Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
A. Lý thuyết trọng tâm
I. Gia công đúc
1. Khái niệm
Đúc là phương pháp rót vật liệu ở trạng thái lỏng vào khuôn; sau khi vật liệu nguội đi và đông đặc (định hình), ta thu được vật đúc mang hình dạng và kích thước tương ứng với lòng khuôn.
2. Phân loại
Hiện nay có nhiều phương pháp đúc khác nhau, phổ biến nhất là đúc trong khuôn cát. Ngoài ra còn có đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc áp lực, đúc li tâm, đúc liên tục…
3. Khả năng gia công
Phương pháp đúc có phạm vi ứng dụng rất rộng: có thể đúc được các vật có khối lượng từ vài gam cho đến hàng trăm tấn; đúc được các vật có hình dạng và kết cấu phức tạp cả bên trong lẫn bên ngoài; đồng thời có thể đúc nhiều loại kim loại khác nhau trong cùng một vật đúc.
Tuy nhiên, gia công đúc thường chỉ áp dụng phù hợp cho nhóm vật liệu kim loại và hợp kim. Nhìn chung, sản phẩm đúc thường có độ chính xác không cao nên đúc thường được dùng để chế tạo phôi cho các phương pháp gia công khác.
4. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm: Giá thành rẻ, có thể tạo phôi cho nhiều phương pháp gia công khác, đúc được nhiều kim loại khác nhau trong một vật đúc, phù hợp cho sản phẩm có hình dạng phức tạp.
Nhược điểm: Sản phẩm đúc thường có độ chính xác không cao.
5. Đúc trong khuôn cát
Đúc trong khuôn cát là phương pháp phổ biến nhất nhờ khuôn cát dễ chế tạo, giá thành rẻ, chi phí đầu tư thấp, và đặc biệt là sự đa dạng về hình dạng khuôn giúp nhà sản xuất tuỳ biến theo nhiều kiểu dáng sản phẩm.
Quy trình đúc trong khuôn cát gồm hai nhánh công việc song song, sau đó hợp lại:
Nhánh 1 – Chuẩn bị khuôn: Chuẩn bị mẫu và vật liệu làm khuôn → Làm khuôn → Khuôn đúc hoàn chỉnh.
Nhánh 2 – Chuẩn bị vật liệu: Chuẩn bị vật liệu nấu → Nấu chảy vật liệu.
Sau khi cả hai nhánh hoàn tất, thực hiện rót vật liệu lỏng vào khuôn đúc → Sản phẩm đúc → Đợi vật liệu nguội rồi dỡ khuôn.
Như vậy, trước khi rót vật liệu lỏng vào khuôn đúc, cần thực hiện các bước: chuẩn bị mẫu và vật liệu làm khuôn, tiến hành làm khuôn để có khuôn đúc hoàn chỉnh, đồng thời chuẩn bị và nấu chảy vật liệu đúc.
II. Gia công hàn
1. Khái niệm
Hàn là phương pháp nối các chi tiết lại với nhau bằng cách nung nóng vật liệu tại chỗ nối đến trạng thái chảy; sau khi vật liệu kết tinh sẽ hình thành mối hàn liên kết các chi tiết.
2. Phân loại
Có nhiều phương pháp hàn khác nhau, trong đó hàn hồ quang và hàn hơi (hàn khí) là hai phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất. Ngoài ra còn có hàn MAG (hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí hoạt tính), hàn TIG (hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không nóng chảy)…
Các sản phẩm cơ khí như lan can cầu thang, hàng rào sắt thường sử dụng phương pháp hàn hồ quang.
3. So sánh hàn hồ quang tay và hàn hơi
Giống nhau: Cả hai phương pháp đều làm nóng chảy kim loại tại vị trí hàn và que hàn để tạo thành mối hàn.
Khác nhau:
Hàn hồ quang tay sử dụng tia lửa hồ quang làm nguồn nhiệt để làm nóng chảy kim loại tại vị trí hàn và que hàn.
Hàn hơi (hàn khí) sử dụng nhiệt sinh ra từ phản ứng cháy của các loại khí đốt như acetylen (C₂H₂), propan (C₃H₈), butan (C₄H₁₀)… với oxygen để nung chảy kim loại tại vị trí hàn và que hàn.
4. Khả năng gia công
Hàn có thể nối được các vật liệu có tính chất khác nhau và tạo ra các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp. Mối hàn đạt độ kín và độ bền cao so với các kiểu mối ghép khác.
5. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm: Tạo được chi tiết phức tạp, mối hàn có độ kín và độ bền cao so với mối ghép khác.
Nhược điểm: Do biến dạng nhiệt không đều nên chi tiết dễ bị cong, vênh sau khi hàn.
