CN & TB Cán - P1

Đỗ Thành Dũng 3/19/2020 1 Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại CN&TB Cán NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU - Vận dụng được kiến thức cơ bản về lý thuyết cán, trình bày được các thông số cơ bản của vù

Trang 1

CÔNG NGHỆ VÀ

THIẾT BỊ CÁN

TS Đỗ Thành Dũng

3/19/2020 1

Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại

CN&TB Cán

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU

- Vận dụng được kiến thức cơ bản về lý thuyết cán, trình bày được

các thông số cơ bản của vùng biến dạng, hiện tượng trễ và vượt

trước, điều kiện ăn phôi vào trục cán và điều kiện cán ổn định, xác

định ma sát giữa kim loại và trục cán.

- Tính toán được động hình học và động lực học các quá trình cán,

kéo Thiết kế được hệ thống lỗ hình cán thép hình cơ bản và xây

dựng quy trình công nghệ cán Trình bày được được kiến thức cơ

bản công nghệ cán thép tấm và thép ống.

- Biết lựa chọn và bố trí thiết bị chính phụ trong một quy trình công

nghệ cán thép hoàn chỉnh.

- Biết tính toán nghiệm bền các chi tiết cơ bản của giá cán và lựa

chọn các bộ phận dẫn động, truyền động đáp ứng được yêu cầu quy

trình công nghệ cán.

2 3/19/2020 CN&TB Cán

1

Trang 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đào Minh Ngừng, Công nghệ và thiết bị cán thép

hình NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2011.

2 Đỗ Hữu Nhơn, Đỗ Thành Dũng, Phan Văn Hạ, Công

nghệ cán kim loại, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2007.

3 Hà Tiến Hoàng, Thiết bị cơ khí xưởng cán, NXB

KHKT, 2006.

4 Đỗ Hữu Nhơn, Đỗ Thành Dũng, Phan Văn Hạ, Tính

toán thiết kế chế tạo máy cán kim loại và máy cán

thép, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2011.

3 3/19/2020 CN&TB Cán

QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI 3

Trang 3

QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI

5

Sản phẩm của quá trình cán

3/19/2020 CN&TB Cán

6

Khái niệm quá trình cán

 Cán là qúa trình biến dạng dẻo

kim loại hoặc vật liệu khác qua

khe hở giữa hai trục cán quay

 Kim loại bị biến dạng dưới tác

dụng của hai trục cán quay nhờ

ma sát giữa phôi và trục

 Cán là một trong nhiều phương

pháp tạo hình được ứng dụng

rộng rãi

3/19/2020 CN&TB Cán

5

Trang 4

7

Ưu nhược điểm của quá trình cán

 Ưu điểm nổi trội của quá trình cán là cho cơ tính của sản phẩm

tốt, tiết kiệm vật liệu, dễ dàng tự động hóa

 năng suất cao, hình dạng sản phẩm đa dạng Một số sản phẩm

chỉ có quá trình cán mới sản xuất được

 Nhược điểm so với các phương pháp tạo hình khác là vốn đầu

tư lớn

3/19/2020 CN&TB Cán

Phân loại quá trình cán

7

Trang 5

9

3/19/2020 CN&TB Cán

10

 Phân loại theo chuyển động của vật cán

- Cán dọc: Phương chuyển động của

vật cán vuông góc với đường tâm

trục cán

- Cán ngang: Phương chuyển động

của vật cán song song với đường

tâm trục cán

- Cán nghiêng: Phương chuyển

động của vật cán chéo nhau với

đường tâm trục cán

3/19/2020 CN&TB Cán

9

Trang 6

11

 Phân loại theo nhiệt độ cán

- Cán nóng: Hot rolling is a metalworking process that occurs

above the recrystallization temperature of the material

- Cán nguội: Cold rolling occurs with the metal below its

recrystallization temperature (usually at room temperature)

3/19/2020 CN&TB Cán

 Phân loại theo công nghệ cán: cán hình, cán tấm, cán ống, cán

đặc biệt:

11

Trang 7

13

Cơ sở lý thuyết quá trình biến dạng dẻo kim loại

 Biến dạng đàn hồi

- Biến dạng đàn hồi xảy ra ở mức độ

khoảng cách giữa các nguyên tử

- Mọi sự biến đổi của vật liệu đều

mang tính thuận nghịch

 Biến dạng dẻo

- Biến dạng dẻo xảy ra ở mức các

đơn tinh thể (các hạt)

- Chuyển động tương đối không

thuận nghịch của các nguyên tử 3/19/2020

CN&TB Cán

14

Cơ sở lý thuyết quá trình biến dạng dẻo kim loại

 Trượt: là sự xê dịch một phần tinh

thể song song với phần còn lại

trong mặt phẳng xê dịch (mặt trượt)

và theo phương của ứng suất tiếp

(phương trượt)

 Song tinh: khi tác động ứng suất

tiếp làm dịch chuyển các nguyên tử

ở một phần tinh thể vào vị trí đối

xứng gương với các nguyên tử ở

phần kia qua mặt phẳng song tinh

3/19/2020 CN&TB Cán

13

Trang 8

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

VÀ ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI

VÀO TRỤC CÁN

TS Đỗ Thành Dũng

3/19/2020 15

VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU

Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại

CN&TB Cán

NỘI DUNG

1.1 Vùng biến dạng và các thông số hình học

1.2 Các thông số biến dạng cơ bản

1.3 Điều kiện ăn trên trục cán

1.4 Biểu đồ tốc độ khi ăn phôi

1.5 Điều kiện cán ổn định và Các phương pháp cải thiện

điều kiện ăn phôi

15

Trang 9

VÙNG BIẾN DẠNG VÀ CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC

Các giả thiết trong quá trình cán

 Tốc độ của trục coi như hằng số

 Quá trình cán không có giãn rộng

 Cung tiếp xúc giữa trục và phôi là cung tròn

 Ma sát thay đổi dọc theo chiều dài cung tiếp xúc

 Vật liệu biến dạng dẻo trong suốt quá trình cán

 Thể tích vật liệu không thay đổi (biến động nhỏ)

 Diện tích mặt cắt ngang của phôi không bị vặn xoắn

3/19/2020 CN&TB Cán

18

Sơ đồ vùng biến dạng

- Lực ma sát tác động trên bề mặt phôi

- Lực cán, P, Mô men cán trên trục (M)

3/19/2020 CN&TB Cán

17

Trang 10

Thông số cơ bản của vùng biến dạng

- D: đường kính trục cán

- O1O2: đường tâm của mặt

cắt ngang

- A1B1, A2B2: cung tiếp xúc

- A1B1B2A2: vùng biến dạng

hình học

- A1B1nB2A2m: vùng biến dạng

thực tế

3/19/2020 CN&TB Cán

Thông số cơ bản của vùng biến dạng

- α1, α2: các góc ăn

- H: chiều dày phôi trước khi cán

- h: Chiều dày phôi sau khi cán

- B: Chiều rộng phôi trước khi cán

- b: Chiều rộng phôi sau khi cán

- L: Chiều dài phôi trước khi cán

19

Trang 11

CÁC THÔNG SỐ BIẾN DẠNG CƠ BẢN

Các thông số cơ bản của quá trình cán

 Lượng ép

- Lượng ép tuyệt đối Δh: hiệu số chiều cao trước và sau

khi cán

- Lượng ép tương đối ε: tỷ số giữa lượng ép tương đối

và chiều cao ban đầu của vật cán tính theo %

=∆ℎ100

- Lượng ép tổng ΣΔh, Σε: Trong cán hình người ta hay

dùng lượng ép tổng tuyệt đối, cán tấm hay dùng lượng

ép tổng tương đối

3/19/2020 CN&TB Cán

22

 Lượng giãn rộng Δb: là hiệu số giữa chiều rộng vật cán sau

và trước khi cán

∆ = −

 Góc ăn α

- Góc ăn kim loại: góc chắn bởi cung A1B1và cung B2A2

gọi là góc ăn kim loại, trục cán khác nhau, vật cán khác

nhau thì góc ăn cũng khác nhau

- Góc trung hòa: góc COB là góc trung hòa, tại tiết diện

CD của góc trung hòa, vận tốc trục cán bằng vận tốc

kim loại 3/19/2020

CN&TB Cán

21

Trang 12

 Hệ số giãn dài khi cán: là tỷ số chiều dài sau và trước khi

cán

= = =ℎ

ℎ

- Tổng mức độ biến dạng có thể được biểu diễn qua hệ

số giãn dài tổng

= = … = …

3/19/2020 CN&TB Cán

 Lực cán

=

Ptb là áp lực cán trung bình hay áp lực cán đơn vị

Ftx là diện tích tiếp xúc kim loại trên trục cán

= = +

2

23

Trang 13

ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN

Các giai đoạn ăn phôi vào trục

Bắt đầu ăn vào trục (giai đoạn ăn thứ nhất)

