thiết kế máy cán thép vằn

 Trượt là sự chuyển dời tương đốivới nhau giữa cácphần tinh thê øtheo những mặt và phương nhất định gọi làphương mặt trượt.Các mặt và phương trượt cơ bản : 1.1.3 Aính hưởng của gia công

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển kinh tế hiện nay đồng thờivới sự tiến bộ không ngừng của khoa học Kỹ Thuật, TựĐộng Hóa ngày càng được mở rộng và phát triển Ngành CơKhí cán thép đóng vai trò rất quan trọng trong việc thựchiện đường lối chủ trương công nghiệp hóa và hiện đại hóacủa Đảng và Nhà nước

Hay nói một cách khác hơn thép là một sản phẩmkhông thể thiếu được trong giai đọan hiện nay Do sự tăngtrưởng mạnh về kinh tế và các ngành Kỹ Thuật công nghiệpvà xây dựng nên nhu cầu thép ngày càng cao Vì vậy việctăng năng suất thép là điều tất yếu

Được sự nhất trí của khoa, em được thầy giáohướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cánthép vằn Kích thước của sản phẩm thép vằn 14

Với nội dung chính sau :

+ Thiết kế lổ hình sản phẩm

+Thiết kế động học máy

+ Thiết kế động lực học máy cán

+ Thiết kế kết cấu máy

Được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo khoa Cơ Khí,thầy giáo hướng dẫn và Ban lãnh đạo công ty Đà Nẵng đếnnay em đã hòan thành cơ bản nhiệm vụ được giao Do trìnhđộ có hạn, thời gian ngắn nên trong đồ án không tránh khỏinhững sai sót Em kính mong các thầy cô chỉ bảo để bản đồán của em được hoàn chỉnh

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường ĐạiHọc Kỹ Thuật Đà Nẵng, thầy cô giáo khoa Cơ Khí, thầy giáohướng dẫn, Ban Lãnh Đạo công ty thép Đà Nẵng cùng cácbạn sinh viên trong khoa Cơ Khí đã giúp em hoàn thành đồ ánnày

Đà Nẵng, ngày 9 tháng 06 năm 2002

Sinh viên thiết kế Trần Doãn Định

Phần I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁN KIM LOẠI.

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI.

1.1 Biến dạng của kim loại

1.1.1 Khái niệm biến dạng của kim loại

Gồm có: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và pháhủy

a) Biến dạng đàn hồi: Là biến dạng bị mất đi ngay sau khi

bỏ tải trọng

Nếu giá trị của tải trọng nhỏ hơn điểm P ở trên biểuđồ, thì khi tải trọng đặt vào mẩu bị kéo dài ra, nhưng khi bỏtải trọng thì mẩu lại trở về kích thước và hình dạng banđầu Theo đường biến dạng OP

b) Biến dạng dẻo: là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải

trọng Nó xảy ra khi tải trọng đặt vào đủ lớn ( P > Pb ) Khi bỏtải trọng mẩu không trở về đúng với đường khi đặt tải trọng( OPa ) mà trở lại theo đường aa, song song với OP

1.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo :

+ Tải trọng tác dụng

+ Cơ tính của vật liệu ( lý, hóa tính )

Nhìn chung hai yếu tố trên ảnh hưởng rất lớn đến quátrình biến dạng dẻo của kim loại Khi có biến dạng dẻo xảy

ra tức là có sự trượt và song tinh

P

ap

O

 Trượt là sự chuyển dời tương đốivới nhau giữa cácphần tinh thê øtheo những mặt và phương nhất định gọi làphương mặt trượt.

