Trong quá trình sản xuất và quá trình vận hành các thiết bị máy móc công nghệ cao thì việc gia công vật liệu cơ khí là một khâu quan trọng không thể thiếu. Thế nên các bạn phải hiểu rõ về vật liệu cơ khí là gì cũng như các tính chất và các loại vật liệu cơ khí hiện nay đang có trên thị trường để đưa ra một sự lựa chọn là chuẩn xác nhất. Cùng theo dõi bài viết sau đây để có thể giải đáp tất cả những thắc mắc về vật liệu cơ khí.
Vật liệu cơ khí là gì?
Vật liệu cơ khí là những chất hoặc hợp chất được con người sử dụng trong quy trình sản xuất cơ khí. Hiểu một cách khá đơn giản, vật liệu cơ khí là loại nguyên liệu giúp có thể tạo ra nhiều sản phẩm có tính ứng dụng cao trong cuộc sống như các thiết bị điện lạnh, máy móc, các dụng cụ kĩ thuật, công trình, nhà cửa,….
Tính chất của các loại vật liệu cơ khí
Để có thể tạo ra những sản phẩm cơ khí chất lượng với một độ chính xác cao thì nguyên vật liệu để gia công cần phải được lựa chọn thật cẩn thận, kĩ càng. Chính vì vậy, việc nắm rõ được các tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí là một bước vô cùng quan trọng
- Tính chất cơ học: Độ cứng – tính mềm dẻo – tính bền. Những loại tính chất về mặt cơ học này biểu thị khả năng giúp chịu tác động của môi trường bên ngoài. Ví dụ như là các tính chất cơ học của thép gồm độ cứng cao, chịu lực tác động khá tốt, chịu uốn cong tốt(tính dẻo), độ bền cao.
- Tính chất vật lý: Tính dẫn điện – tính dẫn nhiệt – Nhiệt độ nóng chảy – Khối lượng riêng. Tính chất này đều biểu thị các loại đặc tính về mặt vật lý trong điều kiện bình thường. Ví dụ: Vật liệu là sắt dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt, điểm nóng chảy sẽ ở nhiệt độ 1538ºC, khối lượng riêng sẽ là 7,874 g/cm³.
- Tính chất hóa học biểu thị các tính chịu ăn mòn hóa học từ môi trường ví dụ như: chịu axit, muối,… Ví dụ Van bướm làm từ các loại vật liệu inox sẽ chịu ăn mòn từ axits khá tốt, chịu oxy hóa từ môi trường tốt, chịu ăn mòn từ các loại muối kém. Vì vậy, chúng ta sẽ có thể ứng dụng van bướm inox cho các loại môi trường lưu chất chứa hóa chất, axit có nồng độ thấp, lắp đặt ngoài trời.
- Tính chất công nghệ: là các tính chất biểu thị khả năng gia công, chế tác các loại vật liệu thành những vật liệu ứng dụng trong cùng đời sống sản xuất: tính đúc, tính hàn, tính rèn và các khả năng gia công cắt gọt… Ví dụ: vàng chính là một vật liệu kim loại quý hiếm và giá trị cao. Bên cạnh đó, vàng cũng còn có tính chất công nghệ cao khi ứng dụng ngay trong các bo mạch điện tử với khả năng cán mỏng, kéo dài,…
Ý nghĩa của các tính chất công nghệ trong sản xuất: Tính công nghệ sẽ giúp chúng ta biết được vật liệu cơ khí đó có khả đem năng gia công dễ hay khó (tính hàn, tính đúc, tính rèn, sự cắt gọt,….) Từ đó, chúng ta có thể lựa chọn các phương pháp gia công hợp lý và hiệu quả nhằm tăng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Vai trò của vật liệu cơ khí trong công nghiệp
Hiện nay, trong toàn bộ quá trình công nghiệp hoá – hiện đại hoá của đất nước thì vật liệu cơ khí đóng vai trò vô cùng là quan trọng. Vật liệu cơ khí là nguyên liệu để có thể sản xuất ra các loại máy móc, thiết bị phục vụ cho các ngành công nghiệp, đáp ứng nhu cầu để sản xuất hàng hoá liên tục, chuyên nghiệp, đạt được hiệu quả cao. Vậy cụ thể các vai trò của vật liệu cơ khí là gì? Những loại máy móc, ngành nghề cực điển hình phải kể đến như:
- Máy móc công nghiệp để phục vụ ngành công nghiệp khai thác các loại khoáng sản, giấy, phân bón, tái tạo năng lượng.
