Luận văn nghiên cứu Ảnh hưởng của các thông số công nghệ Đến Độ giãn rộng trong quá trình cán bằng mô phỏng số nhằm nâng cao Độ chính xác tra cứu cho quá trình thiết kế lỗ hình trục cán

NGHIÊN CỨU ẢNH HL 1 CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGH ĐỘ GIÃN RỘNG TRÔNG QUÁ TRÌNH CÁN BANG MO PHON' NHẰM NÂNG CAO DỘ CHÍNH XÁC TRA CỨU CHO QUÁ TRÌNH THIẾT KÉ LỖ HỈNH TRỤC CÁN Chuyên ngành : K

DAO LIEN TIEN

NGHIEN CUU ANH HUONG CUA CAC THONG SO CONG

NGHỆ ĐẾN ĐỘ GLAN RONG TRONG QUA TRINH CAN BA

MO PHONG SO NHAM NANG CAO DO CHINH XAC TRA CUU

CHO QUA TRINH THIET KÉ LỖ HÌNH TRỤC CÁN

NGHIÊN CỨU ẢNH HL 1 CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGH

ĐỘ GIÃN RỘNG TRÔNG QUÁ TRÌNH CÁN BANG MO PHON'

NHẰM NÂNG CAO DỘ CHÍNH XÁC TRA CỨU CHO QUÁ TRÌNH

THIẾT KÉ LỖ HỈNH TRỤC CÁN

Chuyên ngành : Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu kim loại

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG IÃN KHOA HỌC

PGS.TS Đào Minh Ngùng

Nim 2012

1.1 Phân loại giãn rộng sút túHH HH HH 2t eeeerreee 8

1.2 Cơ sở lý thuyết tỉnh giãn rộng

CHUONG Ly NGHIÊN CUU CAC Yiu 1O ANIL LUGNG DIN DO GiAN

RONG CUA QUA TRINH CAN - - 32 2.1 Ảnh hướng của hệ sế ma sắt occecveeererrrerrrrrrrrerrrrrrreoouve 3

2.2 Ảnh hướng của lượng Ép ccccocccecceesrerrrsrrrrrrrrrr 38

3.3 Ảnh hưởng, của đường kính trục cản ¬.`

3.4 Ảnh hưởng của thành phần kim loại cán - - 35 2.5 Ảnh hướng của các thông sé vùng biến dang la, hrm và bm,

2.8, Ảnh hưởng của lượng biển dang thảnh phản ¬

CHUONG I: NGHIEN cUU ANH HUGNG CUA CAC YEU TO BANG PHAN

MEM MO PHONG DEFORM wou casseecccessseissesessstinsssensscissetnssanseeei 4B

3.2 Tĩnh toán mô phỏng cán thép tron trong hệ thông (6 hinh oval-tron tai 16 Linh

4.2.2 Những kết quả tôi tu ứng dung trong tinh tod

DANH MỤC HÌNH

Trmg Hinh 1.1 Se dé chia ving bién đạng thành các vững quy ude - 10 Hinh 1.2 Phan bé thé tich quy ude chuyén déug theo hướng giãn rộng 14 Hình 1.3, Ảnh hưởng của chiều rộng phôi cán dến hệ số giãn rộng 24 Tình 1.4 Sự phụ thuộc của hàm số @ vào lượng ép tương đối - 34 Hinh 1.5 So đỏ xác định thể tích kiru loạt chuyển động theo hướng gián rộng 25 Tình 1.6 Sơ đồ xác định lượng gián rộng khi cán trong lỗ hình - 2 Tình 1.7 Sự phụ thuộc cửa chỉ số diễn dày lỗ hình vào lượng ép và độ nghiêng

THinh 2.6 Sự thay đối bộ số giãn rộng phụ thuộc vào thông 36° - 38

Hình 2.8 Sự địch chuyển vừng giãn rồng quy ước đo ảnh hưởng của vùng cứng

Tình 3.9 Vũng có ngàng khí có lực kéo sau Tụ, „40 Hình 3.1 Giao diện chính của Deform 3D "_- ser AS

Tình 3.3 Cửa số cái đặt các thông số

Tình 3.4 Thư việu vật liệu

Hình 3.12 Trường ứng suất trong quá trinh cán

Tình 3.13 Biểu đỗ lục cán theo thời gian

Tình 3.14 Phân hồ ứng suất trên vật cán

Tình 3.15 Ứng suất tác địmg lên phôi

Hình 3.16 Vị trí Hết điện mặt cất xét lực tác dụng lên lỗ hình

Hinh 3.17 Hình đạng tiết điện mặt cắt sản phẩm

Tình 3.18 Ấp lực kăn loại tác dụng lên thánh bên lỗ hình tại Hết điện A-A

Hinh 3.19 Ap Tue kim loại tác dụng lên thành bên lễ bình tại Hết diện B-R

Hinh 3.20 Ấp lực kim loại tác dụng lên thành bên Tổ hình tại tiết diện C-C 59

Hinh 3.21 Két qui ind phỏng về hình dạng và kích thước mặt cốt ngang của phối khi xét tới ảnh hưởng của ma sắt với p= 1,15, D =250

