BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VÕ LONG TRIỀU

PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CHẤT LƯỢNG PITTÔNG NHÔM
CỦA ÔTÔ SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM VÀ NƯỚC NGOÀI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S K C0 0 0 3 4 1

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2004


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

VÕ LONG TRIỀU

Đề tài:
PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CHẤT LƯNG
PITTÔNG NHÔM CỦA ÔTÔ SẢN XUẤT
TẠI VIỆT NAM VÀ NƯỚC NGOÀI

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

Nơi sinh: Tp. Hồ Chí Minh.

Đòa chỉ liên lạc: 45A, Ba đình, Phường 08, Quận 08, Tp. Hồ Chí Minh.
Quá trình đào tạo:
Từ tháng 9 năm 1995 đến tháng 2 năm 2000 là sinh viên, chuyên ngành
Kỹ thuật công nghiệp thuộc Trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP.HCM.
Từ tháng 10 năm 2002 đến nay là học viên cao học, chuyên ngành Công
nghệ chế tạo máy thuộc Trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM.
Quá trình công tác:
Từ tháng 2 năm 2001 đến nay nghề nghiệp là Giáo viên, đơn vò công tác:
Trường Trung học Kỹ thuật Và Nghiệp vụ NGUYỄN HỮU CẢNH.


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Hoàng Trọng Bá.
..................................................................
..................................................................
..................................................................
Cán bộ hướng dẫn khoa học

PGS.TS Hoàng Trọng Bá
Cán bộ chấm nhận xét 1:
..................................................................
..................................................................
..................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1


cùng lớp đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
- Ban giám hiệu và các anh chò đồng nghiệp của Trường Trung học Kỹ
thuật và Nghiệp vụ Nguyễn Hữu Cảnh, đã giúp đỡ, hổ trợ và tạo điều
kiện trong công tác để tôi hoàn thành khóa học.
Cuối cùng, tôi cũng xin cảm ơn các đơn vò.
 Ban Giám đốc và nhân viên của Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo
lường Chất lượng III đã tạo điều kiện cho tôi được tham quan, tiếp cận
nghiên cứu tài liệu, sách vở và các thiết bò đo kiểm, thí nghiệm trong
lónh vực thí nghiệm đo kiểm về vật liệu.
 Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu mới thuộc Trường Đại học bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tạo mọi đều kiện cho tôi nghiên cứu
tài liệu, sách vở và thiết bò thí nghiệm để phục vụ cho đề tài.
 Ban Giám đốc , Phòng kỹ thuật, Phòng tổ chức, Phân xưởng cơ khí và
Phân xưởng Đúc thuộc CÔNG TY CHẾ TẠO PHỤ TÙNG MÁY SỐ 2
(NAKYCO) đã giúp đỡ tạo mọi đều kiện cho tôi nghiên cứu tài liệu, sá ch
vở và tìm hiểu quy trình công nghệ gia công pittông nhôm dùng cho Ôtô,
quy trình đúc pittông nhơm để phục vụ cho đề tài.


TÓM TẮT
Ở nước ta hiện nay, ngành công nghiệp Ôtô đang phát triển rất mạnh,
do kinh tế phát triển, thu nhập nhiều hộ gia đình tăng cao dẫn đến thói quen sử
dụng Ôtô ngày càng phổ biến rộng ở Việt nam. Nhưng chủ yếu nhưng chi tiết
máy, phụ tùng đều được nhập khẩu khoảng 80%.
Song tất cả các Nhà máy chỉ tập trung lắp ráp hay có chế tạo chỉ chế tạo
các chi tiết máy đơn giản. Trong đó tỷ lệ phụ tùng chế tạo tại Việt nam
khoảng 20%.
Việc nghiên cứu, khảo sát, phân tích và so sánh chất lượng Pittông
nhôm ở Ôtô sản xuất tại Việt nam và Nước ngoài là nhằm tạo cở sở khoa học
cho việc tiến tới nội đòa hóa các phụ tùng Ôtô nói riêng và các sản phẩm công

Đặt vấn đề:

Trang 1

1.2

Bối cảnh xuất phát:

Trang 1

1.3

Mục đích nghiên cứu:

Trang 2

1.4

Phương pháp nghiên cứu:

Trang 2

1.5

Giới hạn phạm vi của đề tài:

Trang 3

PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Trang 12

2.1.5.1

Hợp kim nhôm đúc hệ Al – Si (Silumin).

