Ngoài ra, việc thép nhập khẩu giá rẻ từ Trung Quốc tràn vào ngày càng nhiềucũng gây khó khăn lớn cho doanh nghiệp, nhất là thép hợp kim có chứa nguyên tốBoron nhập khẩu từ Trung Quốc, là
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-o0o -KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN : KM LOẠI VÀ HỢP KIM
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
HỌ VÀ TÊN : TRẦN VĂN TÍN MSSV : V1003426NGÀNH : CÔNG NGHỆ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM LỚP : VL10KL
1-Đầu đề đồ án : Trục cán máy cán ba trục
2-Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu ) :
+ Thiết kế hệ lỗ hình cán thép trên máy cán ba trục
+ Xác định các thông số máy, số liệu phôi, kích thước sản phẩm
+ Xác định hệ lỗ hình cho đề tài
+ Tính toán số lần cán dựa theo các thông số đề bài
+ Vẽ và trình bày hệ lỗ hình theo yêu cầu
+ Hoàn thành đề tài đúng thời gian
3-Ngày giao nhiệm vụ đồ án :
4-Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
5-Họ tên thầy hướng dẫn : Th.s NGUYỄN ĐĂNG KHOA
Nội dung và yêu cầu ĐAMH đã được thông qua bộ môn
Ngày … Tháng… năm 2014
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN THẦY GIÁO HƯỚNG DẪN
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang từng bước phát triển đất nước một cách mạnh mẽ, điều đó đồng nghĩavới việc rất nhiều công trình nhà dân dụng và công nghiệp được xây dựng lên Vì thế nhucầu về vật liệu xây dựng nói chung cũng như thép dùng làm cốt bêtông nói riêng là rấtlớn
Để có thể đáp ứng được nhu cầu đó, ngày càng nhiều nhà máy và công ty sản xuấtthép cán ra đời nhằm góp phần cung cấp nguyên vật liệu không chỉ cho xây dựng hạ tầng
cơ sở, mà còn cho các ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, giao thông vận tải, nông nghiệpv.v
Việc nắm bắt những kỹ năng liên quan tới việc thiết kế quy trình công nghệ và thiết bịtrong nhà máy cán nói riêng và nhà máy sản xuất thép nói chung đối với sinh viên ngành
CNVL Kim loại là vô cùng quan trọng Quá trình thực hiện ĐAMH Trang thiết bị và sản xuất kim loại là một bước quan trong cho sinh viên tổng hợp và xâu chuỗi lại các kiến thức đã được cung cấp và là sự chuẩn bị cần thiết cho TTTN và LVTN trong thời
gian tới
Với sự hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình của thầy ThS Nguyễn Đăng Khoa, em đãhoàn thành tốt đề tài được giao Tuy nhiên, do vốn kiến thức vẫn còn hạn chế và chưa cónhiều kinh nghiệm trên thực tế, nên luận văn này mắc nhiều sai sót không tránh khỏi Rấtmong các thầy, cô và bạn đọc góp ý để có thể hoàn thiện hơn
Trang 4MỤC LỤC
Trang Lời nói đầu
Phần 1- Tổng quan nghành thép 1
1.1 sản lượng thép trên thế giới và ở nước ta 1
1.1.1 sản lượng thép trên thế giới năm 2013 3
1.1.2 Sản lượng thép nước ta năm 2013 3
1.2 Tổng quan thị trường thép năm 2014 và dự báo 4
Phần 2 – Cơ sở lý thuyết về trục cán 6
2.1 Sơ lược về máy cán 6
2.2 Cấu tạo của trục cán 6
2.3 Phân loại trục cán 8
2.4 Vật liệu làm trục cán 10
2.5 Thiết kế lỗ hình trục cán 11
2.6 Các bước tính toán lỗ hình cán thô 12
2.7 Thiết kế lỗ hình cán tinh 14
2.8 Khả năng chịu lực của trục cán 20
2.9 Nghiệm bền trục cán 21
2.10 Tính lực cán, momen cán, công suất động cơ 22
Phần 3 – Tính toán và thiết kế 28
3.1 Các thông số ban đầu 28
3.2 Tính toán và thiết kế 28
Phần 4 – Kết luận 30
Tài liệu tham khảo 31
Trang 5
DANH SÁCH KÍ HIỆU
1 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ:
Hình 1.1 Sản lượng thép thô hằng năm(biểu đồ cột)
Hình 1.2 Sản lượng thép thô hằng năm(biểu đồ đường)
Hình 1.3 Tỉ trọng sản lượng thép thô của thế giới năm 2012-2013
Hình 2.7 Sơ đồ biến dạng trong lỗ hình khi cán thép gió
Hình 2.8 Cấu tạo lỗ hình tinh khi cán thép góc
Hình 2.9 Cấu tạo lỗ hình tinh có xét đến khả năng co khi nguội và nắn
Trang 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP
1.1 Sản lượng thép trên thế giới và ở nước ta
1.1.1 Sản lượng thép trên thế giới năm 2013
Theo báo cáo công bố ngày (23/1/2014), Hiệp hội thép thế giới (World SteelAssociation) cho biết sản lượng thép thô trên thế giới tăng 1,607 tỷ tấn vào năm
2013, tăng 3,5% so với năm 2012 Sự tăng trưởng này chủ yếu từ Châu Á và TrungĐông Bên cạnh đó, các khu vực khác có sản lượng thép giảm so với năm 2012
Hình 1.1: Sản lượng thép thô hằng năm (Đơn vị: Triệu tấn)[6].
Sản lượng thép thô hằng năm của Châu Á và năm 2013 là 1080,9 triệu tấn tăng6,0% so với năm 2012 Sản lượng các khu vực khác của thế giới tăng nhẹ từ 65,7%
ở năm 2012 lên 67,3% ở năm 2013 Sản lượng thép thô của Trung Quốc đạt 779,0triệu tấn, tăng 7,5% so với năm 2012 Sản lượng thép thô của Trung Quốc so với thếgiới tăng từ 46,7% ở năm 2012 lên 48,5% ở năm 2013 Sản lượng của Nhật là 110,6triệu tấn trong năm 2013, tăng 3,1% kể từ năm 2012 Sản lượng thép thô của HànQuốc là 66,0 triệu tấn, giảm 4,4% so với năm 2012
Châu Âu ghi nhận rằng sản lượng thép thô giảm 1,8% so với năm 2012, vớisản luợng vào năm 2013 là 110,6 triệu tấn Sản xuất thép thô ở Đức là 42,6 triệu tấnvào năm 2013, vẫn sản xuất cùng cấp độ như trong năm 2012 Sản xuất thép thô ởItaly là 24,1 triệu tấn vào năm 2013, giảm 11,7% vượt mức so với năm 2012 Sảnlượng thép thô ở Pháp trong năm 2013 là 15,7 triệu tấn, tăng 0,5% so với năm 2012.Sản lượng của Tây Ban Nha đạt 13,7 triệu tấn trong năm 2013, tăng 0,7% so vớinăm 2012
Trang 7Trong năm 2013, sản lượng thép thô của Bắc Mĩ là 119,3 triệu tấn, giảm 1,9%
so với năm 2012 Sản xuất thép thô ở Hợp chủng quốc Hoa Kì (US) là 87,0 triệutấn, giảm 2,0% so với năm 2012
Cộng đồng các quốc gia độc lập (CIS) cho thấy rằng sản xuất thép của họ giảm1,8% trong năm 2013, sản lượng thép thô là 108,9 triệu tấn Nga sản xuất được 69,4triệu tấn thép thô, giảm 1,5% so với năm 2012 và Ukrine nhận định rằng sản lượngcủa họ giảm 0,5% vào cuối năm với con số là 32,8 triệu tấn
Sản lượng thép thô hằng năm ở Nam Mĩ là 46,0 triệu tấn trong năm 2013 vàgiảm 0,8% so với năm 2012 Brazil sản xuất 34,2 triệu tấn thép thô trong năm 2013
và giảm 1,0% so với năm 2012
Hình 1.2: Sản lượng thép thô hàng năm [6].
1.1.2 Sản lượng thép nước ta năm 2013
Theo báo cáo của Bộ Công thương, sản lượng thép các loại của Việt Nam năm
2013 ước tính đạt 10,81 triệu tấn, tăng 1,7% so với năm 2012, trong đó sản lượngthép của Tổng công ty Thép (VSA) ước tính đạt 1,29 triệu tấn, giảm 2,9%
Tính bình quân cả giai đoạn 2011-2013, sản lượng sản xuất thép các loại của cảnước giảm 1,5%, còn sản lượng của VSA giảm 4,1%
Bộ Công Thương cho biết tình hình sản xuất và tiêu thụ thép trong năm 2013
và giai đoạn 2011-2013 gặp rất nhiều khó khăn do mất cân đối về cung-cầu Năm
2011 là năm thực hiện Nghị quyết 11/NQ-CP của Chính phủ về cắt giảm đầu tưcông, tạm dừng vẫn ở mức thấp, không ổn định
Trang 8Ngoài ra, việc thép nhập khẩu giá rẻ từ Trung Quốc tràn vào ngày càng nhiềucũng gây khó khăn lớn cho doanh nghiệp, nhất là thép hợp kim có chứa nguyên tốBoron nhập khẩu từ Trung Quốc, làm cho các doanh nghiệp sản xuất trong nướcphải giảm sản lượng, sản xuất cầm chừng, nhiều doanh nghiệp có thời điểm chỉ sảnxuất 40-50% công suất, làm tăng chi phí cố định trên mỗi tấn sản phẩm.
Hình 1.3: Tỉ trọng sản lượng thép thô của thế giới năm 2012 – 2013 [6].
Theo Bộ Công Thương, năm 2014 và 2015 tình hình thị trường thép sẽ khôngcải thiện đáng kể Dự báo sản lượng toàn ngành thép năm 2014-2015 chỉ tăngkhoảng 2-4% so với năm 2013, đáp ứng đủ nhu cầu thép trong nước và xuất khẩu
Cụ thể, sản lượng thép các loại năm 2014 dự báo đạt 11,02 triệu tấn, tăng 1,9%
so với năm 2013, còn sản lượng năm 2015 ước tính đạt 11,53 triệu tấn, tăng 4,6% sovới năm 2014
Những năm tới, khi Việt Nam hội nhập sâu vào nền kinh tế thế giới, hàng ràothuế quan phải giảm dần theo lộ trình cam kết WTO và AFTA, thép nhập khẩu từTrung Quốc và các nước trong khu vực ASEAN với ưu thế giá rẻ sẽ càng tạo thêm
áp lực cạnh tranh cho các doanh nghiệp trong nước, trong khi doanh nghiệp thép lạiphải đối mặt với các vụ kiện chống phá giá tại một số quốc gia, cho nên ngành thépcần đẩy mạnh đầu tư nghiên cứu, đổi mới công nghệ sản xuất, nâng cao năng lựccạnh tranh cũng như tích cực tìm kiếm thị trường xuất khẩu tiềm năng trong khu vựccũng như trên thế giới Ngành thép cũng cần tiếp tục tập trung đầu tư năng lực sảnxuất phôi thép nhằm tăng tính chủ động về nguồn nguyên liệu, giảm phụ thuộc vàonguồn phôi nhập khẩu
1.2 Tổng quan thị trường thép năm 2014 và dự báo
Do nhu cầu thép cả nước năm 2014 không tăng đột biến, nên công suất sản xuất thépvẫn dư thừa, cạnh tranh giữa các công ty trong nước vẫn diễn ra mãnh liệt và sẽ xuất hiện
Trang 9thêm một số công ty sẽ ngừng sản xuất do không còn tính cạnh tranh, sản phẩm có giáthành cao so với các công ty có năng suất cao và giá thành hạ nhờ công nghệệ̣ và thiết bịtiên tiến.
Theo thông tin từ Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA), tháng 1/2014 lượng thép xâydựng bán ra giảm sâu so với tháng trước là 36,49% và giảm 41,78% so với cùng kì
Trong tháng 1/2014, do tiêu thụ chậm nên các công ty chỉ sản xuất 319.975 tấn,giảm 29,14% so với tháng trước, và giảm 5,26% so với cùng kì Con số này cho thấy cáccông ty đã tự định lượng cho mình việc sản xuất cùng với lượng tồn phù hợp
Do thị trường đầu năm quá ảm đạm nên tính đến ngày 31/1/2014 lượng thép xâydựng tồn ở các công ty lên tới 436.748 tấn, con số này khá cao so với dự định ban đầu.Theo VSA, con số này đảm bảo gối đầu cho tháng tiếp heo Lượng phôi còn tồn trongtháng 12/2013 khoảng 400.000 tấn cũng hoàn toàn đáp ứng đủ nguyên liệu cho các nhàmáy cán thép trong nước
Trong lúc thép xây dựng khó tiêu thụ nhưng sản phẩm ống thép tiêu thụ vẫn giữ mứctăng trưởng tương đương như tháng 12/2013 là 68.045 tấn, tăng 0,772% so với cùng kỳnăm trước và tính đến ngày 31/1/2014 tồn kho 23.766 tấn
Hiệp hội Thép Việt Nam dự báo, do ảnh hưởng của việc nghỉ Tết Nguyên đán kéodài, nên không chỉ tháng 1/2014 mà tháng 2 ngành thép vẫn tiếp tục gặp khó, thậm chíđầu ra còn kém hơn so với tháng 1/2014 Tuy nhiên, bước sang tháng 3 có khả năng thịtrường sẽ phục hồi trở lại do nhiều công trình đi vào xây dựng Ngành thép hy vọng lượngthép xây dựng bán ra thị trường sẽ nhiều hơn so với tháng 1 và 2/2014
Theo số liệu thống kê sơ bộ của TCHQ, nhập khẩu sắt thép tháng đầu năm 2014giảm cả về lượng và trị giá, giảm lần lượt 24,50% và giảm 24,30% tương đương với 581,6nghìn tấn, trị giá 413,4 triệu USD
Về thị trường nhập khẩu, với vị trí địa lý thuận lợi, Trung Quốc vẫn là thị trườngchính, chiếm 37,3% tổng lượng sắt thép nhập khẩu, với kim ngạch 152,7 triệu USD, tăng9,99% về lượng và tăng 5,14% về trị giá so với tháng 1/2013
Thị trường nhập khẩu nhiều sắt thép đứng thứ 2 sau Trung Quốc là Nhật Bản với
124 nghìn tấn, trị giá 84,8 triệu USD, tuy nhiên so với cùng kỳ năm trước, nhập khẩu từthị trường này lại giảm cả về lượng và trị giá, giảm lần lượt 48,25% và giảm 43,13%.Tháng đầu năm 2014 này, nhập khẩu sắt thép của Việt Nam có thêm thị trườngUcraina với lượng nhập là 52 tấn, trị giá 54,2 nghìn USD, tuy nhiên lại thiếu vắng các thịtrường Bỉ, Braxin, Đan Mạch, Mehico, Hongkong, Nga, Philippin, Thổ Nhĩ Kỳ
Nhìn chung, nhập khẩu sắt thép của Việt Nam từ các thị trường trong tháng đềugiảm cả lượng và trị giá, số thị trường giảm chiếm trên 65%
Trang 10Đáng chú ý, Việt Nam nhập khẩu sắt thép từ thị trường Tây Ban Nha chỉ có 98 tấnthép, trị giá 93,5 triệu USD, nhưng lại là thị trường có tốc độ tăng trưởng mạnh về khốilượng, tăng 390% và tăng 101,99% về trị giá so với cùng kỳ năm 2013.
Bảng 1.1: Thống kê sơ bộ của TCHQ về nhập khẩu sắt thép tháng 1/2014 của 10 nước đứng đầu - ĐV: Lượng (tấn); Trị giá (USD)
Thị trường Lượng NK tháng 1/2014 Trị giá Lượng NK tháng 1/2013 Trị giá Lượng % So sánh Trị giá
Trung Quốc 217.177 152.711.859 197.456 145.246.617 9,99 5,14Nhật Bản 124.029 84.846.542 239.650 149.202.247 -48,25 -43,13Hàn Quốc 106.252 78.989.681 132.290 109.359.699 -19,68 -27,77Đài Loan 87.600 56.669.382 119.564 79.428.431 -26,73 -28,65
Chương 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRỤC CÁN
2.1 Sơ lược về máy cán
Máy cán là loại máy gia công kim loại bằng áp lực (không tạo phoi) để cán ra cácsản phẩm có hình dáng, kích thước nhất định
Máy gồm 3 bộ phận chính (hình 1): nguồn động lực, bộ phận truyền động và các giácán
Trang 11Hình 2.1 Máy cán
- Nguồn động lực: là động cơ dẫn trục cán để thực hiện quá trình cán ép kim loại
- Bộ phận truyền động: gồm khớp nối trục, hộp giảm tốc, hộp chia mômen (hộpbánh rang chữ V), trục truyền (trục nối)
- Giá cán: là nơi trực tiếp làm biến dạng kim loại, gồm các bộ phận: thân giá cán;các trục cán; các gối đỡ và ổ đỡ trục cán; các cơ cấu điều chỉnh, cố định và cânbằng trục cán; cơ cấu dẫn hướng; cơ cấu an toàn; chân đế giá cán Bài báo cáo nàychỉ đi sâu về trục cán
Trang 12Nếu cán phôi hoặc cán hình, thân trục có tiện rãnh, khi phối hợp với trục cáncùng đôi sẽ tạo thành lỗ hình Trục cán này gọi là trục có rãnh.
Nếu cán thép tấm hoặc thép lá, thân trục cán là hình trụ trơn tròn hoặc hìnhtang trống không có rãnh Trục cán loại này gọi là trục trơn
Lấy kích thước đường kính trục cán D làm chuẩn, các kích thước khác có quan hệvới D như sau:
a L(mm) là chiều dài bề mặt làm việc của trục được tính theo tỷ lệ sau :
- Đối với giá cán 2 và 3 trục :
L/D = (2,2 ÷ 2,7) cho máy cán phá L/D = (1,6 ÷ 2,5) cho máy cán hình,cán ốngL/D = (2,2 ÷ 2,8) cho máy cán tấm
- Đối với giá cán 4 trục và nhiều trục :
L/D = (3 ÷ 5) cho trục làm việc L/D = (1,5 ÷ 2,5) cho trục tựa
- Đối với các máy cán tấm mỏng,băng thép mỏng và giấy kim loại D có thểlấy theo kinh nghiệm sau :
Trang 13Chú ý: đối với các ổ lăn dùng vòng bi thì d phải lấy theo bằng đường kính trong của
vòng bi đã chọn có dung sai lắp ghép dương (+) để ghép căng ( chặt) với vòng bi
Dựa theo kết cấu của đầu nối và cổ trục:
a.Trục có đầu nối hoa mai: loại này thường dùng khi lượng điều chỉnh giữa hai trụckhông lớn lắm, thường lắp ở ổ trượt và được bố trí trên máy cán hình, máy cán tấm
b.Trục cán có đầu nối dẹt: Nó được nối với đầu nối vạn năng của trục truyền động,truyền được momen xoắn khá lớn và cho phép lượng điều chỉnh khe hở giữa hai trục cũngkhá lớn Nó thường được lắp kèm theo ổ trượt và được bố trí ở máy cán hoặc máy cántấm
Hình 2.3 Trục cán có lỗ hình
c.Trục cán có đầu nối tròn, xẻ rãnh: Nó thường được lắp kèm ổ đỡ lăn, lượng điềuchỉnh khe hở rất nhỏ và thường dùng trong máy cán tấm
Trang 14d.Trục cán có cổ hình côn (trục cán ổ ma sát ướt): Nó thường được lắp kèm với masát ướt và dùng trong máy cán tấm nguội, với lượng điều chỉnh khe hở giữa hai trục rấtnhỏ.
Dựa vào cấu hình của thép được cán
Trang 15Trục cán phôi, cán thép hình, càn nóng thép tấm thường được làm bằng thép hợpkim chất lượng cao như 40XH, 50XH, 60XH, 40X … hoặc làm bằng gang cầu (gang biếntrắng) Trục cán nguội thép tấm thường làm bằng các loại thép 9XC, 9XΦ, 9X2, 9X2MΦ,65XHM, 75XM, 9X2B, 45XMH và gang biến trắng … Nước ta chưa có nhà máy cánthép tấm nóng, tuy nhiên nhiều cơ sở và xí nghiệp sản xuất vẫn cán thép tấm nguội và đãdung các loại thép 9X, X15 làm trục cán.
Trang 16Trục cán của máy cán khai phôi, máy cán thô, cần có độ bền cao, còn yêu cầu về độcứng thấp hơn một chút Vì vậy những trục cán này có thể làm bằng thép carbon rèn, thépđúc, có trường hợp có thể làm bằng gang chất lượng cao.
Trục tựa của máy cán thép tấm có yêu cầu cao về khả năng chống uốn và chốngmòn Vì vậy loại trục này thuòng được chế tạo thành hai lớp: lõi là thép hợp kim thấp, vỏ
là thép hợp kim cao
Trục mềm: độ cứng HB = 150 ÷ 250 (hay HRC = 30 ÷ 40) Loại trục này thường chếtạo bằng thép đúc, thép rèn, gang xám và thường được dùng trong máy cán khai phôi.Trục nửa cứng: độ cứng HB = 250 ÷ 350 (hay HRC = 40 ÷ 60) Loại trục nàythường chế tạo bằng thép đúc, thép đúc, thép rèn, gang tôi và thường được dùng trongmáy cán thô, máy cán hình cỡ lớn, trục đỡ của máy cán tấm bốn trục
Trục cứng: độ cứng HB = 400 ÷ 600 (hay HRC = 60 ÷ 85) Loại trục này thườngdùng ở giá cán tinh của máy cán tấm mỏng, tấm dày cỡ trung, máy cán hình cỡ nhỏ và cỡtrung
Trục rất cứng: độ cứng HB = 600 ÷ 800 (hay HRC = 85 ÷ 100) Loại trục nàythường được chế tạo bằng thép hợp kim Crom hoặc thép hợp kim khác, và thường đượcdùng trong máy cán nguội
Nói chung, để chế tạo trục cán nóng có thể dùng thép 55, thép 50Cr, 60Cr, 50CrMo,60CrMo, để chế tạo trục cán nguội có thể dùng thép 9Cr, 9Cr2
+ Bước 2: Xác định số lượng ép (µ) ở những lần cán đầu tiên theo góc ăn cho phép, các lần sau phải xem xét theo độ bền trục, công suất động cơ, chất lượng sản
Trang 17Xác định kích thước phôi ban đầu trên cơ sở dung sai âm.
Thiết kế lỗ hình phải xuất phát từ kích thước sản phẩm Quá trình thiết kế lỗ hình bắt buộc theo hướng ngược với hướng cán
+ Bước 4: Tính toán lượng giãn rộng trong lỗ hình phải chính xác
Phân bố số lần cán hợp lý để bảo đảm năng suất cao và phụ tải đều trên các giá cán
+ Bước 5: Tính tải trọng động cơ và độ bền trục
Cụ thể các bước tính toán thiết kế lỗ hình thô, trung và tinh được trình bày bên dưới:
2.6 Các bước tính toán lỗ hình cán thô ([7],trang 37)
Từ những ưu nhược điểm trên và công nghệ sản xuất của nhà xưởng nên chọn hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật vuông là phù hợp nhất
+ Bước 1: tính kích thước và diện tích phôi ban đầu ở trạng thái nóng
+ Bước 3: tính đường kính lăn trung bình:
Trang 18+ Bước 4: tính lại góc ăn theo công thức 2.4 ([1], trang 36) sau đó so sánh với góc
ăn tra từ đồ thị hình 2.8 bên dưới (theo [1], trang 97), nếu nhỏ hơn thì lượng ép chọn ởbước 2 là thỏa mãn
+ Bước 4: tính lượng giãn rộng ([10], trang 15) và các thông số của lỗ hình
Trang 19h n , h n-1 : chiều cao phôi trước và sau khi cán (mm).
+ Bước 5: tính các thông số cấu tạo lỗ hình
+ Bước 6: tính diện tích phôi sao khi cán và tính hệ số lượng ép
Theo [3] ta có công thức tính diện tích phôi sau khi cán:
2.7 Thiết kế lỗ hình cán tinh.
- Hình dáng, kết cấu lỗ hình tinh (theo [6] mục 7.5.2 trang 184)
Nhiệm vụ của lỗ hình tinh là thực hiện nắn thẳng cạnh trước khi hình thành gócvuông ở đỉnh, đồng thời ép chiều dày cạnh (hình 2.12) Chiều rộng của lỗ hình tinh (hìnhchiếu nằm ngang) lấy bằng hoặc lớn hơn chiều rộng của phôi đưa vào lỗ hình tinh đểtránh hiện tượng tóp cạnh Khi tạo biên dạng rãnh của trục trên phải chú ý đến bề mặt(chiều dày) lớp biến trắng (trục gang)
Tránh lỗ hình bị mòn sâu vào lớp gang xám tạo nên độ nhám trên bề mặt sản phẩm
Về cấu tạo lỗ hình tinh thì có thể có 2 loại: lỗ hình tinh với hạn chế giãn rộng và lỗ hìnhtinh giãn rộng tự do (hình 2.13)
Hình 2.6: Sơ đồ biến dạng trong lỗ hình khi cán thép góc
Trang 20Hình 2.7: Cấu tạo lỗ hình tinh khi cán thép góc.
a/ lỗ hình tinh với hạn chế giãn rộng; b/ lỗ hình tinh giãn rộng tự do.
Với lỗ hình tinh hạn chế giãn rộng thì đầu cạnh được gia công tốt do đó đảm bảokích thước bán kính đầu cạnh Song nó dễ tạo bavia, khi điều kiện công nghệ không ổnđịnh (nhiệt độ, trạng thái bề mặt trục, hệ số ma sát…)
Hiện nay người ta thường thiết kế lỗ hình tinh có giãn rộng tự do Ưu điểm của nó là
có thể cán một số loại sản phẩm Khi điều kiện công nghệ thay đổi, nó chỉ làm thay đổikhông nhiều chiều dài cạnh mà không tạo bavia, song bán kính đầu cạnh không được đảmbảo tốt
Hình 2.8 – Cấu tạo lỗ hình tinh có xét đến khả năng co khi nguội và nắn
Thiết kế lỗ hình tinh phải xét khả năng co khi nguội ở đỉnh và dễ nắn trên máy nắn
Vì khi co, đỉnh của thép góc có thể bị thay đổi và sai lệch Cấu tạo lỗ hình có xét hai yếu
tố trên cho ở hình 2.13 và các kích thước cấu tạo theo tỉ lệ như sau:
Đối với lỗ hình tinh:
Trang 21; mmĐối với lỗ hình trung gian:
; mm
Bán kính cong R võng
Sự sắp xếp vị trí lỗ hình tinh trên trục cán đối với thép góc cân thì chỉ cần mỗi cạnhbên làm với phương thẳng đứng góc 450 (không có lực chiều dọc trục)
- Các bước tính toán thiết kế lỗ hình:
+ Bước 1: tính kích thước và diện tích sản phẩm ở trạng thái nóng (có tính đến dungsai âm)
+ Bước 2: chọn số lần cán tinh phù hợp, dựa vào đồ thị hình 2.8 tra các hệ số lượng
ép ở từng lần cán và tính hệ số lượng ép tổng
Hình 2.9: Đồ thị xác định lượng ép tại các lỗ hình cán tinh ([6], trang 188)
+ Bước 3: tính chiều cao phôi và lượng ép tại các giá cán
Trang 22Chiều cao phôi trước khi vào khu vực cán tinh được tính dựa vào µ∑, các chiều caocòn lại tính theo chiều cao phôi trước cán tinh và hệ số lượng ép tại lỗ hình đó theo côngthức 2.16.
(2.29)+ Bước 4: kiểm tra góc ăn α theo công thức 2.17 phải nhỏ hơn góc ăn α tra từ đồ thịhình 2.8
+ Bước 5: tính lượng giãn rộng theo công thức 2.12 với kΔb theo bảng 2.2
Bảng 2.1: Hệ số kΔb trong công thức tính 2.4 khi cán hình
(theo [6], bảng 7.6 trang 187)
Lỗ hình theo
12345
130÷140110÷11595÷1009090
1,051,21,41,52
φ là góc ởđỉnh giảm từ
Trang 23Δφ = φ – 90, (độ) (2.32)
- Các lỗ hình còn lại tính theo công thức ([1],trang 128)
Hình 2.10: Cấu tạo lỗ hình tinh.
+ Bước 7: tính các kích thước cấu tạo lỗ hình:
Trang 24; với ;(mm) (2.38)
Tính tương tự với lỗ hình đầu khu cán tinh, với k ở lỗ hình đầu lớn hơn lỗ hình tinh Sau Đó so sánh B của hai lỗ hình này, nếu thấy B lỗ hình đầu lớn hơn là các giá trị chọn là thõa, nếu không thõa thì giảm k ở lỗ hình đầu Thông thường
Các bán kính uốn cạnh:
(mm) (2.39)(mm) (2.40)(mm) (2.41)(mm) (2.42)(mm) (2.43)(mm) (2.44)
- Các lỗ hình còn lại tính tương tự như lỗ hình trước tinh nhưng:
Trang 25[σu] = 70N/mm2 = 7kG/mm2 đối với trục bằng gang.
[σu] = 120N/mm2 = 12kG/mm2 đối với trục bằng thép
2.9 Nghiệm bền trục cán (theo [4] trang 103, 104).
- Tại thân trục cán: tại đây trục cán chỉ chịu uốn nên nghiệm bền theo điều kiện uốn
Trong đó:
M u: mômen uốn do lực cán sinh ra
W u: mômen chống uốn của trục cán
x: khoảng cách từ tâm cổ trục đến điểm đặt lực (mm).
- Tại cổ trục cán: tại đây vừa chịu uốn vừa chịu xoắn nên nghiệm bền theo σ tđ
[σ tđ] = (35÷40) kG/mm2 đối cới trục cán bằng gang
[σ tđ] = (45÷50) kG/mm2 đối cới trục cán bằng thép
M x = 1,4 M c
- Tại đầu nối trục cán: tại đây chỉ chịu xoắn thuần túy nên nghiệm bền theo τx
Trang 26; (N/mm2, kG/mm2)
2.10 Tính lực cán, mômen cán và công suất động cơ
2.10.1 Lực cán tính theo công thức Êkelun (theo [4] công thức 5.21, 5.22, 5.23,
P tb: áp lực trung bình của kim loại lên trục cán (KN/mm2)
F tx: diện tích tiếp xúc giữa kim loại với bề mặt trục cán (mm2)
Công thức tính diện tích tiếp xúc: