Vật liệu cơ khí có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất, vận hành máy móc công nghệ cao. Để có thể gia công được vật liệu bạn cần phải hiểu vật liệu cơ khí là gì để có thể tạo ra sản phẩm cơ khí tốt và phù hợp nhất. Cùng tìm hiểu khái niệm, tính chất, vật liệu cơ khí gồm những loại nào ngay bài viết sau đây của chúng tôi!
Vật liệu cơ khí là gì?
Vật liệu cơ khí là tổ hợp các thiết bị, công cụ được con người sử dụng ở trong quá trình sản xuất cơ khí. Mục đích nhằm tạo nên các sản phẩm ứng dụng đối với nhu cầu của cuộc sống như: máy móc, thiết bị xây dựng, nhà cửa,…
Hiểu một cách đơn giản, vật liệu cơ khí là nguyên liệu để giúp chúng ta tạo ra những sản phẩm có ứng dụng cao ở trong cuộc sống. Việc nghiên cứu, tìm ra và sử dụng vật liệu giúp cho ngành cơ khí phát triển, đồng thời đáp ứng hiệu quả nhu cầu sử dụng của con người.
Vật liệu cơ khí gồm mấy loại?
Phân loại vật liệu cơ khí theo nhóm ta có những loại sau đây:
Vật liệu từ kim loại
Đặc điểm của vật liệu kim loại là có tính dẫn điện tốt, có tính ánh kim và độ dẻo cao. Nhờ đặc trưng này cả kim loại nên giúp chúng ta có thể nắn chúng theo ý muốn.
Tuy nhiên kim loại có tính khử cao, vì thế dễ bị phản ứng hóa học trong tự nhiên. Những vật liệu kim loại phổ biến hiện nay như: Thép, gang, nhôm,…
Vật liệu vô cơ (ceramic)
Vật liệu này có đặc điểm là dẫn điện kém, khó bị biến dạng, hơn nữa lại rất giòn. Cho nên ta khó để có thể tạo ra được các hình dạng mong muốn, chúng còn vô cùng dễ gãy.
Ngoài ra, vật liệu vô cơ còn có nhiệt độ nóng chảy cao, có thể tìm thấy các vật liệu vô cơ (ceramic) như: Gốm, sứ, thủy tinh,…
Vật liệu hữu cơ (polyme)
Cũng như vật liệu ceramic, vật liệu polyme có tính dẫn điện kém, nhưng chúng lại có khả năng biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao. Có 2 nguyên tố thành phần chính có ở trong vật liệu hữu cơ là cacbon và hydro.
Vật liệu hữu cơ – polyme thường được tìm thấy chủ yếu ở các loại gỗ, cao su, hay các vật liệu hữu cơ nhân tạo như polyetylen (PE), polyvinyl clorua (PVC).
Xem thêm: Bản vẽ xây dựng dùng để làm gì? Các loại bản vẽ phổ biến
Vật liệu kết hợp – compozit
Vật liệu này chính là sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau. Cụ thể như: Vật liệu kim loại và polymer, bê tông cốt thép, vật liệu polymer, ceramic.
Tính chất của vật liệu cơ khí
Việc nắm rõ tính chất của các vật liệu cơ khí sẽ giúp chúng ta có thể sử dụng sao cho hiệu quả, an toàn. Trong nội dung học vật liệu cơ khí là gì công nghệ 8 hay 11 đã nêu rõ những tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí như sau:
- Tính chất cơ học của vật liệu cơ khí: Vật liệu có khí có độ cứng – tính dẻo – tính bền. Độ cứng của vật liệu cơ khí là gì? Các tính chất về mặt cơ học này nhằm để biểu thị khả năng chịu tác động của môi trường ở bên ngoài. Ví dụ thép có tính chất là độ cứng cao, chịu lực tác động tốt, chịu uốn cong tốt, độ bền cao.
- Tính chất vật lý: Tính dẫn nhiệt – dẫn điện – Nhiệt độ nóng chảy – Khối lượng riêng. Tính chất này biểu thị đặc tính về mặt vật lý ở điều kiện bình thường. Ví dụ: Sắt dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở nhiệt độ 1538ºC, khối lượng riêng là 7,874 g/cm³.
- Tính chất hóa học biểu thị khả năng chống chịu các ăn mòn hóa học từ môi trường như: chịu axit, muối,… Ví dụ van bướm làm từ chất liệu inox có khả năng chống chịu được các ăn mòn từ axits, oxy hóa từ môi trường tốt, chịu ăn mòn từ muối kém. Nên loại van này có thể sử dụng trong môi trường lưu chất chứa hóa chất, axit nồng độ thấp, lắp đặt ngoài trời.
- Tính chất công nghệ: tính chất này biểu thị cho khả năng gia công, chế tác vật liệu thành những vật liệu để sử dụng cho đời sống sản xuất như: tính đúc, tính hàn, tính rèn và khả năng gia công cắt gọt,… Ví dụ: vàng là một vật liệu kim loại quý, có giá trị cao. Vàng còn được ứng dụng trong các bo mạch điện tử với khả năng cán mỏng, kéo dài,…
Nhờ các tính chất trên mà vật liệu cơ khí mới có thể được gia công. Vật liệu gia công dễ hay khó sẽ phụ thuộc vào từng đặc tính riêng, qua đó giúp chúng ta chọn được những pháp gia công hợp lý, hiệu quả.