- Máy và các trạm biến áp, thiết bị điện công nghiệp cao.
- Máy móc phục vụ cho ngành dệt may, hàng gia dụng.
- Các loại phương tiện tham gia giao thông, thiết bị điện tử, xe nâng hàng,…
- Dụng cụ khai thác, dùng chế biến nông, lâm, thuỷ sản.
- Các hệ thống giám sát, công vụ để quản lý nhà kho, hệ thống vận chuyển lưu động, máy móc…
- Thiết bị để phục vụ đời sống: Y học, môi trường,…
- Máy móc và đo lường, dụng cụ hỗ trợ sản xuất.
- Các loại ngành nghề khác.
Như vậy, vật liệu cơ khí sẽ có thể giúp tạo ra máy móc, thiết bị sẽ có độ chính xác cao, hỗ trợ đắc lực cho con người ở tất cả các loại lĩnh vực trong đời sống. Điều này giúp công việc trở nên khá nhẹ nhàng, hoạt động sản xuất được diễn ra một cách đồng bộ, hiệu quả, từ đó thúc đẩy nền kinh tế được phát triển. Việc tham gia vào nhiều lĩnh vực, giúp có thể nâng cao đời sống cho con người chính là một vai trò to lớn của vật liệu cơ khí. Có thể nói, đây vừa là một vai trò cũng như tính ứng dụng của chúng trong đời sống hiện nay.
Ngoài ra, mỗi loại vật liệu cơ khí riêng khác nhau thuộc các nhóm kim loại, hữu cơ, loại vô cơ, kết hợp,… sẽ có những loại đặc điểm, tính chất riêng nên mang đến được những vai trò nhất định. Vì vậy, khi đã tìm hiểu vật liệu cơ khí là gì thì nhiều khách hàng nên nắm rõ tính chất cũng như vai trò, tính ứng dụng phù hợp của từng loại để lựa chọn và sử dụng chúng cho đúng mục đích, tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, hỗ trợ đắc lực cho các công việc và đời sống.
Trong các nhóm vật liệu đã kể trên thì vật liệu kim loại có vai trò để quyết định đến sự phát triển của xã hội và kỹ thuật. Đó chính là vật liệu cơ bản để chế tạo ra những máy móc và với những công trình xây dựng. Sự phát triển không ngừng của các loại máy động lực, máy công cụ gắn liền với những sự phát triển của các vật liệu kim loại với tính năng hiện ngày càng cao.
Mỗi khi con người đã tìm ra một loại vật liệu mới, với những tính chất cực kỳ ưu việt của nó là một lần thúc đẩy năng suất lao động và phát triển mở ra những ngành khoa học mới như:
- Sự xuất hiện các công nghệ chế tạo nhôm hợp kim cứng Đura (1903) đã có thể giúp cho ngành công nghiệp hàng không và tên lửa sẽ có bước phát triển nhảy vọt.
- Hàng loạt các vật liệu khác cũng sẽ được chế tạo và ứng dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí như: thép không rỉ austenit (1912), các hợp kim titan (1960), thép kết cấu có được độ bền cao (1965), thủy tinh kim loại (1990), kim loại nhớ (1990)…
Ngày nay thì các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu nhằm tạo ra được những hợp kim mới có tính năng ngày càng ưu việt hơn về những cơ tính cùng một số tính chất vật lý và hóa học đặc biệt. Những thành công hiện có trong nghiên cứu và để chế tạo vật liệu mới đã và đang đóng một vai trò quan trọng ngay trong sự phát triển của thế giới.