Các mặt và phương trượt cơ bản :

1.1.3 Aính hưởng của gia công đến tổ chức và tính chất của kim loại :

Khi gia công dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽbiến dạng theo ba giai đoạn nối tiếp nhau: Biến dạng đànhồi, biến dạng dẻo, và biến dạng phá hủy Khi gia công kimloại bằng phương pháp cán sẽ làm thay đổi hình dạng bềmặt kim loại liên tục Do quá trình trượt tạo nên các đườngtrượt và giải trượt, mạng tinh thể ở vùng xung quanh mặttrượt bị xô lệch Do vậy sau khi bị biến dạng, ngoài biên giớihạt ra, một phần khá lớn mạng tinh thể của kim loại khôngsắp xếp trật tự Tác dụng ngoại lực càng lớn và thời giancàng lâu thì mức độ xô lệch mạng tinh thể càng cao Quátrình biến đổi như vậy sẽ làm thay đổi các thớ của kim loạitạo cho cơ tính bề mặt tốt hơn Tăng độ bền cho vật liệu

1.2 Biến dạng dẻo của kim loại khi cán :

1.2.1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể :

Biến dạng còn lại khi bỏ tải trọng gọi là biên dạngdẻo.Biến dạng dẻo có thực hiện bằng trượt,đổi tínhhoặc chuyển maxtenxit và khuyến tán

* Cơ chế của quá trình trượt :

Khi trượt tất cả các nguyên tử ở trên mặt trượt đềudịch chuyển đi đồng thời, nghĩa là ở mỗi thời điểm cácnguyên tử đều dịch chuyển đi những đoạn bằng nhau Cáchtrượt như vậy gọi là trượt cứng Theo cách trượt này ứngsuất tiếp tác dụng phải rất lớn để khắc phục được cùngmột lúc tất cả các mối liên kết giữa các nguyên tử ở haibên mặt trượt.Nhưng trong thực tế ứng suất gây ra trượt

của kim loại lại rất thấp Do đó cơ chế trượt cứng ở trênkhông giải thích được tính dễ trượt của kim loại.

Có thể giải thích tính dễ trượt của kim loại như sau:

Hình 3:Sơ đồ trượt của mạng tinh thể khi có lệchthẳng

Nếu như trong mạng tinh thể luôn luôn có lệch thì chúngluôn luôn là nơi xuất phát của các quá trình trượt, sự trượttác động đến các nguyên tử ở trên mặt trượt một cách nốitiếp như chạy tiếp sức Cho nên ở mỗi thời điểm chỉ cómột số lượng hạn chế các nguyên tử tham gia quá trinhtrượt Do đó ứng suất gây ra trượt chỉ cần thấp

Hình trên trình bày quá trình trượt trong mạng tinh thểcó lệch thẳng ( lệch biên) Sự có mặt của bán mặt AB ởtrong mạng tinh thể gây ra ở vùng xung quanh nó sự xô lệchđàn hồi đối xứng Do đó ứng suất ( nén hay kéo ) ở hai bênnó cũng mang tính chất đối xứng nên chúng sẽ cân bằng lẫnnhau

Theo sự trình bày cơ chế trượt có lệch như vậy thì ởmỗi thời điểm chỉ có một số lượng hạn chế các nguyêntử ở xung quanh bán mặt AB tham gia trượt và có thể hìnhdung sự chuyển dịch của bán mặt lần lượt qua từng vị trínhư là cuộc chạy tiếp sức

1.2.2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể :

Đa tinh thể là tập hợp của nhiều hạt có phương mạngđịnh hướng một cách ngẩu nhiên Vùng ranh giới giữa cáchạt có cấu tạo, tính chất khác vùng trung tâm Đây là nhữngyếu tố cần phải tính đến khi nghiên cứu biến dạng của đatinh thể Trong thực tế quá trình biến dạng dẻo thườngxảy ra trong đa tinh thể kim loại Quá trình biến dạng dẻo của

đa tinh thể chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi cấu trúc của đa tinhthể Đó là tập hợp của các hạt có phương mạng địnhhướng một cách ngẩu nhiên và vùng biên giới hạt có sắp

A

B

A’

xếp không trật tự khác với bản thân hạt Chính vì vậy quátrình biến dạng dẻo đa tinh thể có các đặt điểm sau :

