BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ KHÍ - LUYỆN KIM * * * * * BÀI GIẢNG KỸ THUẬT CHUYÊN MÔN CÁN THÁI NGUYÊN – 2017 Chương VẬT LIỆU KIM LOẠI VÀ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGUYÊN LÝ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 1.1 VẬT LIỆU KIM LOẠI THÔNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT 1.1.1 Gang 1.1.1.1 Giới thiệu chung gang a Khái niệm Gang hợp kim sắt cacbon với hàm lượng C > 2,14% Ngồi cịn có số ngun tố khác như: Mangan (Mn), Silic (Si), Photpho (P), Lưu huỳnh (S), Thực tế, loại gang thường chứa: 2.0 ÷ 4.0%C; 0.4 ÷ 3.5%Si; 0.2 ÷ 1.5%Mn; 0.04 ÷ 0.65%P; 0.02 ÷ 0.15%S Trong Mn Si hai nguyên tố có tác dụng tạo thành Graphit tính gang, cịn P S hai ngun tố có hại nên có tốt b Phân loại: Gang chia làm nhóm: - Gang trắng: Là hợp kim Fe - C cacbon có thành phần lớn 2,14% tạp chất Mn, Si, P, S… Tổ chức gang tương ứng với giản đồ trạng thái Fe - Fe3C Về mặt tổ chức gang trắng chia làm ba loại: + Gang trắng trước tinh %C ≤ 4,3% + Gang trắng tinh %C = 4,3% + Gang trắng sau tinh %C ≥ 4,3% - Gang Graphit: Là hợp kim Fe - C Cacbon có thành phần lớn 2,14% tạp chất Mn, Si, P, S… Tổ chức gang phần lớn cacbon dạng tự graphit, khơng có Fe3C (Xementit) Nhóm gang graphit mặt tổ chức chia làm loại: + Gang xám: graphit dạng dạng tự nhiên gang graphit + Gang cầu: graphit dạng cầu dạng cầu hóa đúc + Gang dẻo: graphit dạng cụm bơng, ủ “graphit hóa” từ gang trắng a) b) c) Hình 1.1 Dạng graphite gang a- Gang xám; b- Gang cầu; c- Gang dẻo c Thành phần hóa học tổ chức tế vi - Tổ chức tế vi: + Cacbon trạng thái liên kết hợp chất hóa học (Fe3C), thường gặp gang trắng + Cacbon trạng thái tự (Graphit) với dạng tấm, phiến, cụm bông, cầu, thường gặp gang xám, gang dẻo, gang cầu - Thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính chất gang: + Cacbon (C): Là nguyên tố thúc đẩy q trình graphit hóa Nhưng gang có nhiều cacbon độ dẻo tính dẫn nhiệt giảm Nếu cacbon chứa gang dạng hợp chất hóa học xementit gang gọi gang trắng, cacbon dạng tự (graphit) gang gọi gang xám Sự tạo thành loại gang khác phụ thuộc vào thành phần hóa học tốc độ nguội Hàm lượng C = (2,14 ÷ 6,67)%, thường dùng gang có C = (3 ÷ 4)% + Silic (Si): Là nguyên tố ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc tinh thể gang, thúc đẩy q trình graphit hóa Hàm lượng Si tăng làm tăng độ chảy lỗng, tăng tính chịu mài mịn ăn mịn gang Thường hàm lượng Si gang 1,5 - 3% + Mangan (Mn): Mn gang thúc đẩy tạo thành gang trắng ngăn cản graphit hóa Bởi gang trắng thường chứa - 2,5% Mn, gang xám lượng Mn không 1,3% Mn nguyên tố tăng tính chịu mài mòn, tăng độ bền, giảm tác hại lưu huỳnh (S) + Phốt (P): Là nguyên tố có hại gang, làm giảm độ bền, tăng độ dòn gang, dễ gây nứt vật đúc Tuy nhiên P tăng tính chảy lỗng, tác dụng sử dụng để đúc tượng, chi tiết mỹ thuật Trong trường hợp đúc chi tiết thành mỏng, hàm lượng P chi tiết quan trọng không 0,1%, cịn chi khơng quan trọng tới 1,2% + Lưu hùynh (S): Là nguyên tố có hại gang, làm cản trở graphit hóa, nên làm giảm tính chảy lỗng làm giảm tính đúc Lưu hùynh làm giảm độ bền cho gang dòn S kết hợp với Fe tạo thành FeS gây bở nóng Vì thành phần S gang không 0,1% d Cơ tính cơng nghệ: - Cơ tính: + Nhìn chung, gang loại vật liệu có độ bền thấp, độ dòn cao + Trong gang xám, gang dẻo, gang cầu, tổ chức Graphit tồn lỗ hổng có sẵn gang, nơi tập trung ứng suất lớn, làm gang bền Tuy nhiên, graphit có ảnh hưởng tốt đến tính như: tăng khả chống mài mòn ma sát làm tắt rung động dao động cộng hưởng thân graphit có tính tự bơi trơn, thêm vào có “lỗ hổng”, graphit nơi chứa dầu bơi trơn - Tính cơng nghệ: + Tính đúc tốt có nhiệt độ nóng chảy thấp tính chảy lỗng cao + Tính gia cơng cắt gọt tốt, độ cứng thấp, phoi dễ gãy vụn + Gang rèn e Công dụng: Nhìn chung, gang có tính tổng hợp khơng cao thép, có tính đúc tốt độ chảy lỗng cao, độ co ngót ít, dễ điền đầy vào khn, dễ cắt gọt, chế tạo đơn giản rẻ Gang vật liệu chịu nén tốt, chịu tải trọng tĩnh tốt chịu mài mòn tốt Tuy nhiên gang có tính dịn, chịu va đập Do loại gang có graphit dùng chế tạo khí, gia cơng đúc để chế tạo loại chi tiết có hình dáng phức tạp, chịu tải trọng tĩnh chịu va đập như: bệ máy, vỏ máy, thân máy, bánh đai, bánh đà, trục khuỷu, trục cán, ổ trượt, bánh … 1.1.1.2 Các loại gang thường dùng khí a Gang trắng Là loại gang có tổ chức tế vi tương ứng với giản đồ pha Fe - C, toàn cacbon nằm dạng liên kết với sắt tổ chức xementit (Fe3C) Mặt gãy có màu sáng trắng màu xementit, cứng, hàm lượng cacbon (3.3%C ÷ 3.6%C) Gang trắng không sử dụng sản xuất khí, chủ yếu dùng để luyện thép b Gang xám - Là loại gang mà phần lớn toàn cacbon tồn dạng tự graphit dạng tấm, phiến Mặt gãy có màu xám, loại gang phổ biến sử dụng rộng rãi kỹ thuật Hàm lượng cacbon từ 3.0%C ÷ 3.7%C; 1.5 ÷ 3.0%Si; 0.5 ÷ 1.0%Mn; 0.1 ÷ 0.2%P; 0.08 ÷ 0.12%S Về tính, có graphit dạng nên làm giảm mạnh độ bền kéo gang: độ cứng 150 ÷ 250HB, phoi dễ gãy, cắt gọt tốt, độ dẻo δ ≈ 0.5%; ak < 100kJ/m2; σb = 150 ÷ 350Mpa - Ký hiệu: Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1659 - 75 ký hiệu gang xám gồm phần, chữ loại gang hai số độ bền kéo độ bền uốn tối thiểu: GXxx–xx (hoặc theo tiêu chuẩn ГОСТ Liên Xô: CЧxx – xx) + GX: loại gang (gang xám) + Chỉ số xx thứ nhất: Giới hạn bền kéo tối thiểu (σk) + Chỉ số xx thứ hai: Giới hạn bền uốn tối thiểu (σu) Ví dụ: GX15-32 (hoặc CЧ15-32) k = 150N/mm2 u = 320N/mm2 - Công dụng: Gang xám thường dùng để chế tạo chi tiết chịu tải trọng nhỏ bị va đập như: làm vỏ, nắp máy, thân máy, bệ máy, vỏ hộp số, mặt bích, bánh tốc độ chậm, bánh đà, xecmang, ổ trượt, … chịu ma sát tốt nên gang xám dùng để chế tạo ổ trượt bánh Các mác GX12 - 28, GX15 -32 có độ bền khơng cao dùng để làm vỏ hộp, nắp che (không chịu lực) Các mác GX21 - 40, GX28 - 48 có độ bền cao hơn, dùng làm bánh đà, thân máy Các mác GX36 - 56, GX40 - 60 có độ bền cao, dùng làm vỏ xi lanh, bánh chữ V, trục … c Gang cầu - Là loại gang có tổ chức graphit thu gọn dạng cầu, gang cầu có độ bền cao loại gang có graphit Do chế tạo từ gang xám nên gang cầu có thành phần hóa học giống gang xám với hàm lượng cacbon 3.0%C ÷ 4.0%C, chứa lượng nhỏ chất biến tính Mg; Ce (xeri) (0.04% ÷ 0.08%), có ngun tố nâng cao tính Ni < 1%; 2%Mn Gang cầu có tính cao: σb = 70 ÷ 80% so với thép tương ứng, δ% = ÷ 15%; ak = 300 ÷ 600kJ/m2 Gang cầu bị phá hủy giịn gang xám, độ cứng khoảng 200 HB, gia công cắt gọt tốt Công dụng: thay thép để chế tạo chi tiết có hình dáng phức tạp trục khuỷu xe ô tô du lịch vận tải nhỏ số chi tiết quan trọng khác - Ký hiệu: Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 TCVN quy định ký hiệu gang cầu gồm gồm phần, chữ loại gang nhóm số giới hạn bền kéo tối thiểu độ giãn dài tương đối: GCxx-xx (hoặc theo tiêu chuẩn ГОСТ Liên Xô: BЧxx – xx) + GC: loại gang (gang cầu) + Nhóm số xx thứ nhất: Giới hạn bền kéo tối thiểu (σk) + Nhóm số xx thứ hai: Độ giãn dài tương đối (δ) Ví dụ: GC100-04: Giới hạn bền kéo tối thiểu σk = 1000MPa; δ% = 4% BЧ45-5 (GC45-5): k = 450MPa;  = 5% - Cơng dụng: Do có nhiều ưu điểm tính nên gang cầu sử dụng ngày nhiều để thay cho thép trường hợp chi tiết có hình dáng phức tạp, đặc biệt trục khuỷu động nhẹ Do giảm hao phí nguyên vật liệu mà đảm bảo điều kiện làm việc Gang cầu dùng để chế tạo chi tiết máy trung bình lớn, hình dạng phức tạp, chịu tải trọng cao, chịu kéo va đập loại trục khuỷu, trục cán… c Gang dẻo - Là loại gang có tổ chức graphit tương đối thu gọn dạng cụm bơng, tính dẻo tương đối cao, mặt gãy có màu xám, khó phân biệt so với gang xám Hàm lượng cacbon từ 2.0%C÷ 2.6%C; 1.6%Si Cơ tính bật gang dẻo độ dẻo cao hàm lượng cacbon thấp, σb = 300 ÷ 600MPa; σ0.2 = 200 ÷ 450MPa; độ cứng thấp 200HB, dễ cắt gọt Công dụng gang dẻo dùng để đúc hình dạng phức tạp, chịu va đập, tiết diện mỏng chi tiết máy dệt, máy nông nghiệp, cuốc bàn, guốc hãm xe lửa - Ký hiệu: Theo TCVN 1659-75 quy định ký hiệu gang cầu gồm gồm phần, chữ loại gang hai nhóm số giới hạn bền kéo tối thiểu độ giãn dài tương đối: GZxxxx (hoặc theo tiêu chuẩn ГОСТ Liên Xô: KЧxx - xx) + GZ: loại gang (gang dẻo) + Nhóm số xx thứ nhất: Giới hạn bền kéo tối thiểu (σk) + Nhóm số xx thứ hai: Độ giãn dài tương đối (δ) Ví dụ: GZ60-03: Giới hạn bền kéo tối thiểu 600MPa độ δ% = 3% GZ33-08 (ký hiệu theo tiêu chuẩn Liên Xơ cũ KЧ33-8) có nghĩa là: gang dẻo có độ bền kéo 330MPa, độ giãn dài tương đối 8% - Công dụng: Gang dẻo sử dụng gang xám có tính tổng hợp cao, nhiên giá thành gang dẻo cao so với gang xám cơng nghệ chế tạo phức tạp Chính lý mà gang dẻo dùng làm vật liệu chế tạo chi tiết máy thỏa mãn điều kiện sử dụng sau: + Chịu va đập chịu kéo + Hình dáng phức tạp + Chi tiết có dạng thành mỏng Gang dẻo thường dùng làm chi tiết máy máy nông nghiệp, ô tô, máy kéo, máy dệt… 1.1.2 Thép 1.1.2.1 Giới thiệu chung thép a Khái niệm Thép hợp kim sắt cacbon số nguyên tố khác Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Mg, Cu hàm lượng cacbon thép nhỏ 2,14% b Phân loại Tùy theo thành phần hóa học nguyên tố thép mà người ta phân thép thành hai nhóm thép cacbon thép hợp kim Trong đó: Thép cacbon: ngồi sắt cacbon cịn số ngun tố khác gọi tạp chất thành phần thép như: Mn, Si, P, S… Thép hợp kim: sắt cacbon tạp chất, người ta cố tình đưa thêm vào nguyên tố đặc biệt với hàm lượng định để làm thay đổi tổ chức tính chất thép cho phù hợp với yêu cầu sử dụng Các nguyên tố đưa vào thường Cr, Ni, Mn, W, V, Mo, Ti, Cu, Ta, B, N… c Tính chất chung Thép có tính tổng hợp cao, có tính cơng nghệ tốt, có nhiều chủng loại với nhiều cơng dụng khác nên vật liệu sử dụng nhiều khí chế tạo, xây dựng, đóng tàu… 1.1.2.2 Phân loại ký hiệu a Thép cacbon Định nghĩa: Là thép thơng thường (thép thường), ngồi cacbon cịn chứa số nguyên tố với hàm lượng giới hạn mà thép có, chúng gọi tạp chất thường có khơng phải cố ý đưa vào Trong số tạp chất số có hại số có lợi Cụ thể:  Tạp chất có lợi: Bất kỳ loại thép cacbon nào, dù đơn giản đến đâu có lượng Mn & Si khơng lớn 1% thép Chúng vào thép do: - Quặng sắt có lẫn hợp chất oxit mangan, oxit silic Trong trình luyện gang, chúng vào gang vào thép - Khi luyện thép phải dùng fero mangan fero silic để khử oxy, phần không tác dụng hết với oxy vào thép Nguyên tố khử oxy luyện thép: + Thép sôi: Khử oxy không triệt để, khử Mn Fe0 + Mn Fe + Mn0 + Thép nửa lặng: Khử oxy không triệt để, khử Si Fe0 + Si Fe + Si02 + Thép lặng: Khử oxy triệt để, khử Al Fe0 + Al Fe + Al203 - Ở điều kiện thông thường luyện thép, thép có chứa ≤ 0.8%Mn; ≤ 0.4%Si Chúng ngun tố có lợi đến tính như: nâng cao độ cứng, độ bền  Tạp chất có hại: - Phot (P) có khả hịa tan vào ferit lớn 1.2% Do làm tăng tính giòn nhiệt độ thường gọi giòn nguội (bở nguội), phương diện gia công cắt gọt phot làm cho phoi dễ gãy - Lưu huỳnh (S) hồn tồn khơng hịa tan sắt mà tạo nên hợp chất FeS nhiệt độ 9880C, nhiệt độ > 10000C cán, rèn, kéo làm thép dễ bị đứt gãy nên tượng gọi giịn nóng (bở nóng), phương diện gia cơng cắt gọt lưu huỳnh làm cho phoi dễ gãy - Phot lưu huỳnh vào thành phần gang thép qua đường quạng sắt nhiên liệu (than coke luyện gang) Chúng làm thép giòn phải khử bỏ đến giới hạn cho phép, thông thường cao không vượt 0.05% cho ngun tố Thành phần hóa học: Hình 1.2 Ảnh hưởng Cacbon đến tính thép  Thành phần hóa học thép cacbon hay thép thường Ngoài sắt ra, thép chứa: C ≤ 2.14%; Mn ≤ 0.8%; Si ≤ 0.4%; P ≤ 0.05%; S ≤ 0.05%  Cacbon Là nguyên tố quan trọng định đến tổ chức tính chất cơng dụng thép Về mặt định lượng tăng 0.1%C tăng thêm 1.5% xementit, độ cứng HB tăng thêm 25 đơn vị Quy luật tăng giảm cụ thể sau: - Trong khoảng %C ≤ 0.05% thép có tổ chức ferit, coi sắt nguyên chất - Trong khoảng %C ≤ 0.25%, tăng 0.10%C độ δ giảm 6%, ak giảm 300KJ/m2 - Trong khoảng %C = 0.3 ÷ 0.5%C, tăng 0.1%C δ giảm 3%, ak giảm 200KJ/m2; σb tăng khoảng 70 ÷ 90MPa - Trong khoảng %C = 0.8 ÷ 1%, σb đạt giá trị cực đại, độ dẻo dai thấp Vì %C tăng giới hạn này, độ bền có xu hướng giảm, nhiên đạt giá trị cao thành phần C nằm thép đạt giới hạn 1.3%C Như hàm lượng cacbon cao thép cứng, dẻo dai giòn, làm giảm tính dẫn nhiệt, dẫn điện, tính chống oxy hóa, tính hàn thép  Vai trị cacbon công dụng thép theo thành phần cacbon Do cacbon ảnh hưởng lớn đến tính thép, nên định phần lớn đến cơng dụng thép Muốn dùng thép vào việc gì, trước tiên cần xem xét hàm lượng cacbon sau đến nguyên tố hợp kim, theo hàm lượng cacbon chia thành nhóm sau: - Thép có cacbon thấp: ≤ 0.25%C, độ dẻo, dai cao độ bền, độ cứng thấp, hiệu nhiệt luyện + ram không cao Được dùng làm kết cấu xây dựng, để dập nguội - Thép có cacbon trung bình: (0.3 ÷ 0.5%C) có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai cao, hiệu + ram tốt Được dùng chủ yếu làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh va đập cao - Thép có cacbon tương đối cao: (0.55 ÷ 0.65%C), ưu điểm độ cứng tương đối cao, giới hạn đàn hồi cao nhất, dùng làm chi tiết đàn hồi - Thép có cacbon cao: ≥ 0.7%C, ưu điểm có độ cứng tính chống mài mịn cao, dùng làm dụng cụ dao dắt, khuôn dập, dụng cụ đo b Thép hợp kim Khái niệm: Là loại thép sắt cacbon ra, người ta cố ý đưa thêm vào nguyên tố hợp kim có lợi với lượng định nhằm làm thay đổi tổ chức tính chất thép (cơ, lý, hóa, chủ yếu tính) tạo tính chất mà thép cacbon khơng có Các ngun tố cố ý thêm vào gọi nguyên tố hợp kim: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Co, Mo, Ti, Cu Chính nhờ nguyên tố hợp kim mà làm cho thép hợp kim nói chung có ưu điểm vượt trội so với thép cacbon như: - Về tính: thép hợp kim nói chung có độ bền có độ bền cao hẳn so với thép cacbon Điều thể đặc biệt rõ ràng sau nhiệt luyện tơi ram - Về tính chịu nhiệt độ cao: thép hợp kim giữ tính cao trạng thái nhiệt độ cao 2000C Muốn đạt điều thép phải hợp kim hóa số nguyên tố với hàm lượng tương đối cao - Các tính chất vật lý hóa học đặc biệt từ tính, tính giãn nở nhiệt, tính chống ăn mòn… - Các nguyên tố hợp kim thường đưa vào với hàm lượng đủ lớn sau: Mn ≥ 0,8 ÷ 1,0%; Si ≥ 0,5 ÷ 0,8%; Cr ≥ 0,5 ÷ 0,8%; Ni ≥ 0,5 ÷ 0,8%; W ≥ 0,1 ÷ 0,5 %; Mo ≥ 0,05 ÷ 0,2%; Ti ≥ 0,1%; Cu ≥ 0,3%; B ≥ 0,0005% ; Các đặc tính thép hợp kim:  Cơ tính: - Do tính thấm tơi cao nên thép hợp kim có độ bền cao hẳn so với thép cacbon, điều thể rõ sau + ram - Ở trạng thái ủ, độ bền thép hợp kim không cao thép cacbon Nếu dùng thép hợp kim phải qua nhiệt luyện tơi + ram - Khi tiết diện thép lớn lượng hợp kim đủ đảm bảo thấu, độ bền cao thép rõ rệt Khi tiết diện nhỏ (≤ 20mm) ưu việt  Tính chịu nhiệt độ cao: Thép hợp kim chịu nhiệt bền thép cacbon nguyên tố hợp kim cản trở khuếch tán cacbon nên làm cho mactenxit khó phân hóa cao 2000C  Tính chất lý hóa đặc biệt: Một số thép hợp kim có tính chất lý hóa học đặc biệt như: Có tính chống ăn mịn cao, chịu nóng lớn, chống mài mịn cao, từ tính cao giãn nở nhiệt đặc biệt Ký hiệu loại thép hợp kim: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1759-75 quy định hệ thống chữ số theo trật tự sau: - Hệ thống chữ: Dùng để ký hiệu nguyên tố hợp kim (NTHK) có thép ký hiệu hóa học - Hệ thống số: Dùng để thành phần hóa học nguyên tố cacbon nguyên tố hợp kim có ký hiệu thép + Thành phần cacbon: Các số đầu ký hiệu phần vạn cacbon trung bình có thép (quy phần trăm), xấp xỉ 1% khơng ghi + Thành phần nguyên tố hợp kim:  