Vật cán tiếp xúc

với trục

Kết thúc quá trình ăn vào trục (giai đoạn ăn thứ hai) 3/19/2020 CN&TB Cán

26

Điều kiện ăn phôi vào trục hình trụ

 Xác định sơ

đồ lực tác dụng

 Viết phương trình cân bằng

 Xác định điều kiện ăn phôi

≤

3/19/2020 CN&TB Cán

25

Trang 14

 Xác định góc ăn theo lượng ép và đường

kính trục cán

- Xét tam giác AOC ta có:

= +

= = − = − −

= 2 − ⟶ = 2 −

- Khi a rất nhỏ ta có

≈ 2 = ∆ℎ

3/19/2020 CN&TB Cán

 Xác định góc ăn theo lượng ép và đường kính trục cán

- Ta có hệ số ma sát f tương ứng với góc ma sát α:

=

− ≈

∆ℎ

−∆ℎ2

- Khi lượng ép rất nhỏ so với đường kính

27

Trang 15

- Trục cán hình trụ với lực đầy

là Q, lực quán tính của kim

loại chuyển động là U, từ

điều kiện cân bằng để điều

kiện ăn phôi xảy ta thì tổng

lực kéo phải lớn hơn lực cản

( − ) + 2 = 2

3/19/2020 CN&TB Cán

30

- Áp dụng quy luật ma sát Amonton – Coulomb

= − 0,5

= ( − 0,5 )

- Thay vào phương trình cân bằng, tìm quan hệ giữa αzvà fz

≥ − 0,5 − −

2 − 0,5

- Không có lực đẩy Q, bỏ qua lực quán tính U và góc bẹp θ ta có

điều kiện ăn:

= tg ≥

CN&TB Cán

29

Trang 16

Điều kiện ăn phôi trên trục có lỗ hình hộp

 Xác định quan hệ giữa góc ăn phôi

và hệ số ma sát (góc ma sát)

≥ 2 sin +

2 +

2

2 sin +

2 +

 Từ sơ đồ tác dụng của lực, cân bằng lực theo phương nằm ngang ta có

= 4 cos − 4 sin sin − 2 sin + 2 cos + = 0

3/19/2020 CN&TB Cán

Biểu đồ tốc độ khi ăn phôi

 So sánh tốc độ trong quá

trình ăn phôi và quá trình

cán ổn định Ta luôn tìm

thấy một điểm nào đó

mà tốc độ của trục bằng

tốc độ của phôi

31

Trang 17

CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI Điều kiện cán ổn định

 Thay đổi lực tác dụng trong quá trình

điền đầy vùng biến dạng, điểm đặt lực

tổng hợp trên bề mặt kim loại dịch

chuyển về đường tâm trục

 Kể từ thời điểm kim loại đi qua đường

nối tâm hai trục, quá trình cán ổn định

 Trong quá trình cán ổn định, điểm đặt

lực tổng hợp dịch chuyển vào giữa

vùng biến dạng tương ứng góc φ nào

đó

3/19/2020 CN&TB Cán

34

ĐIỀU KIỆN CÁN ỔN ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI

Điều kiện cán ổn định

 Thiết lập phương trình cân bằng lực trên đường cán

= −2 + 2 = 0

 Điều kiện quá trình cán ổn định khi ma sát fy≈ βy

≤ 2

 Quan hệ hai hệ số ma sát khi cán

ổn định

≅ 1,5 ↔ ≅ 1,53/19/2020 CN&TB Cán

33

Trang 18

ĐIỀU KIỆN CÁN ỔN ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI Các biện pháp tăng góc ăn

 Giảm kích thước đầu vào

 Tăng cường lực ma sát

 Gia công bề mặt trục cán

 Sử dụng lực đẩy

 Tăng cường sự va đập của hệ phôi-trục

3/19/2020 CN&TB Cán

35

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	2,18 MB