Hinh 3.22 Giãn rộng Ab trên trục cản D2 = 250 c c c

Hình 48 Giãn rộng Ab trên trục cán D 4Ô0

Hình 4.9 Giao điện phần mèm MTI,

Tình 4.10 Thanh công pụ chính

Tình 4.11 Nhập các thông số hình học bám đầu

lổ hình linh và trước tình

Hình 412 Nhập các thông số biến đang của

Tình 4.13 Nhập các thông số động học của quá trinh

Tình 4.14 Nhập các thông số về thiết bị

Tình 4.15 Phân nhóm hệ thống lỗ hình trục cán

Hinh 4.16 Đề thị tra cứu hượng giãn rộng

LỜI CAM ĐOAX

Tac giả cam đoan rằng: Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông

số công nghệ đến độ giãn rộng trong quả trình cắn bằng mô nhủng số nhằm nâng cao độ chính xác tra cứu cho quá trình thiết kế hệ thống lỗ hình trục cán”

là công trình nghiên cửu của riêng tác giã

Các số liêu trong luận văn được sử dụng trung thực Kết quả nghiên cửu

được trình bảy trong luận văn này chưa tùng được công bổ tại bắt kỳ công trình nào khác

11a Nội, ngày 17 tháng 9 năm 2012

Tác giả hiận văn

Tào Tiên Tiến

LỜI CẢM ON

Tác giả xin chân Thành căm on PGS, TS Bao Minh Ngimg thude Bồ môn

Cơ học vật liệu và cản kim loại — Viên Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu — Trường TDITBK Hà Nội, đã tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành luận vẫn này,

Hà nội, ngày 17 tháng 9 năm 2012

Tác giả luận văn

Đào Liên Tiên.

MO PAU

Ngày nay, công nghệ sẵn xuất thép cấn đang trên dả phát triển và hoàn thiện dé đấm bảo chất lượng ngảy càng nâng cao Lĩnh toán thiết kẻ hệ thống 16

hình trục cán có vai trỏ đặc biệt quan trọng trong việc quyết định thành công và

thất bại của các loại hình công nghệ và giãn rộng là một yếu tố quan trọng trong quá

trình thiết

lỗ hình Muốn tính toản được chính một cách hợp lý lượng giãn rộng

trong thiệt kế lỗ hình trục cán, cân phải biết được các yếu tổ ảnh hưởng đến giãn

y được ảnh hưởng của các yếu tô đến gián rộng rõ hơn, tác giả luận văn

đã sử dụng phần mẻm mô phỏng Defomn để nghiên cứu

Giãn rộng trong cán thép đã được rất nhiễu các tác giá nước ngoài trước đây nghiên cứu, đó là những người đặt nên móng đâu tiên cho ly thuyết vẻ giãn rộng, như E.Blas, V.Tafel, P.1.Polukhin, Pavloy LM, ⁄4lbel, 1.A.Tarnovxki Những công thức vẻ tính toán giãn rộng, các yêu tổ ảnh hưởng đến giãn rộng cũng được các tác giả đưa ra đưới dạng những hình vẽ, đỏ thị, bằng biếu

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết vả ứng đụng kết quả mô phông số quá trinh cản, dễ tải xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ việc xác dịnh các hệ số thục nghiệm phù hợp cho công thức tính giãn rộng phục vụ cho quá trình thiết kế hệ

thông lễ hình trục cán áp đựng trong đào tạo

Bang phuong pháp mô phảng số, nội đưng luận văn đã nêu được eác biếu

đỗ phụ thuộc của giãn rộng vào hệ số biến dạng, dường kinh trục can va hé sé ma sát để tra cửu trong quá trình thực hiện tính toàn thiết kế lỗ hình Kết quả mô phỏng

số đã làm phong phú thêm và bỗ sung cơ sở đữ liệu đề tính toán công nghệ cán

Đã xây dựng và điều chỉnh thuật toán cho công nghệ cán Kết quả được img dung trong xây dựng phần mềm M'TL thiết kế công nghệ cán thép tròn

Kết quả nghiên cứu là mô dun phân mềm thiết kế can thép tròn, có thể được dừng cho việc thực hiện để án môn học trong đảo tạo

CHUONG TF: TONG QUAN CAC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIÃN

RỘNG TRONG QUÁ TRÌNH CÁN

1.1 Phân loại giãn rộng,

Trong quá trình cán, do bị biến dang ép theo hưởng chiều cao niên km loại chảy theo hai hưởng chiều dọc và chiều ngang,

im loại chảy ngang, hay còn gọi lả giãn rộng, làm tăng chiều rộng của phôi cán sau khi ra khói trục Giãn rộng trong mọi trường hợp cản thép nói chung, đặc

biệt đổi với thép hình là không meng muốn, vì lượng giãn rộng cảng lớn thí tống số lượng ép càng lớn, số lần vam ting Chính vì vậy, khi cán cần hạn chế lượng giãn rộng bằng các điều kiện riêng biệt khác nhau Tuy nhiên, khi cán rong các lễ hình

phức tạp, lượng giấn rộng được tận đụng để làm điển đây lỗ hình

Lượng giãn rộng được phân thành: giãn rộng tự do, giăn rộng hạn chế và giãn

Giãn rộng hạn chế hoặc giãn rộng chèn ép xảy ra nếu cản trong các lỗ hình, khi mà lượng giản rộng không những bị hạn chế do ma sát mà cỏn bị các mặt bên của lễ hình không chế Ví dụ biến đạng có giãn rộng bi han chế là căn trong các lỗ Hình hộp, vuông thơi và các lỗ hình khác,