Số đứng sau nguyên tố hợp kim thành phần % nguyên tố đó: 60Si2 (sau Si có số → 2%Si)  Khơng có số đứng sau ngun tố hợp kim ≈ 1%; Ví dụ: 40Cr (sau Cr khơng có số ≈ 1% Cr)  Cuối mác thép có chữ A thép có chất lượng tốt  Cuối mác thép có chữ Đ thép chế tạo phương pháp đúc Chú ý: - Thép chuyên dùng (thép có cơng dụng riêng) có ký hiệu riêng Cụ thể thép chuyên làm ổ lăn, đằng trước ký hiệu có chữ OL sau theo quy định chung Ví dụ: OL100Cr1.5SiMn: Thép chuyên làm ổ lăn có 1%C; 1.5%Si; 1%Mn; 12Cr18Ni9Ti: Có 0.12%C; 18%Cr; 9%Ni; 1%Ti; 50CrNiMo: Có 0.5%C; 1%Cr; 1%Ni; 1%Mo; 38CrMoAlA: Có 0.38%C; 1%Cr; 1%Mo; 1%Al; loại thép chất lượng tốt; 130Mn13Đ: Thép chế tạo phương pháp đúc có 1.3%C; 13%Mn Do Việt Nam chưa xản xuất nhiều thép thép hợp kim, nên chủ yếu dùng thép nhập Sau tiêu chuẩn riêng nước: Nga Trung Quốc: Nhật OCT GB JC Pháp Đức Anh AFNOR DIN BS Riêng Mỹ nhiều hệ thống tiêu chuẩn, hệ thống tiêu chuẩn thường sử dụng nhiều giới đến với loại vật liệu: - AISI: Bao quát nhiều lĩnh vực gang thép (chủ yếu) - SAE: Dùng rộng rãi, đặc biệt khí, tơ thép xây dựng hợp kim, gang - AISI/SAE: Hai tiêu chuẩn AISI SAE trùng quy định ký hiệu thép kết cấu - ASTM: Ký hiệu loại gang, thép, hợp kim màu - AA: Ký hiệu chuyên nhôm hợp kim nhôm - UNS: Dùng chung cho nước Mỹ sở ký hiệu truyền thống 1.1.2.3 Các loại thép công dụng ngành khí a Thép xây dựng Là loại khơng qua nhiệt luyện, chủ yếu dùng xây dựng để làm kết cấu thép dạng dài, rộng ghép lại mối ghép hàn tán rive Chúng địi hỏi tính tổng hợp khơng cao, u cầu độ bền độ dẻo để dễ uốn lắp ghép độ dai để khó bị phân hủy giịn Để đảm bảo tính hàn thép phải có C ≤ 0.22%C, C > 0.25%C, tính hàn trở nên  Phân loại: Theo thành phần hóa học hay độ bền, thép xây dựng có hai phân nhóm lớn: - Cacbon hay thơng dụng - Hợp kim thấp độ bền cao Thép cacbon thông dụng: - Là phân nhóm thép cacbon (hay cịn gọi thép thường) sản xuất nhiều với độ bền bình thường (σ0.2 < 300 ÷ 320MPa; δ ≈ 15% ÷ 30%; ak = 500kJ/m2 sử dụng vào mục đích thơng thường không quan trọng đời sống xây dựng TCVN 1765-75 quy định mác thép xây dựng cacbon chất lượng thường để làm kết cấu xây dựng, sử dụng trạng thái cung cấp không qua nhiệt luyện chia thành ba phân nhóm A, B, C, phân nhóm A sử dụng phổ biến Phân nhóm A: Quy định hệ thống chữ số CTxx, xx số giới hạn bền (σb) tối thiểu theo kG/mm2 hay MPa (1kG/mm2 ≈ 10MPa; 1kG = 10N) Với chữ sau cùng: - Nếu cuối mác thép có chữ s thép sôi (là thép luyện kim chưa khử hết oxy, nên rót kim loại lỏng vào khn, khí CO bay lên làm bề mặt chuyển động bị sôi, loại chất lượng kém), chữ n thép nửa lặng (thép khử oxy không triệt để), khơng có chữ khác thép lặng - Nhóm A quy định tính gồm số mác từ CT31, CT33, CT34, CT38, CT42, CT41 & CT61 Ví dụ: CT38 có (σb ≥ 38kG/mm2 hay 380MPa); có 0.18 ÷ 0.21%C - CT38 dùng phổ biến kết cấu thơng dụng, khơng địi hỏi độ bền cao như: cột tháp, xà ngang, ống, dây, để lợp, để che, đỡ - CT51 dùng cho kết cấu chịu lực cao tính hàn khơng tốt, dùng nhiều máy nông nghiệp, lưỡi cày, bánh lồng dụng cụ tay để gia cơng gỗ Phân nhóm B: Khơng quy định tính mà quy định thành phần hóa học, ký hiệu chữ B đằng trước BCTxx (như xx số 𝜎b – có bảng tra cụ thể) Phân nhóm C: Quy định tính lẫn thành phần hóa học, ký hiệu chữ C đằng trước CCTxx Cơ tính thành phần hóa học tuân theo mác tương ứng nhóm A B Ví dụ: CCT38 có tính CT38 thành phần BCT38 Thép hợp kim thấp độ bền cao (thép xây dựng hợp kim) Được viết tắt HSLA, có nhiều tính cao thép thơng dụng, tiêu tính khác đảm bảo yêu cầu thép xây dựng Để nâng cao độ bền, thép phải qua hợp 10 người ta cịn bố trí vít nén ngang dưới) - Nhiệm vụ vít nén điều chỉnh lượng ép (h) theo thiết kế theo công nghệ tính tốn - Vít nén điều chỉnh lên xuống dễ dàng, đầu tì vào gối đỡ trục thơng qua cốc an tồn, đầu nối với bánh vít dẫn động quay từ động sức người  Đinh vít nén - đai ốc chi tiết chủ yếu cấu điều chỉnh lượng ép (nâng hạ trục trên) Khi cán chịu tác động lực cán truyền từ gối trục thông qua cốc an tồn tác động vào đinh vít nén truyền lực vào đai ốc Vì thế, vít nén chi tiết chịu tải nặng nên cần phải tính tốn nghiệm bền hợp lý Cấu tạo kích thước vít ép: Vít ép chia làm đoạn: - Đoạn đầu tham gia lắp ráp với bánh vít tính tốn chi tiết máy - Đoạn cuối áp chặt vào cốc an toàn tỳ vào gối trục - Đoạn có ren lắp với đai ốc đồng để điều chỉnh lượng ép (đây đoạn quan trọng nhất) Hình 3.24 Cấu tạo kích thước vít ép Các kích thước hình học vít ép - đai ốc: - Kích thước vít ép: d1; d0- đường kính chân ren đỉnh ren dtb- đường kính trung bình (vịng chia) ren: dtb = (0,55  0.62)d (mm) d- đường kính cổ trục cán d1 d0 lấy theo dtb bước ren ta chọn theo tiêu chuẩn L1; L2; L3; L4 lấy theo thực tế - Kích thước đai ốc (mũ ốc): + Đường kính ngồi đai ốc (mũ ốc): D = (1,5 ÷ 1,8)dtb (mm) + Chiều cao đai ốc: H = (0,95 ÷ 1,1)D (mm) Hình 3.25 Kích thước hình học vít ép - đai ốc Đai ốc chi tiết chế tạo từ hợp kim đồng, để tiết kiệm đồng (vì giá thành cao) Cho nên thường chế tạo đai ốc ghép đai ốc bậc: - Đai ốc ghép ngồi chế tạo gang - Khi chế tạo đai ốc bậc làm