Các loại vật liệu cơ khí phổ biến trên thị trường
Vật liệu từ sắt
Sắt là một trong những kim loiaj khá phổ biến được khai thác từ các mỏ quặng trong tự nhiên. Trong tự nhiên chúng thường ở dạng hợp chất có lẫn với nhiều tạp chất, vì thế cần phải trải qua quá trình nung nấu, khử tạp chất mới thu được sắt ở dạng tự do.
Sắt được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất gang và thép. Sắt chiếm đến 95% khối lượng kim loại trên thế giới. Vật liệu này sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội với tính ứng dụng cao như: Chịu lực lớn, độ dẻo khá cao, chi phí thấp. Hiện sắt là vật liệu được ứng dụng vô cùng phổ biến trong sản xuất công cụ, dụng cụ.
Xem thêm: Công nghệ chế tạo phôi là gì? Bản chất, ưu, nhược điểm
Vật liệu từ gang
Vật liệu gang được cấu tạo bởi các nguyên tố như: cacbon, sắt, silic, magie,… Trong đó, gang sở hữu hàm lượng cacbon lớn hơn 2,14% với ưu điểm là độ loãng chảy cao, tính đúc tốt, độ co ít, lực nén mạnh.
Ngoài ra chúng còn có khả năng chịu tải trọng tĩnh, cũng như chịu được mài mòn ổn định. Bên cạnh đó, gang cũng có những nhược điểm như: Giòn, dễ gãy, khả năng chịu va đập kém.
Hiện nay trên thị trường có 2 loại gang là gang trắng và gang graphit. Mỗi loại sẽ có những thành phần cấu tạo và tính chất khác nhau. Gang hiện được ứng dụng phổ biến trong việc gia công cơ khí cho thân máy, vỏ máy hay bánh đai, bánh răng,…
Vật liệu từ Inox
Inox là dạng thép không gỉ, là một dạng hợp kim của sắt với hàm lượng crom lớn, không ít hơn 10,5 %. Inox được biết đến với nhiều ưu điểm như: ít bị biến màu, ăn mòn, độ bền cao, không bị gỉ, chống chịu được nhiệt độ cao lên tới 12000 độ C.
Nhờ những đặc tính vượt trội, cho nên việc thực hiện gia công loại vật liệu cơ khí trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Vì thế đây là một trong những loại vật liệu khá phổ biến, được ứng dụng nhiều trong các công trình kiến trúc, nội thất đơn giản cho tới phức tạp.
Vật liệu từ thép
Cũng như gang thì thép là một dạng hợp kim của sắt và cacbon. Nhưng hàm lượng cacbon trong thép lại thấp hơn. Ngoài hai nguyên tố trên, thép cũng có pha trộn thêm những nguyên tố khác như: Mangan, phot pho,… Hiện thép gồm hai loại chính như sau:
- Thép cacbon: Gồm những nguyên tố sắt, cacbon, mangan, silic,…
- Thép hợp kim: Gồm nguyên tố sắt, cacbon, đồng, molypden,…
Thép là nguyên vật liệu của nhiều ngành nghề, lĩnh vực, trong đó phải kể đến như gia công cơ khí, xây dựng, đóng tàu,…
Các vật liệu từ nhựa
Nhựa là vật liệu có nhiều tính ứng dụng trong đời sống, cũng như các ngành công nghiệp. Ưu điểm của vật liệu nhựa là nhẹ, bền, dùng được ở cả môi trường có hóa chất, chịu được mài mòn và tính cách nhiệt tốt.
Đặc biệt, những sản phẩm nhựa có mức chi phí khá thấp, một số sản phẩm được làm từ nhựa mà ta có thể kể đến như: Ổ cắm, công tắc điện, ống nước,…
Tầm quan trọng của vật liệu cơ khí trong ngành công nghiệp
Vật liệu cơ khí có vai trò đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp, đây là nguyên liệu được sử dụng để sản xuất ra máy móc, trang thiết bị cho ngành công nghiệp cụ thể như:
- Sản xuất ra các máy móc, thiết bị để phục vụ các ngành công nghiệp quan trọng như: Lọc dầu, phân bón, khai thác dầu khí, giấy, khai thác mỏ, năng lượng, dệt may, giày dép, nhựa và cao su.
- Sản xuất ra máy móc, thiết bị, dụng cụ, phụ tùng để phục vụ khai thác, chế biến sản phẩm nông nghiệp như thực phẩm, nông sản, đồ gỗ.
- DÙng trong các hệ thống sản xuất được tích hợp nhờ máy tính, internet và thiết bị di động.
- Những thiết bị, máy móc, hệ thống kỹ thuật để phục vụ khoa học đời sống như y tế, y sinh, chăm sóc sức khỏe, sản phẩm nhân tạo để thay thế một số bộ phận của con người, thiết bị dược và Pharma.
Mỗi vật liệu khác nhau sẽ có đặc tính và được ứng dụng khác nhau trong cuộc sống. Hy vọng qua bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu được vật liệu cơ khí là gì, cũng như đặc điểm, ứng dụng và sự cần thiết của các những vật liệu này trong cuộc sống của chúng ta.
