GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NGUYÊN vật LIỆU, CHỐNG ô NHIỄM môi TRƯỜNG TRONG CHẾ tạo cơ KHÍ KHI GIẢNG dạy môn CÔNG NGHỆ 11

Vật liệu cơ khí là các vật chất mà con người sử dụng trong sản xuất cơ khí để tạo dựng nên sản phẩm cho cuộc sống như: máy móc, thiết bị, xây dựng công trình, nhà cửa…như Các nhóm vật li

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, nhu cầu của con người ngày càng lớn Chế tạo cơ khí là một trong những yếu tố tác động lớn tới đời sống con người Nó mang lại cho con người rất nhiều những tiện ích Các loại vật liệu sử dụng trong quá trình chế tạo cơ khí rất quan trong và có nhiều loại có sẵn trong tự nhiên Cũng có nhiều loại phải trải qua quá trình chế tạo, tác động của khoa học mới tại thành Nguồn tài nguyên khá là phong phú, tuyên không phải vô tận và đang cạn kiệt dần Chúng ta đang phải tìm kiếm nguồn nguyên liệu tiên tiến thay thế cho các loại tần nguyên sẵn có trong tự nhiên và có tính chất ưu việt hơn Chúng ta cần phải biết tiết kiệm nguyên liệu trong quá trình chế tạo cơ khí Đồng thời phải giảm tới mức tối đa rác thải tạo ra do quá trình sản xuất, chế tạo cơ khí để giảm áp lực ô nhiễm môi trường Vậy vật liệu cơ khí là gì? Tại sao chúng ta cần phải tiết kiệm vật liệu và cần phải bảo vệ môi trường sống của chúng ta Đối với học sinh THPT, các em cần phải làm gì để góp phần làm giảm thiểu mức ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, chế tạo cơ khí? Trong chương trình phổ thông, ngay còn khi ngồi trên ghế nhà trường các em học sinh cần hiểu rõ về điều đó Chính vì vậy nên cần phải cung cấp, hướng dẫn để học sinh nắm rõ kiến thức về vật liệu cơ khí, tầm quan trọng của vật liệu cơ khí trong sản xuất và dời sống của con người Đồng thời trong quá trình sản xuất sẽ không tránh khỏi việc tạo ra rác thải; việc xử lí rác thải như thế nào để không ảnh hưởng tới môi trường xung quanh

Vật liệu cơ khí là các vật chất mà con người sử dụng trong sản xuất cơ khí để tạo dựng nên sản phẩm cho cuộc sống như: máy móc, thiết bị, xây dựng công trình, nhà cửa…như Các nhóm vật liệu phổ biến dùng trong công nghiệp là: vật liệu kim loại, vật liệu vô cơ – ceramic, vật liệu hữu cơ – polyme, vật liệu kết hợp – compozit

1.2 Mục đích nghiên cứu

Do vậy việc giáo dục sử dụng tiết kiệm nguyên liệu và hiệu quả trong quá trình sản xuất cơ khí là một yêu cầu cấp thiết Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường hiệu quả trong phạm vi trường trung học phổ thông là một quá trình tạo dựng cho học sinh những nhận thức và mối quan tâm đối với các tài nguyên thiên nhiên sao cho các em có đủ kiến thức, thái độ, động cơ và kỹ năng để có thể hoạt động một cách độc lập hoặc phối hợp nhằm tìm ra giải pháp giảm tối đa lượng rác thải khi chế tạo cơ khí trong hiện tại và tương lai

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Để góp phần giáo dục sử dụng tiết kiệm nguyên vật liệu cơ khí trong chế tạo

cơ khí cho học sinh trong các trường THPT sẽ có rất nhiều cách, và cần phải kết hợp nhiều hình thức khác nhau như: tuyên truyền, cổ động, thi tìm hiểu, thi sáng tác nhưng theo tôi một trong những cách hữu hiệu nhất để gắn học sinh vào những hoạt động này một cách có hiệu quả đó là lồng ghép nội dung vào trong chương trình môn học Công nghệ

Vì những lí do trên tôi quyết định lựa chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm

mang tên:

GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NGUYÊN VẬT LIỆU, CHỐNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHẾ TẠO CƠ KHÍ KHI GIẢNG DẠY MÔN CÔNG NGHỆ 11

2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lí luận

Môn Công nghệ là môn chưa từng tổ chức các kì thi quan trọng như: Thi học sinh giỏi, thi tốt nghiệp, thi đại học vì vậy các em học sinh không mấy chú tâm; bên cạnh đó một số thầy cô cũng chưa thật sự dành hết tâm huyết đầu tư trí lực cho chuyên môn này Đặc biệt trường tôi lại đóng tại vùng bãi Ngang ven biển, đa số các em ở đây còn lười học, chưa có sự say mê môn Công nghệ Học sinh và thậm trí ngay cả một số thầy cô giáo còn xem Công nghệ là môn học phụ, vì vậy thái độ thờ ơ của học sinh đối với môn này là phổ biến Là một giáo viên giảng dạy môn Công nghệ để thay đổi thái độ của các em đối với môn Công nghệ trong năm học 2018– 2019 và năm học 2019 – 2020 tôi đã mạnh dạn lồng ghép những nội dung

ứng dụng thực tế đặc biệt là phần hai Chế Tạo Cơ Khí ở lớp 11 và đã đem lại

nhiều say mê và hứng thú cho học sinh so với các tiết học truyền thống Qua đó kết hợp giáo dục ý thức sử dụng tiết kiệm nguyên liệu cơ khí, giảm tối đa rác thải trong sản xuất cơ khí cho các em học sinh

2.2 Thực trạng của vấn đề

2.2.1 Thực trạng:

a Đối với giáo viên

Công nghệ là môn không tổ chức các kì thi quan trọng như: Thi tốt nghiệp, thi đại học, thi học sinh giỏi vì vậy một số giáo viên đã ỷ lại và ít đầu tư chuyên sâu cho bộ môn Các thầy cô còn có tâm lí lên lớp giảng dạy cho hoàn thành chương trình mà chưa quan tâm sâu sắc tới chất lượng học tập của học sinh Từ những quan điểm sai lầm đó dẫn đến sức hấp dẫn trong bài giảng đối với học sinh chưa cao, hiệu quả thấp

b Đối với học sinh

Do trường THPT Hậu Lộc 4 đóng trên địa bàn 5 xã miền biển là vùng kinh tế còn nhiều khó khăn Học sinh của trường còn nhiều em mải chơi, chưa thực sự ý thức tự giác học hành Quan điểm chung của học sinh đều coi đây là môn phụ nên hầu hết đều không mấy quan tâm do đó sự cảm nhận của các em về bài giảng còn thiếu nghiêm túc Từ những suy nghĩ của đại bộ phận học sinh như thế dẫn đến chất lượng và hiệu quả của các bài giảng trên lớp của các thầy cô chưa cao

Đối với bản thân tôi nhận thấy khi dạy theo phương pháp truyền thống học sinh ít chú ý đến bài giảng Vì vậy năm học 2019 – 2020 tôi đã mạnh dạn cải tiến

phương pháp giảng dạy và lồng ghép nội dung “Tiết kiệm nguyên vật liệu, chống

ô nhiễm môi trường trong chế tạo cơ khí khi giảng dạy môn Công Nghệ 11” và

nhận thấy các em đã chú ý và quan tâm tới môn học nhiều hơn, hiệu quả giờ học đã được cải thiệt rõ dệt

2.2.2 kết quả thực trạng

Với cách thức mà tôi đã áp dụng dạy ở 3 lớp 11A1, 11A2, 11A4 qua kiểm tra đã có kết quả về mức độ nắm bài của các em như sau:

Từ thực trạng trên để đạt được hiệu quả cao hơn, tôi đã mạnh dạn cải tiến lại bài

dạy và đổi mới phương pháp lồng ghép nội dung Tích hợp tiết kiệm nguyên vật

liệu, chống ô nhiễm môi trường trong chế tạo cơ khí khi giảng dạy môn Công Nghệ 11.

2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện

2.3.1 Rèn luyện ý thức học sinh

- Củng cố niềm tin vào khoa học hiện đại trong việc nhận thức bản chất và tính quy luật tự nhiên và kĩ thuật Công nghệ

- Có ý thức vận dụng các tri thức, kĩ năng học được vào cuộc sống, lao động, học tập

- Xây dựng tinh thần tự giác, ý thức bảo vệ môi trường và nguồn tài nguyên năng lượng đặc biệt là Xăng, Dầu, khí đốt

2.3.2 Nội dung giáo dục ý thức sử dụng nguyên vật liệu tiết kiệm và hiệu quả trong chế tạo cơ khí môn Công nghệ 11

Để tiết kiệm nguyên vật liệu trong chế tao cơ khí chúng ta có thể đánh giá một số phương pháp gia công cơ bản như:

* Các phương pháp gia công truyền thống.