Các nhóm vật liệu cơ khí được sử dụng phổ biến
Vật liệu kim loại
Là một nhóm vật liệu có khả năng dẫn điện tốt (đồng sẽ là vật liệu dẫn điện cực tốt, thường sẽ được ứng dụng trong ngành điện), có ánh kim, có được độ uốn dẻo tốt ở điều kiện nhiệt độ cao và có nhiệt độ thường. Tuy nhiên, chúng lại khá kém bền vững với các phản ứng hóa học. Ứng dụng được chủ yếu trong sản xuất cơ khí, một số vật liệu kim loại khá thông dụng: thép, gang, đồng… và các loại hợp kim của chúng.
Khi tìm hiểu riêng về vật liệu cơ khí là gì thì không thể nào bỏ qua nhóm kim loại. Đây chính là nhóm vật liệu phổ biến nhất hiện nay, được đem đi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề. Vật liệu về kim loại được sử dụng nhiều trong quá trình sản xuất cơ khí, là nguyên liệu không thể thiếu để có thể sản xuất nhiều loại máy móc, thiết bị. Một số các đặc điểm chung của vật liệu kim loại phải kể đến như:
- Có khả năng dẫn điện khá tốt (đặc biệt là đồng).
- Có ánh kim.
- Độ uốn dẻo cực tốt ở điều kiện nhiệt độ cao, thậm chí là cả nhiệt độ thường.
- Tuy nhiên thì lại kém bền với các phản ứng hoá học.
Vật liệu cơ khí – kim loại sẽ được chia thành 2 loại, bao gồm: kim loại đen và kim loại màu:
- Kim loại đen: Nếu tỷ lệ của carbon trong vật liệu ≤2,14% thì sẽ được gọi là thép và > 2,14% là gang, đồng thời khi mà các tỷ lệ các bon càng cao thì vật liệu thì càng có độ cứng và giòn lớn.
- Kim loại màu: Thường được sử dụng ngay ở dạng hợp kim, bao gồm Đồng, Nhôm, Sắt,… Loại này sẽ thường dẻo, dễ kéo dài, dễ dát mỏng, có được tính mài mòn, tính chống ăn mòn cao, khả năng để dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng về độ cứng thường thấp hơn kim loại đen và giá thành cũng cao hơn.
Như vậy, mỗi một loại vật liệu kim loại thường có được những đặc điểm chung và riêng. Với các loại đặc tính khác nhau mà việc ứng dụng của chúng cũng có sự khác biệt. Người dùng sẽ cần tìm hiểu kỹ về từng loại vật liệu để có thể sử dụng chúng cũng rất phù hợp, đảm bảo chất lượng sản phẩm sẽ được tạo thành cũng như khả năng vận hành để được tốt nhất.
Vật liệu vô cơ – ceramic
Là các loại chất dẫn điện kém, không biến dạng dẻo và cũng đặc biệt cực giòn, dễ nóng chảy ở các điều kiện nhiệt độ cao. Ngoài ra, vật liệu vô cơ thường rất bền vững hóa học, một số các loại vật liệu được sử dụng phổ biến hiện nay: gốm, sứ, thủy tinh, gạch thường và các gạch chịu lửa…
Đây cũng chính là một trong những loại vật liệu cơ khí mà tất cả người dùng đều nên tìm hiểu. Thông thường, chúng sẽ có khả năng dẫn điện khá kém, không có biến dạng dẻo, độ giòn cao, dễ bị nóng chảy ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, vật liệu vô cơ thì lại bền vững với các phản ứng hoá học,… Vì vậy, chúngcũng được sử dụng phổ biến trong ngành gốm, sứ, vật liệu thuỷ tinh, gạch chịu lửa,… Như vậy, khi bạn tìm hiểu vật liệu cơ khí là gì thì người dùng cũng sẽ không nên bỏ qua vật liệu vô cơ.