Gifin rộng cưỡng bức cũng xây ra khi cán trong lỗ hình và kết quả của qua trinh biến dạng không đêu theo cá chiêu rộng và chiều cao

Phu thuộc vào diều kiện biến dạng, lượng giăn rộng dao động trong pham ví rất lớn từ 1- 3mm trong các lỗ hinh cuối củng của các rnáy cán hình đến 10-30 mm

và cao hơn sau mỗi lần cán trên máy cán phôi và cán hình cỡ lớn Tỉnh toán rong giãn rộng hợp lý có vai trỏ quyết định dến độ chính xác của sản phẩm

Nếu lượng giãn rộng thực tế lớn hơn lượng giãu rộng tính toán thì kim loại qua dién day lỗ hình, chảy ra khe hớ trục vả tạo bavia dân đến phê phẩm Khi giấn rộng nhỏ hơn lượng tính toán thì lễ hình không điển đầy Khi cán thép băng rộng,

bân trên các máy hiện đại, tổng lượng giãn rộng không lớn và hẳu như không ảnh hưởng đến độ chính xác tiết diện

Đặc tỉnh chảy ngang của kim loại rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào diễu kiện ma sát trên bê mặt tiếp xúc cũng như sự biến dạng không đều cúa phôi cán

Thụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng của các yếu tổ trên mà hình đang mặt bên của

phôi có thể phâng, lỗi hình tang trồng hoặc hai phản trên và dưới lỗi Kéu hé sé ma sát cảng nhỏ, độ biến đang cảng đều thi mặt bên cảng phẳng

LLM.Pavlov nhân raạnh, giãn rộng xăy ra là do kim loại trượt trên bẻ mặt tiếp

xúc, phân ở thành bên có hướng chuyển đến mặt tiếp xúc (xoay), và gián rộng giữa

elnéu cao rhiều hơn (hình tang trồng) Theo tải hiệu của PT.Polukhim giãm rộng các lớp kim loại ở giữa co tỷ trọng lớn nhất trong toàn lượng giãn rộng [4]

1.2 Cơ sở lý thuyết tính giãn rộng

Giãn rộng là một trong số các vận dễ phúc lap và khó giải của lý thuyết cản 'Trong các công thức, khỏ khăn nhất là tính giãn rộng xét đến ảnh hướng của chiều rộng phôi, ma sát và lực kéo

"Thực

tốn tại bai giä thuyết trái ngược nhau liên quan đến sự phân bố giãn rộng theo chiêu vuông góc với hướng cán Giả thiết thứ nhất cho rằng giãn rộng phân bố dẫu, giả thiết thử hai cho rằng giãn rộng phân bỗ không diều

Giả thuyết giãn rộng của E.Blas (1882) và V.Tafel (1909) cho rằng giãn rộng xuất hiện chủ yếu ở hai cạnh của phối cán và một phân lan can cạnh phôi, còn phân giữa phôi không có giãu rộng và như vậy giãn rộng phân bổ không đầu Các thí

nghiệm sau dé cla V Knol (1937), N/Mes và A.F.Golovm gững như mội loạt cdc

tảo giã khác dã khẳng định rằng giãn rộng phân bố không déu va quan sat thay rằng, các phân tử kim loại lân cận cạnh phôi cản chuyển động theo hướng vuông góc với dưỡng cắn

Sơ đồ phát triển giấn rộng trên phù hợp với quy luật trở kháng biên dang nhé nhật, trong đó các phần tử km loại chuyển động theo hưởng vuông gúc với mặt

biển.

Theo so dé nay, ving biển đựng được clua thành bên miền quy ước (hình 1.1), trong đó hai miễn 1 và 1Í có một biến lá cạnh cúa phối được gọi một cách quy uớc là

mién giãn rộng Các vùng chỉ cỏ tỉnh quy ước vì không đáp ứng điều kiện phân bố

đều hệ số biến đựng rộng, Các ving chi cé Linh quy ước vì không đáp ứng điều kiện phân đều hệ số biến đạng dọc, và các vùng này không thể hiện lượng kim loại thực

tế chuyển địch theo chiều ngang Sự phân chia như vậy chỉ đúng khi cán không có

Hình 1.1: Sơ đồ chia vùng bién dang thành edu ving quy ube

1,1: vùng giãn rộng, TH: vùng trễ, TU: vùng vượt

Khả năng clua vùng biểu đang thành các miéu cig duve khẳng định tính đúng đắn trong các công trình nghiên cửu về sự phân bỏ ứng suất tiếp trên bề mặt tiếp xúc giữa kmn loại và Irục can Vecto ứng suất liếp có Ì ong ngược với hướng, chuyén déng cia kim loại Các kết quả nghiên cứu thấy rằng khi phần tử kim loại cảng cách xa tâm đuồng cán ,, góc giữa vecto ủng suất tiếp và hướng cán cảng lớn Cảng gắn cạnh phải, cường độ gia tăng góc đó càng lớn và khi lớn hen 15° ta néi xăng, kim loại chủ yêu cháy theo hướng giãn rộng,

Ban dau có thể cho rằng đường biên giới quy ước phân chúa vú kim loại chảy ngang là dường thẳng có góc nghiệng 45° so với hường cản, Như vậy tại vùng,

T vả TT hướng tác dụng của lực ma sát lớn hơn 45° còn trong các vùng TII và TV-nhô hon 45°

Tác giả AIGriskov chứng minh góc nghiêng cia vecto img suit tiép gần đường rung hỏa có giá trị gần bằng hoặc bằng 90°, con thank phan ứng suất liệp

10

đọc theo hướng cán tại đó rất nhỏ và thâm chí bằng 0 Điều nảy chimg 16 ring đường biển của vùng | va II, tại đỏ ứng suất tiếp có góc nghiềng lớn hơn 45” đi sâu vào trong vùng biển đạng như chỉ ra trên hình 1.1- đường nét đứt

Rất nhiều thí nghiệm và khảo sát thực tế cho thấy sơ đỗ phát triển giãn rộng

phụ thuộc vào điều kiện cán, đường biên giản rộng của vừng biển đạng có thể là lồi,

lõm hoặc lả dường thẳng Điều nảy cũng gay khỏ khăn khi phân tích giãn rộng,

Trong trường hợp tổng quit, gid rộng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau của quá trình cản, trong, đỏ có hình dáng vùng biến dạng, chiêu rộng của phối,

thành phần hóa học, nhiệt độ cán, trạng thái bê mặt tiếp xúc, lực kéo, tốc độ cán và

hình đạng lỗ hình

Hâu như tất cä các công thức lý thuyết cũng như thực nghiém ding dé tinh

giãn rộng không thể bao quát hết các yé

ching phan anh ảnh hưởng của các thông số co ban

1ô ảnh hưởng, và ở mot mize dé nao do,

Từ điều kiện thể tích của quả trình cán, ta có:

Sao cho K„= 1 — K„ trong đó K„ là hệ số tỷ lệ

TIệ số ¿ là hàm số thay đổi phụ thuộc vào rất nhiều các yêu tô

=-

% chỉ số hình đáng mặt tiến xúc

ảnh hưởng của lực kéo trước và sau

Tích phân (*) với giả thiết K„=conat, ta có phương trình phân bỗ lượng giản rong theo chiều dại vùng biển dạng,

- Kz= 1 thi ngược lại, kim loại chuyển động theo chiều ngang,

- Kz= 1⁄2 kim loại cháy theo chiêu dọc và ngang bằng nhau

ALTrecmarev và LI.Onhisenko khi tính giãn rộng đã giả thiết tỷ số của các tốc độ biên dạng theo hướng chính là không đối va bang hệ số K như sat:

Tw day suy ra khi K, = 0, tacé K = -1, khiK, = 1/2 thiK =0,K,=1 thik =

Hệ số K thay đối từ -1 đến 1 Khi K = -1 thì không có lượng giãn réng, kbi K

0 thủ lượng giãn rộng bỗng lượng giãn dải vàK — 1 thì lượng kin loại chấy ra bai phía như nhau

Nhược điểm của công thức (®), (1.1) lả chúng không xét đến sự phần bê giãn

rang không đều theo chiều rộng va các hệ số K và K; là không đối

Sự phân chia vùng biến dang thành các miễn quy tróc, như trên hình 1.2 cho

phép giải thích rằng khi tiết điện ac địch chuyển một số gia dx thì la có phương, trình cân bằng thể tích ki loại như sau

đb„ và đhạ: giãn rộng và lượng ép khú tối điện ac chuyên địch một khoảng đà

z; khoảng cách từ dường biên ngoài của phôi tới đường phân chia miễn quy

ude

Tiầu trù dược hiểu là bự tầng kÌi hạ giấm Ta giả thiết rằng thể tích kim loại trên chiêu dài z chuyên đông theo hướng ngang trên toàn bộ chiều cao ha, còn thể tích trên chiều rộng bằng hiệu bạ — 2z chuyên động theo hướng đọc

13

Xác dịnh giá trị z nghia là xác dịnh đường ranh giới giữa các miễn quy ước kim loại chảy đọc và chảy ngang Với mục đích như vậy, co thé dua ra một số điều

kiện, căn cứ vào đỏ các phương trình vi phân nhận được sẽ khác nhau Sau đây là

các điều kiện cơ sở ban đảu được đưa ra

Ty — 1k Trong đó:

ty, T tương úng là thành phân ứng suất theo hướng đọc và hướng ngang,

'Trường hợp 1 và 3 là như nhau vị từ đẳng thức øx= ơx, căn cứ vào hệ phương trình

& be br

Hoặc alte oy eG ae -o9)]

Đải với vật ligu déo nhet ta o6 Ay = const

Các điêu kiện trên đưa ra để xác định các đường ranh giới AD và BD trên hình

1.2 Điều kiện 4 và 5 sẽ dẫn đến lời giải phức lap

¥ Xét công thức tính giăn rộng đối với từng trường hop:

a Công thức tính giãn rộng đối với trường họp 1

“Tử điều kiện cân bằng của phân tổ rong vùng biển dạng, khi phản tế là những, lát cắt vuông góc với đường cản ta có

do —|2k+- LÊ

tgp) hy Dai vi phan tố trong vùng giãn rộng †a có đắng thức

24,

Gabedx 2tn.ndx, do, =—tde

Các đẳng thức trên có thể viết lạt dưới dạng sau:

T

Hong rong do: m= đó, M=

Ww va tk: ứng suất liếp xúc bê mắt lác dụng theo hướng dọc và ngang

hy: chiếu cao của vùng biển đạng tại mặt cắt phân tổ cách gốc tọa độ một

khoảng là x

h_=ñ,+ hiểu cao trung bình của phân tổ biến dạng

Phương trình (1.8) là phương trình câu bằng đùng để xác định ứng suất trên bể xnặt tiếp xúc của vùng biến đạng Lời giải của phương trình này phụ thuộc vào các giả thiết đen giản hóa Ví dụ giả thiết về hình đáng cung biển dạng, định luật ma sát

và về sự thay dối trở kháng biến dạng, VỀ nguyễn te, phương trình (1.8) thuộc lớp

bài toán hai chiêu và được áp đụng trong trường họp vùng biển dang chỉ có hai

vùng trễ và vượt Đối với phương trình (1.9), các điều kiện giải cũng tương tự nhụt

vậy

TĐể tích phân phương trình (1.8) la giả thiết tw — const, k — const va cung liệp

xúc thay bằng đây cung, nghĩa là ##@— i

A Sau khi tich phan va xée dinh cdc hang số tích phân từ điều kiện biên x — la, he

= ho, or = 0.ddi voi duémg AD vax = U, he = hn, ox = 0 ddi voi dong BD ta co

Với đường AI: Ø, „; =2k(m Din (1.10)

A Với đường ID: O, ap = 2k Oe +1) In k q1)

h

“Tích phản phương trình (1.9) với giá thiết ty = const và kết hợp các điều kiện

biên x = lạ, hạ = hạ, z = 0, s,= 0 đổi với AD; x = 0, hạ = hạ, z= 0, s„= 0 đổi với

BD, tacé

_ Ake

được phương trình xác định lượng giản rộng tại vùng trễ vả vùng vượt như sau:

Các hằng số tích phân C¡ và Cạ được xác định từ điều kiện sau:

x= la, he = ho, bet = bo

x7 0, bs ~ ha, bry ~ ba

"Theo các điều kiện biên đã chọn thi

Cy fm, z

18

Dễ xác định độ giãn rộng, thể các giá trị b„ = bw; hy = hy va sau đó cộng hai

phương trình lại với nhau có kết quả như sau [4]

Ab- atm vant’)

Một trong những công thức đầu tiên được Jez đưa ra (năm 1929) có dạng

Công thức che thấy, ngoài lượng ép tuyệt đổi, nó không tỉnh đến một thông số

co bản nào khác Hệ số K bao gêm ảnh hướng của tật cả các thông sẻ và là ấn chưa

biết, Đối với lửng trường hợp cán riêng biệt hệ số K được xác định bằng thục

Công thúc (1.21) cho thây lượng giãn rộng không những, phụ thuộc vào lượng,

ép mả còn phụ thuộc vào chiêu đài vũng biến đang, Công thúc này cững có nhược

điểm: hệ số C chưa biết, lướng ép tương đối —ˆ không phan ảnh chính xác quả trình

hy, cám, chưa tính đến chiên rộng của phôi cán và hé sd ma sat cia qua trinh can

Sau đỏ, công thức Lượng tự dược đưa ra trong tải hệu của E.Z1bel (1934)

20

Ab=CŠ" Rah (122)

Ay

‘Trong dò: C = 0,35 + 0,45 Giới hạn trên của hằng số C dùng cho các loại thép

có độ bên cao hơn Ưu điểm của công thức (1.22) so với cổng thức (1.21) là nó có

chứa lượng ép lương đối a phan ảnh đứng hơn quá trình cản

hy Hiện nay công thức (1.22) vẫn được sử dụng vì tính chất dơn giản của nó

Công thức tiếp theo, đo XI Gubkin xác định bằng thực nghiệm cũng thường,

Trong số các công thức tính giãn rộng đã được đưa ra thi công thức của

AP Treemarey có nhiều gia trị thục tế Sau dây là quá trình thiết lập công thức tính giãn rộng của À P.Trecmiarev

Tỷ số giữa độ giãn đài và độ giãn rộng có thể viết đưới đạng

]+ơ: thửa số tính đến ảnh hưởng của độ nghiêng bề mặt trụe cản

Be: chiéu réng trung binh trong vung bién dang

nm chi sé tinh dén hinh dang cia ving bién dạng trên mặt bằng

x: thừa số tỉnh đến ánh hướng của ma sát vả chiêu dày phôi

21

K: hệ số hạn chế giãn rộng khi cán trong lễ hình (khi cán trên trục phẳng ta cd

Thí nghiệm theo công thức cho thấy thừa số có xét đến ảnh hướng của hệ số

Ta sắt f => 1, vi vậy có thể bỏ qua Khi đó công thửc cỏ đạng:

2K —h)

(H a) ay ol J

Khi str dung công Thức trên chý ý, nêu T3 < Rø thì n= 1, nêu T3 > Re thì n= 2

Khi thiết kế trục cán, tính toán được tiên hành ngược hướng cán, chiếu rộng sau lần cản (b) biết Irướe và yêu cầu phải tìm chiêu rộng trước lần cán (B) Trơng trường hợp như vậy H của công thức (1.25) được thay bằng b

Nhược diễm của công thức (1.25) là không cỏ mặt hệ số ma sát, giả trị chỉ số n khi B = Rø là chưa biết ô K đối với cán trên trục hình trụ trơn là không cần, và khi cán trong 16 hinh tac gia dé xual K 0,6 + 0.8

Công thức tiếp theo cũng được sử đụng trong thực tế là công thức Baxtiuov

22

Trế bt %

nde

Céng thie (1.26) khéng tinh đến ảnh hưởng của chiều rộng vật cán Độ chính xác của công thức phụ thuộc vào lý số b/la Đối với vùng biến dạng rộng (h¿/la 2> 1) công thức cho kết quá tốt hơn

Ta xem xét công thức lý thuyết được A.I.Xclikov công bố năm 1953 Lượng,

ép tính toán theo công thíc này rất phủ hợp với thực nghiệm

Cc

1 (oN

03 0.6 /

9,4 8ø 1 2 3 4 5 67

Hình 1.3 Ảnh hướng của chiếu

Quan hệ giữa ¿

và hạ được xác định từ điều kiện sau Trên biên lui vùng bên, một phía lả vùng trễ và vượt, phía khảo lả mặt biển bên giá trị ứng suất trung binh theo chiêu cao ø„ và đọc ø„ là bằng nhau Từ phương trình trên ta có:

Tắt cả các công thức dưa ra ở trên đều áp dụng trong diễu kiên cán trên trục

tình trụ không xét đến sự biên dang khéng déu theo chiều cao Chính vi vậy trong

trường hợp cắn có phiểu cao phôi lon, ki 2 < 0,5 , thi khong cho kél qua ding vei

he thí nghiệm

V.M.Klimenko đưa ra các công thức thục nghiệm đề xác định lượng giản rộng

khi cản các thói thép lớn với các tý số D = 0,48+0,65 va =a =0,7+1,26

Đôi với thép cacbơm:

bạu: chiều rộng của phôi bude Lan can thin

Aham: lượng ép tuyệt đổi của lần cản thứ n

hạ: chiều cao sau lần cản thứ mì

hạa: chiều cao trước lần cản

hiểm: chiều cao trung bình cửa phôi

Công thức xác định lượng giãn rộng trong lễ hình hộp

Để tỉnh toán kích thước lỗ hình hộp và thiết kế chế độ ép tôi ưu khi cán trên nấy cán phôi cần biết lượng giãn rộng lớn nhất có thẻ Abm và lượng giần rộng hạn

chế Abmc (hinh 1.6)

26

Hình 1.6 Sơ đồ xác định lượng giãn rộng khi cán trong lỗ hình

Khái niệm lượng giãn ròng trung bình sử dụng nhiêu khi cán trên trục tru phẳng không đúng trong trường hợp tỉnh toản kích thước lỗ hình vả tôi ưu chế đồ ép

vì không tỉnh đến khả năng hạn chế giãn rộng của các mặt bên

Giản rộng trong lỗ hình hộp không chỉ phụ thuộc vảo các yếu tổ đã biết, ảnh

hưởng đền giãn rộng trong khi cản trên trục hình trụ phẳng, má còn phụ thuộc vào

kích thước lỗ hình và tỷ lệ của chúng với phôi đưa vào Trong thực tế cán với lỗ hình hộp, có thê xây ra hai trường hop

Trường hợp thứ nhất: biết trước lỗ hình đã được thiết kế, yêu câu xác định Abne khi đã biết Aby, h vả s Trong trường hợp nay can biết chỉ số điền day 16

hình, bằng phương pháp thực nghiệm

Trong đỏ:

Suc: diện tích tiết diện phần giãn rộng hạn chẻ

Su: diện tích tiết diện lớn nhất có thể giãn rộng (điểm tiếp xúc xa nhật là diem

chuyên tiếp bản kinh lượn)

Trường hợp thử hai: yêu câu thiết kế lỗ hình vả chế độ ép Để tính toản hình

dang lỗ hình, trước tiên cản xác định Abw (hoặc - độ đôi) phụ thuộc vào các yêu

27

tổ công nghệ đã cho Sau khí đã xác định Abm thì các bước tiếp theo bương tự như bước một

Trong trưởng hợp đặc biệt, khi tỉnh toán cân có hàm lượng phụ thuộc wK đổi với lượng ép tương đối (hình 1.7)

Thay thể (1.33), (1.34) vào (1.29) và giải đối với b tá được

Thay (1.35) vào (1.31) va a = 0,5.Abm — (kf + C) va lay dấu trữ trước đâu

cần dé co gid Ini duc cia Abne, la cỏ:

Trong trường hợp điển đây lỗ hình, nghữa là ụe — 1, Abne — Abm, còn khi yx

— 0 và Abmc — 0 dây là diều cần có

Hệ số k trong các phương trình với độ cong Í\ xác định như sau:

hh, — 0,262 SAR + 38

Bán kinh lượn tại đây r; 0,1bạ, ở miệnglễhinhry (0,008 —0,1).bp

30

xy fe Mộ

¿ không đều, dé tinh lượng giãn rộng nên sử đụng công thức thực nghiệm cúa VM.Klimeneo:

2 và lần cán n > 2 (không lật phôi), thủ biến dang theo chiều cao

Đối với phôi lớn có 4—

khi cán trên máy 800, A = l/n

c: luong ép téng tương déi sawn lần cán không lật phot €= 3 100% [4]

:

1.4 Kết luận

1, Giãn rộng là thông số rất quan trọng và được tỉnh toán trong công nghệ cán

thép bình, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như đường kinh trục cản, kích thước

phôi, hệ số biến dạng, lượng ép

2 Đá có nhiêu eâng thức tính hrợng, giản rộng tuy nhiên bản chất của vật liệu

và tỉnh giãn rộng là rất phức lạp riên không thể có một công thúc tính chính xáo đây

đủ cho tắt cả cáo trường hợp vả các công thức đếu có hệ số thực nghiệm dễ diều chỉnh trong quả trinh cán cụ thể

3 Luận văn thạc sĩ khoa học đặt nhiệm vụ phân tích kỹ các yêu tổ ảnh hưởng,

để xây đựng thuật toản kết hợp các biểu đổ tra cứu trong quá trình thiết kế công, nghệ cán thép lên nói riêng và cản thép hình nói chúng,

CHUONG TI: NGHTEN CUU CAC YEU TO ANH HƯỚNG ĐẾN ĐỘ

GIÀN RỘNG CỦA QUÁ LRÌNH CÁN

Khi biển dạng trong quả trình cán kim loại chảy theo hai hướng đọc và ngang Hiển dạng dọc mạnh hơn, nghĩa là phản kim loại khi bị ép chảy theo hướng cán Một lượng kim loại ít hơn chảy theo hướng giãn rộng Lượng giãn rộng trong cán được xác dịnh bằng tý số trở kháng chảy trên hai hưởng dọc và ngang Khi trở kháng trên hai hướng bằng nhau thì luợng vuốt đài và lượng giãn rộng bằng nhau

Có rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng đến lượng giãn rộng, khi thay đối chúng thị tỷ

lệ trở kháng theo hai hướng cng thay đối

Theo định luật trở kháng nhỏ nhất, tất cả các yêu tế làm giảm trở kháng chảy doc oz déu tang cường vuất đọc đồng thời giảm giãn rộng, và ngược lại

Về mặt lý thuyết, tỷ lệ biến dạng đọc và ngang có thể biểu thị:

eA oe

Igf oo,

Trong đó:

lg^ và lạ: lôgarit hệ số vuốt dải và giãn rộng,

G2 và G2: Ứng suối ngang và dọc rong vùng biến dụng,

Các yêu tổ làm lãng hệ số mua sát như nhiệt độ cán, độ mòn trục đêu làm cho

lượng giãn rộng tăng

Khi cán các tâm rộng bán và chiều đải vàng biển dạng lại ngắn, nghĩa là 1

4 lớn, thì ứng suất œ; tác dụng theo hướng ngang lớn hơn rất nhiều so với chiêu đọc

b

số Chính vì vậy khí tăng “ứng suất doo tăng với mức độ thon vi ed chiều đãi

vững biến dang nhỏ Vì vậy trong trường hợp cán các tắm rộng bản thì hệ sẻ ma sát

có tăng cũng không ảnh hướng nhiều tới giãn rộng [4]

2.3 Ảnh hưởng của lượng én

Luong ép 14 một thông sẻ rất quan trọng của quá trình cán thép và cũng là yêu

tổ ảnh hưởng đến lượng gián rộng tryệt đổi và tương đổi Nếu tăng lượng ép thì lượng giảm rộng cũng lăng Sự gia tăng giãn rộng khi tăng lương ép là do tác dộng

của thể tịch kim loại địch chuyến theo chiên cao và ứng suất cản doc

Hình 21 là đường cong chỉ số giãn rộng # — TT phụ thuôe vào lượng ép

tương đối Thực nghiệm cho thấy, dường cong có cực đại lại điểm Lương ứng với

lượng ép tương đổi có giả trị trong khoang 0,5 0,55 Sự phụ thuộc này là kết quả

ảnh hưởng của hai yêu tổ tác động đối nguợc nhau

Hình 21 Sự phụ thuộc của chỉ số giãn rộng vào

ñượng ép tương đôi

33

Yếu tố thứ nhất là lượng ép Rõ ràng, trong điều kiện cản như rhau, khi lượng,

p tăng, thể tích kim loại chuyển động theo chiều ngang cũng tăng Yếu tổ thứ hai là

sự giảm mg suất nén đọc đo thay đối vị trí điểm đặt lục tống hợp ở cả hai phía phải

và trải tiết diện trung hòa do lượng ép tăng, Trong trường hợp lượng ép nhỏ yếu tố thứ nhất ảnh hưởng it, còn khi lượng ép lớn- yếu tổ thứ hai

