Nghiên cứu công nghệ chế tạo xích tải cho hệ thống cấp liệu lò nung Tuynel

Lò được chia thành 3 vùng: vùng đốt nóng nhiệt độ đến 450ºC, gạch bị mất nước, tạp chất hữu cơ cháy, vùng nung nhiệt độ đến 1000-1050ºC, đây là quá trình biến đổi của các thành phần khoá

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO XÍCH TẢI

CHO HỆ THỐNG CẤP LIỆU LÒ NUNG TUYNEL

CNĐT: NGUYỄN VĂN LÂM

9606

HÀ NỘI – 2012

MỤC LỤC

1 TỔNG QUAN……… 5

1.1 Sự phát triển của gạch và lò nung gạch……….5

1 2 Lò Tuynel nung gạch……… ……… 6

1.2.1 Sử dụng tra than bằng tay……….…………6

1.2.2 Sử dụng phun than tự động……….……… 8

1.3 Hệ thống cấp liệu ống cho lò Tuynel nung gạch……… 10

1.3.1 Trên thế giới……… 10

1 3.2 Ở Việt Nam……….……… 12

2 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA XÍCH TẢI….………12

2.1 Công nghệ lò Tuynel nung than tự động……… ……… 12

2.2 Điều kiện làm việc của xích tải………… ……… 14

2.3 Một số yêu cầu đối với xích tải…… ……….………14

3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO XÍCH TẢI.………14

3.1 Vật liệu làm mắt xích ……… 14

3.2 Vật liệu làm đĩa gạt ………… ………16

3.2.1 Ứng dụng của một số loại polyme ……… 16

3.2.2 Lựa chọn vật liệu làm đĩa gạt ……….18

3.3 Quy trình công nghệ chế tạo xích tải………….…….……….… 21

3.3.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo……….……… 26

3.3.2 Mô tả các công đoạn chi tiết……….….… 27

3.3.3 Công nghệ xử lý nhiệt xích tải ……….…………30

3.3.4 Công nghệ ép đĩa gạt vào mắt xích……… ………….…….33

4 KẾT QUẢ CHẾ TẠO……… 37

Các bộ bản vẽ………37

Các bộ khuôn……….…………37

Xích tải……… 37

5 KẾT LUẬN……… ………… 38

PHỤ LỤC………39

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….………… 44

DANH MỤC HÌNH

Hình Trang

Hình 2 Hình ảnh xích tải có gắn đĩa nhựa cấp liệu 11

Hình 3 Sơ đồ công nghệ lò tuynel nung gạch 13

Hình 6 Ảnh bộ khuôn ép đĩa gạt nhựa vào mắt xích 22

Hình 7 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ chế tạo xích tải 24

Hình 8 Quá trình chế tạo xích tải có gắn đĩa gạt nhựa 27

8e Hai nửa mắt mới uốn → đã hàn → đã nắn sửa → và trở thành dây xích 29

8f Mắt xích và cả dây xích đã được ép gắn đĩa gạt nhựa PVA6 29

Hình 9 Lò thấm LT 60 tại Viện Công nghệ 30

Hình 12 Máy ép phun nhựa 32

Hình 14 Xích tải đã gắn đĩa gạt nhựa do Viện Công nghệ chế tạo 35

DANH MỤC BẢNG

Bảng Trang Bảng 1 Thành phần chính thép C20 theo tiêu chuẩn Nga ΓOCT 4543-61 15

Bảng 2 Thành phần chính thép C20 theo tiêu chuẩn Nhật JIS G 4051

(1979)

15

Bảng 3 Các thông số kỹ thuật chính của thép C20 (trạng thái ủ) 15

Bảng 5 Phiếu công nghệ của quy trình chế tạo xích tải có gắn đĩa nhựa 25

Bảng 6 Độ cứng xích sau khi xử lý nhiệt (thấm + tôi + ram) 31

1 TỔNG QUAN

1.1 Sự phát triển của gạch và lò nung gạch [1]

Gạch được sử dụng trong xây dựng cùng với gỗ và đá, chúng được sử dụng trong xây dựng từ rất xa xưa

Trên thế giới đã phát hiện ra những viên gạch lâu đời nhất từ 7500 năm trước Công nguyên ở Tell Aswad (Xy ri) và sau đó ở Tigris (I rắc) Ở Trung Quốc tìm thấy dấu vết của viên gạch sớm nhất cách đây 3800 năm Châu Âu từ thế kỷ 12 đã có gạch, bắt đầu là gạch Gothic xuất hiện từ miền Bắc nước Đức

Ở Việt Nam phát hiện sớm nhất là lò nung gạch của người Chăm ở Quảng Ngãi có từ thế kỷ 8 đến thế kỷ 9, Bát Tràng thế kỷ 14-15, lò nung gạch tại Đồng Cổ thế kỷ 17

Các tính chất của gạch phát triển mạnh từ thế kỷ 12, nhưng chỉ đặc biệt phát triển trong thế kỷ 19 khi Hoffmann sáng chế ra lò vòng Từ đó, gạch trở thành sản phẩm thông dụng nhất trong công nghiệp gốm sứ

Có rất nhiều loại gạch, tùy theo mức độ sử dụng; gạch thông thường với kích thước 220x105x60 mm Gạch được phân chia theo độ cứng gồm gạch nhóm I, nhóm II và gạch chịu lửa Gạch clinker được làm từ vật liệu tốt hơn được thiêu kết từng phần Gạch nhẹ (xốp) được làm từ các vật liệu thông thường pha trộn với mạt cưa, thân đá hay trấu Gạch lỗ được sản xuất nhiều hình dáng

và kích cỡ, chúng nhẹ và có nhiều tính năng tốt Cùng nhóm gạch còn có ngói sử dụng để lợp mái