Trang 13

2.1.5.2

Hợp kim nhôm đúc hệ Al – Cu:

Trang 19

2.1.5.3

Hợp kim nhôm đúc trên cơ sở Al – Mg

Trang 22

2.1.6 Phân loại và phạm vi ứng dụng của hợp kim nhôm:

Trang 24

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA PITTÔNG
2.2.1 Hình dạng và kết cấu của pittông:

Trang 26

2.2.2 Điều kiện làm việc của pittông nhôm ở ôtô:

2.4.1.1 Các phương pháp tạo phôi:

Trang 34

2.4.1.2 Cấu tạo của khuôn kim loại:

Trang 34

2.4.2 P. pháp tạo phôi và quy trình công nghệ chế tạo pittông nhôm: Trang 36
2.4.2.1 Quy trình đúc phôi pittông tại NAKYCO:

Trang 36

2.4.2.2 Quy trình chế tạo pittông:

Trang 37

CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH CHẤT LƯNG PITTÔNG
2.5.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng:

Trang 40

2.5.2 So sánh chất lượng của các loại pittông:

Trang 40

2.5.2.1 Về thành phần hóa học:

Trang 41


3.3 Hướng phát triển của đề tài:

Trang 49

Tài liệu tham khảo
Phụ lục
Tóm tắt lý lòch trích ngang


Trang 1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề:

Kể từ khi con người bắt đầu quan tâm đến thế giới xung quanh, họ liền tìm
hiểu về bề ngoài cũng như cảm nhận các đồ vật và vật liệu mà họ gặp. Dần dần,
họ làm thí nghiệm với các vật liệu để khám phá xem chúng có thể được sử dụng
như thế nào. Trong quá trình đó, họ biết được rất nhiều về các đặc tính của vật
liệu như sức nặng, cấu trúc hóa học, khả năng dẫn nhiệt hoặc khả năng cháy nếu
đặt vào lửa v.v ...
Công nghiệp là nền tảng phát triển của nền kinh tế, đó là một trong những
tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá sự tiến bộ của một quốc gia. Ngành cơ khí bao
giờ cũng đóng vai trò quan trọng trong bất kỳ một nước công nghiệp hiện đại nào
vì nó sản xuất ra thiết bò, máy móc, phương tiện sản xuất cho các ngành khác, sản
phẩm tiêu dùng cho xã hội, cũng như các phương tiện giao thông vận tải. Sự phát
triển của công nghiệp cơ khí được coi như biểu tượng của nền công nghiệp mỗi
nước. Ngành cơ khí nước ta đã sớm được hình thành nhưng còn nhỏ bé và non yếu.
Công nghiệp hóa phải dựa trên nền tảng của ngành cơ khí phát triển.

chất lượng và góp phần thực hiện thành công chủ trương công nghiệp hóa – hiện
đại hóa của Đảng và Nhà nước.

1.3

Mục đích nghiên cứu:

Đề tài thực hiện việc phân tích và so sánh chất lượng pittông nhôm của ôtô
sản xuất tại Việt Nam và pittông nhôm của ôtô sản xuất tại nước ngoài nhằm mục
đích là nâng cao độ bền về ma sát, độ cứng, tuổi thọ, giảm hệ số dãn nở cho
pittông nhôm của ôtô sản xuất tại Việt Nam.
Thông qua việc phân tích kết cấu hình dáng mặt đầu, điều kiện làm việc,
tính chòu nhiệt, công nghệ gia công cơ, công nghệ đúc và các thí nghiệm về đo hệ
số da(n nở; đo độ cứng; phân tích thành phần hóa học; nghiên cứu tổ chức tế vi ...
sẽ thu được những kết quả sau:
Kết luận về việc so sánh chất lượng pittông nhôm của ôtô do Việt Nam
sản xuất so với pittông nhôm của ôtô do nước ngoài sản xuất.
Đề xuất biện pháp cải tiến nâng cao chất lượng pittông nhôm của ôtô
sản xuất tại Việt Nam.

1.4

Phương pháp nghiên cứu:

Để thực hiện được mục đích của những kết quả nêu trên, tác giả sử dụng
một số phương pháp sau:
- Nghiên cứu các tài liệu về kết cấu ôtô, kỹ thuật đúc, vật liệu kim loại
màu, kim loại học và nhiệt luyện, công nghệ chế tạo chi tiết máy, đồ gá
gia công cơ, kỹ thuật sửa chữa ôtô máy kéo, tiêu chuẩn Việt Nam về
pittông, v.v…

Một lần nữa xin trân thành cảm ơn Q Thầy Cô và bạn đọc.


Trang 4

PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN
2.1.1 Tình hình sản xuất, sử dụng và nghiên cứu pittông nhôm của ôtô tại
Việt Nam:
 Tình hình sản xuất và sử dụng pittông nhôm tại Việt Nam:
Pittông là một chi tiết máy có tác quan trọng, có tác dụng quyết đònh đến
công suất và hiệu suất của động cơ. Vì phải làm việc trong những điều kiện khó
khăn. Chu kỳ tuổi thọ của nó ảnh hưởng đến một loạt chi tiết quan trọng khác như
xéc măng, xi lanh, trục khuỷu ...
Tuổi thọ của pittông dùng cho ôtô chế tạo tại Việt Nam mới đạt được từ
8000 - 9500 giờ, làm phá vở toàn bộ chu trình bảo dưỡng và sửa chữa máy, gây ra
chi phí sửa chữa cao và ảnh hưởng đến tuổi thọ của các chi tiết khác.
Hiện tại pittông nhôm dùng cho ôtô sản xuất tại Việt Nam do các công ty,
nhà máy sau đây sản xuất: Công ty chế tạo phụ tùng máy số 2 (NAKYCO); Nhà
máy phụ tùng ôtô số 1; Nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo và Nhà máy ôtô 1–5.
Các sản phẩm của những công ty trên sản xuất ra tương đối đáp ứng yêu
cầu. Nhưng phạm vi ứng dụng sản phẩm trên ôtô rất hạn chế. Chủ yếu pittông sản
xuất nhằm phục vụ cho các máy nông nghiệp, tàu thủy công suất nhỏ . . .
Việc pittông nhôm của ôtô sản xuất tại Việt Nam không được sử dụng rộng
rãi là do sản phẩm khi xuất xưởng không đáp ứng các yêu cầu sau đây:
 Chất lượng sản phẩm không đồng đều.
 Tuổi thọ thấp, dẫn đến chất lượng thấp
 Tình hình nghiên cứu pittông nhôm tại Việt Nam:
Việc nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng pittông nhôm sản xuất tại

