+ Gốm sứ kết hợp hạt nano có cường độ và tính dẻo cao nhiều lần gốm sứ truyền thống.

+ Chất dẻo phức hợp hạt nano có độ bền và dẻo tương đương thép, dễ gia công hơn thép, chống tĩnh điện, cản tia tử ngoại,…

+ Kính phủ sơn nano chống bám nước, bám bụi, độ dẻo được nâng cao,…

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học,GV yêu cầu HS luyện tập làm bài

Câu 1:​​​​ Nhựa nhiệt rắn được sử dụng để chế tạo các chi tiết như thế nào? 

Câu 2: Cao su là loại vật liệu như thế nào? Được tạo ra từ đâu? 

Câu 3: Cao su có tính chất gì? Nêu vai trò của cao su trong đời sống.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Hợp kim đồng có mấy loại? Hợp kim đồng có tính chất như thế nào?

Câu 2: Chi tiết ống nối, bạc đỡ cần chịu lực tốt cho thấy điều gì? 

Câu 3: Chi tiết bạc lót, ổ trượt cần chống mài mòn ma sát cao cho thấy điều gì?

Câu 5: Gốm oxit có đặc điểm gì?