Nguyên liệu cơ bản để sản xuất gạch là đất sét với các thành phần và tính chất khác nhau Các nhà máy gạch thường được xây dựng ở khu vực lân cận vùng khai thác đất sét

Sau khi gạch mộc được tạo hình và hong sấy khô thì đưa vào lò nung Lò nung trước đây sử dụng là lò ếch (hay lò cóc), lò đàn, lò bầu (lò rồng), lò hộp (hay lò đứng), lò vòng (lò Hoffmann), lò Habla (lò vòng có vách ngăn) và nay là

lò tuynel (lò hầm, lò liên tục)

Nhiên liệu cho lò tuynel là khí đốt, dầu, than Ở lò này nhiệt độ được theo dõi qua các can nhiệt, việc điều chỉnh nhiệt độ mà thực chất là quá trình tăng giảm nhiên liệu bán tự động hoặc tự động

Hiện nay trên cả nước có hàng trăm lò tuy nen nung gạch ngói Kết cấu các lò tuy nen nung gạch ngói hiện nay có khác nhau ít nhiều phụ thuộc vào công suất thiết kế Các sản phẩm được nung trong lò phụ thuộc vào nhiệt độ nung, yêu cầu về chất lượng và loại nhiên liệu được sử dụng để đốt lò Nhiên liệu dùng cho đốt lò là than cám, dầu, khí hay các phụ phẩm như trấu, mùn cưa, củi

Đối với gạch ngói thông dụng, nhiên liệu đốt lò hiện nay chủ yếu là than các loại từ Hòn Gai, Cẩm Phả, Uông Bí, Vàng Danh, Núi Hồng cho các tỉnh phía Bắc; với các tỉnh phía Nam có than của Quảng Nam, Khánh Hòa Than cám dùng cho các nhà máy gạch ngói thường là loại than có nhiệt lượng thấp, hàm lượng tro cao Than cám 6b Hòn Gai có nhiệt lượng 4400kcal/kg độ tro trung bình 42%, than cám 4a có nhiệt lượng 6500kcal/kg độ tro trung bình 20%

Hoạt động nung, đốt của lò tuy nen nung gạch được giới thiệu dưới đây

1.2 Lò Tuynel nung gạch

1.2.1 Sử dụng cấp than bằng tay

Than cám về các nhà máy gạch được đưa vào máy nghiền Than được nghiền mịn và trộn vào đất làm gạch trên dây chuyền tạo hình Tỉ lệ than trộn vào đất chiếm khoảng 70-80% lượng nhiên liệu cần thiết để nung chín sản phẩm, phần còn lại 20-30% than được cấp từ nóc lò xuống gạch xếp khối trên xe goòng nung

Với cách đốt lò này, sản phẩm gạch ngói ra lò chứa rất nhiều bụi Lượng tro bụi này càng nhiều khi sử dụng than có nhiệt lượng thấp, hàm lượng tro cao như các loại than cám 6, 7

a- Ưu điểm:

- Kinh phí đầu tư ban đầu nhỏ

- Tạo được nhiều việc làm thủ công

- Công nghệ phổ cập

b- Nhược điểm:

- Bụi nhiều ở khu vực dỡ gạch nung chín ra khỏi xe goòng

- Sản phẩm sau khi nung bị nhiễm bụi trên bề mặt, trong các lỗ của gạch ống, gạch không được sạch

- Đối với lớp gạch trên mặt xe goòng chất lượng rất xấu do tro bụi ngập trên mặt goòng Khi mang sản phẩm xếp trên bãi thành phẩm, bãi xếp cũng bẩn do bụi

- Việc thao tác rót than bằng tay trên nóc lò 20-30% lượng than còn lại là công việc nặng nhọc, nóng bức có hại cho sức khỏe người lao động

- Bụi ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe người lao động

- Than cháy không hết, phần nằm lại mặt goòng, phần lọt xuống máng cát, phần lọt qua khe hở giữa hai đầu xe goòng rơi xuống kênh kiểm tra dưới

lò Lượng than rơi này lấy được khá nhiều khi làm vệ sinh Khi sử dụng lại lượng than này không hiệu quả vì than lẫn nhiều cát

- Khi lò hoạt động tro than được quạt thải hút khói về đầu lò lâu ngày làm nghẹt các van điều chỉnh, làm giảm tiết diện các kênh khí trên nóc lò, tro than với hơi nước thoát ra ổ đầu lò (vùng sấy) sẽ bám vào cánh quạt thải khói làm quạt mất cân bằng dẫn đến rung động làm cho bi mau hỏng ngừng lò để sửa chữa

- Tro xỉ rơi xuống chèn vào các mạch vữa lát gạch trên mặt goòng đẩy gạch

ra hai phía cọ và vách lò, gạch hai đầu goòng đụng nhau làm vỡ gạch và làm tăng chi phí sửa chữa xe goòng

- Phải vệ sinh xe goòng, nếu làm không triệt để mà vẫn xếp gạch mộc mới, bui ở xe sẽ ảnh hưởng đến cả lò sấy do bụi rơi xuống mặt nền lò dẫn đến tăng lực cản của kích đẩy của lò

- Số lao động thủ công nhiều

- Lao động tra than cần có kinh nghiệm, sức khỏe và trách nhiệm cao

- Tăng chi phí quản lý nhân lực

- Không kiểm soát được qui trình công nghệ

- Đầu tư lò than hóa khí Khí ga nóng đưa từ lò hóa khí đến đốt trong lò tuy nen nhằm giải quyết nhiệt độ nung cao ( dùng cho nung ngói trên 1000˚C) , giảm bụi cho lò Việc đầu tư này tốn kém, ngoài ra phải phục

vụ vận hành thêm một lò khí hóa với hiệu suất sử dụng nhiên liệu không cao Khí ga nóng có thành phần chủ yếu là khí CO rất độc, dễ cháy nổ nếu như không chấp hành đúng qui trình vận hành lò

các máy nghiền phun có cỡ hạt đến 100 micromet Than phun xuống các lỗ tra than vào lò tuy nen bằng nhiều vòi phun Mức độ cháy hết của than đạt >95% Dây chuyền phun than làm việc theo chu trình kín và tự động

a- Ưu điểm:

- Toàn bộ dây chuyền hoạt động theo chu trình kín và tự động

- Tiết kiệm được 40-60% (tùy theo mùa) lượng than tra vào lò so với lượng than tra theo công nghệ cũ

- Môi trường sạch không bị ô nhiễm bởi bụi, khói than, khí CO

- Lắp đặt dây chyền phun than mới không ảnh hưởng đến sản xuất

- Lượng tro hầu như không còn trong lò tuy nen và sản phẩm

- Lượng bụi ở chân xe goòng hầu như không còn

- Lượng tro thu hồi được pha vào đất làm gạch làm tăng độ xốp

- Chỉ cần điều chỉnh quạt hút sẽ hút sạch tro như bụi còn sót lại

- Kiểm soát được toàn bộ qui trình công nghệ

- Tốc độ nâng nhiệt nhanh (rất tốt cho việc xử lý các sự cố)

- Chất lượng gạch ổn định, đẹp, không phồng

- Vận hành đơn giản (qui trình được cài đặt sẵn)

- Giảm được chi phí quản lý nhân lực

- Trong ca làm việc chỉ cần 1-2 người vận hành, theo dõi, kiểm tra

- Loại bỏ được công việc rót than nóng, độc hại và nặng nhọc

- Giảm được lao động lao động thủ công

- Đảm bảo được môi trường sạch có lợi cho sức khỏe cho người lao động

b- Nhược điểm:

- Kinh phí đầu tư ban đầu lớn hơn

- Yêu cầu người lao động biết cách vận hành

Vận chuyển bằng đường ống không tuần hoàn cũng được ứng dụng khá rộng rãi trong các nghành: khai thác mỏ(than được vận chuyển bằng đường ống-

ở Cộng hòa liên bang Đức); vật liệu xi măng (vận chuyển xi măng rời bằng đường ống dùng khí nén)

Ở nước Anh, hệ thống vận chuyển bằng đường ống tuần hoàn cũng được

áp dụng cho vận chuyển thư từ, bưu phẩm trong nội bộ bưu điện Hiện nay

ở một số nước phát triển như Đức, Ý, Hà Lan đã và đang sử dụng hệ thống vận chuyển đường ống tuần hoàn khép kín(trong đó có bộ phận chính dùng để vận chuyển vật liệu là xích tải có gắn đĩa gạt bằng nhựa tổng hợp) để cấp liệu hạt rời cho một số các dây chuyền sản xuất Ở hệ thống này, các đầu ra của vật liệu được cấp xuống cho các máy công tác của dây chuyền sản xuất Các vật liệu còn dư lại được vận chuyển về nguồn cấp liệu

Ưu điểm của hệ thống này là chạy êm, ổn định, tiêu tốn ít năng lượng, không bụi, dễ lắp đặt , vận hành đơn giản, chiếm không gian nhỏ Hệ thống này đang ngày càng được phổ biến - nhất là trong lĩnh vực cấp liệu cho các hệ thống

lò tuynel nung gạch, ngói chất lượng

Tuy nhiên, xích tải có ép đĩa gạt bằng nhựa tổng hợp lại là bộ phận chính, quan trọng của hệ thống này Xích tải này vừa phức tạp vừa đòi hỏi qui trình chế tạo đồng bộ, khắt khe, ít nơi có thể chế tạo được Dưới đây là Sơ đồ định hình

Hệ thống cấp liệu ống tuần hoàn kín cho các vật liệu hạt, sử dụng xích tải có gắn đĩa gạt bằng nhựa tổng hợp:

Hình 1 Sơ đồ cấp liệu 3D

Hình 2 Hình ảnh xích tải có gắn đĩa nhựa cấp liệu

1 Bộ truyền động 1

Hiện nay cả nước mới chỉ có một vài công ty mạnh, đủ sức nhập cả dây

chuyền cấp liệu ống tuần hoàn và phun than tự động của Ý cho các lò tuynel

nung gạch Đây là dây chuyền có nhiều ưu điểm như đã nêu trên, nhưng giá

thành rất cao Mặt khác, một số chi tiết, bộ phận quan trọng mau mòn, chóng

hỏng phải nhập của các nhà cung cấp độc quyền trước đây

Vì vậy xu hướng nội địa hóa các chi tiết mau mòn chóng hỏng và toàn bộ

dây chuyền, đang dần hình thành

Trước mắt, thời gian tới cần nghiên cứu, chế tạo được xích tải có gắn

nhựa tổng hợp để thay thế, sửa chữa cho các dây chuyền đang hoạt động Tiến

tới cung cấp các xích tải cho các dây chuyền phun than tự động mới, được chế

tạo ở trong nước

Việc chế tạo được xích tải ở trong nước sẽ làm giảm giá thành so với sản

phẩm nhập khẩu Doanh nghiệp chủ động trong sửa chữa thay thế, hạn chế ảnh

hưởng đến sản xuất

2 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA XÍCH TẢI

2.1 Công nghệ lò Tuynel nung gạch phun than tự động

Lò tuynel có dạng đường hầm thẳng, có chế độ làm việc liên tục, sử dụng

các dạng nhiên liệu khác nhau Sản phẩm nung được đặt trên các toa xe goòng

chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của khí nóng Lò có kích cỡ rất

khác nhau, với tiết diện lò cao 3,4m, rộng 4,6m, dài từ 25-150m Lò có những

bộ phận hồi lưu và trộn khí, tránh sự phân lớp khí làm nhiệt độ lò không đồng

đều Lò được chia thành 3 vùng: vùng đốt nóng (nhiệt độ đến 450ºC, gạch bị mất nước, tạp chất hữu cơ cháy), vùng nung (nhiệt độ đến 1000-1050ºC, đây là quá trình biến đổi của các thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng) và vùng làm nguội (quá trình làm nguội phải từ từ, tránh đột ngột để khỏi nứt tách sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50-55ºC) Không khí lạnh dần được đốt nóng lên sau khi làm nguội sản phẩm và được chuyển sang vùng nung tham gia quá trình cháy Không khí nóng được chuyển sang vùng đốt nóng sấy khô sản phẩm mộc và đốt nóng dần chúng lên trước khi chuyển sang vùng nung Khói lò được thải ra ngoài qua ống khói nhờ quạt hút

Sự tuần hoàn của khí thải cho phép tạo ra chế độ nhiệt ẩm dịu hơn, làm cho nhiệt đồng đều trên tiết diện lò, giảm tác động có hại của không khí lạnh lọt vào Than được nghiền mịn đồng thời phun qua các vòi phun trên nóc lò Kết quả nhiệt độ được khống chế hoặc gia tăng tùy theo yêu cầu của công nghệ

Trong lò tuynel, gạch liên tục được xếp vào, nung và ra lò đều trong cùng một thời gian, do đó năng suất cao, mặt khác chế độ nhiệt ổn định nên chất lượng sản phẩm cao

Hình 3 Sơ đồ công nghệ lò tuynel nung gạch

LÒ SẤYSấy Sản phẩm mộc

Sản phẩm mộc

Thành phẩm

LÒ NUNG

Chiều chuyển động của dòng khí

Vùng sấy Vùng nung Làm nguội

2.2 Điều kiện làm việc của xích tải

Từ công nghệ hoạt động của lò tuynel nung gạch cho thấy xích tải làm việc trong các điều kiện:

- Xích tải làm việc liên tục cho đến khi dừng lò hoặc khi gặp sự cố

- Xích tải làm việc trong môi trường có nhiều bụi, nhiệt độ cao đến 50ºC

- Xích tải làm việc trong điều kiện mài mòn, liên tục vận chuyển than cỡ hạt đến 5 mm

- Sợi xích chuyển động trong ống kín dài có sự va đập

- Đĩa gạt phải kéo theo lượng lớn than chạy gần như liên tục trong ống kín dài

2.3 Một số yêu cầu đối với xích tải

Từ các điều kiện làm việc của xích tải ta có thể có một số yêu cầu với xích tải:

- Đĩa gạt nhựa phải có độ chịu mài mòn cao

- Đĩa gạt chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến dạng

- Do xích tải liên tục cọ xát vào thành ống cấp liệu lên yêu cầu vật liệu làm cánh gạt phải giảm được độ ồn

- Xích tải có chịu được lực kéo đủ lớn để có thể vận chuyển một lượng lớn than

- Các bước xích phải đều nhau dung sai ± 0.3 mm

- Các mối hàn xích phải ngấu, bền và chịu được lực va đập và lực kéo lớn

- Thao tác tháo lắp dây xích vào ống cấp liệu phải đơn giản dễ thực hiện

3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO XÍCH TẢI

3.1 Vật liệu làm mắt xích

Xích tải than được chế tạo từ cây thép tròn, uốn từng nửa và hàn lồng vào

nhau thành dây Như vậy vật liệu làm mắt xích phải đảm bảo có độ dẻo cao để

có thể uốn mà không gặp khó khăn hay bị khuyết tật trong quá trình gia công Bên cạnh đó vật liệu cũng cần có tính hàn tốt để hàn nối các nửa mắt xích Các

nhiệt để nâng cao chất chất lượng xích (mục 3.2.3 Công nghệ xử lý nhiệt xích tải)

3.2 Vật liệu làm đĩa gạt

Chịu lực va đập lớn, không bị biến dạng nhiệt, giảm được phần lớn tiếng

ồn phát ra là các yêu cầu chính đối với đĩa gạt Trong số các vật liệu thường gặp như kim loại, gốm sứ, gỗ, polyme…thì vật liệu polyme đáp ứng tốt nhất được những tính chất này

3.2.1 Ứng dụng của một số loại polyme

Polyme là hợp chất mà phân tử bao gồm nhiều nguyên tử (hàng trăm, hàng ngàn) liên kết với nhau bằng lực hoá trị [5]

Polyme có nhiều loại, mỗi loại có ứng dụng khác nhau [6]

Polyvinylclorua (PVC): Dùng để chế tạo các loại màng mỏng làm bao gói,

màng đi mưa, màng che phủ, giả da, các loại ống cứng và mềm cấp và thoát nước, ống dẫn hoá chất, thùng và bồn chứa hoá chất, tấm trải sàn nhà, tấm ốp trần và ốp tường, khung cửa sổ trong xây dựng, vỏ bọc dây và cáp điện, đế dày, các loại dép và đế dày, các loại phao bơi, đồ chơi trẻ em…

Polyetylen (PE): Dùng để chế tạo các loại màng mỏng làm bao gói, màng đi

mưa và che phủ, các loại xô, chậu và can đựng nước cũng như đựng thực phẩm

và hoá chất, các loại chai và lọ đựng mỹ phẩm, các loại phao bơi và phao cứu sinh…

Polypropylen (PP): Dùng để chế tạo các loại bàn và ghế nhựa, ống dẫn hoá

chất, vỏ máy, các chi tiết trong công nghiệp điện và điện tử, các loại ổ cắm và phích cắm điện, các loại phao và xuồng cứu sinh, tấm ốp tường và ốp nền nhà…

Polystyren (PS): Dùng để chế tạo các loại công tắc và nút bấm trong lĩnh

vực điện và điện tử, nắp bóng đèn, các loại hộp và bình đựng nước cũng như đựng thực phẩm, các chi tiết và sản phẩm trang trí, các loại xốp dùng trong bao gói chống va đập và chống rung, các loại xốp cách âm…

Polyuretan (PUR): Dùng để chế tạo các loại vải giả da, dép, đế dày, các loại

xốp làm đệm giường và ghế, xốp cách âm và cách nhiệt, các sản phẩm kỹ thuật…

Polyamit (PA): Dùng để chế tạo các loại sợi dệt vải và bện dây thừng, các

loại cước đan lưới đánh cá, màn chống muỗi, các sản phẩm dùng trong kỹ thuật như vòng bạc và đệm chống va đập, tấm trượt, thanh gạt…

Cao su thiên nhiên (NR): Dùng để chế tạo các loại xăm và lốp ô tô cũng như

xe máy, các loại ống dẫn, keo dán, băng tải, dây cua roa, các loại đệm chống rung và chống va đập, tấm lót cách âm, các loại gioăng bịt kín khí và nước, các loại đế dày, vỏ bọc dây điện và cáp điện, các sản phẩm cách điện và chịu ma sát

3.2.2 Lựa chọn vật liệu làm đĩa gạt

Dựa vào điều kiện và môi trường làm việc của xích tải nhóm đề tài quyết định lựa chọn vật liệu polyamit cụ thể là chọn nhựa PA6 để làm đĩa gạt nhựa cho xích tải

Đây là vật liệu cứng nhưng vẫn có tính dẻo, chịu mài mòn không gây tiếng ồn, làm nhẹ xích tải giúp tiết kiệm năng lượng

- Tính chất chung: Rất dai, có độ bền cao, hệ số ma sát bé, dễ trượt, chịu mài mòn, bền dầu mỡ và hóa chất, cách điện tốt, dễ hàn, dễ gia công…

- Ứng dụng: Để chế tạo bánh răng, bạc trượt, tấm trượt, lưỡi gạt, trục vít, ròng rọc, bánh đỡ băng tải và xích tải, tấm chịu va đập và giảm chấn…

Một số tính chất cơ lý chính của PA6 và PA6.6 được liệt kê trên Bảng 4

Bảng 4 Tính chất cơ lý của PA [7,8]

Độ bền va đập, kJ/m2, theo Charpy, 23OC Không gãy Không gãy

- Hàn nối đối đầu hai nửa mắt xích hình chữ U

Các yếu tố khó khăn thuận lợi của các phương án uốn và hàn xích, có thể tóm tắt như sau

* Cách chế tạo thứ nhất có các ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Công nghệ hàn đơn giản, mối hàn đẹp

+ Nhược điểm: có khá nhiều nhược điểm như

Khuôn uốn phức tạp, khi móc hàn thành dây phức tạp Hai bên xích chịu lực không đều do bên có mối hàn, bên không Đĩa nhựa bám không chắc đều ở hai bên thành xích do một bên có vấu hàn nổi, một bên là thép liền không có vấu nổi

* Cách chế tạo thứ hai có các ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Mối hàn đều, khuôn uốn xích đơn giản Dễ thao tác khi móc hàn lại thành dây xích Hai bên xích chịu lực đều nhau do cùng được hàn Mặt khác hai mối hàn đối xứng ở giữa mắt xích cũng chính là hai vấu nổi giúp cho đĩa nhựa bám chắc mà không trượt trên mắt xích

+ Nhược điểm: Công nghệ hàn phức tạp

Qua phân tích trên, chúng tôi thấy chế tạo xích theo phương án 2 phù hợp, đưa lại chất lượng tốt hơn cho xích tải cấp liệu Vì thế, đề tài đã lựa chọn phương án 2 để chế tạo xích

3.3.2 Các bộ khuôn phụ trợ gia công xích

Chúng tôi lấy mẫu xích nhập ngoại đang sử dụng tại Công ty Cổ phần Gạch Đại Thắng – Thái Bình để đo vẽ chi tiết Tiếp đó, chúng tôi đã thiết kế mắt xích, đĩa gạt nhựa là hai bộ phận chính của xích

Để gia công được hai chi tiết này, chúng tôi đã tính toán, thiết kế và chế tạo ra 03 bộ khuôn phụ trợ để uốn mắt xích, hàn mắt xích và ép đĩa gạt nhựa vào xích Các hình từ 4 đến 6 là ảnh của các bộ khuôn phụ trợ gia công xích Thiết

kế các bộ khuôn được giới thiệu trong phần phụ lục báo cáo

Chính các bộ khuôn này đã tạo điều kiện giúp chúng tôi chế tạo thành công xích tải Nhờ các bộ khuôn, công việc tiến hành thuận lợi, nhanh chóng, chính xác và đạt hiệu quả cao

* Bộ khuôn uốn xích (hình 4) gồm các bộ phận chính: chày dập, thân cối, các con lăn dẫn hướng, các đồ gá, chốt đẩy phôi

Hình 4 Ảnh bộ khuôn uốn mắt xích Hoạt động uốn mắt xích của bộ khuôn có thể tóm tắt như sau:

- Khuôn cối được kẹp chặt xuống bàn máy

- Chày dập được bắt lên phần đầu dập của máy

- Đặt phôi thép Φ8 cần uốn vào khuôn cối, định vị nhờ rãnh của hai tấm cữ

- Khi chày dập đi xuống, phôi thép Φ8 sẽ biến dạng và được định hình chữ

U theo chày dập và lòng khuôn cối Trong quá trình biến dạng, phôi thép Φ8 bị chà xát lên mép cối sẽ bị xước bề mặt và biến dạng (mặt cắt ngang thép Φ8 làm xích không tròn nữa và cung lượn của mắt xích không chuẩn xác) Để tránh hiện tượng xước và biến dạng phôi, trên mép cối đặt các con lăn vừa để dẫn hướng đồng thời giúp giữ hình dạng mắt xích

- Sau khi dập định hình xong, chày dập đi lên và kéo theo chốt đẩy

- Chốt đẩy đi lên đẩy sản phẩm nửa mắt xích ra ngoài khuôn

* Bộ khuôn gá hàn xích

Do ứng suất nhiệt khi hàn và nguội, xích thường bị biến dạng, cong vênh

Để tránh tình trạng này, mắt xích được hàn trong bộ khuôn gá Do định hình và kẹp chặt trong bộ khuôn gá nên khi hàn và làm nguội, hiện tượng giãn nở co kéo bởi sự thay đổi nhiệt độ được khống chế Nhờ đó, mắt xích giữ nguyên hình dạng, đỡ bị vênh, xô lệch

Bộ khuôn gá hàn cũng chính là điện cực hàn (hình 5) Đề tài đã chế tạo khuôn gá hàn từ đồng hợp kim với berili Hợp kim đồng- berili có tính dẫn điện tốt, độ cứng cao [9] Đặc biệt, khi hàn hợp kim đồng berili không bị dính phôi nên chuyên được sử dụng làm điện cực hàn điểm, bánh xe hàn lăn, khuôn hàn ép [9]

Hình 5 Ảnh bộ khuôn hàn mắt xích

Quá trình hàn mắt xích diễn ra như sau:

- Đặt hai nửa mắt xích vào hai nửa khuôn gá hàn như hình 5

- Đẩy hai nửa khuôn ép sát nhau

- Ép chặt phần khuôn trên xuống Đến đây, hai nửa mắt xích đã được định hình chặt trong khuôn như một mắt xích, sẵn sàng để hàn

- Đóng điện Chỉnh dòng hàn vừa đủ (160-220A/mm2) để các mối hàn ngấu, bám chắc Trên thực tế với dòng cho ánh sáng xòe hoa khế là đạt yêu cầu

* Bộ khuôn ép nhựa

Đĩa gạt bằng nhựa được ép trong khuôn vào mắt xích trên máy ép phun nhựa Ảnh bộ khuôn nêu trên hình 6

Hình 6 Ảnh bộ khuôn ép đĩa gạt nhựa vào mắt xích

Kết cấu chính của bộ khuôn gồm các bộ phận:

- Tấm lòng khuôn được kẹp chặt vào tấm bên, tấm bên được kẹp chặt vào máy Khuôn được định vị trùng tâm với máy nhờ vòng định

- Tấm lòng khuôn, hai thanh kê và tấm vách phải được kẹp chặt với nhau thành một khối

- Lòng khuôn bên trái và lòng khuôn phải được định vị với nhau nhờ các chốt dẫn hướng

Quá trình ép nhựa diễn ra như sau:

- Ban đầu, máy chuyển động sang phải, kéo theo tấm lòng khuôn để mở khuôn ra (tấm lòng khuôn trái lắp chặt vào vách trái của máy)

- Khi khuôn mở ra, đặt dải xích vào lòng khuôn, phù hợp với các rãnh có sẵn trên lòng khuôn

Tiếp theo, cho máy đóng lại, lòng khuôn trái ép sát vào lòng khuôn phải Sau khi khuôn đóng kín, máy tự động bơm nhựa vào lòng khuôn thông qua cổng bơm trên lòng khuôn

Sau một thời gian, nhờ các đường nước làm nguội trên khuôn, khuôn nguội đi, nhựa được định hình lại Hết thời gian làm nguội, máy đi ra, khuôn mở ra, đồng thời chốt đẩy của máy đẩy vào tấm đẩy của khuôn, làm chốt đẩy đi ra, đẩy sản phẩm khỏi lòng khuôn

3.3.3 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ chế tạo xích tải

Trong quá trình nghiên cứu, sau nhiều lần thử nghiệm, đề tài đã xây dựng Quy trình công nghệ chế tạo xích tải Quy trình bao gồm sơ đồ khối tóm tắt lưu trình công nghệ và phiếu công nghê chi tiết từng khâu chế tạo

Nhằm nâng cao độ bền, độ chịu mài mòn cho xích, đề tài đã tiến hành xử

lý nhiệt xích Đây là khâu công nghệ quan trọng, nâng cao chất lượng xích (độ bền, độ cứng, chịu mài mòn) Do đó, tuy nằm trong lưu trình công nghệ chung chế tạo xích tải, nhưng chúng tôi đã xây dựng quy trình công nghệ riêng cho từng công đoạn thấm, tôi, ram trong xử lý nhiệt Các quy trình xử lý nhiệt được thể hiện dưới dạng đơn giản nhưng dễ nhận biết, ghi nhớ là đồ thị kèm thông số

kỹ thuật (nhiệt độ, thời gian, môi trường thấm, tôi, ram )

Trong sơ đồ khối quy trình công nghệ tổng thể (hình 7) , chúng tôi đã sử dụng một số hình sau đây để mô tả :

● Hình khối chữ nhật biểu hiện các loại vật liệu được sử dụng trong công nghệ chế tạo xích tải

● Hình elip nói về các bước công nghệ

● Hình thoi chứa đựng sản phẩm thu được là xích tải cấp liệu có gắn đĩa gạt bằng nhựa

Để dễ hình dung và tiện theo dõi trực quan, phần sau quy trình đề tài nêu loạt hình ảnh về quá trình chế tạo, hình thành xích tải than có gắn đĩa gạt bằng nhựa PVA6

Xử lý nhiệt (thấm C-N, tôi, ram)

Ép đĩa nhựa vào xích

Sửa làm sạch các gờ sắc cạnh của các mắt xích không ép nhựa

Sản phẩm xích tải có gắn đĩa nhựa Nắn thẳng thép

3.3.4 Phiếu công nghệ chi tiết

Các công đoạn chi tiết của quy trình chế tạo xích tải có gắn đĩa nhựa được

giới thiệu ở phiếu công nghệ của quy trình chế tạo trong bảng 5 dưới đây:

Bảng 5 Phiếu công nghệ của quy trình chế tạo xích tải có gắn đĩa nhựa

TT công đoạn Tên Các bước thực hiện Yêu cầu

1 Gia công phôi - Phôi thép C2O Φ 8 mm được nắn thẳng

bằng máy

- Cắt phôi thép thành từng đoạn L=75±0.5mm cũng bằng máy

- Nắn phôi thép phải thẳng

- Đúng kích thước từng đoạn với sai số không quá 0.5mm

2 Uốn xích Đưa lên khuôn uốn xích thành các nửa mắt

xích – hình các chữ U Máy ép thủy lực 80T

Các nửa mắt xích phải đảm bảo biên dạng và kích thước (Hình 8a)

Hai mặt phẳng không có

ba via (Hình 8b)

4 Hàn xích - Đưa các nửa mắt xích hình chữ U vào

khuôn hàn xích lắp trên máy hàn Hàn đối đầu hai nửa mắt xích Chỉnh dòng hàn vừa

đủ (160-220A/mm2) để các mối hàn ngấu

và xòe hoa khế là đạt yêu cầu

- Móc các mắt xích vào nửa mắt xích và hàn nối lại thành dây xích

Mối hàn bền đẹp, ngấu đều, các mắt xích có chiều dài đều nhau

(Hình 8c,e)

5 Hiệu chỉnh,

sửa xích

Nắn, sửa và làm sạch các cạnh gờ sắc của các mối hàn của các mắt xích không ép nhựa (Các mắt ép nhựa giữ nguyên mối hàn làm vấu, gờ cố định vị trí đĩa nhựa)

Dây xích với các mắt xích sạch bavia hàn

(Hình 8d)

6 Nhiệt luyện - Thấm C, N cho xích: Cài đặt chương trình

gia nhiệt ở nhiệt độ 8800 C và tiến hành cho

- Độ cứng xích sau nhiệt luyện 44 HRC

- Lực kéo 31.37 kN

(theo quy trình, sơ đồ xử lý phía sau)

7 Ép đĩa nhựa

vào dây xích

Đĩa gạt nhựa PVA được tạo hình thông qua

bộ khuôn ép và gắn chặt vào mắt xích trên máy ép nhựa

Đĩa nhựa đúng kích thước được ép chặt vào xích (Hình 8f)

Sự hình thành xích trong quá trình chế tạo được mô tả trên các hình ảnh trong hình 8 dưới đây

8a Nửa mắt xích đã được uốn 8b Nửa mắt xích đã được phay phẳng nặt đầu

8c Mắt xích đã hàn từ hai nửa 8d Mắt xích đã nắn, mài chỉnh sửa

8e Hai nửa mắt mới uốn → đã hàn → đã nắn sửa → và trở thành dây xích

8f Mắt xích và cả dây xích đã được ép gắn đĩa gạt nhựa PVA6

Hình 8 Quá trình chế tạo xích tải có gắn đĩa gạt

3.3.5 Công nghệ xử lý nhiệt xích tải

Xích được chế tạo từ thép cacbon thấp khoảng 0,2%C nên độ cứng không cao và như thế chịu mài mòn kém Để nâng cao khả năng chịu mài mòn mà vẫn giử được tính dẻo dai, xích cần được thấm C, hoặc C-N Thấm C, C-N làm tăng

%C bề mặt giúp bề mặt đạt độ cứng cao sau khi tôi nhưng vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi Để đạt được yêu cầu đó, xích sẽ được thấm cacbon đạt chiều sâu cần thiết, tôi hợp lý (tôi nước, dầu hoặc không khí cưỡng bức) cuối cùng là ram thấp

3.3.5.1 Nguyên lý cơ bản công nghệ thấm C, C-N

Thấm C là đưa C vào bề mặt chi tiết (chủ yếu chế tạo từ thép có hàm lượng C thấp) để khi tôi bề mặt có độ cứng cao chịu mài mòn tốt trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi Nếu đồng thời đưa cả C và N vào thì ta có công nghệ thấm C-N Thấm C, C-N là công nghệ được sử dụng phổ biến để thấm các chi tiết chế tạo từ thép C thấp [4]

Quá trình thấm C, C-N là một quá trình phức tạp, có thể tách thành 3 giai đoạn đó là:

1- giai đoạn C , N ngoài môi trường thấm thâm nhập lên bề mặt vật thấm 2- giai đoạn các phản ứng sinh ra trên bề mặt

3- giai đoạn C, N khuếch tán vào bên trong

Như vậy để kiểm soát và khống chế quá trình thấm chúng ta phải kiểm soát cả 3 giai đoạn trên Kết quả của bất kỳ một giai đoạn nào cũng ảnh hưởng

đến quá trình thấm Tuy nhiên, trong quá trình thấm giai đoạn 1 là quan trọng nhất, nó là khởi nguồn cho các giai đoạn sau Quá trình thấm phải được kiểm soát bởi các thông số sau [10]:

1 Nhiệt độ thấm

2 Thời gian thấm

3 Thành phần môi trường thấm Kiểm soát và điều chỉnh 3 thông số này là yếu tố quyết định đến chất lượng và hiệu quả kinh tế của quá trình thấm

ở nhiệt độ 925 oC cao gấp 40 lần so với ở nhiệt độ 825 oC [11]

Thời gian thấm

Thời gian và nhiệt độ thấm có ảnh hưởng rất lớn đến chiều sâu lớp thấm,

về nguyên tắc, chiều sâu lớp thấm tỷ lệ thuận với thời gian và nhiệt độ Khi thấm với nhiệt độ cao, người ta thường chọn thời gian thấm ngắn Khi chọn công nghệ thấm C, C-N nên lưu ý một nguyên tắc rằng khi yêu cầu lớp thấm dày nên chọn thấm C nhiệt độ cao, để thời gian không phải kéo dài nhiều

Thành phần môi trường thấm

Thành phần môi trường thấm đóng vai trò quyết định đến hiệu quả của quá trình thấm Thấm C thì môi trường thấm là các chất để tạo C nguyên tử còn khi thấm C-N thì có thêm chất tao N nguyên tử, thông thường là NH3 Chúng ta cần kiểm soát thành phần môi trường thấm để làm sao bề mặt hoà tan được nhiều C nhất đồng thời không được sinh muội

vừa đảm bảo quá trình thấm hiệu quả

3.3.5.2 Quy trình xử lý nhiệt xích tải tại Viện Công nghệ

Hiện tại Viên Công nghệ đang sử dụng thường xuyên công nghệ thấm

C-N để thấm các sản phẩm cơ khí như bánh răng, trục răng, xích tải các loại

Với xích tải, sản phẩm của đề tài có kích thước mắt xích tương đối nhỏ (Ø8mm), yêu cầu tính chất như sau:

• Chiều sâu lớp thấm: 0,4-0,6mm

• Độ cứng cuối cùng: 43 - 45 HRC

a Quy trình nhiệt luyện xích

Với điều kiện hiện có tại Viện Công nghệ, để đạt được yêu cầu trên, chúng tôi thiết kế quy trình nhiệt luyện xích như sau:

Thấm C-N: Nhiệt độ: 880oC

Thời gian thấm 3h

Tôi: Từ nhiệt độ 880oC , làm nguội trong dầu

Ram: Nhiệt độ 250oC/4h, nguội không khí

Các thông số của lò Công suất: 60 kW Kích thước: : Ø700x900mm Nhiệt độ làm việc 950oC

Hình 9 Lò thấm LT 60 tại Viện Công nghệ

Hình 10 Quy trình thấm và tôi xích Quá trình thấm được tiên hành như sau: nâng nhiệt độ lò đến 650oC, đưa

gá cùng chi tiết vào lò và nung đến nhiệt độ thấm 880oC Thấm ở nhiệt độ

880oC trong 3 h sau đó, xích cùng gá được đưa ra khỏi lò và tôi trong dầu

Tiếp đến lấy ra ngoài không khí, để nguội tự do đến nhiệt độ môi trường sau đó tiến hành ram theo quy trình nêu trên hình 11

Hình 11 Quy trình ram xích tải

3.3.5.3 Kết quả xử lý nhiệt xích

Độ cứng sản phẩm được đo trên máy đo độ cứng di động Franker, kết quả

đo được ghi trong bảng 6

Bảng 6 Độ cứng xích sau khi xử lý nhiệt (thấm + tôi + ram)

Độ cứng HRC Sản phẩm

Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Trung bình

Từ kết quả trên có thể thấy, độ cứng sau khi nhiệt luyện được 43 – 45

HRC, đạt chỉ tiêu đăng ký cũng như đáp ứng yêu cầu làm việc đặt ra đối với

xích tải than

3.3.4 Công nghệ ép đĩa gạt vào mắt xính

Để ép đĩa nhựa vào xích đề tài đã áp dụng công nghệ ép phun

- Vật liệu sử dụng làm đĩa gạt: như đã nêu tại phần 3.2.3 Lựa chọn vật liệu

polyme, đề tài chọn loại polyme PA6

- Khuôn ép phun đĩa nhựa vào mắt xích do đề tài chế tạo Hình ảnh khuôn ép nhựa đã được giới thiệu trên hình 6 Các bản vẽ thiết kế khuôn được kèm báo cáo trong phần phụ lục

- Thiết bị gia công nhựa: Máy ép phun Model K200S với ảnh trên hình 12

Hình 12 Máy ép phun nhựa + Một số thông số chính của thiết bị

Công suất tổng: 34,2 kW

Lực kẹp khuôn tối đa: 2000 kN

Áp lực phun tối đa: 217 MPa

Khối lượng phun tối đa: 389 cm3

+ Cấu tạo chính của thiết bị (Hình 13)

Thiết bị đúc phun có hai phần chính, phần phun và phần kẹp khuôn Phần phun gồm có cylanh và trục vít trộn nhựa, động cơ thủy lực, bơm thủy lực để quay và tịnh tiến trục vít, vòng gia nhiệt để đốt nóng buồng cylanh và phễu nạp liệu Phần kẹp khuôn gồm có hai tấm gá khuôn, một tấm cố định, một tấm có thể chuyển động, một cylanh thủy lực để di chuyển tấm gá động và kẹp khuôn