Phạm vi: Bài 1–7 (Khái quát về cơ khí chế tạo; Ngành nghề trong lĩnh vực cơ khí chế tạo; Tổng quan về vật liệu cơ khí; Vật liệu kim loại và hợp kim; Vật liệu phi kim loại; Vật liệu mới; Khái quát về gia công cơ khí)
Phần 1: Cơ bản
Bài 1. Nêu khái niệm cơ khí chế tạo và vai trò của nó đối với ngành giao thông vận tải.
Bài 2. Kể tên 4 sản phẩm của cơ khí chế tạo và cho biết mỗi sản phẩm phục vụ ngành nào.
Bài 3. Kể tên 3 ngành nghề trong lĩnh vực cơ khí chế tạo và mô tả ngắn gọn công việc của mỗi ngành nghề.
Bài 4. Vật liệu cơ khí gồm những nhóm nào? Cho ví dụ mỗi nhóm.
Bài 5. Hợp kim là gì? Vì sao người ta thường dùng hợp kim thay cho kim loại nguyên chất?
Bài 6. Nêu thành phần chính và 2 ứng dụng của thép trong cơ khí chế tạo.
Bài 7. Nêu thành phần chính và 2 ứng dụng của gang trong cơ khí chế tạo.
Bài 8. Nêu 2 tính chất và 2 ứng dụng của đồng trong cơ khí chế tạo.
Bài 9. Nêu 2 tính chất và 2 ứng dụng của nhôm trong cơ khí chế tạo.
Bài 10. Kể tên 4 vật liệu phi kim loại và nêu ứng dụng của mỗi vật liệu.
Bài 11. Nêu 2 ưu điểm và 2 nhược điểm của nhựa khi dùng trong cơ khí chế tạo.
Bài 12. Vật liệu mới là gì? Kể tên 2 vật liệu mới và ứng dụng của chúng.
Bài 13. Gia công cơ khí là gì? Nêu mục đích của gia công cơ khí.
Bài 14. Phân biệt gia công cắt gọt và gia công không phoi. Mỗi loại cho 2 ví dụ.
Bài 15. Kể tên 4 phương pháp gia công cắt gọt và cho biết công dụng của mỗi phương pháp.
Bài 16. Kể tên 3 phương pháp gia công không phoi và cho biết công dụng của mỗi phương pháp.
Bài 17. Vì sao khi gia công cơ khí cần tuân thủ quy tắc an toàn lao động? Nêu 3 quy tắc an toàn khi làm việc trong xưởng cơ khí.
Bài 18. Một chi tiết máy cần độ chính xác cao, bề mặt nhẵn. Theo em nên dùng phương pháp gia công nào? Giải thích.
Phần 2: Nâng cao
Bài 19. So sánh thép và nhôm theo 4 tiêu chí: khối lượng riêng, độ bền, khả năng chống gỉ, giá thành. Từ đó cho biết khi nào nên dùng thép, khi nào nên dùng nhôm.
Bài 20. Một nhà máy cần chế tạo thân máy bơm nước dùng ngoài trời, chịu mưa nắng. Em hãy đề xuất 2 vật liệu phù hợp, phân tích ưu, nhược điểm của mỗi vật liệu và chọn 1 vật liệu tối ưu.
Bài 21. Giải thích vì sao compozit được dùng làm vỏ máy bay, thân tàu thuyền, đồ thể thao mà ít dùng làm trục máy chịu lực lớn.
Bài 22. Một xưởng cần chế tạo 1000 chi tiết bánh răng nhỏ bằng thép, yêu cầu độ chính xác cao. Em hãy đề xuất quy trình gia công gồm ít nhất 3 bước (từ phôi đến thành phẩm), giải thích lí do chọn mỗi bước.
Bài 23. Phân tích ưu, nhược điểm của gia công bằng tay và gia công bằng máy theo 3 tiêu chí: năng suất, độ chính xác, phạm vi ứng dụng.
Bài 24. Em hãy đề xuất một giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong xưởng gia công cơ khí, trình bày rõ: vấn đề ô nhiễm, giải pháp, lợi ích.
Bài 25. Một bạn cho rằng: "Vật liệu mới luôn tốt hơn vật liệu truyền thống nên nên thay thế hoàn toàn". Em đồng ý hay không đồng ý? Giải thích bằng 2 lí do kèm ví dụ.
Bài 26. Em hãy thiết kế sơ bộ một sản phẩm cơ khí đơn giản phục vụ học tập (ví dụ: giá đỡ sách, hộp đựng bút…): nêu tên sản phẩm, vật liệu chính, phương pháp gia công chính và lí do chọn.