Vật liệu hữu cơ – polyme
Là những vật liệu có một khả năng dẫn điện kém, dễ biến dạng dẻo ở các điều kiện nhiệt độ cao, bền vững hóa học ở các điều kiện nhiệt độ thường. Dễ nóng chảy, dễ bị phân hủy ở nhiệt độ thấp. Trong các vật liệu hữu cơ có 2 nguyên tố chủ yếu là các loại cacbon và hydro. Ngoài ra, còn được chia thành gồm 2 loại: tự nhiên gồm gỗ, cao su và nhân tạo bao gồm polyethylenE), polyvinyl clorua (PVC)…
Bên cạnh các kim loại thì vật liệu hữu cơ cũng đang ngày đang càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi hiện nay. Theo đó, vật liệu hữu cơ hiện thường được cấu thành được chủ yếu từ cacbon và hydro cùng với một số đặc điểm nổi bật như:
- Tính dẫn điện kém.
- Có khả năng có thể biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao.
Loại vật liệu này sẽ bao gồm chất dẻo và cao su. Mỗi loại đều có được những đặc điểm khác nhau với tính ứng dụng riêng. Hiện nay, các loại vật liệu hữu cơ polyme được tìm thấy ở nhiều các loại gỗ cao su, vật liệu hữu cơ nhân tạo như polyetylen (PE), polyvinyl clorua (PVC),…
Vật liệu kết hợp – compozit
Vật liệu Compozit hay còn được gọi là Composite – vật liệu tổng hợp; là một loại vật liệu được tạo thành từ sự kết hợp giữa cả hai hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo thành các vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn để đáp ứng được với nhu cầu sử dụng nào đó. Ví dụ như: bê tông cốt thép, các vật liệu kết hợp giữa kim loại và polyme, hoặc giữa cả polyme và ceramic…
Ngay từ những cái tên có thể hiểu đơn giản thì vật liệu là một sự kết hợp giữa hai hay nhiều loại vật liệu khác. Một số ví dụ cực điển hình mà người dùng có thể dễ dàng tham khảo như: vật liệu kim loại kết hợp cùng với polymer, bê tông và cốt thép, vật liệu caramic và polymer,… Trong một số các ngành nghề, lĩnh vực thì việc để ứng dụng vật liệu kết hợp cũng rất cần thiết.
Top 6 loại vật liệu cơ khí hiện nay trên thị trường
Dưới đây bài viết sẽ tổng hợp thông tin và giới thiệu rõ hơn cho các bạn được biết về một số vật liệu cơ khí phổ biến hiện nay:
Vật liệu bằng Sắt
Sắt chính là một loại kim loại đã được khai thác từ các mỏ quặng sắt.
- Sắt chính là một kim loại đã được khai thác từ các mỏ quặng sắt. Sau khi đã có thể trải qua quá trình nung nấu, khử tạp chất, người ta cũng sẽ có thể thu được loại sắt ở các dạng tự do. Thông thường, sắt đã được sử dụng trong sản xuất gang và thép.
- Theo các thông tin số liệu thống kê, thì sắt hiện đang được chiếm vào khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất ở trên thế giới. Ưu điểm khá là vượt trội của sắt có thể kể đến là khả năng có thể chịu lực lớn, độ dẻo và độ cứng cao, giá thành cũng khá thấp. Sắt đang được ứng dụng cực nhiều trong sản xuất dụng cụ, ô tô, làm khung cho các công trình xây dựng…
Vật liệu bằng Nhôm
Vật liệu bằng nhôm thường có ưu điểm nhờ đặc tính bền, tính chống ăn mòn cực cao, nhẹ hơn sắt, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, những loại sản phẩm gia công từ nhôm rất được ưa chuộng.
