Thiết kế máy cán thép rằn

Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT CÁN THÉP RẰN TRONG XÂY DỰNG 1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại.. Hình 1.1: Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN

Người hướng dẫn: ThS LƯU ĐỨC HÒA

Sinh viên thực hiện: LÊ QUANG SƠN

Đà Nẵng, 2018

MỤC LỤC

Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ 5

KỸ THUẬT CÁN THÉP RẰN TRONG XÂY DỰNG 5

1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại 5

1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại 5

1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại 6

1.1.3 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại 8

1.1.4 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo 9

1.2 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 11

1.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo 11

1.2.2 Định luật ứng suất dư 11

1.2.3 Định luật thể tích không đổi 11

1.2.4 Định luật trở lực bé nhất 12

1.2.5 Định luật đồng dạng 12

1.3 Các phương pháp gia công biến dạng 13

1.3.1 Cán kim loại 13

1.3.2 Kéo kim loại 14

1.3.3 Ép kim loại 15

1.3.4 Rèn tự do 16

1.3.5 Dập tấm 17

1.3.6 Dập thể tích 17

1.4 Kỹ thuật cán thép rằn trong xây dựng 18

1.4.1 các thông số đặc trưng cho quá trình biến dạng: 18

1.4.2 Các đại lượng đặc trưng cho vùng biến dạng: 20

Chương 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH 23

2.1 Tính toán công nghệ 23

2.1.1 Định nghĩa: 23

2.1.3 Tính toán thiết kế hệ thống lỗ hình: 24

2.1.4 Cách bố trí lỗ hình trên trục cán 25

2.1.5 Tính toán thiết kế lỗ hình trục cán: 26

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 37

3.1 Tính lực cán: 37

3.1.1 Tính lực cán cho lỗ hình thứ nhất: 39

3.1.2 Tính lực cán cho lỗ hình thứ hai: 41

3.1.3 Tính lực cán cho lỗ hình thứ ba 41

3.1.4 Tính lực cán cho lỗ hình thứ tư: 42

3.1.5 Tính lực cán cho lỗ hình thứ năm: 42

3.1.6 Tính lực cán cho lỗ hình thứ 6: 44

3.1.7 Tính lực cán cho lỗ hình thứ 7: 44

3.1.8 Tính lực cán cho lỗ hình thứ 8 45

3.1.9 Tính lực cán cho lỗ hình thứ 9 45

3.2 Tính momen cán cà công suất động cơ: 45

3.2.1 Momen cán và các momen khác: 45

3.2.2 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 1: 46

3.2.3 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 2: 47

3.2.4 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 3: 47

3.2.5 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 4: 47

3.2.6 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 5: 47

3.2.7 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 6: 48

3.2.8 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 7: 48

3.2.9 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 8: 48

3.2.10 Tính momen cán cho lỗ hình thứ 9: 48

3.3 Tính momen ma sát cho các lỗ hình: 48

3.3.1 Tính momen ma sát cho lỗ hình 1: 48

3.3.2 Tính momen ma sát cho lỗ hình 2: 49

3.3.3 Tính momen ma sát cho lỗ hình 3: 49

3.3.4Tính momen ma sát cho lỗ hình 4: 49

3.3.5 Tính momen ma sát cho lỗ hình 5: 50

3.3.6 Tính momen ma sát cho lỗ hình 6: 50

3.3.7 Tính momen ma sát cho lỗ hình 7: 50

3.3.8 Tính momen ma sát cho lỗ hình 8: 51

3.3.9 Tính momen ma sát cho lỗ hình 9: 51

3.4 Biểu đồ lực cán và momen cán 53

3.5 Tính công suất của động cơ 53

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY 56

4.1 Sơ đồ động học máy 56

4.2 Thiết kế hộp giảm tốc: 56

4.2.1 Phân phối tỉ số truyền: 57

4.2.2 Tính bộ truyền bánh răng cấp nhanh: 57

4.2.3 Tính bộ truyền bánh răng cấp chậm: 60

4.2.4 Thiết kế trục cho hộp giảm tốc: 64

4.2.5 Kiểm nghiệm hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm: 72

4.3 Tính then cho các trục: 76

4.4 Tính chọn ổ đỡ 77

4.5 Cấu tạo vỏ hộp 80

4.6 Bánh đà: 81

4.7 Thiết kế hộp phân lực 82

4.7.1 Khái niệm và lựa chọn vật liệu 82

4.7.2 Các thông số cơ bản để thiết kế bánh răng chữ V: 82

4.7.3 thông số cơ bản bánh răng: 83

4.7.4 Xác định các kích thước của trục: 84

4.7.5 Tính toán sự ăn khớp của răng: 87

4.7.6 Tính bền trục bánh răng: 88

4.8 Tính chọn khớp nối: 90

4.8.1 Phân loại khớp nối: 90

4.8.2 Phân tích tính năng để chọn khớp nối cho trục động cơ và hộp tốc độ: 90

4.8.3 Phân tích tính năng để chọn khớp nối cho hộp phân lực và hộp tốc độ: 91

4.8.4 Phân tích tính năng để chọn khớp nối cho hộp phân lực và đầu vào trục cán: 92

4.9 Tính chọn CácĐăng: 92

4.9.1 Tính sức bền truyền động các-đăng 93

4.9.2 Tính chốt chữ thập 94

4.9.3 Tính nạng trục truyền khớp nối Các-Đăng 95

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN GIÁ CÁN 97

5.1 Tính toán thân giá cán: 97

5.1.1 Định Nghĩa 97

5.1.2 Phân loại: 97

5.1.3 Tính toán thiết kế thân máy kiểu hở: 98

5.1.4 Tính toán momen lật: 100

