Tiểu luận Về vật liệu kỹ thuật: tụ điện gốm 101k 50v - Vật liệu gốm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM: TỤ ĐIỆN GỐM 101K 50V-VẬT LIỆU GỐM GVHD: Th.S LÊ VĂN BÌNH SVTH: VÕ MINH TUẤN MSSV:51131864 LỚP:51CKCD Nha Trang, tháng 12 năm 2010 LỜI MỞ ĐẦU Trong cuộc sống hiện đại như ngày nay thì các nghành khoa học ngày càng phát triển nhanh chóng.Một trong những nghành khoa học có tầm quan trọng,ảnh hưởng rất lớn và tác động làm cho các nghành khác phát triển đó là nghành điện tử.Nghành điện tử là nghành nghiên cứu và tạo ra các sản phẩm để bổ trợ,làm công cụ để đi sau vào nghiên cứu các lĩnh vực khác nhau .Nhưng khi nói đến tầm quang trọng của lĩnh vực điện tử thì không thể không nói đến tầm quang trọng của các linh kiện điện tử vì các linh kện này là phần tử nhỏ để góp phần tạo nên các mạch điện tử.một trong những con linh kiện điện tử rất thường xuyên có trong mạch điện và rất quang trọng trong mạch điện đó là TỤ ĐIỆN.nhưng tụ điện thì có rất nhiều loại tụ như tụ gốm,tụ hóa,tụ giấy ,tụ mica…,để hiểu rỏ hơn về tụ điện thì tôi xin trình bày một trong những loại tụ này đó là TỤ ĐIỆN GỐM 101K 50V. Trang Mục Lục Lời Mở Đầu 2 1. Tên sản phẩm 4 1.1 Khái niệm về tụ điện 4 1.2 Ứng dụng trong thực tế 4 1.3 Hình ảnh và ký hiệu tụ điện 5 1.4 Cách đọc ký hiệu trên tụ điện gốm 7 2 Cấu trúc tổ chức của gốm 10 3 Cấu tạo của sản phẩm 12 4 Phương pháp tạo ra vật liệu và sản phẩm 13 4.1 Phương pháp tạo ra gốm 13 4.2 Phương pháp tạo ra tụ điện 14 5 Các phương pháp kiểm tra đánh giá tụ điện 14 6 Cách bảo quản vật liệu gốm và tụ điện 15 7 Vấn đề giải quyết rác thải 15 8 Đề xuất 16 9 Tài liệu thm khảo 18 1: Tên sản phẩm: tụ điện 101k 50v 1.1 Tụ điện là gì:tụ điện là linh kiện điện tử được dùng rất phổ biến trong mạch điện tử nó có tác dụng ngăn dòng điện một chiều chẩy qua nó(ở trạng thái xác lập ổn định) nghĩa là có điện trở một chiều vô cùng lớn ,lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu 1.2 Ứng dụng trong thực tế Tụ Điện được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv... Lọc nguồn sau chỉnh lưu * Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông. Mạch dao động đa hài 1.3 Hình ảnh và ký hiệu về tụ diện 1.3.1 Hình ảnh Tụ gốm dạng phiến Tụ gốm dạng đĩa 1.3.2 Ký hiệu của tụ điện trên bản vẽ:      *  Ký hiệu : Tụ điện có  ký hiệu là C (Capacitor) c c 1.4 Cách đọc ký hiệu trên tụ điện gốm Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu. Cách đọc trị số tụ gốm : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )  Ví dụ tụ gốm hình ảnh trên ghi 101K nghĩa là          Giá trị = 10x 10 1 = 100 p ( Lấy đơn vị là picô Fara)                      = 0,1 n Fara  = 0,0001 µF Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5%  hay 10% của tụ điện . .50V là điện áp cực đại mà tụ chịu được.    * Tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn vị là MicroFara Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm. Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ :   Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ. Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần. Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv...     *  Điện dung  : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức C = ξ . S / d Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện. d : là chiều dày của lớp cách điện. S : là diện tích bản cực của tụ điện.       * Đơn vị điện dung của tụ   : Đơn vị  là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF). 1 Fara  = 1000 µ Fara = 1000.000 n F = 1000.000.000 p F 1 µ Fara = 1000 n Fara 1 n Fara = 1000 p Fara 2 Cấu trúc tổ chức của gốm Gốm có nguồn gốc là sự thành tọa của cao lanh và đất sét. Nó là hỗn hợp bao gồm SiO2, Al2O3, H2O và một số oxit của kim loại kiềm và kiềm thổ, sắt,mangan, kẽm…, có kích thước hạt vài micromet . Thành phần hoá học (tính trung bình theo % trọng lượng) của đất sét như sau: Al203: 27,07; Si02: 55,87; Fe203 1,2; Na2O 0,7; CaO 2,57; MgO 0,78; K2O: 2,01; Ti02: 0,81 -Hình 1:Cấu trúc Si Hình 2 :Cấu trúc tinh thể của họ perovskite ABO3. Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu gốm có cấu trúc tinh thể giống với cấu trúc của vật liệu gốm canxi titanat (CaTiO3). -Hình3:Cấu trúc SiO2 3. Cấu tạo sản phẩm Tụ điện gốm gồm các lá kim loại (thường làm bằng nhôm) đặt song song xen kẽ với các lá làm bằng chất cách điện (điện môi) bằng gốm gọi tụ gốm,.có thể thay thế hai bản cục nhôm thành hai bản cực đồng và có thể thay thế chất điện môi gốm bằng giấy,mica,polistiren,các chất cách điện khác. 4 Phương pháp tạo ra gốm và tụ điện 4.1 Phương pháp tạo ra gốm Nguyên liệu chính cho sản xuất gốm sứ là cao lanh, đá trường thạch, đất sét trắng. trước tiên ta ta chọn xử lý và pha chế đất. trong đất nguyên liệu thường có lẩn tạp chất,việc xử lý đất là rất quan trọng,sau khi đã xử lý đất xong ta tạo dáng sản phẩm ,ta có thể tạo bằng tay ,bằng khuôn.sau đó ta phơi sản phẩm cho khô, không nứt nẻ xong ta đêm vào lò nung gốm ta nunng tùy theo yêu cầu từng loại gốm mà ta nung với thời gian ít hay hiều và ta làm nguội trong lò nung và cuối cùng là Sản phẩm ra lò sẽ được bộ phận kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS) phân loại chất lượng 4.2 Phương pháp tạo ra tụ điện gốm Người ta đặt các lá nhôm song song xen kẽ với các lá làm bằng chất cách điện (điện môi) bằng gốm, rồi sau đó được bao phủ bởi các chất cách điện và có thể chịu nhiệt,chống ẩm .các lá nhôm được nối ra ngoài bằng hai cực và hai cực này là hai cực để nối vào mạch điện 5. Phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm ,vật liệu 5.1   Kiểm tra đánh giá vật liệu gốm,gốm sau khi được sản xuất bề mặt bên ngoài của sản phẩm mịn, nhẵn, dùng tay sờ vào có cảm giác bóng láng.kiểm tra gốm có bi nức sau khi nung không dùng kính hiển vi hoặc kính lúp để quan sát bề mặt.Kiểm tra độ ẩm của gốm trước khi đua vào làm tụ điện vì độ ẩm cao thì sẽ dẩn điện thì nó khong còn là chất điện môi đẻ cách điện nữa. 5.2 Kiểm tra ,đánh giá tụ điện Đo kiểm tra tụ gốm.tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập, để phát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta quan sát  hình ảnh sau đây . Đo kiểm tra tụ gốm . Ở hình ảnh trên là phép đo kiểm tra tụ gốm, có ba tụ C1 , C2 và C3 có điện dung bằng nhau, trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò và C3 là tụ bị chập. Khi đo tụ C1 ( Tụ tốt ) kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ. ( Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì kim sẽ không phóng nạp ) Khi đo tụ C2 ( Tụ bị dò ) ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí cũ. Khi đo tụ C3 ( Tụ bị chập ) ta thấy kim lên = 0 Ω và không trở về. Lưu ý:  Khi đo kiểm tra tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thang  x1KΩ hoặc x10KΩ, và phải đảo chiều kim đồng hồ vài lần khi đo. 6. Cách bảo quản vật liệu gốm và tụ điện Mục đích là tăng tuổi thọ làm việc của tụ hoặc cải thiện môi trường làm việc ,làm tăng khả năng phóng điện cuả tụ.nhằm tăng năng suất lao động,tiết kiệm chi phí sản xuất. Gốm sau khi sản xuất ta đưa vào kho để dự trử