bậc, đường kính nhỏ nhất: D1 = (1,25 ÷ 1,5)d0 58 Hình 3.25 Kết cấu loại đai ốc Vật liệu chế tạo vít nén - đai ốc: - Vật liệu chế tạo vít nén (vít ép, vít me) thường thép: 40X; 40XH - Vật liệu chế tạo đai ốc (mũ ốc) thường đồng đồng thau (bởi vì: đồng đồng thau có hệ số ma sát nhỏ, khơng gỉ, độ chống mài mịn cao)  Thiết bị an tồn: Để phịng tránh tượng q tải thao tác khơng qui trình kỹ thuật dẫn tới làm hỏng phận chi tiết quan trọng máy cán (động điện chính, khung giá cán, trục cán ) giá cán thường phải lắp đặt cấu an toàn Có nhiều loại cấu an tồn, thơng dụng là: kiểu cốc kiểu chêm - Cơ cấu an toàn kiểu cốc (Cốc an toàn): + Cốc an tồn đặt vít ép tiếp giáp với gối trục cán Lực cán từ trục (áp lực kim loại tác dụng lên trục cán) truyền qua ổ đỡ đến gối trục qua cốc an toàn đến vít ép khung giá cán + Cốc an toàn thường làm gang, lực cán lớn đúc thép Kích thước cốc an tồn lấy theo số liệu kinh nghiệm sau: H = 0,7d0 S = 0,5d0 D = 1,2d0 d2 = 0,9d0 d3- đường kính đầu chịu lực nén vít ép d0- đường kính ngồi vít ép Lưu ý: - Để đảm bảo an toàn cho trục cán thông số quan trọng cốc an tồn S - Cốc an tồn có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, song hệ số Hình 3.26 Cốc an tồn an tồn khơng cao Trong thực tế, có trường hợp 1- đinh vít ép; 2- cốc an tồn gẫy trục cán cốc an tồn lại khơng bị vỡ - Cơ cấu an toàn kiểu chêm: Cơ cấu an tồn kiểu chêm có nhiều kết cấu cụ thể khác nhau, giới thiệu kiểu cắt bulơng 59 Cấu tạo cấu an tồn kiểu bulông cắt: - Thân khối đặc, có mặt dốc gia cơng nhẵn để trượt vào thân - Hai nửa thân ghép lại với nhờ bulơng - Bulơng an tồn thắt Hình 3.27 Cơ cấu an tồn kiểu cắt bolon 3.2.3 Hệ thống dẫn đỡ Bộ phận dẫn hướng cấu cụm chi tiết lắp giá cán để hướng vật cán vào khỏi lỗ hình trục cán theo u cầu cơng nghệ Bộ phận dẫn hướng thường đặt lên xà ngang, xà ngang ghép chặt lên thân giá cán rãnh dọc theo chiều cao khung giá Bộ phận dẫn hướng cần lắp ghép cứng vững chắn vào giá cán để dẫn hướng tránh tai nạn xảy chi tiết bị lỏng rơi vào trục cán quay, mặt khác phải dễ thay đổi để lắp ráp cán sản phẩm khác Ở giá cán thép hình cỡ nhỏ thép dây, phận dẫn giá cán đứng trước phận dẫn vào giá cán đứng sau thường làm thành khối Nó có nhiệm vụ lật trở phơi cán theo góc hướng phơi cán vào lỗ hình thường làm thành hình xoắn vít có tiết diện giống vật cán Bước xoắn phụ thuộc vào góc lật phơi khoảng cách hai giá cán 3.2.4 Trục truyền khớp nối Nhiệm vụ trục truyền khớp nối: Trục khớp nối ổ nối trục cán làm nhiệm vụ truyền momen xoắn từ hộp phân lực tới trục cán để trục cán quay ép kim loại, làm kim loại bị biến dạng Các loại khớp nối thường dùng máy cán là: trục khớp nối vuông; trục khớp nối hoa mai; trục khớp nối vạn trục khớp nối cácđăng Được sử dụng nhiều trục khớp nối vạn hoa mai Khi làm việc trục khớp nối chịu va đập, chịu uốn chịu xoắn, cần thiết phải thiết kế, tính tốn nghiệm bền để trục khớp nối làm việc tốt a Trục khớp nối vạn (trục truyền vạn năng)  Tính cấu tạo: Tính năng: - Trục khớp nối vạn dùng nhiều máy cán nóng, nguội máy cán hình cỡ lớn Nhờ có khớp nối vạn cầu mà truyền mơmen xoắn từ hộp phân lực tới trục cán với góc nghiêng  (α = ÷ 120) nên khoảng cách nâng hạ trục lớn (cán vật cán có chiều dày lớn) - Góc nghiêng nâng lên hay hạ xuống từ 00 đến 120 mà trục khớp nối vạn 60 làm việc nhịp nhàng (êm), đồng thời truyền mơmen quay (mơmen xoắn) lớn - Có khoảng cách nâng hạ trục lớn, trục khớp nối vạn sử dụng m/c thỏi, ống, ray - dầm, dày vừa - Trục nâng lên nhiều hay phụ thuộc vào chiều dài L trục nối góc nâng α (h = L.tgα) - Trục khớp nối vạn dùng cho m/c cỡ nhỏ, chiều cao nâng trục khơng lớn, việc chế tạo khó khăn, u cầu độ xác cao, giá thành đắt - Hình dạng cấu tạo trục khớp nối vạn đa dạng Hình 3.28 Sơ đồ truyền động trục khớp nối vạn máy cán 1- trục cán; 2- trục khớp nối vạn năng; 3- hộp truyền lực; 4- động điện D- đường kính trục cán; H- khoảng cách nâng hạ; α- góc nâng hạ α = 00 ÷ 120 Hình 3.29 Trục khớp nối vạn làm việc a): 1- Trục cán nâng lên góc ; 2- Trục truyền hộp chia mômen; 3- Trục khớp nối vạn năng; 4- Trục khớp nối α = b): 1- Hai trục truyền từ hộp truyền lực; 2- Hai trục khớp nối vạn năng; 3- Trục cán; α1- Góc nâng; h1- Chiều cao nâng tương ứng với góc α1 b Trục truyền hoa mai (trục khớp nối hoa mai):  Tính cấu tạo: Tính năng: - Để truyền chuyển động từ hộp bánh chữ V đến trục cán từ trục cán sang trục cán khác (ở máy cán hình bố trí kiểu hàng ngang) thường dùng trục truyền ống nối hoa mai - Trục khớp nối hoa mai dùng loại máy cán có khoảng cách nâng hạ 61 trục nhỏ, góc nghiêng cho phép nhỏ ([] ≤ 10 ÷ 20) Cấu tạo: - Trục khớp nối hoa mai có hai chi tiết ống nối trục nối - Đầu trục nối hoa mai hình trụ trịn phay bốn rãnh dọc trục tạo nên tiết diện ngang hình bốn cánh hoa mai để truyền lực mômen xoắn nhờ “ăn khớp” với ống nối có “hình hoa mai trong” Hình 3.30 Trục khớp nối hoa mai a- đầu nối hoa mai; b- ống nối hoa mai Hình 3.30 Ống nối trục nối hoa mai a- ống nối hoa mai; b- trục nối hoa mai 3.2.5 Hộp truyền lực, hộp giảm tốc động điện a Truyền động bánh Những vấn đề chung