Đáp án
Bài 1. Cơ khí chế tạo là ngành sản xuất máy móc, thiết bị, chi tiết máy phục vụ sản xuất và đời sống. Đối với giao thông vận tải, cơ khí chế tạo tạo ra ô tô, xe máy, tàu hỏa, tàu thủy, máy bay và phụ tùng của chúng.
Bài 2. Ví dụ: máy tiện (phục vụ công nghiệp chế tạo); máy gặt (phục vụ nông nghiệp); ô tô (phục vụ giao thông); máy bơm nước (phục vụ nông nghiệp và đời sống).
Bài 3. Ví dụ: kĩ sư thiết kế cơ khí — vẽ bản vẽ, thiết kế chi tiết máy; công nhân vận hành máy CNC — vận hành máy điều khiển số để gia công chi tiết; thợ hàn — nối các chi tiết kim loại bằng phương pháp hàn; kĩ sư chế tạo máy — tổ chức sản xuất, lắp ráp máy móc.
Bài 4. 3 nhóm: vật liệu kim loại (thép, nhôm, đồng, gang); vật liệu phi kim loại (nhựa, cao su, gỗ, gốm sứ, thủy tinh); vật liệu mới (compozit, hợp kim nhớ hình, gốm kĩ thuật).
Bài 5. Hợp kim là vật liệu được tạo ra bằng cách nấu chảy và kết hợp hai hay nhiều kim loại, hoặc kim loại với phi kim. Hợp kim thường cứng hơn, bền hơn kim loại nguyên chất và có tính chất phù hợp hơn với yêu cầu sử dụng (ví dụ: thép cứng hơn sắt nguyên chất, thép không gỉ chống ăn mòn tốt).
Bài 6. Thép là hợp kim của sắt với cacbon (dưới 2,14%) và có thể có thêm các nguyên tố khác. Ứng dụng: trục máy, bánh răng, lò xo, dụng cụ cắt, khung xe.
Bài 7. Gang là hợp kim của sắt với cacbon (từ 2,14% trở lên) và một số nguyên tố khác. Ứng dụng: thân máy, vỏ hộp, bánh đà, ống nước, bếp.
Bài 8. Đồng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; chống ăn mòn tốt; dẻo, dễ gia công. Ứng dụng: dây dẫn điện, ống dẫn nước, chi tiết chống ăn mòn, cuộn dây động cơ.
Bài 9. Nhôm nhẹ, chống gỉ tốt (do có lớp ôxit bảo vệ), dẫn nhiệt, dẫn điện khá, dễ gia công. Ứng dụng: vỏ máy bay, khung xe đạp, vỏ máy, đồ gia dụng.
Bài 10. Ví dụ: nhựa — vỏ thiết bị điện, tay cầm dụng cụ; cao su — gioăng, lốp xe, đai truyền; gỗ — cán dụng cụ, khuôn mẫu; gốm sứ — vật liệu cách điện, chi tiết chịu nhiệt; thủy tinh — kính quan sát, ống thủy.
Bài 11. Ưu điểm: nhẹ, cách điện tốt, không bị gỉ, dễ tạo hình, giá rẻ. Nhược điểm: độ bền cơ học thấp hơn kim loại, chịu nhiệt kém, một số loại dễ lão hóa dưới ánh nắng.
Bài 12. Vật liệu mới là vật liệu được nghiên cứu, cải tiến để có tính chất vượt trội so với vật liệu truyền thống. Ví dụ: compozit — vỏ máy bay, thân tàu, đồ thể thao; hợp kim nhớ hình — khớp nối, thiết bị y tế; gốm kĩ thuật — chi tiết chịu nhiệt, chịu mài mòn.
Bài 13. Gia công cơ khí là quá trình tác động lên vật liệu để tạo ra chi tiết máy có hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt theo yêu cầu. Mục đích: biến phôi thành chi tiết máy hoàn chỉnh, đáp ứng yêu cầu kĩ thuật.
Bài 14. Gia công cắt gọt: bóc tách phoi khỏi phôi bằng dụng cụ cắt (tiện, phay, khoan, mài). Gia công không phoi: tạo hình bằng biến dạng, nấu chảy đổ khuôn hoặc nối chi tiết mà không tạo phoi (đúc, rèn, dập, hàn).
Bài 15. Tiện — gia công bề mặt tròn xoay (trục, ống); phay — gia công mặt phẳng, rãnh; khoan — tạo lỗ; mài — gia công tinh, đạt độ chính xác và độ nhẵn cao.
Bài 16. Đúc — nấu chảy kim loại, đổ vào khuôn, tạo chi tiết hình dạng phức tạp; rèn — dùng lực ép làm biến dạng kim loại nóng, tăng độ bền; hàn — nối các chi tiết kim loại bằng nhiệt.
Bài 17. Gia công cơ khí dùng máy móc sắc nhọn, điện, kim loại nóng chảy… nên dễ gây tai nạn nếu không tuân thủ quy tắc an toàn. 3 quy tắc: đeo kính bảo hộ, găng tay, quần áo bảo hộ; kiểm tra máy móc, dụng cụ trước khi vận hành; không rời vị trí khi máy đang chạy, tuân thủ quy trình vận hành.
Bài 18. Nên dùng phương pháp mài (hoặc tiện tinh rồi mài) vì mài đạt độ chính xác cao, bề mặt nhẵn bóng, phù hợp với chi tiết yêu cầu độ chính xác cao.
Bài 19. Khối lượng riêng: thép nặng hơn nhôm nhiều. Độ bền: thép thường bền, cứng hơn nhôm. Khả năng chống gỉ: nhôm chống gỉ tốt hơn thép thường (thép không gỉ là ngoại lệ). Giá thành: nhôm thường đắt hơn thép thường. Nên dùng thép khi cần chịu lực lớn, giá rẻ (trục, bánh răng); nên dùng nhôm khi cần nhẹ, chống gỉ (vỏ máy bay, khung xe đạp).
Bài 20. Đề xuất: gang (đúc tốt, chịu nén tốt, giá rẻ; nhược điểm: nặng, dễ gỉ nếu không sơn phủ) và thép không gỉ (bền, chống gỉ tốt; nhược điểm: giá cao, khó gia công). Chọn thép không gỉ hoặc gang có sơn phủ chống gỉ là tối ưu tùy ngân sách; nếu ưu tiên độ bền lâu dài ngoài trời thì thép không gỉ tốt hơn.
Bài 21. Compozit nhẹ, bền theo hướng thiết kế, chống ăn mòn tốt nên phù hợp làm vỏ máy bay, thân tàu, đồ thể thao (cần nhẹ, bền). Tuy nhiên compozit khó gia công chính xác, chịu mài mòn và chịu lực tập trung kém hơn thép, giá cao nên ít dùng làm trục máy chịu lực lớn, ma sát nhiều.
Bài 22. Quy trình đề xuất: (1) Đúc hoặc rèn phôi — tạo hình gần đúng, tiết kiệm vật liệu. (2) Tiện/phay — tạo hình răng và các bề mặt chính, đạt kích thước gần đúng. (3) Mài và nhiệt luyện — tăng độ cứng, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt. Mỗi bước đều cần kiểm tra chất lượng trước khi chuyển bước tiếp theo.
Bài 23. Gia công bằng tay: năng suất thấp, độ chính xác phụ thuộc tay nghề, phù hợp sửa chữa nhỏ, số lượng ít, chi tiết đơn giản. Gia công bằng máy: năng suất cao, độ chính xác cao và ổn định, phù hợp sản xuất hàng loạt, chi tiết phức tạp; nhược điểm: vốn đầu tư lớn, cần công nhân có trình độ.
Bài 24. Ví dụ: vấn đề — dầu cắt gọt và phoi kim loại gây ô nhiễm nước, đất. Giải pháp: thu gom, lọc và tái sử dụng dầu cắt gọt; thu gom phoi kim loại để tái chế; lắp hệ thống hút bụi, xử lí khí thải. Lợi ích: giảm ô nhiễm, tiết kiệm chi phí vật liệu, bảo vệ sức khỏe công nhân.
Bài 25. Không đồng ý. (1) Vật liệu mới thường giá cao, khó gia công nên không kinh tế cho các chi tiết thông thường — ví dụ: làm cán búa bằng thép rẻ và đủ tốt, không cần compozit. (2) Vật liệu truyền thống vẫn đáp ứng tốt nhiều yêu cầu — ví dụ: gang vẫn tốt cho thân máy đúc. Cần chọn vật liệu theo yêu cầu cụ thể, không thay thế mù quáng.
Bài 26. Ví dụ: giá đỡ sách bằng thép thanh (hoặc nhôm): vật liệu chính là thép sơn phủ (bền, chịu lực, giá rẻ); phương pháp gia công chính là cắt, uốn, hàn và sơn phủ; lí do: thép đủ cứng để đỡ sách, dễ gia công, giá rẻ. (Chấp nhận các thiết kế hợp lí khác.)