5.2 Tính chọn ở đở cho trục cán: 102

5.2.1 Tính năng của ổ đở và gối đở: 102

5.3 Cơ cấu nâng-hạ trục: 103

5.4 Tính độ bền và kích thước trục cán: 106

CHƯƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 108

6.1 Trước khi làm việc: 108

6.2.Trong khi làm việc: 108

6.3 Sau khi làm việc: 108

LỜI KẾT 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

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

KỸ THUẬT CÁN THÉP RẰN TRONG XÂY DỰNG

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 tin 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 nguyênlần 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

Hình 1.1: 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 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 đông 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

 Ở vùng có ứng suất dư kéo:

σ = σo + σd

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

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 lam 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

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:

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

Hình 1.2: 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

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

Trong trượt tinh khi  1 3 trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0

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 đă có biến dạng đàn hồi tồn tại" Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke Khi biến dạng kích thước của kim loại

so vớikích 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 lọai 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 ứngsuất 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

1.2.5 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,



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

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

Hình 1.4: 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 dánh sản phẩm cán có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt

Sản phẩm cán hình: được chia thành hai nhóm:

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

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

Hình 1.5: Sơ đồ 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

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý ép kim loại

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 giảnhay 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

- Búa 2- Phôi 3- Đe Hình 1.7: Sơ đồ rèn tự do

Hình 1.8: Sơ đồ uốn

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

 Chế tạo đƣợc những chi tiết phức tạp

 Năng suất cao

 Dễ cơ khí hóa và tự động hóa

1.4 Kỹ thuật cán thép rằn trong xây dựng

1.4.1 các thông số đặc trƣng cho quá trình biến dạng:

Hình 1.10: Sơ đồ vùng biến dạng khi cán



O'

B

C J

R

1

3 4 I

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 trục cán

Góc  là góc ăn khớp kim loại hay góc tạo bởi cung tiếp xúc AB giữa bề mặt trục cán và kim loại Máy cán khác nhau sản phẩm cán khác nhau thì  khác nhau

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

- Góc  = IOB là góc trung hoà, tại đó vận tốc kim loại bằng vận tốc trục cán(Vkl=Vt)

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

2 4

h1: Chiều cao ban đầu của vật cán

1.4.2.b Hệ số giãn dài khi cán:

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

  l

l

2 1

: Luôn luôn lớn hơn 1 (vç l2 > l1)

Thể tích kim loại không đổi trong suốt quá trình cán Nghĩa là đối với sản phẩm

có n lần cán thì thể tích kim loại không đổi và:

tong: Hệ số giãn dài của vật cán sau n lần

ln, l0: Chiều dài của vật cán thành phẩm và của phôi cán ban đầu

F0, Fn: Diện tích tiết diện cuả phôi cán ban đầu và thành phẩm sau n lần cán

Từ (1) có thể viết:

n

F F

F F

F F

F F

 0 

1

1 2

2 3

1 .

Vậy

tb n F F

86,153lg1600

=8,4(lần) Chọn số lần cán n=9 (lần)

Qua biểu thức trên ta thấy nếu biết đƣợc tiết diện ngang ban đầu của phôi cán, tiết diện sản phẩm và biết đƣợc hệ số giãn dài trung bình thì tính đƣợc ngay số lần phải cán

x

x

Hçnh 2.3 Lỗ hình nữa kín x-x Là đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán

* Về mặt công nghệ người ta chia làm: Lỗ hình cán thô, lỗ hình cán trước tinh,

lỗ hình cán tinh Một máy cán thông thường có 2 hệ thống lỗ:

Nhiệt độ kết thúc nằm trong khoảng từ : 900 950 0C

Nhiệt độ cán rất quan trọng, nó quyết định năng suất và chất lượng sản phẩm cán Mục đích cảu việc nung nóng kim loại trước khi cán là tăng tính dẻo giảm trở kháng biến dạng, vì vậy mà gia công sẻ dễ dàng Nó còn giảm lực cán, tăng tuổi thọ cho trục cán, tăng lượng ép,… Dẫn tới năng suất cao, chất lượn sản phẩm tốt hơn

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

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

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

*Phôi ở đây chỉ có một oại hình dáng và kích thước nhất 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

Vậy dùng cách bố trí này thì thiết kế lỗ hình sẻ đơn giãn hơn

b) Bố trí lên xuống:

Hçnh 2.5: Bố trí lên xuống Với lối bố trí này rãnh trục giữa được dùng chung cho trục trên và trục dưới Có thể bố trí được rất nhiều lỗ hình Thường được bố trí lược cán số lẻ dưới và số chẵn ở

trên Từ lỗ hình trên và ỗ hình dưới thép được lật đi một góc 

Còn chuyển từ lỗ hình dưới lên lỗ hình trên không lật thép

Như thế thao tác dễ dàng, thời gian phụ ít và dễ cơ khí hóa Nhưng dùng lối bố trí này khi thiết kế lỗ hình và bố trí lỗ hình trên trục cán phức tạp

Đường kính của thép vằn được tính theo công thức:

trong đĩ: d1 là đường kính ngồi của thép vằn (mm)

d là đường kính trong của thép vằn (mm)

Lỗ hình tinh đến lỗ hình ovan trước tinh (9-8)

1.Xác định hệ số giãn dài trong hình trịn:

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

hov=(1+0,8kb1)-0,74bovkb

Tỷ số: a=

h b

ak

d k

)8,01

bov=( 1 20

2 ) 74 , 0 1 (

) 8 , 0 1 (

b

ak

ad b k







 Diện tích tiết diện của phơi ovan

Fov=0,74bovhov=0,74( 1 2

2 2 1

)74,01(

)8,01(

b

o b

ak

ad k

2 1

)74,01(

)8,01(

b

b

k

k a

25 , 14 2 ).

3 , 0 8 , 0 1 (

25 , 14 ) 3 , 0 8 , 0 1 (





=12,5(mm)

Hình 2.7: Lỗ hình ovan 2.Từ vuông sang ovan:

b

h

k h

1 (

hov=

ov b

ov b

k a

C k

)1

bov=a

ov b

ov b

k a

C k

)1

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

) 8 , 0 74 , 0 5 , 2 ( 25

)=arcos(1-

k a

C k

)1

bov=

b ov b ov

k a

C k a

)1

Fov=0,74.b0v.hov=0,74 2

2 1 2 ) 74 , 0 (

) 1

(

b ov b ov

k a

C k

(

)74,0(

b ov ov

ov

b ov ov

ov

k h

b

k h

=

b v b

ak

k a

)76,09,1.(

.755,

ak

aC k

)76,029,1

=

5 , 0 3 74 , 0 1

17 , 17 3 ).

5 , 0 76 , 0 29 , 1 (

) 76 , 0 29 , 1 (

b

b

k a

C k a

) 76 , 0 29 , 1 (

b

b

k a

C k

30

Fov=0,74bovhov= 1

1 74 , 0 1

) 76 , 0 29 , 1 (

b

b

k a

C k a

76,029,1(755,0

v b

b

ak

k a

5 , 2 5 , 19 ).

5 , 0 76 , 0 29 , 1 (

k a

C k a







74,0

)1

hov= ov

b

ov b

k a

C k







74,0

)1

)1(

)74,0(33,1

ov b ov

ov

ov b ov

ov

k h

b

k h

)74,0(

0v b

ov b OV

k a

k a

) 8 , 0 74 , 0 2 ( 8 , 41

48

a C k

.)

76,029,1

C k

)

76,029,1

Fov=0,74bov.hov= 2

2 2 1

) 74,01(

)76,029,1(

ov b

b

k a

a C k

)74,10(

)76,029,1.(

.755,0

v b

b

ak

k a

5 , 2 5 , 29 ) 7 , 0 76 , 0 29 , 1 (

k a

C k

)1(

bov= ov

b

ov b

k a

C k a

)1(

Fov=0,74hov.bov= 2

2

)74,0(

)1(74,0

ov b

ov b

k a

C k a

)74,0(

.)1(74,0

98,0

ov b

ov b

k a

C a k C

k

k a

=

) 8 , 0 1 (

) 8 , 0 74 , 0 5 , 2 ( 6 , 23

hov= ov

b

ov b

k a

b0v= ov

b

ov b

k a

k a

1

b

ov b

k a

)1(

)74,0(33,1

ov b ov

ov

v b ov

ov

k h

b

k h

số giãn dài trong các lần cán nhƣ sau

R7 R7

48

6

Từ đó ta có Sơ đồ bố trí lỗ hình trên trục cán

Hình 2.15: sơ đồ phân bố lỗ hình trên trục cán

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Trong cán thép, người ta thường áp dụng công thức thực nghiệm tính P tb sau:

f : Hệ số ma sát giữa bề mặt trục cán và kim loại

h1, h2: Chiều cao trước và sau khi cán

R.h : Chiều dài vùng biến dạng