+ Khi tác dụng tải trọng lên đa tinh thể, các hạt sẽ bịbiến dạng khác nhau Hạt nào có phương mạng định hướngthuận lợi cho trượt sẽ bị biến dạng dẻo trước với ứngsuất tương đối bé Ngược lại hạt nào có phương mạngđịnh hướng không lợi cho trượt thì sẽ bị biến dạng dẻo sauvới ứng suất lớn hơn

+ Sự biến dạng dẻo của mỗi hạt luôn có ảnh hưởngđến hạt bên cạnh và bị chúng cản trở Do vậy các hạt trong

đa tinh thể có thể bị trượt ngay theo nhiều hệ trượt khácnhau Và xảy ra đồng thời sự quay của các mặt và phươngtrượt

+ Vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự, do đósự trượt rất khó phát triển ở đây Vì không hình thànhđược các mặt và phương trượt

Tác động của biến dạng dẻo đến tổ chức tế vi:

+ Do quá trình trượt tạo lên các đường trượt và giảitrượt, mạng tinh thể ở vùng xung quanh mặt trượt bị xôlệch mức độ biến dạng càng lớn, mức độ xô lệch mạngtinh thể càng cao

+ Trong quá trình biến dạng dẻo, hình dạng hạt thayđổi rất nhiều Nếu độ biến dạng bé (1-5% ) do các hạt cóphương mạng định hướng khác nhau Sự biến dạng trên cáchạt là không đồng đều, có hạt bị biến dạng nhiều, có hạtchưa biến dạng Với độ biến dạng lớn (>40-50%) các hạtkim loại bị chia cắt và trở nên nhỏ hơn các pha thứ hai hoặctạp chất bị nhỏ vụn ra, rồi kéo dài ra theo phương biếndạng (cán kéo, ép) Tổ chức thớ làm cho cơ tính kim loạikhông đều theo mọi phương Kéo kim loại theo chiều dọc thớthấy có độ bền cao hơn

+ Trong quá trình trượt có kèm theo sự quay của cácmặt và phương trượt với xu hướng tiến dần về trục biếndạng chính Mức độ biến dạng càng lớn, mức độ quaycàng nhiều và đến một lúc nào đó các hạt đều có phươngmạng định hướng giống nhau Hiện tượng này gọi là địnhhướng phương mạng

Aính hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất :

+ Sau biến dạng dẻo trong kim loại có tồn tại ứngsuất dư Chia làm hai loại lớn : ứng suất dư tế vi và ứngsuất dư thô

-Ứng suất dư tế vi là loại ứng suất tồn tại ởtrong kim loại sau khi bỏ tải trọng biến dạng và được cânbẳng trong phạm vi từng phần nhỏ của hạt hay trong từnghạt.

- Ứng suất dư thô tồn tại ở trong cả thể tích kimloại sinh ra do biến dạng không đồng đều trên tòan tiết diệnmẫu

+ Biến dạng dẻo làm biến đổi cơ tính của kim loại Kếtquả có giá trị thực tiễn của biến dạng dẻo là sự biếnđổi mạnh cơ tính của kim loại theo chiều hướng tăng bềnhay còn được gọi là hóa bền, làm tăng giới hạn bền, giớihạn chảy, giới hạn đàn hồi, độ cứng

+ Biến dạng dẻo làm biến đổi lý hóa tính của kim loại.Biến dạng dẻo làm tăng xô lệch mạng, làm nhỏ hạt, cácyếu tố này làm giảm tính dẫn điện

1.2.3 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo :

Giả sử trong vật thể hòan tòan không có ứng suất tiếpthì vật thể có ba dạng ứng suất chính sau :

- Ứng suất đường : m a x  1

2

- Ứng suất mặt : max (  )

 1 22

- Ứng suất khối : max (max max)

2

Nếu 1 = 2 = 3 thì  = 0 và không có biến dạng Ưïngsuất chính để kim loại biến dạng dẻo là giới hạn chảy ch

Điều kiện biến dạng dẻo :

- Khi kim loại chịu ứng suất đường: 1  ch max= ch

2

- Khi chịu ứng suất mặt : 1 2 =ch

- Khi chịu ứng suất khối : mãmin ch

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau biến dạng đàn hồi.Thế năng của biến dạng đàn hồi ở đây A0 - thế năng để thayđổi thể tích vật thể trong trạng thái ứng suật khối, thếnăng của biến dạng đàn hồi theo định luật Húc được xácđịnh :

A= (11+22+33)/3 (1)Như vậy, biến dạng tương đối theo định luật Húc :

Ở đây  : hệ số Pyacon tính đến vật liệu biến dạng

E : Mođun đàn hồi của vật liệu

Thế năng làm thay đổi thể tích bằng :

Đây gọi là phương trình năng lượng của biến dạng dẻo

1.3 Tính dẻo :

1.3.1 Định nghĩa tính dẻo :

Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạngdẻo của kimloạidưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy.Thực nghiệm cho thấy tác dụng ứng suất kéo càng ít, néncàng nhiều thì tính dẻo kim loại càng cao

Trạng thái ứng suất kéo khối làm kim loại kém dẻo hơnứng suất kéo mặt và đường.

Trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻocao hơn nén mặt phẳng và đường thẳng

Suy ra: Sơ đồ ảnh hưởng của trạng thái ứng suất đếntính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại sắp xếp theo thứtự tính dẻo tăng dần được biểu diễn như sau:

Theo chiều tính dẻo tăng dần

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo :

a) Aính hưởng của thành phần hóa học :

Thành phần hóa học ảnh hưởng tới tính dẻo và biếndạng của kim loại và hợp kim Thành phần hóa học hợp kimquyết định bởi nguyên tố cơ bản Nguyên tố hợp kim và tàpchất Nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnhhưởng quyết định tới tính dẻo của kim loại

Nguyên tố hợp kim: khi hợp kim hóa, nguyên tố hợp kimcó thể tạo với kim loại cơ sở những liên kết kim loại Cácnguyên tố hợp kim còn làm xô lệch mạng, làm cản trở qúatrình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp

Nguyên tố tạp chất: Tạp chất trong kim loại ảnh hưởngđến tính dẻo của nó Tạp chất dễ cháy thường tập trung ởvùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể tại đây do đólàm tính dẻo kim loại kém đi

b) Aính hưởng của tổ chức kim loại:

Trong các dung dịch đặc, các nguyên tử của nguyên tốhợp kim hay tạp chất tạo ra nhiều sai lệch làm rối loạnmạng tinh thể của tổ chức kim loại cơ sở, do đó cản trở sựtrượt làm cho kim loại khó biến dạng Tuy nhiên, các nguyêntố hợp kim khác nhau thì ảnh hưởng đến cơ tính cũng nhưnhau

Trong hợp kim có tổ chức là hỗn hợp cơ học, nếu độhạt khác nhau, sự sắp xếp của các hạt lộn xộn cũng làmcản trở quá trình trượt Hình dạng các hạt cũng có ảnhhưởng lớn đối với tính dẻo

a b c d

e Hình 5

Tổ chức kim loại thỏi đúc hạt thô, không đồng đều kémdẻo và kém bền Tổ chức này đem ủ để hạt đông đều thìđộ dẻo tăng, độ cứng giảm Nếu đem gia công áp lực thì tổchức hạt biến thành tổ chức thớ cơ tính cao hơn.

Tổ chức kim loại càng nhiều pha, mạng tinh thể càngphức tạp thì tính dẻo càng kém Tổ chức kim loại hạt nhỏmịn và đồng đều thì độ dẻo tăng, độ bền tăng

1.4.Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực

1.4.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo:

Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻocó xảy ra biến dạng đàn hồi Quan hệ giữa lực và biếndạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo qui luật Huc

Do đó kích thước chi tiết sau khi gia công khác với kỹthuật của chi tiết đang gia công

1.4.2.Định luật ứng suất dư:

Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng đượcsinh ra một ứng suất dư cân bằng nhau

Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đau khi biếndạng làm giảm tính dẻo, độ bền và độ dai va chạm làm chovật thể biến dạng hoặc phá hủy Khi phân tích ứng suấtchính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu qủa donó sinh ra

1.4.3.Định luật thể tích không đổi:

Thêí tích của vật thể trươc và sau khi cán không biếndạng

Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiềudài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

Xét một vật thể có kích thước biến dạng và sau biếndạng là:

=3

(3) Là phương trình diều kiện thể tích không đổi Khi tồn tại bằng úng biến chính thì đầu của ứng biếnphải trái dấu với hai ứng biến kia và có trị số bằng tổnghai ứng biến kia

1.4.4.Định luật trở lực bé nhất:

Trong quá trình biến dạng các chất điểm của vật thểsẽ di chuyển theo phương nào có trở lực bé nhất

Đường đi của chất điểm xác định theo nguyên tắc:

Hướng di chuyển của một điểm bất kỳ nào trên mặtphẳng thẳng góc vơi phương của lực tác dụng sẽ theohướng thẳng góc với chu vi mặt phẳng ấy

Ví dụ: ta có sơ đồ di chuyển của kim loại khi ép mộtthanh kim loại hình lăng trụ chữ nhật

1.4.5.Định luật đồng dạng:

Trong điều kiện biến dạng đồng dạng,hai vật thể cóhình dạng hình học đồng dạng nhau.Nhưng kích thước khácnhau sẽ có áp lực đơn vị biến dạng như nhau:

Nếu gọi a.1,b1,c1,F1,v1 là kích thước diện tích và thể tíchcủa vật thể 1,a2,b,c2,F2,v2 là của vật thể 2

Gọi p1, p2, A1, A2 là lực và công biến dạng tác dụng lênvật thể 1 và 2

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG

ÁP LỰC 2.1 Phương pháp gia công áp lực :

Gia công kim loại bằng áp lựclà một trong nhữngphương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và các sảnphẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia côngcắt gọt

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cáchdùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nónghoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi,kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại màkhông phá hủy tính liên tục và độ bền của chúng

a) Đặc điểm:

Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không nhữngthay đổi hình dạng, kích thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hóatính của kim loại như kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều,khử các khuyết tật do đúc gây nên, nâng cao cơ tính và tuổibền của sản phẩm

b) Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực:

Có thể chia làm hai ngành chính:

+ Cán, kéo, ép thuộc ngành luyện kim

+ Rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm thuộc ngành Cơ Khí.Sản phẩm của gia công áp lực được dùng nhiều trongcác xưởng Cơ Khí, chế tạo hoặc sửa chửa chi tiết máy,trong các ngành xây dựng, kiến trúc, cầu đường,đồ dùnghàng ngày

c) Các hình thức gia công kim loại bằng áp lực:

Gia công nóng: Là hình thức gia công áp lực thực hiện

ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại

Thực tế nhiệt độ gia công nóng là :

Tuy nhiên gia công nóng có nhược điểm : Ổí trạng tháinóng khó gia công những chi tiết nhỏ và mỏng, vì dễ cháyhỏng Kim loại nung ở nhiệt độ cao đễ bị oxy hóa tạo nênlớp vẩy oxýt phủ trên bề mặt vật gia công làm cho độ bóng,

độ chính xác gia công thấp, chất lượng lớp bề mặt vật giacông thấp.

Khi gia công ở trạng thái nóng, nếu ngừng gia công ởnhiệt độ cao, tức độ làm nguội vật gia công qua lớn dễ gâybiến dạng, cong vênh hoặc nứt nẻ

* Gia công nguội :

Gia công nguội là hình thức gia công áp lực ở nhiệt độmà tại đó không xảy ra quá trình kết tinh lại

Nhiệt độ gia công nguội xác định theo biểu thức :

Tg/c nguội = Tkết tinh lạiĐặc điểm:

- Gia công nguội đạt độ chính xác, độ bóng và chấtlượng bề mặt cao hơn gia công nóng

- Gia công nguội kim loại không bị oxy hóa, không bị cháynên không hao phí kim loại, vật gia công không bị hao hụt

2.2 Phương pháp cán kim loại:

Cán là một phương pháp chủ yếu trong kỹ nghệ gia côngáp lực gần 3/4 khối lượng thép được sản xuất ra từ cácnhà máy luyện kim là sản phẩm của cán với tác dụng:Tấm,hình, ống, dạng đặc biệt khác với các phương pháp gia côngáp lực khác

( kéo, ép, rèn, dập ) quá trình biến dạng kim loại khi cánđược thực hiện bởi sự quay liên tục của các trục cán, vìvậy cán là một phương pháp có năng suất cao Các máy cánhiện đại có khả năng Cơ Khí Hóa và Tự Động Hóa rất cao.Vận tốc trục cán đạt đến 20  40 (m/ ph)

Ở các nước phát triển, kỹ nghệ cán đã được pháttriển rất cao, dây chuyền cán đã được tự động hóa tòanbộ với sự trợ giúp của Kỹ Thuật điện tử và vi tính Côngnghệ cán liên tục đã được sử dụng triệt để, chất lượngbề mặt cũng như hình dáng sản phẩm đã dược hoàn thiện

Ở nước ta hiện nay, đã có các trung tâm luyện cán théptại Thái Nguyên, Biên Hòa, Đà Nẵng và đang xây dựng đểđưa vào sản xuất các nhà máy thép tại Hải Phòng, QuãngNgãi, Thành phố Hồ Chí Minh

2.2.1 Nguyên lý cán kim loại:

Cán là phượng pháp gia công áp lực làm kim loại biếndạng để nhận được hình dạng và kích thước theo yêu cầubằng cách cho đi qua khe hở giữa hai trục quay

2.2.1 Quá trình cán và đặc điểm cán :

Quá trình cán là cho kim loại biến dạng giữa hai trụccán quay ngược chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của

phôi, kết qủa làm cho chiều cao phôi giảm, chiều dài và chiềurộng tăng Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán quyếtđịnh hình dáng của sản phẩm.

Quá trình phôi chuyển động qua khe hở trục cán là nhờ

ma sát giữa hai trục cán với phôi

2.2.2 Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng:

1 Vật cán

2.Trục cán

3.Vùng biến dạng ABCD

4 Tiết diện trung hòa IJ

h1,h2:Chiều cao vật cán trước và sau khi cán(h1h2)

b1,b2:Chiều rộng của vật cán trước và sau khi cán(b1b2)

l1,l2:chiều dài của kim loại trước và sau khi cán

R,D:bán kính và đường kính của trục cán

Gọi  là góc ăn kim loại hay góc tạo bởi cung tiếp xúc

AB giữa bề mặt trục cán và kim loại Máy cán khácnhau, sản phẩm cán khác nhau thì  sẽ khác nhau

- Cung AB = CD = l là chiều dài cung tiếp xúc hay chiềudài của vùng biến dạng

- Góc  = IOB là góc trung hòa, tại đó vận tốc cán kimloại bằng vận tốc của trục cán (Vkl=Vt )

- h1, h2 : Chiều cao của vật cán trước và sau khi biếndạng

Ngoài ra còn có chiều rộng, chiều dài của vật cántrước và sau khi biến dạng

* Lượng ép của kim loại :

Hình 7:Sơ đồ vùng biến dạng khi cán



O'

B

C J

R

1

3 4 I

Lượng ép tuyệt đối (h) là hiệu số chiều cao của vậtcán trước và sau khi biến dạng Lượng ép tuyệt đối đượcbiểu thị bằng công thức :

h = h1-h2 (mm)Lượng ép tương đối  là tỉ số giữa lượng ép tuyệtđối và chiều dày ban đầu của vật cán tính theo % Lượngép tương đối được biểu thị bằng công thức :

 h  h h

h : Lượng ép tuyệt đối

R : Bán kính trục cán

f : Hệ số ma sát 1 05 ,  0 0005 , t

t :Nhiệt độ vật cán

h1 : Chiều cao ban đầu của vật cán.

2.3.2 Hệ số giãn dài khi cán:

Hệ số giãn dài   hay hệ số kéo dài là tỉ số giữachiều dài sau khi cán l2 và trước khi cán l1

 l l

2 1

 : Luôn luôn lớn hơn 1 (vì l2 > l1)

Thể tích kim loại không thay đổi trong suốt quá trìnhcán Nghĩa là đối với sản phẩm có n lần cán thì thể tích Vcủa kim loại luôn luôn không đổi và:

F

F l

ln, l0 : Chiều dài của vật cán sau n lần cán và chiều dài

phôi ban đầu

F0, Fn: Diện tích tiết diện của phốican ban đầu vàthành phẩm sau n lần cán

Từ (1) ta có thể viết :

n

F F

F F

F F

F F

1

1 2

2 3

lg 0  

Vậy

tb n F F

n F F n

tb

 lg  lg lg

0

 =lg1600lg1,lg25153,86=7,8(lần)Chọn số lần cán n=9(lần)

Qua biểu thức trên ta thấy nếu biết được tiết diệnngang ban đầu của phôi cán, tiết diện sản phẩm và biếtđược hệ số gĩan dài trung bình thì tính được ngay ố lầnphải cán

+ Lổ hình hở: Là loại lổ hình mà khe hở giữa hai trụccán nằm trùng với đường tâm của lổ hình.

+Lỗ hình nửa kín: Ở loại lỗ hình này trên trục cán vừacó phần lồi vừa có phần lõm .Khe hở giữa hai trục cánđược cấu tạo ở thành bên của lỗ

Hình 8: Lỗ hinh kín

Hình 9:Lỗ hình hở

x-x Là đường phân chia khe hở giữa hai trục cán

* Về mặt công nghệ người ta chia làm: Lổ hình cán thô,lổ hình trước cán tinh, lổ hình cán tinh Một máy cánthường có hai hệ thống lổ :

- Hệ thống lổ cán tinh

- Hệ thống lổ cán thô

Lổ hình cán thô là loại lổ hình làm cho vật cán bịbiến dạng mãnh liệt về tiết diện ngang, về hình dáng vàkích thước để gần giống sản phẩm đã định

Lổ hình cán tinh là loại lổ hình làm cho vật cán đạt tớihình dáng, và kích thước thật của sản phẩm Lổ hình cántinh bao giờ cũng là lổ hình cuối cùng

3.2 Tính toán thiết kế hệ thống lổ hình :

3.2.1 Phôi :

+ Vật liệu phôi cán : Thép CT51

+ Kích thước ban đầu : 40x40

- Nếu nhiệt độ nung phôi cao quá thì phôi bị cháy hoặcquá nhiệt dẫn tới phế phẩm nhiều

Hình 10: Lỗ hình nửa kín

- Nếu nhiệt độ nung quá thấp thì tính dẻo của kim loạikém, năng suất thấp, chất lượng sản phẩm xấu.

 Vì vậy bước đầu tiên của công nghệ cán thép lànhiệt độ, điều này rất quan trọng

* Phôi ở đây chỉ một loại có hình dáng và kích thướcnhất định : phôi có kích thước : 40x40(mm)

Lượng phôi ở đây chủ yếu được sản xuất tại nhà máy,có thể mua thêm ở các nơi khác

3.2.4 Cách bố trí lổ hình trên trục cán:

Trên máy cán phôi ba trục thường dùng các loại lổ hìnhnhư sau :

a) Bố trí xen kẻ:

Với loại bố trí này chỉ bố trí được ít lổ hình, tốntrục cán Thành thử người ta thường dùng chế độ bốntrục Nghĩa là một trục trên, một trục dưới và hai trụcgiữa Theo cách này khi mà lổ hình trục cán đã mòn nhiều tachỉ cần thay đổi trục giữa

Vậy dùng cách bố trí này thì khi thiết lổ hình sẽ đơngiản hơn

b) Bố trí lên xuống :

Hình13:Bố trí lên xuống Hình 11: Bố trí xen kẻ

Với lối bố trí này rảnh trục giữa được dùng chung chotrục trên và trục dưới Có thể bố trí được rất nhiều lổhình thường bố trí lược cán số lẻ ở dưới và số chẵn ởtrên Từ lổ hình trên chuyển sang lổ hình dưới thép đượclật đi một góc  Còn chuyển từ lổ hình dưới lên lổ hìnhtrên không lật thép.

Như thế thao tác dễ dàng, thời gian phụû ít và dễ cơkhí hóa Nhưng dùng lối bố trí này khi thiết kế lổ hình vàbố trí lổ hình trên trục cán phức tạp

Vì vậy ta dùng cách bố trí lổ hình xen kẻ

3.2.5 Tính toán thiết kế lổ hình trục cán :

Xuất phát từ thành phẩm ta đi tính toán, thiết kếngược lại từ lổ hình tinh đến lổ hình thô

* Sơ đồ lổ hình qua 9 lần cán như sau:

Lổ hình tinh

Hình 14:Lỗ hình tinhThép vằn được cán theo dung sai âm dd=d 0 , 3

5 ,

d là đường kính trong của thép vằn(mm)

Lổ hình tinh đến Lổ hình ôvan trướng tinh (9-8)

1.Xác định hệ số giản dài trong lổ hình tròn:

Ta có :hov=d1+kb1(bTBov-hTBov) =d1+kb1(0,74bov-0,8d1)

hov=(1+0,8kb1)-0,74bovkbtỷ số: a=b h

bov= do- bov = do-kbov (

o

o d

F

-0,74hov)

= do- kb(0,8do-0,74hov)

=(1-0,8kb)do+0,74kbhovkbovTrong đó:





hov= ov

b

o b

ak

d k







74,01

)8,01

bov=( 1 20

2

)74,01(

)8,01(

b

ak

ad b k

) 74 , 0 1 (

) 8 , 0 1 (

b

o b

ak

ad k

) 74 , 0 1 (

) 8 , 0 1 (

b

bk

k a

ov b

h

k h

 ) 0,741

(

hov= b ov

ov b k a

C k







74,0

)1

bov=a b ov

ov b k a

C k







74,0

)1

25

ov=

ov

v F

F

=

222

v F

=

2

2

)1

(

)74,0(

33,1

ov b ov

ov

ov b ov

ov

k h

b

k h

74,0(

ov b

ov b ov

k a

k a

ov

ov h

v b

v

ov

b k C

k

b

.74,0)

76,029,1

bov=

b v b vak

aC k







 74 , 0 1

) 76 , 0 29 , 1

hov =

b v b vak

C k







 74 , 0 1

) 76 , 0 29 , 1

Diện tích phôi ô van cán trong lổ hình vuông

Fov=0,74bovhov =

) 74 , 0 1 (

) 76 , 0 29 , 1 ( 74 ,

v b

b vak

aC k

v=

v

ov F F

=

b v

b ak

k a







74,01

)76,09,1.(

.755,

[3]A=3,v=1,5 ; kb =0,5

 bov=

b v b vak

aC k







 74 , 0 1

) 76 , 0 29 , 1

=(1,2910,076,74.0.,35.).0,35.17,17 =30(mm)

 hov=303 =10(mm)

Hình 17:Lỗ hình ôvan3.Từ ô van sang vuông

Tương tự ta có

R39 R4

30