truyền động bánh răng: - Hộp bánh chữ V (hộp truyền lực, hộp phân lực ) dùng để phân phối mômen xoắn truyền chuyển động quay cho trục cán thông qua trục truyền khớp nối Tất hộp phân lực truyền động từ động điện qua hộp giảm tốc đến bánh (trừ trường hợp máy cán mà đ/cơ điện truyền mômen xoắn trực tiếp tới trục cán trục khác bị động: m/c mỏng ; trục cán truyền động từ động điện riêng: m/c thỏi; loại m/c hình trục mơmen xoắn dẫn động đến bánh giữa) - Bánh hộp truyền lực hầu hết máy cán chữ V hai bánh nghiêng chéo từ hai bên vào Góc nghiêng chữ V theo chiều trục bánh  ≈ 300 (β ≤ 300) Việc tính tốn tương tự tính tốn nghiêng chi tiết máy - Góc ăn khớp thường lấy 200 (cũng có lấy lớn hơn) 62 - Trong hộp phân lực thường sử dụng loại bánh chữ V (khơng có có rãnh giữa) vì: + Các bánh phân lực làm việc với vận tốc vòng lớn (5  20) m/s + Sử dụng bánh nghiêng chữ V chịu tải lớn + Bánh chữ V có rãnh dùng rãnh làm giảm chiều rộng có ích bánh làm giảm khả truyền mơmen xoắn Tuy nhiên bãnh chữ V có rãnh đơn giản dễ gia công - Trong hộp phân lực, tỷ số truyền i = (vì cịn gọi hộp đồng tốc) đường kính đỉnh d0 khoảng cách tâm trục bánh chữ V - Thông thường số bánh chữ V z = 18 ÷ 29, khơng cho phép lấy lớn làm giảm modul làm giảm độ bền uốn bánh Để tăng khả chịu mài mòn bánh răng, người ta thường bề mặt lửa Axêtylen - Vật liệu chế tạo bánh phân lực thường dùng thép C45; 40Cr; 45Cr; 40CrNi với độ cứng bề mặt 450  570 HB Tính chất học loại thép sau: giới hạn bền σb = (60 ÷ 80) kG/mm2; giới hạn chảy σch = 32 kG/mm2; độ giãn dài tương đối δ ≥ 15% - So với bánh thẳng bánh chữ V (răng nghiêng) có ưu điểm sau: + truyền động khoẻ, khả chịu tải lớn + truyền động êm + khử lực chiều trục - Trong hộp phân lực, bánh bôi trơn hệ thống dầu bơi trơn tuần hồn b Kết cấu hộp truyền lực Hộp phân lực bao gồm: thân hộp, nắp hộp, bánh với gối ổ trục Thân nắp thường chế tạo gang bền GC45-5, GC32-52; bánh thường chế tạo từ thép hợp kim 40CrNi bề mặt; ổ đỡ thường dùng ổ bi hay bạc bácbít c Hộp giảm tốc - Hộp giảm tốc phận cần thiết máy cán Tất máy cán sử dụng động điện xoay chiều phải có hộp giảm tốc (trừ trường hợp máy cán dẫn động động điện chiều) - Nhờ có hộp giảm tốc ta dùng loại động điện có vịng quay tương đối lớn lắp thêm bánh đà (nếu động có số vịng quay lớn kích thước vơ lăng bánh đà nhỏ) để dẫn động máy cán nhờ giảm chi phí đầu tư - Trong máy cán thường dùng hộp giảm tốc cấp, cấp dùng hộp giảm tốc cấp trở lên: + i <  dùng HGT cấp + i = ÷ 35  dùng HGT hai cấp - Trường hợp tỷ số truyền HGT khơng đạt u cầu cơng nghệ cán ta ghép HGT lắp thêm truyền đai vào đầu đ/cơ đầu trục vào HGT để giảm lần theo yêu cầu - Khi tính tốn HGT cần ý bánh thường tương đối lớn  phải có kết cấu phù hợp cho chế tạo lắp ráp - Khi chọn HGT cho máy cán phải phù hợp với tỷ số truyền (i) thiết kế mà 63 cịn phải phù hợp với cơng suất máy cán - Trong trình làm việc, truyền HGT phải bôi trơn tốt hệ thống dầu bơi trơn tuần hồn Hình 3.31 Hộp giảm tốc cấp với bánh trụ, i = 15,5 d Động điện dẫn động máy cán - Mỗi giá cán nhóm giá cán dẫn động động điện, động loại xoay chiều chiều Tính cơng suất động cho giá cán ta phải tính theo lần cán có lực cán lớn (Pmax), từ lực cán lớn tính mơmen, chuyển trục động - Công suất động tính theo cơng thức sau: Nđc = Mtđc. (kW) hoặc: Nđc = Mtđc.n/ 0,975 (kW) (nếu tính cơng suất theo đơn vị mã lực (HP) kW = 1,36 HP) Trong đó: + Mtđc: mơmen tĩnh qui trục động + : hệ số truyền động hữu ích máy, η = η1.η2.η3 = (0,85 ÷ 0.93) η1- hệ số truyền động hữu ích HGT, η1 = (0,95 ÷ 0,98) η2- hệ số truyền động hữu ích HTL, η2 = (0,92 ÷ 0,95) η3- hệ số truyền động hữu ích trục khớp nối, η3 = (0,95 ÷ 0,99) + i: tỷ số truyền động từ động tới trục cán nđc, ωđc- vận tốc quay (v/ph) vận tốc góc (1/s) động ntc, ωtc- vận tốc quay (v/ph) vận tốc góc (1/s) trục cán Chú ý: - Sau tính xác Nđc ta tra bảng chọn động Động chọn phải tính tới hệ số an toàn tải (k) để đảm bảo làm việc động không bị cháy không bị hư hỏng, hệ số k thường lấy k = 1,2 ÷ 1,5 (có lấy k = 2,0) - Nếu máy cán có sẵn động phải tính nghiệm bền cho động theo cơng thức: Nđc (tính tốn) ≤ Nđc (đã có) 64 3.2.6 Qui trình tháo lắp, điều chỉnh trục cán hệ thống dẫn đỡ Ta phải kiểm tra trước cán để loại bỏ cố khơng đáng có, nhằm đảm bảo cho trình cán bình thường, ổn định, có suất cáo, chất lượng tốt an toàn tuyệt đối Nội dung kiểm tra: + Vị trí trục cán lỗ hình + Các thiết bị phụ (bàn vòng, dẫn đỡ, hệ thống lăn, bạc lót, khớp nối, trục truyền ) + Các phận chuyển động như: động cơ, hộp giảm tốc, hộp bánh truyền lực, máy dịch chuyển ngang,, xích kéo ngang, bàn nâng hạ, hệ thống lăn vận chuyển) + Dầu mỡ bôi trơn, nước làm nguội + Các dụng cụ thao tác dụng cụ kiểm tra + Vệ sinh an toàn khu vực làm việc Phương pháp kiểm tra trục cán, lỗ hình dẫn đỡ: - Đối với trục cán lỗ hình: + Trục cán phải thăng với mặt nước, trục cán phải song song với khe hở trục phải (với m/c trục lấy trục làm chuẩn; m/c trục lấy trục làm chuẩn để điều chỉnh thăng trước, trục lại điều chỉnh theo trục làm chuẩn) + Đường tâm trục cán phải tạo thành mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng ngang (hoặc tâm trục cán phải thẳng hàng dọc (vng góc với mặt phẳng nằm ngang) + Các lỗ hình phải đối chuẩn với theo mặt phẳng: thẳng đứng, nằm ngang theo hướng cán + Phải kiểm tra tất trạng thái: nằm yên, chuyển động không tải chuyển động có tải - Đối với hệ thống dẫn đỡ: + Yêu cầu chung hệ thống dẫn đỡ phải có kết cấu đơn giản, chắn, dễ điều chỉnh, thấo lắp cố định chắn vị trí vào xà ngang + Phía dẫn vào phải kẹp chặt vật cán để chống xoay lật, không chặt mà phải đảm bảo cho vật cán trượt theo hướng dọc cách dễ dàng Đồng thời phải đảm bảo xác hình dạng, kích thước cho sản phẩm + Phía dẫn phải định hướng cho vật cán hướng định để đảm bảo an toàn Mặt khác mũi đỡ phải bám sát đáy lỗ hình để bóc vật cán tránh tượng dính trục, trục Tuy nhiên, khơng trực tiếp cà vào bề mặt trục (phải cách bề mặt trục tữ 0,5 - 1,0 mm để tránh mòn trục) + Sau kiểm tra xong hạng mục nêu cần tiến hành cán thử - lần Chỉ máy chạy ổn định, an toan, chất lượng sản phẩm tốt tiến hành cán thức 65 3.3 CÁC THIẾT BỊ PHỤ 3.3.1 Giới thiệu chung - Thiết bị phụ xưởng cán thiết bị không tham gia trực tiếp làm biến dạng kim loại Cũng hiểu: thiết bị phụ xưởng cán thiết bị khí phục vụ cho thiết bị (máy cán) bảo đảm hồn thành q trình cơng nghệ cán Vì thế, thiết bị phụ xưởng cán thiết bị không nằm đường cán Các thiết bị phụ gồm: lị nung, máy đẩy phơi vào lị, máy đẩy phơi lò, bàn quay đầu, bàn nâng hạ, lăn dẫn phôi sản phẩm, lật trở phôi trình cán, máy cắt đầu đi, cắt phân đoạn, máy cưa, máy cắt thành phẩm, máy nắn thẳng, sàn làm nguội, xe vận chuyển, cầu trục - Các thiết bị phụ xưởng cán có vai trị vơ quan trọng Nếu khơng có chúng khơng có sản phẩm cán hồn hảo chí khơng sản phẩm Vì vậy, gọi thiết bị phụ song khơng thể thiếu - Tổng trọng lượng thiết bị phụ xưởng cán thường chiếm tới 85% tổng lượng thiết bị xưởng cán (thiết bị chiếm ~ 15%) Thiết bị phụ có từ đầu xưởng cán cuối xưởng cán (lị nung phơi, máy cắt thành phẩm, sàn nguội, thiết bị đóng dấu, ) Các thiết bị phụ khơng tham gia trực tiếp vào trình biến dạng kim loại, chúng luôn cần thiết cho nhà máy cán cho xưởng cán từ thủ công tới đại (trong xưởng cán đại thiết bị phụ khí hố tự động hố) - Kết cấu hình thức thiết bị phụ đa dạng Nói chung chia thiết bị phụ xưởng cán làm nhóm sau: + Các máy làm thay đổi hình dáng kim loại (sản phẩm cán hay gọi máy gia công như: máy cắt, máy cưa, máy nắn, + Các máy vận chuyển: cẩu trục, hệ thống lăn, xe chở thỏi, máy đẩy, máy lật, bàn nâng, sàn làm nguội, + Các thiết bị khác: thiết bị đo, kiểm tra kích thước, thiết bị mạ,thiết bị đóng bó, 3.3.2 Hệ thống lăn vận chuyển a Công dụng Hệ thống lăn vận chuyển (sàn lăn) dùng để vận chuyển vật cán tới giá cán để tiến hành cán theo qui trình công nghệ thiết kế tới thiết bị phụ khác để hoàn chỉnh sản phẩm cán theo tiêu chuẩn, sàn lăn khí hóa tự động hóa hồn tồn nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm Sàn lăn có tính chất định đêsn chiều dài xưởng cán Trọng lượng sàn lăn chiếm ~ (20 - 30)% trọng lượng thiết bị xưởng cán b Phân loại Đường kính lăn vận chuyển d = 150 ÷ 600 mm chế tạo phương pháp đúc, rèn, cán, tiện Phân loại theo công dụng: - Nhóm cơng tác: đặt trước sau giá cán - Nhóm vận chuyển: đặt nơi cịn lại thiết bị phụ 66 Phân loại theo kết cấu: - Sàn lăn dẫn động nhóm: loại gồm từ - 10 lăn, tất lăn dẫn động chung nhờ động điện truyền momen xoắn tới bánh răng, Những lăn dùng cho máy cán lớn, vật cán nặng - Sàn lăn dẫn động riêng biệt: cặp lăn dẫn động động riêng biệt Loại có kết cấu đơn giản sử dụng rộng rãi cho máy cán, đặc biệt máy cán hình cỡ vừa, cỡ nhỏ máy cán dày vừa - Sàn lăn dẫn động khơng tải: Các lăn bố trí nghiêng theo mặt phẳng ngang Vật cán chuyển động nhờ trọng lượng nhờ góc nghiêng tạo biến đổi từ sang động để vật cán tự chuyển động 3.3.3 Máy cắt a Công dụng loại máy cắt - Các loại máy cắt nói chung dùng để cắt đầu, đi, cắt phân đoạn, cắt mép vật cán theo kích thước qui định yêu cầu kỹ thuật Tuỳ theo yêu cầu xưởng cán, công đoạn mà người ta đặt máy cắt kim loại có cơng dụng tính kỹ thuật cho phù hợp với qui trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm cán b Phân loại máy cắt kim loại - Như trình bày trên, máy cắt kim loại có nhiều loại đa dạng Song vào nguyên lý cắt chia hai nhóm chính: + Cưa cắt (cưa đĩa, cưa cần ): có lưỡi cắt vừa chuyển động, vừa thực cắt kim loại + Kéo cắt (kéo cắt lưỡi dao song song, kéo cắt đĩa, kéo cắt bay ): dùng hai lưỡi cắt chuyển động tương thực cắt kim loại c Các loại máy cắt thường dùng xưởng cán - Máy cắt lưỡi dao song song (kéo cắt song song): Ở hai lưỡi dao đặt song song với Loại máy dùng để cắt kim loại trạng thái nóng (có thể gọi máy cắt nóng) thường bố trí sau máy cán khai phơi, máy cán phơi dùng để cắt nguội thép hình Hình 3.32 Sơ đồ nguyên lý cac thông số máy cắt dao thẳng song song 1- bàn kẹp; 2- bàn trượt trên; 3- cữ cắt; 4- bàn trượt dưới; 5- lưỡi dao trên; 6- lưỡi dao dưới; 7- sản phẩm; 8- lăn 67 Hình 3.33 Sơ đồ động máy cắt dao thẳn song song có dao di động 1- cữ bàn kẹp; 2- dao di động; 3- 3- dao cố đinhj; 4- bàn đỡ sản phẩm; 5- sản phẩm; 6- đối trọng; 7- lề Hình 3.34 Sơ đồ động máy căt dao thẳng song song có dao di động 1- cữ; 2- bàn trượt dao có định; 3- bàn trượt dao di động; 4- lưỡi dao trên; 5- lưỡi dao dưới; 6- lăn; 7- sản phẩm - Máy cắt lưỡi dao nghiêng (kéo cắt nghiêng): Ở hai lưỡi dao đặt nghiêng với góc Loại máy thường dùng để cắt nóng cắt nguội thép tấm, thép dải, dùng để cắt thép hình a) b) Hình 3.35 Sơ đồ nguyên lý máy cắt dao nghiêng a- kiểu hở; b- kiểu kín 68 - Máy cắt đĩa (kéo đĩa): Ở hai lưỡi dao chế tạo thành hình đĩa quay ngược chiều Loại máy chủ yếu dùng để cắt nguội thép tấm, thép dải, cắt thành nhiều dải Hình 3.36 Sơ đồ nguyên lý máy cắt đĩa a- loại cặp đĩa cắt; b- loại nhiều cặp đĩa cắt - Máy cưa đĩa: dùng để cắt sản phẩm cán dị hình loại thép hình có hình dạng phức tạp loại thép chữ I, chữ U, thép ray, Máy cưa thường đặt sau máy cán ray dầm máy cán dị hình khác Máy cưa thường có loại: + Máy cưa đĩa nóng dùng để cắt sản phẩm trạng thái nóng, nhiệt độ cắt khoảng (750 - 950)0C, đĩa cưa có + Máy cưa nguội dùng để cắt sản phẩm trạng thái nguội, đĩa cưa khơng có răng, tốc độ cắt lớn Do tốc độ cắt lớn, ma sát lớn đĩa cưa tiếp xúc với kim loại chỗ kim loại tiếp xúc cục bị chảy mối liên kết kim loại bị phá vỡ Khi cưa thường dùng bột mài để giảm ma sát có phận làm nguội đĩa cưa Hình 3.37 Máy cưa đĩa bàn trượt di động dùng để cắt loại thép hình phức tạp 1- máy bơm dầu bôi trơn cưa; 2- trượt dọc gắn đĩa cưa; 3- động cơ; 4- bàn trượt ngang; 5- động dẫn trượt; 6- đĩa cưa - Máy cắt bay (kéo bay): Đây loại máy cắt ngang vật cán chuyển động với nhiều vận tốc khác (15 - 60 m/s), chủ yếu loại thép hình đơn giản trạng thái nóng nguội Máy sử dụng tốt cắt loại thép trịn vng vừa cán xong Ngồi máy cịn dùng cắt thép có chiều dày tới 12 mm 69 Máy cắt bay có kết cấu cấu tạo đơn giản, an tồn có độ tin câỵ cao Kết cấu máy, chế độ vận hành công dụng loại máy cắt bay phụ thuộc nhiều vào kết cấu sản phẩm máy cán thép, đặc biệt máy cán phơi liên tục máy cán hình Có loại máy cắt bay sau: máy cắt bay kiểu tang trống, máy cắt bay kiểu trục khuỷu - truyền, máy cắt bay kiểu hành tinh, 3.3.4 Máy cuộn, máy lật thép, Máy lật thép: có nhiệm vụ lật vật cán 900 để vảy gỉ mặt phôi cán bong ra, lượng ép mặt đồng đều, biến dạng đồng nhanh, chất lượng sản phẩm tốt Việc lật thép thực hoàn toàn tự động, máy thường đặt sàn thao tác với máy nắn thẳng dùng máy cán phá, cán thô, cán phôi trục đảo chiều, cán hình cỡ lớn Chú ý: - Đối với máy cán phôi liên tục cán hình liên tục người ta đặt cấu lật thép đường phôi Khoảng cách hai giá cán phải đủ rộng để lật phôi dễ dàng đảm bảo cho vật cán ăn vào trục Góc lật phơi 450 900 - Ở máy cán mini máy cán thủ công, việc lật phơi phải dùng kìm thao tác tay, Hình 3.38 a) Máy lật thép kiểu móc; b) Sơ đồ nắn vật cán 1- móc lật thép; 2- cấu lề; 3- cần gạt tay đòn; 4- khung máy; 5- tay đòn răng; 6- lăn; 7- thước nắn cố định; 8- phôi thép lật 3.4.5 Máy vận chuyển sàn làm nguội a Máy vận chuyển thép Để dịch chuyển kim loại từ giá cán sang giá cán kia, từ xưởng qua xưởng khác, đưa sản phẩm tới sàn làm nguội tới thiết bị phụ khác lò ủ, lò nhiệt luyện, máy cắt, máy nắn người ta dùng máy vận chuyển kim loại Các máy chuyển động đường dây chuyền cơng nghệ Có nhiều loại máy vận chuyển (kiểu móc, kiểu kéo, kiểu gạt, cào ) phổ biến máy vận chuyển kiểu xích kiểu dây cáp Máy vận chuyển kiểu dây cáp: Máy gồm từ đén dây cáp, dây cáp chuyển động nhờ tang kéo tang quay Xe vận chuyển có vấu tựa gắn váo dây cáp, dây cáp chuyển động làm cho xe chuyển động theo Thép cán chở 70 từ sàn chứa sang sàn chứa từ sàn chứa sàn chứa nhờ có xe chở thép cán từ phải sang trái ngược lại Hình 3.39 Máy vận chuyển kiểu dây cáp dùng máy cán thép hình a) Sơ đồ động: 1- tang kéo; 2- tang quay dẫn động; 3- xe vận chuyển; 4- vấu tựa xe; 5; sàn đưa phôi; 6- sàn chứa phơi; 7- lị xo cân bằng; 8- thép cán; 9- dây cáp b) Cấu tạo xe vận chuyển kiểu cáp: 1- bánh xe lăn có rãnh; 2- giằng ngang; 3- phận điều chỉnh vấu tựa; 4- vấu tựa; 5- thép cán Máy vận chuyển kiểu xích: Giống máy vận chuyển kiểu cáp có ưu điểm chịu nhiệt độ cao Máy vận chuyển nhờ có bánh xích xích Máy có tính động bánh xích líp chuyển động theo phía Hình 3.40 Máy vận chuyển thép cán kiểu xích 1- xích; 2- vấu tựa; 3- máng chứa; 4- bánh xích b Sàn làm nguội Sàn làm nguội nơi chứa làm nguội thép cán sau cán xong Tại sàn nguội người ta cịn phun nước dạng sương dùng gió thổi mạnh để thép mau nguội Sau qua sàn làm nguội, thép cán có nhiệt độ giảm từ (800 - 900)0C xuống 71 (100 - 200)0C Sàn nguội có nhiều loại, đặc trưng sàn nguội dùng nhiều cán thép hình cỡ vừa nhỏ Vật cán nằm sàn nguội ổn định vận chuyển dễ dàng Hình 3.41 Mặt cắt ngang phía sàn làm nguội kiểu 1- máng lăn dẫn thép; 2- máng trượt; 3- cố định; 4- dầm đỡ cố định; 5- di động; 6- trục dẫn lăn thép sau nguội; 7- giá chuyển hướng di động; 8- dầm đỡ di động; 9- lăn dẫn thép thành phẩm; 10- trục khuỷu - tuyền; 11, 14- động điện; 12, 15- hộp giảm tốc; 13- bánh lệch tâm (cơ cấu cam) 72