6. Các kiểu liên kết hàn
Có 5 kiểu tạo mối hàn (liên kết hàn) phổ biến: (1) Liên kết chồng, (2) Liên kết giáp mối, (3) Liên kết chữ T, (4) Liên kết góc, (5) Liên kết gấp mép.
III. Gia công khoan
1. Khái niệm
Khoan là phương pháp gia công lỗ từ phôi, được thực hiện trên máy khoan, máy tiện hoặc máy phay, máy doa… Dụng cụ cắt thông dụng nhất là mũi khoan ruột gà.
2. Khả năng gia công
Trên máy khoan có thể thực hiện nhiều nguyên công: tạo lỗ trơn hoặc lỗ bậc; khoan được cả lỗ kín lẫn lỗ hở; mở rộng lỗ bằng dao khoét; gia công chính xác lỗ bằng dao doa; tạo ren lỗ bằng mũi taro.
3. Chuyển động chính khi khoan
Khi khoan, mũi khoan thực hiện đồng thời hai chuyển động: chuyển động quay (tạo ra vận tốc cắt V_c, đơn vị m/phút) và chuyển động tịnh tiến (tạo ra lượng chạy dao S, đơn vị mm/vòng).
4. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm: Năng suất cao (thời gian khoan chỉ vài chục giây cho một lỗ), tuổi thọ dụng cụ cao nhờ lực tác động nhỏ, giảm chi phí nhân công và điện năng, khoan được lỗ lớn với độ chính xác cao, có thể tái sử dụng lõi khoan với vật liệu đặc biệt giá trị cao.
Nhược điểm: Giá mũi khoan thường cao; dễ hỏng nếu quá trình định tâm, làm mát và định vị không tốt; phải khoan thủng vật liệu mới rút được lõi.
5. Cấu tạo máy khoan đứng
Máy khoan đứng gồm các bộ phận chính: (1) Động cơ, (2) Nút điều khiển, (3) Tay quay – bộ phận dùng để điều chỉnh chiều sâu khi khoan, (4) Vị trí lắp mũi khoan, (5) Bàn làm việc, (6) Chân đế.
Ngoài máy khoan đứng, còn có các loại máy khoan khác như: máy khoan cần, máy khoan bàn, máy khoan cầm tay…
IV. Gia công tiện
1. Khái niệm
Tiện là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ sự phối hợp của hai chuyển động: chuyển động quay của phôi và chuyển động tịnh tiến của dao. Gia công tiện được thực hiện trên máy tiện vạn năng hoặc máy tiện CNC.
2. Khả năng gia công
Máy tiện có khả năng gia công rất đa dạng: tiện các mặt tròn xoay bên ngoài và bên trong; tiện mặt đầu, mặt côn ngoài và côn trong, các mặt tròn xoay định hình; tiện các loại ren trong, ren ngoài; khoan lỗ. Đặc biệt, máy tiện có thể gia công được cả vật liệu kim loại lẫn phi kim loại.
3. Chuyển động chính khi tiện
Chế độ cắt khi tiện bao gồm: vận tốc cắt V_c (m/phút); lượng chạy dao ngang S_ng (mm/vòng); lượng chạy dao dọc S_d (mm/vòng); lượng chạy dao chéo S_ch (mm/vòng). Trong đó, chạy dao chéo là sự kết hợp đồng thời của chạy dao dọc và chạy dao ngang: S_ch = √(S_ng² + S_d²).
4. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm: Độ chính xác cao; máy tiện có nhiều kích cỡ nên thành phẩm đa dạng; thao tác vận hành đơn giản, dễ dàng; phù hợp nhất cho các sản phẩm có hình dạng tròn xoay.
Nhược điểm: Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dụng cụ tiện, vật liệu gia công, tay nghề thợ tiện… chỉ cần một yếu tố không đảm bảo sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
5. Cấu tạo máy tiện vạn năng
Máy tiện vạn năng gồm các bộ phận chính: (1) Hộp tốc độ trục chính, (2) Mâm cặp – bộ phận dùng để gá phôi, (3) Bàn gá dao, (4) Ụ động, (5) Đế máy.
Ngoài máy tiện vạn năng, còn có các loại máy tiện khác như: máy tiện chuyên dụng, máy tiện chép hình…
V. Gia công phay
1. Khái niệm
Phay là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện bằng sự phối hợp của hai chuyển động: chuyển động quay tròn của dao và chuyển động tịnh tiến của phôi theo ba phương – dọc, ngang và thẳng đứng. Gia công phay được thực hiện trên máy phay vạn năng hoặc máy phay CNC.
2. Khả năng gia công
Máy phay có thể thực hiện nhiều nguyên công: phay mặt phẳng, rãnh chữ nhật, rãnh bán nguyệt, rãnh chữ T; phay định hình; khoan, khoét, doa trên máy phay; phay ren, phay mặt cong (đối với máy phay CNC).
3. Chuyển động chính khi phay
Chế độ cắt khi phay gồm: tốc độ cắt V (m/phút), chiều sâu cắt t (mm) và lượng chạy dao S (m/phút). Dao phay thực hiện chuyển động quay, phôi thực hiện chuyển động tịnh tiến.
4. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm: Độ chính xác cao, chất lượng sản phẩm ngày càng cải thiện; giảm thời gian và công sức cho công nhân, tăng năng suất lao động; giảm thiểu phế phẩm; tiết kiệm chi phí; có thể áp dụng tự động hoá và cơ khí hoá.
Nhược điểm: Một số chi tiết có chi phí gia công bằng phay khá cao hoặc không sản xuất được; rất khó áp dụng cho chi tiết mỏng vì dễ vỡ trong quá trình cắt (thường phôi phải có độ dày từ 0,8 mm trở lên); giá thành máy phay khá đắt đỏ.
5. Cấu tạo máy phay đứng vạn năng
Máy phay đứng vạn năng gồm các bộ phận chính: (1) Trục chính, (2) Động cơ, (3) Tay quay bàn trượt ngang – dùng để điều chỉnh chiều rộng khi phay, (4) Bảng điều khiển, (5) Tay quay bàn trượt dọc – dùng để điều chỉnh chiều sâu khi phay, (6) Tay quay bàn trượt đứng, (7) Đế máy.
Ngoài máy phay đứng vạn năng, còn có: máy phay nằm, máy phay giường, máy phay CNC…
B. Sơ đồ tư duy
┌─ I. GIA CÔNG ĐÚC
│ ├─ KN: Rót VL lỏng vào khuôn → vật đúc
│ ├─ PP: Khuôn cát (phổ biến nhất), khuôn
│ │ mẫu chảy, đúc áp lực, li tâm, liên tục
│ ├─ Khả năng: Vài gam → vài trăm tấn,
│ │ hình dạng phức tạp, nhiều KL khác nhau
│ ├─ Ưu: Giá rẻ, tạo phôi đa dạng
│ └─ Nhược: Độ chính xác không cao
│
├─ II. GIA CÔNG HÀN
│ ├─ KN: Nung nóng VL chỗ nối đến chảy
│ │ → kết tinh → mối hàn
│ ├─ PP: Hàn hồ quang (tia lửa hồ quang),
│ │ hàn hơi (khí đốt + O₂), MAG, TIG
│ ├─ 5 kiểu LK: chồng, giáp mối, chữ T,
MỘT SỐ PP │ │ góc, gấp mép
GIA CÔNG CƠ KHÍ ─────┤ ├─ Ưu: Chi tiết phức tạp, kín, bền
│ └─ Nhược: Dễ cong vênh do nhiệt
│
├─ III. GIA CÔNG KHOAN
│ ├─ KN: Gia công lỗ bằng mũi khoan ruột gà
│ ├─ CĐ: Quay (Vc) + tịnh tiến (S)
│ ├─ Khả năng: Lỗ trơn, bậc, kín, hở;
│ │ khoét, doa, taro ren
│ ├─ Máy khoan đứng: Tay quay → chỉnh
│ │ chiều sâu
│ ├─ Ưu: Năng suất cao, chi phí thấp
│ └─ Nhược: Mũi khoan đắt, dễ hỏng
│
├─ IV. GIA CÔNG TIỆN
│ ├─ KN: Phôi quay + dao tịnh tiến
│ ├─ CĐ: Sng, Sd, Sch (= √(Sng² + Sd²))
│ ├─ Khả năng: Mặt tròn xoay, côn, ren,
│ │ mặt đầu, khoan lỗ, KL + phi KL
│ ├─ Máy tiện VN: Mâm cặp → gá phôi
│ ├─ Ưu: Chính xác, đa dạng kích cỡ
│ └─ Nhược: Phụ thuộc nhiều yếu tố
│
└─ V. GIA CÔNG PHAY
├─ KN: Dao quay + phôi tịnh tiến
│ theo 3 phương (dọc, ngang, đứng)
├─ CĐ: V, t, S
├─ Khả năng: Mặt phẳng, rãnh, định
│ hình, ren, mặt cong (CNC)
├─ Máy phay đứng VN: Tay quay bàn
│ trượt ngang → chiều rộng;
│ Tay quay bàn trượt dọc → chiều sâu
├─ Ưu: CX cao, tự động hoá, năng suất
└─ Nhược: Chi phí máy cao, khó áp dụng
cho chi tiết mỏng (< 0,8 mm)
ThS. Hồ Thị Thư
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám