Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:  Lý thuyết về quá trình gia công biên dạng và kỹ thuật cán uốn thép tấm  Thiết kế công nghệ cán tôn sóng ngói.. Yêu cầu đặt ra đối với các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: MÁY CÁN UỐN TÔN SÓNG NGÓI

Người hướng dẫn: Th.S Lưu Đức Hòa

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Phong

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Đức Phong Số thẻ sinh viên: 101130045

Lớp: 13C1A Khoa:Cơ khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Nguyên liệu là tôn mạ cuộn loại : 500kg/cuộn ; 0,2 mm

Biện dạng sóng ngói

Vận tốc cán : 25-30 m/phút

Hệ thống truyền động bằng thủy lực

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

 Lý thuyết về quá trình gia công biên dạng và kỹ thuật cán uốn thép tấm

 Thiết kế công nghệ cán tôn sóng ngói

 Thiết kế động học toàn máy

 Tính toán động học và đông lực học của máy cán uốn tôn

 Tính toán sức bền và thiết kế kết cấu máy

 Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực

 Bản vẽ cơ cấu hai cặp trục cán 1 A0

 Bản vẽ hộp giảm tốc 1 A0

6 Họ tên người hướng dẫn: Lưu Đức Hòa

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 0 1/02/2018

8 Ngày hoàn thành đồ án: 15/05/2018

Ngày tháng năm 2018 ( Ký, ghi rõ họ tên )

Giáo viên bộ môn

( Ký, ghi rõ họ tên )

Lưu Đức Hòa

DUT.LRCC

MỤC LỤC

MỤC LỤC… ………i

LỜI NÓI ĐẦU……… iv

LỜI CAM ĐOAN……….……….v

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ……….….….vi

Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1

1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại 1

1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại 1

1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại 2

1.1.3 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại 4

1.2 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 7

1.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo 7

1.2.2 Định luật ứng suất dư 7

1.2.3 Định luật thể tích không đổi 7

1.2.4 Định luật trở lực bé nhất 8

1.3 Các phương pháp gia công biến dạng 8

1.3.1 Cán kim loại 8

1.3.2 Kéo kim loại 9

1.3.3 Ép kim loại 10

1.3.4 Rèn tự do 11

1.3.5 Dập tấm 12

1.3.6 Dập thể tích 13

1.4 Kỹ thuật cán uốn thép tấm 13

1.4.1 Khái niệm uốn 13

1.4.2 Quá trình uốn 14

1.4.3 Tính toán phôi uốn 15

Chương 2: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TÔN SÓNG NGÓI 18

2.1 Giới thiệu về tôn sóng 18

2.1.1 Khái niệm 18

2.1.2 Phân loại 19

DUT.LRCC

2.1.3.Các bien dạng tôn thường gặp 20

2.1.4.Vật liệu làm tôn 22

2.1.5 Nhu cầu sử dụng hiện nay và một số máy cán tôn 23

2.2 Thiết kế công nghệ và phương án bố trí con lăn trên trục cán 25

2.2.1 Tính năng, kỉ thuật của dây chuyền cán 26

2.2.2 Thiết lập biến dạng sóng tròn đơn 26

2.2.3 Phân tích chọn phương án bố trí con lăn 30

2.2.4 Xác định kích thước con lăn cán: 35

Chương 3 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN KẾT CẤU MÁY HỢP LÝ 41

3.1 Lựa chọn phương án truyền động cho dây chuyền con lăn 41

3.1.1 Truyền động bằng cơ khí 41

3.2.2 Phương án tạo lực dập bằng Piston- xilanh thủy lực 47

3.2.3 Lựa chọn các loại máy cắt 48

3.2 Sơ đồ động học toàn máy 51

Chương 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY CÁN UỐN TÔN SÓNG NGÓI 54

4.1 Tính toán động học máy 54

4.2 Tính toán động lực học 54

4.2.1 Tính toán lực cán uốn sóng tròn 54

4.2.2 Tính lực và momen trên các trục cán 56

4.2.3 Tính công suất động cơ 62

4.2.4 Tính lực dập cho hệ thống đầu dập 64

4.2.5 Tính lực cắt đứt tôn 64

Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU CƠ KHÍ 67

5.1 Thiết kế bộ truyền trục vít- bánh vít 67

5.1.1 Các số liệu ban đầu 67

5.1.2 Thiết kế bộ truyền 68

5.2Thiết kế các bộ truyền xích 73

5.2.1 Giới thiệu 73

5.2.2 Tính toán thiết kế 73

5.3Thiết kế và tính sức bền trục cán 79

DUT.LRCC

5.3.1 Giới thiệu 79

5.3.2 Kết cấu trục cán 80

5.3.3 Trình tự thiết kế 81

5.3.4 tính toán mối ghép bằng then……….97

5.3.5 Tính toán chọn bộ phận ổ đỡ 98

5.4 Thiết kế thân máy 99

5.4.1 Đặc điểm 99

5.4.2 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở trục uốn 99

5.4.3 Thiết kế thân máy cán 101

Chương 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 103

6.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực và lựa chọn các phần tử thủy lực 103

6.1.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực 103

6.1.2 Khả năng và hiệu suất sử dụng thủy lực 104

6.1.3 Chọn các phần tử thủy lực 105

6.2 Tính toán hệ thống thủy lực 107

6.2.1 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống đầu dập 107

6.2.2 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống dao cắt 108

6.2.3 Tính toán xác định các thông số làm việc của bơm 110

6.2.4 Tính toán van đảo chiều 111

6.2.5 Tính toán cho van tràn 111

6.2.6 Bộ lọc dầu 112

6.2.7 Ống dẫn dầu và các bộ ống nối 113

6.2.8 Bể dầu 114

Chương 7: LẮP ĐẶT-VẬN HÀNH-THAY THẾ-BẢO DƯỠNG MÁY 117

7.1 Lắp đặt 117

7.2 Vận hành 117

7.3 Bảo dưỡng 118

7.4 Thay thế 119

LỜI KẾT 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước ,nhu cầu của con người ngày càng phong phú và đa dạng, nhiều công trình ,nhà ở mọc lên một cách nhanh chóng Do đó nhu cầu sử dụng tấm lợp ngày càng tăng nhanh, đặt biệt là các loại tấm lợp bằng kim loại Yêu cầu đặt ra đối với các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắt và kích thước, trong khi đó nước ta chưa sản xuất được phôi để tạo ra các sản phẩm trên

mà phải nhập từ nước ngoài Để có những sản phảm đến với người tiêu dùng có mẫu mã đẹp,kích thước như mong muốn và giá thành phù hợp thì việc thiết kế chế

tạo ra “Máy cán uốn tôn sóng ngói” là cần thiết

Sau một thời gian dài nghiên cứu ,tìm hiểu được sự giúp đỡ ,gợi ý của các

thầy cô trong Khoa và sự tận tình hướng dẫn của thầy Lưu Đức Hòa em đã chọn và

thực hiện đề tài “Thiết kế máy cán tôn sóng ngói” Đây là một đề tài tương đối

phổ biến và có tính khả thi cao và cần thiết Nếu sự đầu tư đúng hướng và ngày càng mạnh vào lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc thiết kế chế tạo

ra một dây chuyền sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thức còn hạn chế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực

tế lại phải giải quyết một nhiệm vụ lớn nên đề tài sẽ không tránh khỏi những sai suất Rất mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gởi đến thầy Lưu Đức Hòa cùng các thầy cô trong khoa Cơ

Khí, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2018

Sinh viên thiết kế

Nguyễn Đức Phong

DUT.LRCC

LỜI CAM ĐOAN

Trong xã hội ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, có rất nhiều phát minh, rất nhiều loại máy móc được chế tạo ra để phục vụ lợi ích của con người cũng như nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm Dựa trên những cơ sở

và ý tưởng ban đầu những loại máy móc ngày càng hoàng thiện hơn qua những lần cải tiến

Trên cơ sở đó, em Nguyễn Đức Phong thực hiện đề tài Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói Trong đề tài tốt nghiệp này , em xin cam đoan tự làm 100% dưới sự góp ý

và hướng dẫn trực tiếp từ thầy Lưu Đức Hòa khoa Cơ khí, tìm hiểu tài liệu về Cán

uốn kim loại và một số tài liệu liên quan

Với đề tài Thiết kế máy cán uốn kim loại em xin cam đoan tự thiết kế, tự làm, nếu

có sự tranh chấp hay gian dối em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Phong

DUT.LRCC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 1.1: Giá trị giữa bán kính uốn và hệ số xác định

BẢNG 2.1 : Bảng kích thước một số loại tôn

BẢNG 4.1: Giá trị lực và momen trên từng trục cán

BẢNG 4.2: Giá trị công suất trên từng trục cán

HÌNH1.1 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh

HÌNH1.2 Trạng thái ứng suất

HÌNH 1.3 Lực cản bé nhất

HÌNH 1.4 Sơ đồ cán kim loại

HÌNH 1.5 Sơ đô nguyên lý kéo kim loại

HÌNH 1.6 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại

HÌNH 1.7 Sơ đồ rèn tự do

HÌNH 1.8 Sơ đồ uốn

HÌNH 1.9 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích

HÌNH 1.10 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn

HÌNH 1.11 Hình dạng phôi khi uốn

HÌNH 1.12 Biến dạng đàn hồi khi uốn

HÌNH 2.1 Một số sản phẩm tôn

HÌNH 2.2 Biên dạng sóng vuông

HÌNH 2.3 Biên dạng sóng ngói

HÌNH 2.4 Biên dạng sóng tròn

HÌNH 2.5 Hình ảnh một vài loại máy cán tôn

HÌNH 2.6 Biên dạng sóng tôn cán ngói

HÌNH 2.7 Biên dạng sóng nhô lên

HÌNH 3.1 Sơ đồ máy cán truyền động bằng cơ khí hộp phân lực bằng trục vít-bánh vít HÌNH 3.2 Sơ đồ máy cán truyền động bằng cơ khí hộp phân lực bằng xích

HÌNH 3.3 Sơ đồ máy cán truyền động bằng thủy lực hộp phân lực bằng trục vít- BV HÌNH 3.4 Sơ đồ máy cán truyền động bằng thuỷ lực hộp phân lực bằng xích

HÌNH 3.5 Sơ đồ nguyên lý truyền lực dập bằng máy trục khuỷu

HÌNH 3.6 Sơ đồ truyền động tạo lực dập bằng hệ thống thủy lực

HÌNH 3.7 Máy cắt lưỡi dao trên di động

HÌNH 3.8 Máy cắt lưỡi dao dưới di động

HÌNH 3.9 Sơ đồ bố trí dao nghiêng

HÌNH 3.10 Sơ đồ dao cắt phẳng bằng thủy lực

HÌNH 3.11 Sơ độ động toàn máy

HÌNH 4.1 Sơ đồ chiều dài tiếp xúc giữa phôi và con lăn cán

HÌNH 4.2 Biểu diễn các thông số dao cắt

HÌNH 5.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục vít

HÌNH 5.2 Kết cấu trục cán dài

HÌNH 5.3 Biều đồ momen trục cán dài

HÌNH 5.4 Sơ đồ tính toán độ võng của trục

HÌNH 5.5 Biểu đồ mômen trục cán dài có 3 đĩa xích

HÌNH 5.6 Sơ đồ trục ngắn

HÌNH 5.7 Biểu đồ momen trục cán ngắn

HÌNH 5.8 Mối ghép then

HÌNH 5.9 Sơ đồ cơ cấu điều chỉnh khe hở trục uốn

HÌNH 5.10 Kết cấu thân máy cán

HÌNH 6.1 Sơ đồ máy cán truyền động bằng thuỷ lực

HÌNH 6.2 Van tràn

HÌNH 6.3 Van solenoid

HÌNH 6.4 Xy lanh thủy lực

HÌNH 6.5 Bơm bánh răng

HÌNH 6.6 Piston-Xilanh thuỷ cho hệ thống đầu dập

HÌNH 6.7 Piston-Xilanh thuỷ cho hệ thống cắt

DUT.LRCC

Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ

THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM 1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại

1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại

a Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể

Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh một vị trí cân bằng của nó (a)

Biến dạng đàn hồi: dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu

Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c) Trên mặt trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng

số nguyên lần thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu

H1.1 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d) Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu

DUT.LRCC

gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xẩy ra thuận lợi hơn

b Biến dạng dẻo trong đa tinh thể

Biến dạng dẻo xảy ra trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45o sau đó mới đến các mặt khác

Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đều Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau, do sự trượt và quay của các hạt trong các hạt lại xuất hiện các mặt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại

a Ứng suất chính

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm

b Ứng suất dư

Ứng suất dư chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau mỗi quá trình gia công bất kỳ sự tồn tại của ứng suất dư bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của vật kém đi Ứng suất dư lớn có thể làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy Thông thường ứng suất dư trong kim loại bao giờ cũng cân bằng, nghĩa là tổng giá trị ứng suất kéo phải bằng tổng gia trị ứng suất nén

Khi vật thể chịu ứng suất do ngoại lực tác động (σo) nếu kể đến ảnh hưởng của ứng suất dư thì tổng ứng suất (σ) tác dụng bên trong vật thể sẽ khác nhau

chịu đựng của vật thể Do đó để tăng khả năng biến dạng cũng như để đảm bảo ứng suất dư có giá trị thấp và phân bố đồng đều trong nhiều trường hợp trước hoắc sau gia công áp lực người ta đem ủ kim loại ( ủ kết tinh hoặc ủ hoàn toàn)

c Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Thành phần hóa học hợp kim quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim và tạp chất

Nguyên tố cơ bản: nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh hưởng quyết định đến tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim

Nguyên tố hợp kim: khi hợp kim hóa , nguyên tố hợp kim có thể tạo với kim loại cơ sở những liên kết kim loại Các liên kết kim loại này thường có tổ chức tinh thể phức tạp làm cho kim loại và hợp kim rất cứng và giòn Các nguyên tố hợp kim còn làm xô lệch mạng, làm cản trở quá trình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp Thường thì lượng các nguyên tố hợp kim càng nhiều thì ảnh hưởng đến độ cứng, độ bền và tính dẻo của kim loại càng lớn

Nguyên tố tạp chất: tạp chất trong kim loại ảnh hưởng lớn đến tính dẻo trong kim loại có nhiều tạp chất ( vd: S, P, O, N, H…) đều làm giảm mạnh tính dẻo của kim loại

Tạp chất dễ chảy thường tập trung ở vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể

do đó làm tính dẻo kim loại kém đi

Ảnh hưởng của tổ chức kim loai

Mật độ kim loại, kích thước hạt với sự đồng đều của kích thước hạt ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Tổ chức hạt càng nhiều pha, mạng tinh thể càng phức tạp tính dẻo càng kém Tổ chức kim loại càng nhỏ mịn và đồng đều thì độ dẻo tăng, độ bền tăng

d Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết các kim loại khi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng

Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử làm cho tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường, tồn tại ở các pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao

e Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọi phía nên chai cứng hơn, đồng thời khi kim loại nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ

DUT.LRCC

Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại giòn và có thể bị nứt

Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên máy búa và máy ép ta thấy mức độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng độ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.1.3 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại

a Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại

Biến dạng dẻo có ảnh hưởng lớn đến tổ chức và cơ tính kim loại Tùy thuộc nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái kim loại trước khi gia công mà sau khi biến dạng tổ chức và cơ tính thu được cũng khác nhau

Biến dạng dẻo có thể biến tổ chức hạt thành dạng thớ, có thể tạo được các thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính kim loại

Tốc độ biến dạng cũng ảnh hưởng đến cơ tính sản phẩm Nếu tốc độ biến dạng càng lớn thì độ biến cứng càng nhiều, sự không đồng đều của biến cứng càng nghiêm trọng, sự phân bố thớ không đều đặn do đó cơ tính kém Đối với phôi

có tổ chức thớ nhờ biến dạng dẻo làm cho cơ tính sản phẩm cao hơn

Tóm lại sau khi biến dạng dẻo thường xảy ra hiện tượng biến cứng làm độ bền, độ cứng của kim loại tăng lên và làm giảm độ dẻo, độ dai, giảm khả năng cống mài mòn, gây khó khăn cho quá trình gia công cắt gọt Mặt khác biến dạng dẻo làm thay đổi tổ chức ban đầu của kim loại, biến tổ chức hạt thành dạng thớ hoặc thay đổi hướng thớ

b Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến lý tính kim loại

Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường trong kim loại

c Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến hóa tính kim loại

Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của kim lọai tăng do đó hoạt tính hóa học của kim loại tăng lên

1.1.4 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo

Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng suất chính sau:

 Ứng suất đường:

1 max

2

 

DUT.LRCC

Điều kiện biến dạng dẻo

 Khi kim loại chịu ứng suất đường:   1 ch

2

ch

 Khi kim loại chịu ứng suất mặt: 1 2 ch

 Khi kim loại chịu ứng suất khối: max min

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo

H1.2 Trạng thái ứng suất

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi Thế năng của biến dạng đàn hồi

ở đây Ao, thế năng để thay đổi thể tích của vật thể Trong trạng thái ứng suất khối, thế năng của biên dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định

Theo trên thế năng toàn bộ của biến dạng được biểu thị:

Ở đây: _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng

E_Môđun đàn hồi của vật liệu

Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:

Đây gọi là phương trình năng lượng của biến dạng dẻo

Khi các kim loại tấm biến dạng ngang không đáng kể nên 2 1 3 

Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích của vật thể không đổi

Ứng suất tiếp khi  = 450 max 1 2

Vậy ứng suất tiếp lớp nhất là: K 0,58ch: gọi là hằng số dẻo

Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết:  1 3 2 K  const  1,15 ch

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

1.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo

"Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra đồng thời đã có biến dạng đàn hồi tồn tại".Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke Khi biến dạng kích thước của kim loại

so với kích thước sau khi thôi tác dụng lực khác nhau, nên kích thước của chi tiết sau khi gia công xong khác với kích thước của lỗ hình trong khuôn (vì có đàn hồi)

1.2.2 Định luật ứng suất dư

"Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất

dư cân bằng với nhau" Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại do nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều v.v làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư, chung cân bằng với nhau

Sau khi thôi lực tác dụng, ứng suất dư này vẫn còn tồn tại Khi phân tích trạng thái ứng suất chính cần phải tính đến ứng suất dư

1.2.3 Định luật thể tích không đổi

Thể tích của vật thể trước và sau khi cán không đổi Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

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

Trên là phương trình điều kiện thể tích không đổi

Khi tồn tại bằng ứng biến chính đầu của ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến kia và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia

1.2.4 Định luật trở lực bé nhất

"Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo hướng nào có trở lực bé nhất" Khi ma sát ngoài trên các hướng của mặt tiếp xúc đều nhau thì một chất điểm nào đó trong vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hướng có pháp tuyến nhỏ nhất Khi lượng biến dạng càng lớn tiết diện sẽ chuyển dần sang hình tròn làm cho chu vi của vật nhỏ nhất

Hình 1.3 Lực cản bé nhất

2.5 Định luật đồng dạng

Trong điều kiện biến dạng đồng dạng, hai vật thể có hình dạng hình học đồng dạng nhau Nhưng kích thước giống nhau sẽ có áp lực đơn vị biến dạng như nhau Nếu gọi a1, b1, c1, F1, v1, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 1; a2,

2



P n P

Định luật này rất quan trọng cho phép ta thử mẫu có kích thước nhỏ để xác định các ảnh hưởng của biến dạng đến tổ chức cơ tính của kim loại

1.3 Các phương pháp gia công biến dạng

1.3.1 Cán kim loại

DUT.LRCC

a Thực chất

Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làm cho phôi bị biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều dài tăng lên rất nhiều Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe hở giữa hai trục cán

H1.4 Sơ đồ cán kim loại

b Sản phẩm cán

Sản phẩm sản xuất bằng phương pháp cán được dùng trong mọi ngành côngnghiệp (cơ khí, xây dựng, giao thông vận tải…) Tùy theo hình dáng sản phẩm cán có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt

Sản phẩm cán tấm: được chia thành hai nhóm theo chiều dày:

 Tấm dày có chiều dày trên 4mm

 Tấm mỏng có chiều dày dưới 4mm

Sản phẩm cán ống: chia thành loại không có mối hàn và loại có mối hàn

Sản phẩm cán đặc biệt: gồm có các loại bánh xe, bánh răng, bi, vật cán có prôfin chu kỳ …

1.3.2 Kéo kim loại

a Thực chất:

Kéo kim loại là quá trình kéo phôi qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của phôi giảm và chiều dài tăng Hình dáng và kích thước giống lỗ khuôn kéo

DUT.LRCC

b Đặc điểm

Bằng phương pháp kéo, người ta có thể chế tạo được các dây, ống và các thanh định hình có đường kính rất nhỏ (Φ = 0,065mm)

Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội

Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao, độ nhẵn bề mặt tốt và nâng cao độ bền của vật liệu

Các kim loại và hợp kim màu, thép cacbon và thép hợp kim đều có thể có được bằng phương pháp nguội

Kéo sợi còn dùng gia công tinh bền mặt ngoài ống cán có mối hàn và một số công việc khác

1- Phôi 2- Khuôn kéo 3- sản phẩm

H1.5 Sơ đô nguyên lý kéo kim loại

1.3.3 Ép kim loại

a Thực chất

Ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa trong buồng ép kín hình trụ, dưới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết

1- Piston 2- Xilanh 3- Kim loại 4- Khuôn ép

H1.6 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại

DUT.LRCC

b Đặc diểm và ứng dụng

Ép là phương pháp sản xuất các thanh thỏi có tiết diện định hình có năng suất cao, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao, trong quá trình ép, kim loại chủ yếu chịu ứng suất nén nên tính dẻo tăng, do đó có thể ép được các sản phẩm có tiết diện ngang phức tạp

Nhược điểm của phương pháp là kết cấu ép phức tạp, khuôn ép yêu cầu chống mòn cao

Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để để chế tạo các thỏi kim loại màu có đường kính từ 5÷200 mm, các ống có đường kính ngoài đến 800 mm, chiều dày từ 1,5÷8 mm và một số prôfin khác

1.3.4 Rèn tự do

a Thực chất

Rèn tự do là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở nhiệt độ cao, dùng

áp lực ( bằng tay hoặc máy) làm biến dạng phôi kim loại để được hình dáng và kích thước sản phẩm theo yêu cầu

Trong quá trình biến dạng kim loại không bị khống chế bởi những bề mặt nào khác ngoài mặt đỡ ( mặt đe) và diện tích tiếp xúc trực tiếp của dụng cụ gia

công (đầu búa)

b Đặc điểm

 Rèn tự do có độ chính xác về kích thước và độ bóng bề mặt thấp, năng suất lao động và hiệu quả kinh tế không cao Thường chỉ gia công những chi tiết đơn giản hay những bề mặt không quá phức tạp

 Rèn tự do yêu cầu lượng dư gia công, dung sai chế tạo, thời gian phục vụ lớn

 Chất lượng toàn bộ của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề của công nhân

 Hao phí kim loại lớn

 Thiết bị rèn tự do đơn giản, có thể rèn tay hoặc máy

 Rèn tự do có thể rèn được những vật nhỏ từ vài gam đến những vật lớn hàng trăm cân Rèn tự do thích hợp với dạng sản suất đơn chiếc hay loại nhỏ

DUT.LRCC

1- Búa 2- Phôi 3- Đe

H1.8 Sơ đồ uốn

DUT.LRCC

b Đặc điểm

 Độ chính xác và chất lượng sản phẩm cao: dập tấm cho ta khả năng lắp lẫn cao, độ bền, độ bóng của sản phẩm cao

 Khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao

 Năng suất cao

1.3.6 Dập thể tích

a Thực chất

Dập thể tích (còn gọi là rèn khuôn) là phương pháp gia công áp lực trong đó kim loại được gia công biến dạng trong không gian hạn chế của lòng khuôn

Trong khi dập, nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới được bắt chặt với đe trên

và đe dưới của thiết bị Phần kim loại thừa chảy vào rãnh tạo thành bavia của vật rèn

1- Khuôn rèn 2- Rãnh chứa ba-via 3- Khuôn dưới4- Chuôi đuôi én 5- Lòng khuôn 6- Cửa ba-via

H1.9 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích

b Đặc điểm

 Độ chính xác vả chất lượng vật rèn cao

 Chế tạo được những chi tiết phức tạp

 Năng suất cao

 Dễ cơ khí hóa và tự động hóa

1.4 Kỹ thuật cán uốn thép tấm

1.4.1 Khái niệm uốn

Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi hoặc một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và được uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng

DUT.LRCC

dẻo từng phần để tạo thành hình dáng cần thiết

Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai mặt của phôi uốn

Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giả chiều dày chỗ uốn sai lệch hình dạng về tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưng không có sai lệch tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Khi uốn phôi với bán kính có khối lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngược lại

H 1.10 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn

DUT.LRCC

1.4.3 Tính toán phôi uốn

a Xác định vị trí lớp trung hòa

Vị trí của lớp trung hòa đƣợc xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ Trong quá trình uốn bề mặt lớp kim loại phía trong và phía ngoài của phôi bị biến dạng nén và kéo và ở giữa các lớp này là lớp trung hòa hầu nhƣ không bị biến dạng và để tính toán phôi ta tiến hành xác định vị trí lớp trung hòa và tính toán phôi tại đây

Bán kính lớp trung hòa có thể đƣợc xác định theo công thức:



Trong đó: Btb_chiều rộng trung bình của lớp tiết diện uốn

B_chiều rộng của phôi ban đầu ( mm ) S_chiều dày vật liệu ( mm ) r_ bán kính uốn phía trong ( mm ) ξ_hệ số biến mỏng

x_hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong

Hệ số x đƣợc lấy theo bảng sau (Trang 55 [9])

b Tính chiều dài phôi

H 1.11 Hình dạng phôi khi uốn

DUT.LRCC

Bảng 1.1: Giá trị giữa bán kính uốn và hệ số xác định

Chiều dài phôi được tính theo công thức:

 Bán kính uốn lớn nhất được xác định theo công thức:

rngoài = rtrong - S Trong đó: E = 2,15.105 ( Nmm2 ) môđun đàn hồi của vật liệu S_chiều dày vật uốn ( mm )

σ_ giới hạn chảy của vật liệu ( N/mm2

)

 Bán kính uốn nhỏ nhất được xác định theo công thức:

min

1 1 2

S r

δ_độ giãn dài tương đối của vật liệu ( % ) Theo thực nghiệm ta có:

rmin = K.S Với: K_hệ số phụ thuộc góc nhấn α

F1 _lực biến dạng dẻo kim loại

F2 _ lực làm cho phôi quay quanh trục

Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại

2 1

Với k1  ns

l

DUT.LRCC

e Tính đàn hồi khi uốn

Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn lại ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi không còn lực tác dụng của các trục uốn thì vật uốn hoàn toàn như hình dáng kích thước như đã lựa chọn ban đầu đó là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn.Sau khi uốn Khi uốn

H 1.12 Biến dạng đàn hồi khi uốn

Tính toán đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán kính nhỏ ( r < 10s ) bằng góc đàn hồi β Còn khi uốn với bán kính lớn ( r >10s ) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc uốn theo tính toán

β = α0 – α =0 ÷10 Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu uốn

DUT.LRCC

Chương 2: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TÔN SÓNG NGÓI

2.1 Giới thiệu về tôn sóng

2.1.1 Khái niệm

Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao Người ta sản xuất và sử dụng rộng rải, phổ biến nhất là tôn kim loại Đó là những tấm kim loại được dát mỏng, thường sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm, với chiều rộng

từ 0,92m đến 1,22m Tôn sử dụng nhiều làm tấm lợp, che chắn

Hiện nay tôn phẵng được sản xuất thành từng cuộn là chủ yếu,với khối lượng mỗi cuộn khoản 5 tấn, chiều dày và chiều rộng nhất định Các loại tôn cuộn thường được nhập khẩu từ nước ngoài như: BHP - ÚC, NKK- NHẬT, ANMAO- ĐÀI LOAN, HÀN QUỐC Và đã có sẵn lớp bảo vệ oxi hóa thường gọi là tôn mạ màu, tôn mạ kẽm, tôn lạnh Để tăng thêm độ cứng vững và thuận tiện khi sử dụng người ta tạo sóng cho nó và vấn đề tạo sóng là vấn đề cần thiết cho sử dụng Việc tạo sóng tôn cũng là bước công nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố

Tùy thuộc yêu cầu sử dụng mà người ta chọn biên dạng sóng mà tạo sóng thẳng hay sóng ngói Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và sóng tròn, loại sóng tròn

do trước đây sản xuất theo cỡ nên gây khó khăn trong việc sử dụng

So với các loại tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói, nhựa,mirô xi măng, giấy lợp Thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là loại tôn sóng ( sóng vuông, sóng ngói ), sản xuất theo công nghệ mới, cán cắt theo yêu cầu sử dụng

- Chiều dài tôn theo yêu cầu

Nhờ những ưu điểm trên, cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệ chế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càng rộng rải

DUT.LRCC

- Theo công dụng : Loại mái vòm, mái thẳng, tôn lạnh

- Theo biên dạng : Tôn sóng vuông,sóng tròn, sóng ngói

- Theo chiều dày : 0,3mm, 0,4mm, 0,45mm

Kích thước các loại tole như sau:

DUT.LRCC

Bảng 2.1: Kích thước một số loại tole (Trích theo kích thước tole Phương Nam)

Chiều dày tole (mm)

 Thông số các loại tôn thường dùng:

 Đối với tôn sóng vuông :

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 7 sóng

DUT.LRCC

Diện tích hữu dụng là : 125*6=750 (mm) + Tôn khổ 1200 mm tạo 9 sóng

Diện tích hữu dụng là : 125*8=1000 (mm) +Biên dạng, các thông số tôn sóng vuông nhƣ sau:

Hình 2.2 Biên dạng sóng vuông

 Đối với tôn sóng ngói :

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 5 sóng

Diện tích hữu dụng là : 190.4=760 (mm) + Tôn khổ 1200 mm tạo tôn 6 sóng

Diện tích hữu dụng là : 190.5=940 (mm)

Hình 2.3 Biên dạng sóng ngói

 Đôi với tôn sóng tròn :

+Chiều dài hữu dụng: 74*10=740 (mm)

DUT.LRCC

Hình 2.4 Biên dạng sóng tròn

 Đối với tôn vòng :

- Loại này được cán lại sau khi tôn đã tạo sóng, quá trình tạo vòng là do các khía của hai bên lô cán tạo ra Bán kính góc lượn thay đổi bởi lô cán đầu ra

+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 7 sóng

- Hầu hết các vật liệu lợp thép được làm từ thép mạ kẽm, thép không gỉ Thép không gỉ là loại vật liệu tuyệt vời, nhưng thép mạ kẽm vẫn thích hợp hơn khi sử dụng trong xây dựng nhà ở

- Vật liệu làm tôn là những tấm thép các bon chất lượng trung bình, được sử dụng rộng rải, sản lượng cao, dể khai thác, dể chế tạo, giá thành hạ ( Thép CT 38)

- Loại tôn thép các bon kém bền trong môi trường không khí nước mưa Để khắc phục hiện tượng trên người ta thường mạ kẽm, thiếc hoặc sơn màu sau khi đã cán thành tấm

- Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao

- Tôn nhôm: nhôm là một trong những vật liệu kim loại tiết kiệm nhiên liệu nhất, nó có khả năng phản xạ ánh sáng và nhiệt vì vậy nó có thể giúp bạn tiết kiệm điện Tôn nhôm cũng nhẹ và rất bền, mặc dù tôn nhôm không chắc chắn như thép

mạ kẽm dạng sóng nhưng tôn nhôm chịu nhiệt dễ cán uốn Giá thành cao chi phí đầu

tư vào dùng nó rất đắt khi dùng với số lượng lớn

- Tôn mạ kẽm là một loại vật liệu được xây dựng từ các tấm kim loại (tấm

DUT.LRCC

thép được phủ một lớp kẽm trong quá trình nhúng nóng Loại vật liệu này có ưu điểm là nhẹ, dể dàng vận chuyển, khả năng chống gỉ và độ bền cao)

- Tôn mạ thiếc là một sản phẩm tấm lợp kim loại gồm nguyên liệu chính là thép cuộn phủ một lớp thiếc trong quá trình nhúng nóng

- Tôn đồng có khả năng chống ăn mòn nhờ gỉ đồng được hình thành trên bề mặt đồng Do đó, tôn đồng không cần bất kỳ loại sơn phủ nào, trọng lượng nhẹ, mềm dẻo dể dát mỏng, chịu được các vết xước tốt hơn nhưng giá thành đắt hơn nhiều so với tấm lợp thép Tấm lợp đồng là sự lựa chọn hoàn hảo cho các nhà

thương mại

2.1.5 Nhu cầu sử dụng hiện nay và một số máy cán tôn

Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống thấp, công nghệ chưa phát triển, vấn đề tấm lợp chưa được quan tâm Cùng với thời gian loại tấm lợp bằng tôn được

ra đời, được cải thiện dần, và đã sản xuất ra những loại tấm lượn sóng và có các kích thước nhất định Nhưng loại này giá thành cao, không thuận lợi cho sử dụng,nên nhu cầu sử dụng còn hạn chế

Ngày nay cùng với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật, sự hội nhập và hợp tác, đầu tư sản xuất Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển, đưa tiến độ khoa học vào thực tế sản xuất, đời sống dần dần được nâng cao Từ đó nảy sinh nhiều nhu cầu thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản, kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều Do vậy vấn đề sử dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên Nó đặt ra một số yêu cầu mới về giá cả màu sắc và mẫu mã Đáp ứng yêu cầu đó các nhà sản suất đã đầu tư nghiên cứu và ra được tôn tấm phẳng quấn thành cuộn với nhiều màu sắc kích thướt ngang cũng như độ dày của tôn

Để tiện lợi đưa vào sử dụng người ta chế tạo ra máy cán tạo sóng từ tôn phẳng

và cắt chiều dài theo yêu cầu Hiện nay tôn sóng được sản suất và bày bán rộng rãi trên thị trường với nhiều màu sắc và chủng loại đa dạng như tôn chịu nhiệt, tôn sóng vuông, tôn sóng tròn, tôn sóng ngói, tôn mái vòm Tôn sóng có nhiều cỡ sóng, kích thước chiều ngang từ 0,92m đến 1,22m Nên việc lựa chọn loại tôn để sử dụng rất dể dàng

Nhìn chung việc lựa, sử dụng loại sóng tôn ( sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói) nó còn tùy thuộc vào đặc điểm kiến trúc của công trình xây dựng Đa số hiện nay người ta sử dụng tôn sóng thẳng (Sóng vuông, sóng tròn ) và nó phù hợp thẩm mỹ với nhà thông dụng và công nghiệp Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóng ngói có giá thành cao hơn một ít Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà có kiến trúc hiện đại ( 4 mái, 6 mái ), biệt thự, hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêu cầu

DUT.LRCC

thẩm mỹ không thể thay bằng tôn sóng thẳng được, nên nhu cầu sử dụng tôn sóng ngói ít hơn Trong tương lai theo đà phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tôn sóng ngói cũng có triển vọng cao Một đặc điểm nữa của tôn sóng ngói là nó chỉ lợp một chiều nên khi sử dụng lợp các phần chéo thì phải bỏ một phần diện tích tôn

Trong tương lai gần, nhu cầu về thẩm mỹ càng cao thì tôn sóng ngói sẽ có nhiều triển vọng phát triển

Hiện nay tại thành phố Đà Nẵng, các công trình xây dựng đang được quy hoạch và xây dựng rất mạnh mẽ

Chính vì thế mà các nhà máy tôn cũng được đầu tư và phát triển với các dây chuyền máy móc hiện đại Như công ty cổ phần Điện chiếu sáng Đà Nẵng

DALICO (Cầu Nam Ô), Công ty Cổ phần kim khí miền Trung, Công ty thép Đà Nẵng (khu công nghiệp Liên Chiểu)……

DUT.LRCC

Hình 2.5 Hình ảnh một vài loại máy cán tôn

2.2 Thiết kế công nghệ và phương án bố trí con lăn trên trục cán

Để tạo thành tôn sóng ngói thì phải trải qua các quá trình khác nhau mới tạo thành sản phẩm chính thức là tôn sóng ngói, trong đó gồm các quá trình chính như sau:

- Thiết kế biên dạng

DUT.LRCC

- Tạo sóng tròn đơn

- Tạo sóng ngói

- Cắt thành phẩm

2.2.1 Tính năng, kỹ thuật của dây chuyền cán

Để có được biên dạng sóng tôn thì trục cán mang các con lăn cán của các dây chuyền cán phải có biên dạng như sóng tôn Khi trục cán quay tạo sóng thì vận tốc dài của các vị trí trên con lăn cán sẽ khác nhau Vì đường kính tại các vị trí đó khác nhau Để tôn ra khỏi dây chuyền cán có vận tốc như đã chọn ( V= 0,25 m/s ) Thì về cơ bản vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng chịu áp lực lớn phải bằng vận tốc đó Còn các vị trí còn lại sẽ xuất hiện , hiện tượng trược tương đối giữa tôn và con lăn cán

Chỉ truyền công xuất cho một trục trong một cặp trục cán của dây chuyền Còn trục cán kia sẽ tự do nhờ áp lực của tôn tác dụng lên sinh ra ma sát nó tạo mômen quay

Dây chuyền cán là loại cán hình loại nhẹ, đẻ đơn giản ta truyền công xuất cho 10 cặp ( Dây chuyền có 20 cặp trục ) Do vậy công suất chung của toàn bộ dây chuyền dược tính quy về công suất của 10 bộ truyền bánh vít, trục vít

Biên dạng sóng tôn được tạo nhờ vào 2 con lăn cán Việc thiết kế chế tạo các con lăn cán chia làm 8 loại cho 2 biên dạng và có độ sâu theo số lần cán tạo sóng

Để thuận lợi ta chọn các trục dưới là trục dẫn do vậy các trục dưới có cùng số vòng quay Do đó thuận lợi cho việc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyền trục vít - bánh vít Các con lăn cán được lắp then trên các trục ( Chế tạo trục và con lăn riêng )

Dây chuyền cán tôn phải đảm bảo được yêu cầu nhà thiết kế :

2.2.2 Thiết lập biến dạng sóng tròn đơn

Chọn thông số biên dạng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng tấm, kích thước tole, nhu cầu sử dụng và công dụng của tấm lợp……

Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phôi tấm dạng cuộn có kích thước 914(mm) và 1200(mm) với chiều dày từ: 0,2÷0,8 mm Tole cán có số sóng

DUT.LRCC

có độ cao lớn hơn 10(mm) Các bước ngói có thể điều chỉnh theo yêu cầu thẩm mĩ Sau khi cán xong biến dạng sóng dọc thì đầu dập thực hiện theo yêu cầu kích thước bước ngói

Đối với tôn cán khi cung loại quy cách tole phẳng, cùng một loại kích thước nếu cán với số sóng càng ít thì được chiều rộng tấm tôn càng lớn nhưng ngược lại nếu cán nhiều sóng thì độ cứng vững lớn hơn so với cán ít sóng hơn

● Yêu cầu đối với sản phẩm tôn cán:

+Sản phẩm cán sau khi tạo sóng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ cứng vững và

chịu lực, không có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện ( những điểm uốn)

+ Sản phẩm không bị trầy, xướt hỏng lớp bảo vệ chống oxi hóa (sơn hay mạ kẽm), không bị co kéo tạo ra vết nhăn những biến dạng không đồng điều trên bề mặt

+ Tránh hiện tượng cán chéo đi một góc

+ Kim loại biến dạng điều hơn

+ Có khả năng cứng vững cao hơn khi cán sóng tiếp theo

DUT.LRCC

+ Lực cán nhỏ

+ Khả năng phá hỏng thấp

Cần tìm ra quy luật tuần tự và tính toán thích hợp cho toàn bộ biên dạng Bắt đầu từ việc xác định thông số của cả biên dạng sóng tôn Tiến hành phân tích hai biên dạng sau :

+Biên dạng nhô cao :

Hình 2.7 Biên dạng sóng nhô lên

Sau các lần cán ta được chiều cao a1 theo yêu cầu, bán kính cong R không đổi , và tương ứng với chiều dài l1 (dây cung l1)

Từ hình vẽ, xét quan hệ giữa các thông số ta thấy như sau:

Hệ số dập vuốt m phụ thuộc vào kích thước trước và sau khi uốn:

Trong đó: ln - Chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n

ln+1 - Chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n+1

Hệ số dập vuốt đặc trưng cho khả năng thu nhỏ Nếu hệ số dập vuốt càng nhỏ thì bề rộng trước và sau khi uốn chêch lệch nhau càng nhiều, nghĩa là càng nhanh đạt đến kích thước của sản phẩm theo yêu cầu Song nếu hệ số m càng nhỏ thì mức độ

DUT.LRCC

biến dạng của kim loại càng lớn, nêu mức độ vượt quá giói hạn bền của vật liệu sẽ gây nên phế phẩm Do vậy việc xác định hệ số dập vuốt m chính xác có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quá trình dập vuốt Thường người ta lấy m = 0,85-0,95

Tính số lần uốn cho mỗi sóng tôn đầu tiên, ta có:

n n

n n

n

Trong đó: l - Chiều rộng phôi ban đầu l = 69,94

ln+1 - Chiều rộng sau khi uốn ln = 55

55

l loglog

69, 94

3, 25log log 0, 93

n

n

l n

m

Mặt khác để tole không bị tróc lớp sơn bảo vệ bề mặt nên việc chọn hệ số dập vuốt n

có ý nghĩa hết sức quan trọng Vậy ta chọn số chẵn là 4 lần uốn

2.2.3 Phân tích chọn phương án bố trí con lăn

Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán Trong quá trình cán tôn sóng ngói có nhiều phương án bố trí con lăn khác nhau Dựa vào thứ tự sóng tôn cần cán ta đưa ra phương án bố trí con lăn trên trục cán và số trục cán Tuy nhiên chúng ta chọn ra phương án tối ưu nhất để đạt hiệu quả thiết kế máy cao nhất để giá thành rẻ, kết cấu gọn nhẹ và năng xuất cao

Tôn sóng ngói ta thiết kế có 5 sóng nhô và 4 sóng thấp xuống các sóng ta đánh thứ tự A, B, C,………….và số lần cán thứ tự là 1, 2, 3, 4

A C E G J

B D F H

Hình 2.9 Thứ tự sóng tôn

DUT.LRCC