Mg đang được sử dụng rộng rãi.
Sản lượng và nhu cầu ứng dụng nhôm so với các kim loại kết cấu khác tăng
lên không ngừng.
Những ưu điểm chính của nhôm là trọng lượng riêng nhỏ, độ dẫn điện, dẫn
nhiệt cao, khả năng chống ăn mòn trong nhiều môi trường khá tốt.
Độ bền riêng của hợp kim nhôm khoảng 16,5 trong khi đó của thép là 15,4.
Vì vậy, khi ứng dụng hợp kim nhôm làm vật liệu kết cấu, nó tỏ ra có những
ưu điểm lớn.
Về mặt trữ lượng, nhôm nhiều hơn sắt. Theo tính toán, nhôm chiếm 8,8%
còn sắt chỉ chiếm 5,1% trọng lượng vỏ trái đất.
Nhôm là kim loại màu trắng, trọng lượng nguyên tử 26,97, tỷ trọng 2,70,
nhiệt độ chảy 6600C, độ dẫn nhiệt 0,3426 cal/cm2.gy.0C. Nhôm điện phân nguyên
thủy thành thỏi có số hiệu tiêu chuẩn theo OCT 3549 – 47 và đánh dấu mặt
ngoài thỏi theo những vệt sơn màu sắc tiêu chuẩn khác nhau.
Trong điều kiện ăn mòn của khí trời, những vật đúc bằng nhôm sẽ làm
thành một lớp màng oxýt nhôm bền chắc, ngăn không cho sự oxýt hóa ăn mòn
vào trong.
Cơ tính của vật đúc bằng nhôm nguyên chất rất thấp, khó gia công cắt và
không dùng được.
Một số hợp kim của nhôm với những nguyên tố khác có độ chảy loãng rất
tốt và rất thích hợp cho việc sản xuất những vật đúc thành mỏng và phức tạp nhất.
Ngày nay người ta dùng các hợp kim của nhôm với Silic, hoặc với manhê,
hoặc với đồng hay với kẽm và cả những hợp kim phức tạp khác. Khi cho chất biến
tính vào thì độ bền của hợp kim tăng thêm.


Trang 6

Những vật đúc của một số hợp kim nhôm đem nhiệt luyện bằng những
phương pháp đặc biệt để làm cho cấu tạo và cơ tính của kim loại thêm tốt.

Mg

Al

Ti

Ni

Cu

5

12

13

22

28

29

Nguyên tử lượng

9,013

24,32

26,981



1455

1083

Nhiệt độ sôi, 0C

2450

1107

2520

3169

2822

2360

Đường kính nguyên tử,
mm

0,226

0,320

0,286

0,290


6340

Tỷ nhiệt ở 200C, J/(kg.K)

1826

1047,6

961,7

521

450

385

Độ dẫn nhiệt ở 200C,
W/(m.K)

2930

167

221,5

21,9

88,5

387

70,6

103

203

125

140

17,854

27

39,2

73

46,4

Số thứ tự nguyên tố

Hệ số dãn nở nhiệt ở 250C,
106.K-1

Mun trượt, GPa

0,0684 0,0172

Thiết diện ngang hấp thụ nơtron nhiệt của nhôm khá nhỏ, bằng 0,23 barn/nguyên

cao gần nhiệt độ chảy, chiều dày của màng có thể tới 200nm.
Chính do màng oxyt có cấu tạo sít chặt và liên kết bền vững với kim loại
nền mà nhôm có tính ổn đònh chống ăn mòn khá cao trong nhiều môi trường hoá
học.
Khả năng chống ăn mòn hóa học của nhôm phụ thuộc vào thành phần tạp
chất và đặc tính của môi trường.
Trong môi trường axít vô cơ, khi tăng nhiệt độ, tốc độ ăn mòn nhôm tăng
lên.
Ảnh hưởng của nồng độ cần phải xét đối với từng axít cụ thể. Ví dụ như
axít nitric loãng ăn mòn nhôm mạnh hơn khi đậm đặc. Trái lại dung dòch axít
H2SO4 loãng tác dụng với nhôm rất yếu. Khi tăng nhiệt độ và nồng độ dung dòch,
tác dụng gây ăn mòn nhôm tăng lên.
Trong dung dòch axít H3PO4 quá trình ăn mòn nhôm xảy ra chậm; nhưng
nhôm bò ăn mòn rất nhanh trong hỗn hợp HCl và HF.
Khả năng chống ăn mòn trong dung dòch kiềm của nhôm rất nhỏ. Ví dụ xút
NaOH gây ra ăn mòn nhôm rất nhanh.
Nhôm tỏ ra ổn đònh trong rất nhiều dung dòch axít hữu cơ.