Nhờ đặc tính cực bền, tính chống ăn mòn cao, nhẹ hơn sắt, tính dẫn nhiệt và tính dẫn điện tốt, những sản phẩm gia công từ nhôm cũng rất được ưa chuộng.
Những ngành đang sử dụng vật liệu nhôm rất nhiều trong sản xuất thì phải kể đến như ngành cơ khí chế tạo vỏ vệ tinh nhân tạo hay các loại khí cầu, gia công chi tiết máy. Ngoài ra, lĩnh vực về xây dựng cũng sử dụng nhôm để chế tạo nhiều sản phẩm để trang trí mỹ thuật.
Vật liệu bằng Thép
Thép cũng đang thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Thép chính là một hợp kim của sắt, cacbon và một số nguyên tố khác thêm nữa. Thép có 2 loại chính, gồm:
- Thép Cacbon: sắt, nguyên tố cacbon, các tạp chất Mn, Si, P,…
- Thép hợp kim: sắt, cacbon, các loại tạp chất W, V, Mo, Ti, Cu, Ta, B, N….
Cũng giống như nhôm và các loại sắt, thép cũng thường được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhất là những ngành gia công cơ khí, xây dựng, đóng tàu,…
Vật liệu bằng Inox
Với tính tiện dụng, có độ bền cao, ngày nay bạn sẽ bắt gặp inox được ở rất nhiều công trình kiến trúc nội thất từ đơn giản đến cả phức tạp.
Inox sẽ còn có tên gọi khác là thép không gỉ. Đây chinh là dạng hợp kim của sắt, chứa hàm lượng lớn Crom, ít nhất là khoảng 10,5%. Đặc tính của Inox là rất ít bị biến màu, ăn mòn, có độ bền bỉ lớn, không gỉ, có khả năng chịu được nhiệt độ là khoảng 12000 độ C. Qua đó sẽ hỗ trợ công đoạn gia công được dễ dàng hơn.
Với tính tiện dụng, có độ bền cao, ngày nay bạn sẽ bắt gặp inox ở tại rất nhiều công trình kiến trúc nội thất từ đơn giản đến phức tạp.
Vật liệu bằng Gang
Gang hiện đang được sử dụng để gia công cơ khí cho thân máy, các loại vỏ máy, bánh đai, bánh răng, ổ trượt, trục cán,…
Gang là một hợp kim của tập hợp các nguyên tố gồm các nguyên tố sắt, cacbon, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Mg, Cu…. Trong đó, hàm lượng về cacbon lớn hơn 2,14%. Ưu điểm nổi bật của gang chính là độ chảy loãng cao, tính đúc tốt, độ co ngót ít, có các lực nén mạnh, song song với đó là khả năng chịu tải trọng tĩnh và có thể chịu mài mòn cực kỳ ổn định. Tuy nhiên các nhược điểm của nó là giòn dễ gãy, chịu va đập kém.
Gang cũng có 2 loại là gang trắng và gang graphit. Mỗi loại thì sẽ sở hữu những thành phần và tính chất khác nhau. Thông thường, gang sẽ được sử dụng để gia công cơ khí cho thân máy, vỏ máy, các loại bánh đai, bánh răng, ổ trượt, trục cán,…
Vật liệu bằng Nhựa
Nhựa chính là một trong những vật liệu mang tính ứng dụng cao đến từ đời sống hằng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp. Nhựa cũng có ưu điểm nhẹ, chịu được tác động của các môi trường hóa chất, chịu mài mòn và cách nhiệt cách điện tốt. Các loại sản phẩm phổ biến được làm từ nhựa có thể kể đến như là các ổ cắm, công tắc, đầu nối, ống nước,….
Bài viết đã giới thiệu đến bạn đọc những thông tin tổng hợp về vật liệu cơ khí là gì và những loại vật liệu phổ biến hiện nay. Hi vọng bạn đọc đã nắm đọc những thông tin hữu ích và áp dụng vào trong quá trình sản xuất.