2.3 Ảnh hưởng của đường kinh trục cán

Khi tăng đường kính trục cán (D) với giả Huết các điều kiện khác là như nhau thì lượng giãn rộng tăng do chiều dài vùng biến dang ting (hình 2.2) Khi do tong hợp của lưc ma sát trên bê mặt tiếp xúc ở hai vửng vượt và vùng trễ có chiều hướng,

vẻ tiết điện trung hòn cũng tăng lên Như vậy, rõ rằng kết quả là trở kháng chảy theo hưởng cản trở nên lớn hơn, nạhữa là ứng suất ơ; tăng, cho nên độ độ biến dạng dain

đài giảm, điều đó đẫn đến luợng giãn rộng phải tăng phủ hợp với quy lưặt trở kháng

biển đang nhỏ nhất Hình 2.3 là đỏ thị thưc nghiệm thể hiện sự phụ thuộc của lượng, giãn rộng váo đường kính trục cản

Hình 2.2 Sơ đồ sa sánh chiều đài cung biễn - Hình 2.3 Anh hưởng của thường

dang trong mưồng hợp lượng áp không đãi kinh trục đồn chỉ số giãn rộng

Từ đây rút ra quy luật quan trong cho quá Bình cản lắm miỗng: muốn có độ biến dạng giãn dải lớn, trong điều kiện cho phép về độ bền và độ chỉnh xác, cân

chọn đường kinh nhỏ hơn Nếu xét về đặc tính đàn hổi của tục và của khn loại, ta

cũng có quy luật tương tự như vậy 14]

34

3.4 Ảnh hưởng của thành nhẫn kim loại cân

Thí nghiệm xác định lượng giãn rộng của rấi nhiều mác thép đã được thực hiện và cho phép xác định một cách định tính quan hệ giữa lượng ép và thành phân hóa học Lượng giãn rộng của thép mềm (C = 0,1%) được coi là 1, hệ số ma dùng

cho các mác thép thế hiện ảnh hưởng của thành phan hóa học đến giãn rộng,

Dé xac định lượng giãn rộng của thép hợp kim, can tinh Ab theo mét trong số

gác công thức, rồi nhân với hệ som thir sau

Abtgp tim = AĐúnh tgạu TL

Hãng 2.1 liệ số ánh hường của thành phần hóa học

Mác thép | Hệ số trung binh K= Ab/Ah Hệ số m

cr 0,93 1,00 2P@IL 1,01 1,10 BYTA 115 1,24 TIX15 120 1,29 16M 1,20 1,29 Dua 1,24 1,33

ƯI07 1,25 1,35 U69 126 1,36 ĐU100 1,32 1,42 2X12M 1,32 1,42

3B3C 1,34 1,44

3U341 1,43 1,55 DLI307 1,45 1,56 9xKH60 1,2 1,64

Thanh phan hóa học côn quyết đmh thành phan của chất xỉ và tính chất cửa chúng, nghĩa là thay đổi hệ số ma sát vả như mnột hệ quá ảnh hướng đến giãn rộng

Ví dụ: thép crôm và thép nikel khí nâng nhiệt sẽ bị bao phủ một lớp xỉ khô, có tinh déo kém, còn xĩ trên bé mặt thép gia công tốc độ cao có phân trăm lưu huỳnh cao, rất dễo và có cả tính chảy lông,

Đối với thép erêm và thép silic, krơng giãn rộng trong cán hình nhiêu hơn thép ecacbort còn đối với thép giỏ, lượng giãn rong it bon,

Trong cán hình có thế đưa ra quy tắc chung sau: các chất phụ gia đua vào thép

cỗ mục đích làm tổng nhiệt độ chấy của xỉ thì làm tăng lượng giãn rộng, ngược lại chất nào làm giảm nhiệt độ chay của xỉ thì làm giảm giãn rộng, [4]

2.5 Ảnh hưởng của các thông số vùng biển dạng la, hrp va brs

Thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ các thông số vùng biến đạng, các kích thước trước

và sau lần cản có ánh lưỡng đẻn chí số giãn rộng

Hình 2.4 biểu thị sự phụ thuộc của chỉ số giãn rộng đối với tý số của chiều rộng ban đầu, chiều cao trung bình vừng biển dạng và chiều đài vùng biển dang

Từ để thị la thấy tỷ số 1 giảm thủ giãn rộng lăng: trong điểu kiện các thông

36