1 Tiện: Tiện là phương pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất, máy tiện chiếm khoảng 25% đến 35% tổng số thiết bị trong phân xưởng gia công cắt gọt

2 Phay: Phay cũng là phương pháp gia công khá phổi biến, chiếm khoảng 20% trong tổng số máy công cụ

3 Khoan - Khoét - Doa –Ta rô

- Khoan là phương pháp cơ bản để tạo lỗ từ phôi đặc và được sử dụng rất phổi biến

- Khoét là phương pháp gia công mở rộng lỗ trên các loại máy như Khoan, Tiện, Phay, Doa,

- Doa là phương pháp gia công tinh các lỗ sau khi khoan, hoặc sau khi khoan khoét hoặc Tiện

4 Chuốt: Là phương pháp gia công khá phổ biến Dùng để gia công lỗ tròn, lỗ định hình, lỗ then, rãnh xoắn hay mặt phẳng

5 Mài: Mài tròn ngoài, mài tròn trong, mài vô tâm, mài tròn có tâm, mài phẳng

6 Các phương pháp gia công tinh lần cuối: Mài nghiền, mài khôn, đánh bóng,

7 Các phương pháp gia công không phoi: lăn, ép

* Đặc điểm của các phương pháp gia công tiên tiến

- Chất lượng và tính chất gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu mà chỉ phụ thuộc vào các thông số về nhiệt của nó

- Có khả năng tạo hình phức tạp, kích thước nhỏ, độ chính xác đạt được cao

- Không cần dụng cụ có độ cứng cao hơn vật liệu gia công

- Tiết kiệm nguyên vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu

- Công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá

- Năng suất bóc kim loại không cao, thiết bị khá đắt tiền, giá thành gia công cao

* Phân loại các phương pháp gia công tiên tiến: dựa trên nguồn năng lượng chủ yếu để bóc tách vật liệu có thể chia các phương pháp gia công này thành 4 nhóm phương pháp cơ bản như sau:

1 Phương pháp cơ khí: bao gồm các phương pháp như gia công bằng tia hạt

mài, gia công bằng dòng chảy hạt mài, gia công bằng tia nước, gia công bằng tia nước + hạt mài, gia công bằng siêu âm

- Phương pháp cơ khí thường được áp dụng với các vật liệu gia công khó gia công bằng các kỹ thuật truyền thống vì có độ cứng, độ bền, tính giòn cao như: các loại gốm, thủy tinh, vật liệu composite hay vật liệu hữu cơ…

- Những loại vật liệu này đặc biệt thích hợp cho phương pháp gia công theo nguyên lý cơ học và chúng phần lớn là không dẫn điện và vì chúng bị phá

huỷ khi cháy, hoá than hay nứt gãy khi gia công bằng nhiệt

2 Phương pháp điện hóa: bao gồm các phương pháp như gia công điện hóa, mài

điện hóa, mài xung điện hóa, khoan bằng dòng chất điện phân, khoan bằng mao dẫn, gia công điện phân ống hình

Các phương pháp gia công không truyền thống theo nguyên lý điện giới hạn trong việc gia công các vật liệu dẫn điện Các vật liệu khó gia công bằng các phương pháp thông thường chiếm tỷ lệ lớn áp dụng phương pháp này Tuy nhiên, có một số lượng lớn các ứng dụng có thể lựa chọn vì khả năng của các phương pháp theo nguyên lý điện ít bị mòn dụng cụ khi gia công các chi tiết phức tạp trong một lần chạy dao

3 Phương pháp hóa: bao gồm các phương pháp như gia công quang hóa, phay

hóa

Được ứng dụng rộng rãi do chi phí ban đầu của dụng cụ thấp, gia công bằng phương pháp hoá được sử dụng rộng rãi để sản xuất với giá rẻ các sản phẩm loạt lớn như lò xo lá, lá môtơ điện và mặt nạ ống hình vô tuyến Vì vật liệu được bóc

tách bằng phản ứng hoá học nên không có lực tác động lên chi tiết Điều này cho phép gia công chi tiết mà không gây biến dạng hay bị phá huỷ

Hơn nữa, vì hoạt động gia công tiến hành trên tất cả các mặt của chi tiết một cách đồng thời vì vậy năng suất gia công cao

4 Phương pháp nhiệt điện: bao gồm các phương pháp như gia công bằng xung điện,

cắt dây xung điện, mài xung điện, gia công bằng dòng điện tử, gia công bằng tia laze, gia công bằng quang Plasma

Các phương pháp nhiệt nói chung là không bị ảnh hưởng bởi các tính chất vật lý của vật liệu bị gia công do đó chúng thường được áp dụng để gia công các vật liệu đặc biệt cứng hoặc mềm Vì cơ chế lấy vật liệu là cơ chế nhiệt, chi tiết được dùng

có các ứng dụng quan trọng cần được gia công tiếp theo để loại bỏ phần bị ảnh hưởng vì nhiệt

5 Tương lai của các phương gia công không truyền thống chắc chắn phát triển bền vững vì:

- Khả năng gia công vật liệu của chúng và các khả năng này ngày càng được cải tiến nhờ những tác động có lợi của điều khiển bằng máy tính, điều khiển thích nghi

và lập trình theo phương pháp dạy học (như cho rôbôt)

Hãy xem Bảng so sánh giữa gia công truyền thống và gia công tiên tiến để thấy rõ được sự khác nhau này.

Gia công tiên tiến Gia công truyền thống

- Bản chất của việc bóc tách kim loại là lấy

MỀM CẮT CỨNG

- Lực tác động cục bộ, không có hiện tượng

lan truyền của lực

- Động học tạo hình bề mặt dụng cụ cắt, chế

độ cắt gọt… Không có lưỡi cắt xác định

- Bản chất bóc tách kim loại là lấy CỨNG CẮT MỀM

- Lực tác động toàn bộ, có biến dạng lan truyền của lực

- Dụng cụ cắt có lưỡi xác định

Qua phân tích, so sánh các phương pháp gia công truyền thống với phương pháp gia công tiên tiến giúp học sinh nhận thức rõ được phương pháp gia công tiên tiến cho độ chính xác cao, ít tạo phoi khi gia công, không dùng đến đàu nhờn để làm mát phôi khi gia công Cơ tính vật liệu của sản phẩm và Phoi sau gia công hầu như không thay đổi vì vật sản phẩm được đảm bảo; phoi sẽ dễ dàng được tái sản xuất thành phôi Qua đó góp phần làm giảm rác thải ra môi trường, giảm gánh nặng

ô nhiễm môi trường, tiết kiệm đc năng lượng sử lí rác thải tạo ra trong quá trình chế tạo cơ khí

Một số hình ảnh gia công cắt gọt kim loại truyền thống

Phương pháp cắt gọt: Tiện

Phương pháp Hàn hơi

Một số hình ảnh cắt gọt kim loại hiện đại

Phương pháp cắt Plasma

Phương pháp cắt nước

Phương pháp cắt kim loai bằng Lasez

2.3.3 Hướng dẫn dạy học lồng ghép giải pháp tiết kiệm nguyên vật liệu trong chế tạo cơ khí ở một số bài cụ thể:

Bài 16 : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI

I Mục tiêu:

1 Kiến thức:

- Dạy xong bài này, giáo viên học cần làm cho học sinh đạt được :

- Biết được bản chất của công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc

- Biết được bản chất của công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp gia công

áp lực và hàn

2 Kĩ năng:

- Biết được các bước của công nghệ chế tạo phôi trong khuôn cát.

- Nhận biết được các dụng cụ dùng trong công nghệ chế tạo phôi.

- Trí tưởng tượng và óc thẩm mỹ, phong phú hơn.

3 Thái độ : Có thái độ yêu thích môn học và khả năng làm việc có khoa học.

II Chuẩn bị :

1 Gáo viên :

- Chuẩn bị nghiên cứu nội dung bài 16 SGK

- Sưu tầm thông tin có liên quan đến phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp đúc, gia công áp lực và hàn

- Tranh vẽ phóng to các hình 16.1a, 16.2 và bảng 16.1 sách giáo khoa

- Chuẩn bị một số sản phẩm được chế tạo bằng công nghệ trên

2 Học sinh : Xem trước nội dung bài học ở nhà

III Hoạt động trên lớp :

Tiết CT : 20-21

Ngày soạn :

1 Ổn định lớp : (1 ’ )

2 Kiểm tra bài cũ : ( 5 ’ )

Câu 1: Một số tính chất đặc trưng của vật liệu?

Câu 2: Nêu tên, thành phần, tính chất, ứng dụng của từng loại vật liệu trong

bảng 15.1 sgk

3 Giảng bài mới : 33 ’

Hoạt động 1 (20’): Tìm hiểu công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp đúc.

I Công nghệ chế tạo phôi bằng

phương pháp đúc:

1 Bản chất : Đúc là rót kim loại

lỏng vào khuôn, sau khi kim loại

lỏng kết tinh và nguội người ta nhận

được vật đúc có hình dạng và kích

thước của lòng khuôn

2 Ưu và nhược điểm:

a Ưu điểm:

- Đúc được các kim loại và hợp kim

khác nhau

- Có thể đúc được các vật có khối

lượng nhỏ đến khối lượng rất lớn và

vật thể có nhiều chi tiết phức tạp

- Có độ chính xác và năng suất rất

cao hạ chi phí sản xuất

b Nhược điểm :

Có thể tạo ra các khuyết tật như rổ

khí, rổ xỉ, không điền đầy hết lòng

khuôn, vật đúc bị nứt

3 Công nghệ chế tạo phôi bằng

phương pháp đúc trong khuôn cát:

Quá trình đúc trong khuôn cát được

thực hiện theo sơ đồ sau :

□ Yêu cầu học sinh

kể tên các vật được chế tạo bằng phương pháp đúc

 Bản chất của đúc

là gì ?

□ Em hãy nêu ưu điểm của phương pháp đúc

 Nhược điểm của

phương pháp đúc

là gì ?

□ Giới thiệu về phương pháp đúc trong khuôn cát

○ Kể tên một

số vật đúc

○ Đúc là rót kim loại lỏng vào khuôn, sau khi kim loại lỏng kết tinh và nguội người ta nhận được vật đúc

○ Trả lời như phần nội dung

○ Có thể tạo

ra các khuyết tật như rổ khí,

rổ xỉ, không điền đầy hết lòng khuôn, vật đúc bị nứt

○ Quan sát hình vẽ và lắng nghe

Rót kim loại lỏng vào khuôn

□ Yêu cầu học sinh vẽ

sơ đồ 16.1

○ Vẽ

sơ đồ

Hoạt động 2 (13’) : Tìm hiểu công nghệ chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực

II Công nghệ chế tạo phôi bằng

phương pháp gia công áp lực:

1 Bản chất: Gia công kim loại

bằng áp lực là dùng các ngoại lực

tác dụng thông qua cácdụng cụ

hoặc thiết bị (búa tay hoặc búa

máy) làm cho kim loại biến dạng

dẻo theo một định hướng trước

nhằm tạo được một vật thể có hình

dạng, kích thước theo yêu cầu

Một số phương pháp gia công :

Rèn tự do, dập thể tích

2 Ưu nhược, điểm:

a Ưu điểm: Phôi gia công áp lực

có trính cơ cao dập thể tích đễ cơ

khí hóa, tạo được phối có độ chính

xác cao, tiết kiệm được kim loại và

giảm chi phí cho gia công cắt gọt

b Nhược điểm: Không thể chế tạo

được vật thể có hình dạng kết cấu

phức tạp kích thước lớn Rèn tự do

có độ chính xác và năng suất thấp,

điều kiện làm việc nặng nhọc

 Gia công áp lực

là gì ?

 Vậy em hãy nêu bản chất của gia công kim loại bằng

áp lực

 Kể tên một số phương pháp gia công bằng áp lực

□ Gia công kim loại bằng áp lực có

ưu và nhược điểm

gì ?

□ Giải thích thêm

và nêu một số ví dụ

vè phần ưu và nhược điểm của phương pháp gia công áp lực

○ Là dùng ngoại lực tác dụng lên vật liệu làm nó thay đổi hình dạng theo ý muốn

○ Trả lời như phần nội dung

○ Rèn tự do, dập thể tích

○ Đọc sách giáo khoa và trả lời như phần nội dung

○ Lắng nghe

và ghi chép như phần nội dung

Chuẩn bị mẫu và

vật liệu làm khuôn

Chuẩn bị vật liệu

nấu

Tiến hành làm khuôn Nấu chảy Kim loại

Khuôn

đúc