Giáo án công nghệ 10 - Thiết kế công nghệ cánh diều bài 3: Một số công nghệ phổ biến (4 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 5 nhóm thảo luận theo kĩ thuật mảnh ghép.

Vòng 1: Nhóm chuyên gia

GV yêu cầu HS đọc nội dung mục “I. Công nghệ trong lĩnh vực luyện kim, cơ khí" trong SGK và trả lời các câu hỏi trong 5 phút:

+ Nhóm 1: Gang và thép được sản xuất như thế nào ? Hãy kể tên các sản phẩm được làm bằng gang, thép trong đời sống mà em biết.

+ Nhóm 2: Hãy nêu bản chất và ứng dụng của công nghệ đúc. Hãy kể tên một số sản phẩm công nghệ trong gia đình em là sản phẩm của đúc.

+ Nhóm 3: Công nghệ tiện, phay là gì? Khoan thường dùng để gia công những lỗ có đường kinh khoảng bao nhiêu?

+ Nhóm 4: Bản chất của rèn, dập là gì? Ứng dụng công nghệ rèn, dập để chế tạo những sản phẩm gì? So sánh sự giống và khác nhau giữa công nghệ rèn và dập. Theo em thì công nghệ rèn, dập được sử dụng cho ngành công nghiệp nào nhiều nhất?

+ Nhóm 5: Hàn thường được dùng khi nào? Vì sao các kết cấu công trình lớn lại dùng công nghệ hàn? Hãy kể các vật được hàn mà em thường thấy trong cuộc sống.

Vòng 2: Nhóm mảnh ghép

HS trong các nhóm di chuyển theo sơ đồ và thực hiện nhiệm vụ trong 3 phút: Hãy trình bày đặc điểm các ngành công nghệ trong lĩnh vực luyện kim, cơ khí?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 HS

Nhóm 1:

+ Gang được tạo ra từ quặng sắt bằng lò cao luyện gang. Quặng sắt được nghiền thành bột, đổ vào lò cao cùng với than và vôi bột, nung lên 1500°C. Quặng nóng chảy tạo thành gang và tro xỉ. Gang có trọng lượng riêng lớn nên lắng xuống dưới đây lò cao, tro xỉ nhẹ nên nổi ở trên mặt gang lỏng.

+ Thép chủ yếu được sản xuất từ gang. Gang nóng chảy từ lò cao hoặc phối gang được đưa vào lò luyện để làm cháy bớt carbon trong gang, ngoài ra có thể bổ sung thêm các kim loại khác để tạo thành các loại thép khác nhau. Thép nóng chảy từ lò luyện được rót vào khuôn, tạo phôi thép, sau đó trải qua các công đoạn cán thép để tạo thành thép thành phẩm.

+ Gang là một vật liệu chế tạo phổ biến trong ngành cơ khí, thường được làm để, thân, vỏ máy móc, thiết bị; làm bí cho các máy nghiền; bánh đà cho các máy; ngoài ra, còn được dùng để sản xuất, chế tạo các sản phẩm như tượng đài, các nắp cống rãnh, các dụng cụ gia dụng như xoong, nồi, chảo,...

+ Thép thành phẩm có thép tấm, thép định hình có độ bền cao dùng cho chế tạo cơ khí: các chi tiết, phụ tùng, máy móc, thiết bị, dụng cụ, phụ kiện. Thép gai, thép tròn có độ bên thấp dùng trong ngành xây dựng, làm kết cấu công trình nhà, xưởng, cốt thép,...

Nhóm 2:

+ Kim loại nóng chảy được rót vào khuôn, khi nguội, kim loại kết tinh tạo thành sản phẩm đúc. Sản phẩm có hình dáng của lòng khuôn (phần rỗng bên trong khuôn đúc).

+ Công nghệ đúc được ứng dụng để tạo ra các sản phẩm như chuông, tượng, xoong, nổi, nắp cống rãnh; hoặc tạo thành phôi cho các chi tiết máy như: để máy, thân và máy, vỏ động cơ,... (vỏ hộp tốc độ, các chi tiết càng, bị cầu cho máy nghiền).

+ Chân để quạt cây, xoong, nồi, chảo gang, chảo nhôm, chân kê bếp ga, vỏ máy bơm, vỏ động cơ điện, một số chi tiết phanh xe máy, nắp cống rãnh,...

Nhóm 3:

+ Tiện là phương pháp gia công cắt gọt kim loại phổ biến nhất trong chế tạo máy và thiết bị. Bề mặt kim loại được tạo thành từ chuyển động quay tương đổi giữa phôi và chuyển động tịnh tiến của dao (gá trên bản dao). Phôi được gá trên mâm cặp 3 hay 4 chấu kẹp, lặp trên ổ trục chính của máy tiện. Dao được gá trên bàn chạy dao, có thể chuyển động theo hai phương vuông góc và song song với trục chính.

+ Phay là công nghệ cắt gọt thực hiện nhờ chuyển động quay của dao (gá trên trục chính) và chuyển động tịnh tiến của phôi (gá trên bàn máy). Dao phay thường có nhiều lưỡi cắt. Phôi được gá trực tiếp lên bàn máy hoặc gá lên đồ gá lắp cố định.

+ Công nghệ khoan có thể khoan được các lỗ đường kính từ 0,1 mm đến 80 mm. Phổ biến nhất là lỗ có đường kinh trong phạm vi từ 0,5 mm đến 35 mm.

Nhóm 4:

+ Rèn, dập còn được gọi là công nghệ gia công bằng biến dạng dẻo hay gia công áp lực. Bản chất là dùng ngoại lực (lực của búa hay chảy dập) tác động lên phối kim loại có tính dẻo như thép để gây ra biến dạng tạo thành sản phẩm có hình dáng, kích thước yêu cầu.

+ Rèn dùng để chế tạo các sản phẩm có cơ tính cao như các dụng cụ cơ khí (kim, cờ lê, mỏ lết, tuốc nơ vít, búa, rìu, dao,...), dụng cụ y tế, các chi tiết có độ bền cao nhu vòng trong, vòng ngoài của ổ bi, tay biên, trục khuỷu,...

+ Dập được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô, sản xuất các chi tiết, phụ tùng cơ khí.

+ Giống nhau: Đều là các công nghệ gia công bằng biến dạng dẻo hay gia công áp lực.

+ Khác nhau: Rèn thì phôi phải được nung nóng đỏ để dễ biến dạng dưới tác động của búa tay hoặc búa máy. Rèn có thể rèn tự do hoặc rèn khuôn. Rèn thường chỉ để tạo phôi cho các phương pháp gia công cắt gọt khác.

Dập thì có dập nóng và dập nguội. Dập nóng là dập theo khuôn tương tự như rèn khuôn. Phôi dập cũng được nung đỏ và đưa vào khuôn dập để dập ra các chi tiết có hình dáng theo yêu cầu. Dập nguội thường dùng gia công các tấm mỏng, không cần qua nung nóng. Dập có thể gia công chính xác các biến dạng phức tạp như các các bánh răng, các chi tiết ô tô, khung và vỏ ô tô,... Dập cho năng suất cao hơn rèn.

Nhóm 5:

+ Hàn là công nghệ được sử dụng nhiều trong công nghiệp cơ khí, để chế tạo các kết cấu có kích thước lớn mà các công nghệ chế tạo khác không thực hiện được và thường được dùng để tạo các mối liên kết cố định, không tháo rời được. Hàn chủ yếu dùng trong chế tạo kết cấu khung nhà xưởng, dầm cầu, thân vỏ tàu thuỷ, ô tô, xe máy, xe đạp, các hệ thống bình, bồn chứa chất lỏng, chất khí, các hệ thống đường ống,...

+ Các kết cấu công trình lớn như các khung nhà xưởng, dầm cầu, các tháp bằng kim loại, các vỏ tàu thuỷ, bồn chứa chất lỏng, chất khí có kích thước lớn, không thể chế tạo bằng các công nghệ chế tạo khác được. Hàn tạo được mối liên kết vững chắc và đảm bảo tính kín khit tốt, nên hay được dùng để hàn đường ống chịu áp lực, bình áp lực, bồn, bể chứa.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

I. Công nghệ trong lĩnh vực luyện kim, cơ khí

1. Công nghệ luyện kim

- Công nghệ luyện kim tập trung vào công nghệ luyện gang và thép,

- Gang được dùng để sản xuất thép và sản xuất các sản phẩm như: để, thân, vỏ các máy móc thiết bị,...

- Thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: xây dựng, cơ khí, giao thông,…

- Ưu điểm của công nghệ luyện gang, thép là tạo ra vật liệu phục vụ các ngành công nghiệp như: xây dựng, cơ khí, đóng tàu,..

- Nhược điểm của công nghệ luyện gang, thép là gây ô nhiễm môi trường vì thái ra nhiều khí carbonic (CO2), bụi, tiếng ồn.

2. Công nghệ đúc

- Kim loại nấu chảy dưới dạng lỏng được rót vào khuôn. Sau đó, kim loại lỏng trong khuôn nguội dần, kết tinh và tạo thành vật đúc có hình dạng và kích thước của lòng khuôn. Có nhiều phương pháp đúc khác nhau như đúc trong khuôn cát, khuôn kim loại,...

- Công nghệ đúc có thể tạo ra các sản phẩm như: chuông, tượng, xoong, chảo, nồi, nắp cổng rãnh,...; hoặc tạo ra phôi cho các chi tiết máy như: để máy, thân vỏ máy, vỏ động cơ,...

- Công nghệ đúc có thể chế tạo được những sản phẩm hoặc phôi có kích thước và khối lượng từ nhỏ đến rất lớn, có hình dáng và kết cấu phức tạp, nhưng lại có hạn chế là sản phẩm có thể bị khuyết tật như rỗ, bọt, nứt,...

3. Công nghệ gia công cắt gọt

- Khi chế tạo các máy móc thiết bị, người ta phải sử dụng công nghệ gia công cắt gọt để loại bỏ lớp vật liệu thừa trên phôi, tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước chính xác theo yêu cầu.

- Các công nghệ gia công cắt gọt phổ biến là tiện, phay, khoan. Các công nghệ này dùng dụng cụ cắt hay còn gọi là dao cắt như dao tiện, dao phay, mũi khoan để cắt đi các lớp vật liệu thừa trên phôi.

- Công nghệ tiện có thể gia công được nhiều loại bề mặt tròn xoay khác nhau như: tiện mặt trụ, tiện lỗ,  tiện ren, tiện côn,...

+ Công nghệ tiện có thể chế tạo các chi tiết có độ chính xác cao như: trục, bạc, bulong, đai ốc.....

+ Công nghệ phay có thể gia công các chi tiết có bề mặt phẳng, bậc, rãnh, các mặt định hình,... như vỏ máy, rãnh then, bánh răng,...

+ Công nghệ khoan

4. Công nghệ gia công áp lực

- Công nghệ gia công áp lực là công nghệ sử dụng ngoại lực tác dụng lên vật liệu kim loại có tính dẻo, làm cho nó biến dạng tạo thành sản phẩm có hình dạng, kích thước theo yêu cầu. Rèn, dập là hai công nghệ phổ biến để chế tạo phôi cho các chi tiết cơ khí.

+ Rèn sử dụng búa tác động lên phôi kim loại đã được nung nóng để tăng tính dẻo, tạo ra các chi tiết cơ khí có độ bền cao như: dao, kéo, búa, kìm, vòng bi, tay biên, trục khuỷu,... Rèn có thể chia làm hai dạng: rèn tự do và rèn khuôn. Phôi rèn được nung nóng trong lò, tăng tính dẻo.

+ Dập có hai dạng: dập nóng và dập nguội. Cả hai công nghệ này đều sử dụng khuôn dập. Dập nóng dùng để chế tạo các chi tiết có dạng hình khối. Dập nguội để chế tạo các chi tiết có dạng tấm mỏng như: tủ điện, vỏ máy, một số chi tiết xe ô tô,...

- Công nghệ rèn, dập có ưu điểm là tạo được các sản phẩm có độ bền cao nhưng lại có hạn chế là khó chế tạo các sản phẩm có hình dáng phức tạp.

5. Công nghệ hàn

- Công nghệ hàn được dùng để tạo mối liên kết cố định giữa các chi tiết kim loại, bằng cách nung nóng chảy kim loại ở vùng tiếp xúc, sau khi nguội các chi tiết liên kết tạo thành một khối.

- Hàn được dùng phổ biến trong công nghiệp xây dựng: chế tạo các kết cấu công trình lớn như cầu, khung nhà xưởng, trong công nghiệp cơ khí khung máy, bồn, đường ống: trong công nghiệp tàu thuỷ: thân, vỏ tàu biển, trong công nghiệp ô tô, xe máy: thân, và ô tô, khung xe máy,

- Công nghệ hàn có ưu điểm là tạo ra được sản phẩm có kích thước từ nhỏ đến lớn, tạo liên kết bền vững. kín khít, nhưng lại có hạn chế là sản phẩm dễ bị biến dạng nhiệt.