Trang 9

Ở nhiệt độ thường nhôm không tác dụng với nước, hơi nước, khí CO và
CO2. Nhưng khi nhiệt độ tăng lên tình hình sẽ khác đi.
Hơi nước tác dụng với nhôm khá nhanh ở vùng nhiệt độ 5000C và cao hơn
theo phản ứng:
2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2
Hro tạo ra trong phản ứng một phần đi vào khí quyển, một phần khuếch
tán vào nhôm.
So với các khí khác, hrô có khả năng hòa tan vào nhôm mạnh nhất.
Độ hòa tan của hrô trong nhôm tính trên 100g, biến đổi phụ thuộc vào

Theo giản đồ pha, các hợp kim nhôm biến dạng có thành phần phía trái
điểm b, hình 1.1.


Trang 10

Các hợp kim phía trái điểm b, trong thành phần tổ chức có cùng tinh, độ
dẻo kém, nhưng tính đúc tốt, do vậy thuộc nhóm hợp kim nhôm đúc.
Những hợp kim bên trái điểm a không thể hóa bền được bằng nhiệt luyện.
Trái lại, những hợp kim bên phải a sẽ hóa bền khi được tôi để tạo ra dung
dòch rắn quá bảo hòa và hóa già tiết pha phân tán biến cứng tiếp theo.

L+
b

+

a
Al

Hợp kim
Biến dạng

.

Me

Cb
Hợp kim đúc


TT

Hợp kim nhôm biến dạng

TT

Hợp kim nhôm đúc

1

1xxx: nhôm sạch (Al  99%)

1

1xx.x: nhôm lanh gô sạch

2

2xxx: Al – Cu, Al – Cu – Mg

2

3

3xxx: Al – Mn

3

2xx.x: Al – Cu
3xx.x: Al – Si – Mg; Al – Si

tiêu chuẩn

8

8xx.x: Al – Sn
Ý nghóa 3 số xx.x tra theo
tiêu chuẩn

7
8

Để ký hiệu trạng thái gia công, dùng hệ thống ký hiệu sau:
F: trạng thái phôi thô;
O: ủ và kết tinh lại;
H: hóa bền bằng biến dạng nguội;
T1: biến dạng nóng, tôi hóa già tự nhiên;
T3: tôi, biến dạng nguội, hóa già tự nhiên;
T4: tôi, hóa già tự nhiên;
T5: biến dạng nóng, tôi, hóa già nhân tạo;
T6: tôi, hóa già nhân tạo;
T7: tôi, quá hóa già;
T8: tôi, biến dạng nguội, hóa già nhân tạo;
T9: tôi, hóa già nhân tạo, biến dạng nguội.
Theo tiêu chuẩn nhà nước Liên bang Nga, nhôm và hợp kim nhôm được ký
hiệu bằng chữ hoặc hệ thống hỗn hợp gồm chữ và các con số.
Chẳng hạn hợp kim nhôm với Mn được ký hiệu là AMu.
Các hợp kim đura được ký hiệu bằng chữ
và các chỉ số kèm theo. Ví
dụ: 1, 16, v.v…


với các hợp kim nhôm đúc sẽ là số chẵn.
2.1.5 Hợp kim nhôm đúc:
Khi đánh giá hợp kim, người ta thường chú ý tới hai loại tính chất:
- Các tính chất sửi dụng bao gồm: cơ tính, lý tính, hoá tính …
- Các tính chất công nghệ, ví dụ: tính đúc, khả năng gia công biến dạng,
tính hàn nhiệt luyện.
Vai trò của tính công nghệ với họ hợp kim nhôm đúc đặc biệt quan trọng.
Bởi vì tính đúc bao gồm độ chảy loãng, độ co ngót, xu hướng nứt nóng, thiên tích
và rỗ co …, quyết đònh khả năng tạo ra vật đúc, đồng thời quyết đònh cả tổ chức
bên trong và chất lượng của chi tiết.


S

K

L

0

0

2

1

5

4