tránh để tiếp xúc trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời để khỏi bị nức và ôxy hóa và không nên để gốm ở những nơi ẩm ước để khỏi bị ẩm. Để tụ đạt tuổi thọ cao nhất thì ta bằng cách ta bao bọc tụ điện bằng chất có thể chống oxy hóa,chốngs ẩm cao nhưng phải đảm bảo được đặc tính làm việc của nó thì ta có thể dùng sơn,chất polyme,nhựa tổng hợp để bao bọc tụ lại… 7 Giải quyết rát thải sau khi sử dụng. Tụ điện gốm được chế tạo từ gốm và hợp kim nhôm nên sử lý rát thải sau khi sử dụng không phải là vấn đế đáng ngại vì rác thải,phế liệu sau khi sử dụng có thể đem tái chế sản xuất lại,có thể làm nguyên liệu để sản xuất những chi tiết khác.Có thể bán cho nhà máy luyện kim để đúc nhôm mới. -Vấn đề đáng quan tâm là vệ sinh môi trường và an toàn lao động trong quá trình sản xuất.cần phải công nghiệp hóa quá trình sản xuất cả về máy móc lẫn con người.Khi đó quá trình sản xuất mới an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao. -Sau khi chế tạo sản phẩm ,những phần rác thải thừa ta thu dọn sạch sẻ đẻ tái chế lại,giúp tăng lợi nhuận và giử vệ sinh môi trường. Hình ảnh rác thải thừa và được tái sử dụng. Còn gốm là vật liệu ít gây ô nhiểm môi trường nhưng gốm thì vật liệu cứng khó phân hủy và không tái chế lại được nên ta phải xử lý bằng cách nghiền nhỏ rồi mới thải ra môi trường 8. Đề xuất 8.1 Từ nhu cầu thực tế Trong cuộc sống hiện đại ngày nay thì mức sống con người chúng ta ngày càng được nâng lên dẩn đến họ cần nhiều các thiết bị để phục vụ cho nhu cầu cuộc sống đặc biệt là các đồ dùng điện tử để đáp ứng được nhu cầu này thì các máy móc thiết bị phải được nâng cấp về cả tính năng và chất lượng.Muốn đạt được điều này việc đầu tiên cần làm là các con linh kiện điện điện tử đảm bảo chất lượng và giá cả và tính thẩm mỹ 8.2 Vấn đề đặt ra Từ nhu cầu thực tế như thế,tuy nhiên công nghệ sản xuất của nước ta còn kém so với các nước trên thế giới.Hiện nay các linh kiện điện tử chủ yếu được nhập từ nước ngoài như :Nhật Bản,Trung Quốc,Hàn Quốc,Mỹ,Nga…với giá thành rất cao,chính vì vậy để giảm giá thành sản phẩm ,giảm sức ép cho người tiêu dùng ,để ổn định kinh tế lâu dài ,để giải quyết được công ăn việc làm cho các công nhân nước ta.Vì vậy để có thể sản xuất được linh kiện điện tử nói chung,tụ điện nói riêng,đạt yêu cầu kỹ thuật về mẫu mã,chất lượng,giá thành thấp thì các doanh nghiệp cũng như nhà nước phải có phương hướng cụ thể.Vì vậy nên tôi có một số giải pháp như sau. 8.3 Đề xuất giải pháp -Đầu tư cho giáo dục chuyên nghành.đưa sinh viên đi du học ở những nước có trình độ khoa học phát triển như Mỹ,Nhật Bản,Nga,Đức. -Học phải đi đôi với hành nên thường xuyên bổ xung thuyết bị cho trường để dạy và học -Mở các cuộc thi cho các sinh viên cũn như giáo viên cùng nhau tranh tài để học hỏi và có mục tiêu để mọi người cùng phấn đấu -Mời các giảng viên nước ngoài về giảng dạy -Mở các lớp bồi dưỡng cho giáo viên -Cần có những giải thưởng có giá trị cho những ai đã phát minh ,sáng chế những cong trình có ứng dụng trong thực tế -Mở các cuộc hội nghj ,hội thảo khoa học,để tiếp thu được khoa học tiên tiến nhất. -Về phía nhà nước phải mở cửa cho các nhà đầu tư nước ngoài vào đầu tư để chúng ta có thể học hỏi được kinh nghiệm và tiếp xúc được với khoa học tiên tiến -Tập trung phát triển nghành cơ khí cho thật vững mạnh vì nghành cơ khí đem lại lợi nhuận lớn cho các doanh nghiệp cũng như quốc gia. Tài liệu tham khảo: Giáo trình vật liệu kỹ thuật_TH.S LÊ VĂN BÌNH Giáo trình linh kiện điện tử và ứng dung-TS NGUYỄN VIẾT NGUYÊN