Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Thật vậy, trong xu thế phát triển hiện nay, tất cả các ngành công nghiệp trong quá trình vận hành và sản xuất đều có sự liên quan gián tếp hay trục tiếp từ ngành Cơ khí.Vì vậy Cơ khí đượ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN XÂY DỰNG

Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC DUẨN

Đà Nẵng, 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Một đất nước phát triển phải có nền công nghiệp phát triển, trong đó ngành Cơ khí là ngành chủ đạo Thật vậy, trong xu thế phát triển hiện nay, tất cả các ngành công nghiệp trong quá trình vận hành và sản xuất đều có sự liên quan gián tếp hay trục tiếp

từ ngành Cơ khí.Vì vậy Cơ khí được xem là ngành mũi nhọn trong việc thực hiện đường lối chủ trương Công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước trong hiện nay

Ngành Cơ khí nói chung và Cơ khí chế tạo máy nói riêng muốn có phát triển và bền vững hay không phần lớn dựa vào sự phát triển của ngành luyện kim, trong đó có ngành luyện cán thép

Ngoài ra, đối với công cuộc hiện đại hoá đất nước hiện nay, thép là một sản phẩm không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt là trong ngành xây dựng Nhu cầu về sản lượng thép ngày một tăng cao, vì vậy tăng năng suất sản xuất thép là điều tất yếu

Qua quá trình học tập ở trường, sau khi kết thúc các học phần, được sự nhất trí của khoa, em được thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán thép rằn, với kích thước sản phẩm là Φ16

Qua hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, với sự chỉ dẫn tận tình của thầy ThS Trần Ngọc Hải, cùng với sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân, đến nay em đã cơ

bản hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp đã được giao Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế, cộng với thời gian có hạn cho nên việc tính toán thiết kế máy không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Kính mong quý thầy cô góp ý và chỉ bảo thêm để em có thể rút ra được nhiều kinh nghiệm quí báu trong vấn

đề thiết kế máy sau khi ra trường bước vào với thực tế sản xuất!

Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô trong trường, quý thầy cô trong khoa Cơ khí, những người đã dạy dỗ, động viên em từ khi mới bước vào

trường Và đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy ThS Trần Ngọc Hải đã trực

tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quốc Duẩn

DUT.LRCC

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1.1.Tìm hiểu và giới thiệu về sản phẩm thép rằn

Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu như nhu cầu về sử dụng thép trong công nghiệp Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp cán thép lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu không thể thiếu được để góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nhgiệp khác Mà sản phẩm thép rằn lại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực xây dựng

Thép rằn được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng.Thép rằn được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại được biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, giữa hai trục có hệ thống các lỗ hình và có khe hở giữa hai trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu Kết quả làm cho tiết diện ngang của phôi thay đổi chiều dài tăng lên, tạo thành lỏi thép

Cán thép rằn có thể được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, với mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau Thép rằn được phân loại theo đường kính danh nghĩa của thép: bao gồm thép rằn No12, No14, No16 …

Hình dạng sản phẩm như sau: (hình 1.1)

Hình 1.1: Sản phẩm thép rằn

DUT.LRCC

Các thông số của sản phẩm:

d1: đường kính ngoài của thép rằn (mm)

d: đường kính trong của thép rằn (mm)

S: khe hở giữa hai trục cán

2

5,145,172

Thép rằn được cán theo dung sai âm:

dd = d d+−00,,35 (mm) Bảng 1.1.Thông số cho các cở thép như sau:

Ngày nay do nhu cầu cuộc sống cao nên sản phẩm thép rằn không thể thiếu được trong công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép khi xây dựng nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động …

Do nhu cầu sử dụng thép rằn như đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy cán thép với năng suất cao Đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, để góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển.Do đó ngành cơ khí là một nhân tố không thể thiếu được trang bị hoàn thiện máy móc để đáp

DUT.LRCC

1.2 Giới thiệu về quá trình cán thép rằn:

1.2.1 Khái niệm về biến dạng kim loại:

Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc nhiệt độ, thế năng của nguyên tử trong kim loại thay đổi sự dịch chuyển của các nguyên tử tạo ra sự biến dạng theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ

1.2.1.1 Biến dạng đàn hồi:

Vật thể dưới tác dụng ngoại lực bị biến dạng Nếu sau khi cất tải biến dạng bị mất đi, vật thể trở về hình dạng kích thước ban đầu như khi chưa bị tác dụng lực, gọi biến dạng đó là biến dạng đàn hồi

Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực và nhiệt độ

1.2.1.2 Biến dạng dẻo:

Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng

Nguyên nhân là do khi tăng tải, nguyên tử của kim loại chuyển dời sang một vị trí xa hơn và ổn định hơn, không trở về vị trí cân bằng cũ khi thôi lực tác dụng

1.2.1.3 Phá huỷ:

Phá huỷ là ngoài sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới tác dụng của ngoại lực, sau khi cất tải chúng không còn giữ nguyên liên kết ban đầu giữa các nguyên tử hoặc các phần Phá huỷ là nứt, gãy, vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử do ứng suất kéo gây nên

Ta có biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa lực tác dụng và biến dạng đối với vật liệu dẻo bị kéo như sau:

-Nếu giá trị của tải trọng đặt vào PPA thì quan hệ giữa P và l là bậc 1 Đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi

Hình 2.1: Biểu đồ quan hệ1 giữa lực

và biến dạng

B P

-Nếu tải trọng PA<P<PB thì kim loại sẽ bị biến dạng nhưng khi bỏ tải trọng này thì kim loại vẫn giữ nguyên hình dáng mới Đây là giai đoạn biến dạng dẻo

-Nếu P>PB thì mạng tinh thể của kim loại bị xô lệch, vỡ vụn gây nên phá huỷ mạng tinh thể của kim loại

1.2.2 Biến dạng dẻo của kim loại:

1.2.2.1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể:

Xảy ra dưới hai hình thức trượt và song tinh

a) Theo hình thức trượt:

Trượt là một quá trình chuyển động tương đối giữa hai phần tinh thể Một phần dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt và luôn song song với mặt tinh thể (Hình 2a) 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 khi 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

Trượt chỉ xảy ra trên một số mặt và phương tinh thể nhất định Trên phương và mặt tinh thể này thường có mật độ nguyên tử dày đặc nhất hay ở trên đó có lực liên kết giữa các nguyên tử là lớn nhất so với mặt và phương khác

P

P

(a) Hình 2.2: Biến dạng dẻo trong đơn tinh

thể

(b)

DUT.LRCC

b) Theo hình thức song tinh

Một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới đỗi xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (Hình 2b)

Đặc điểm biến dạng song tinh là sự dịch chuyển các nguyên tử tỉ lệ với khoảng cách mặt song tinh Càng xa mặt song tinh, dịch chuyển càng lớn, nhưng không quá một khoảng cách nguyên tử Biến dạng dẻo do song tinh rất nhỏ

1.2.2.2 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể:

Sự biến dạng dẻo trong đa tinh thể trước hết là sự biến dạng trong nội bộ các hạt và sau đó là sự dịch chuyển tương đối giữa các hạt Sự biến dạng trong một hạt cũng theo cơ chế trượt song tinh như ở biến dạng dẻo đơn tinh thể Tuy nhiên, đối với

đa tinh thể có tồn tại phân giới hạn nên có một số đặc điểm biến dạng riêng Khi kéo nén đơn, định hướng thuận lợi nhất cho các hạt biến dạng dẻo đầu tiên đó là các mặt trượt và phương trượt làm với lực một góc xấp xỉ 45o

1.2.2.3 Hiện tượng biến cứng và kết tinh lại

a) Hiện tượng biến cứng:

Trong quá trình biến dạng dẻo phát sinh các hiện tượng sau:

+Hình dáng các tinh thể thay đổi : kéo dài, vặn vẹo, mạng tinh thể bị xô lệch +Hướng của các tinh thể thay đổi từ vô hướng thành dị hướng

+Sinh ra các ứng suất dư tồn tại sau biến dạng

+Phá vỡ các hạt tinh thể và biên giới hạt

Kết quả của hiện tượng trên đưa đến: Lực chống biến dạng của tinh thể tăng lên, ứng suất dư tăng lên làm cho độ cứng và độ bền tăng, độ dẻo và độ dai giảm, tính

dị hướng về cơ tính và lý tính xuất hiện rõ rệt

Mức độ biến cứng tỉ lệ thuận với mức độ biến dạng và phụ thuộc vào bản chất kim loại, tốc độ và nhiệt độ biến dạng

b) Quá trình biến mềm -kết tinh lại:

Khi kim loại biến cứng, trạng thái tổ chức của nó không cân bằng, có thế năng

tự do cao Khi ta nung nóng kim loại, động năng các nguyên tử của nó tăng, dao động nhiệt mạnh làm cho các nguyên tử có xu hướng trở về vị trí có thế năng bé nhất, do đó tạo ra điều kiện phục hồi mạng tinh thể trong kim loại Tuỳ theo nhiệt độ quá trình có thể chia làm 2 giai đoạn:

DUT.LRCC

 Giai đoạn phục hồi:

Khi nung nóng kim loại đến nhiệt độ chưa vượt quá (0,230,3)Tnc (Tnc- là nhiệt

độ nóng chảy tuyệt đối), kim loại sẽ trở về vị trí cân bằng bền, cơ tính, lý tính, hoá tính

sẽ phục hồi lại một phần như cũ Trong giai đoạn này hướng và hình dạng tinh thể không thay đổi, đồng thời không phục hồi sự phá huỷ đã gây ra giữa các tinh thể mà chỉ khử ứng suất dư

 Giai đoạn kết tinh lại

Khi nung nóng kim loại ở nhiệt độ cao hơn, do động năng của các nguyên tử phát triển mạnh, mức độ thay đổi vị trí của nó tăng lên Lúc đó hình dạng và kích thước tinh thể sẽ thay đổi, quá trình nảy mầm, phát triển mầm xuất hiện, tổ chức kim loại từ trạng thái không cân bằng về trạng thái cân bằng Quá trình này gọi là quá trình kết tinh lại

Quá trình kết tinh lại gồm hai bước: chuẩn bị kết tinh lại và tụ hợp kết tinh lại Kết tinh lại làm giảm biến cứng, tăng tính dẻo, thay đổi cơ tính, lý tính của kim loại

Nhiệt độ kết tinh lại: Là nhiệt độ tại đó xảy ra quá trình tạo mầm và phát triển

mầm trong kim loại bị biến dạng dẻo với tốc độ đáng kể

TKte = K.Tnc

Với Tnc- Nhiệt độ nóng chảy của kim loại (OK)

K- Hệ số phụ thuộc độ sạch của kim loại, K thay đổi từ (0,30,8) Nhiệt độ kết tinh lại phụ thuộc vào các yếu tố:

+Mức độ biến dạng: biến dạng ít thì TKtl cao

+Thời gian giữ nhiệt: giữ nhiệt lâu thì TKtl thấp

+Độ lớn ban đầu của hạt: hạt càng lớn thì TKtl càng cao

1.2.2.4 Tính dẻo và những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng:

a) Tính dẻo:

Tính dẻo của kim loại là khả năng thay đổi hình dáng và kích thước của kim loại khi chịu lực tác dụng mà không bị phá huỷ

Các đặc trưng của tính dẻo:

• Độ giãn dài tương đối (a1): là độ giãn về chiều dài khi kim loại chịu kéo so với

DUT.LRCC

a1 =

o

l l



.100%

l =l1-l2

lo- là độ dài trước biến dạng

l1-là độ dài sau biến dạng

• Độ thắt tương đối (af): là độ giảm về tiết diện ngang khi kim loại giãn dài so với tiết diện ban đầu của nó

• Độ dai va đập: là công cần thiết sinh ra để phá huỷ một đơn vị diện tích mẫu

b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại:

• Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất:

Khi tác dụng của ứng suất kéo càng ít, ứng suất nén càng nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao

• Ảnh hưởng của ứng suất dư:

Ứng suất dư sinh ra là do sự biến dạng không đều đặn, chỗ biến dạng nhiều sinh

ra ứng suất dư nén, chỗ biến dạng ít sinh ra ứng suất dư kéo Bình thường, ứng suất dư này cân bằng nhau

Sự tồn tại của ứng suất dư làm tăng khả năng chống biến dạng của kim loại, làm giảm tính dẻo của kim loại, giảm độ dai va đập, giảm khả năng chịu đựng của vật thể

Vì vậy cần phải khử ứng suất dư như ủ non, kết tinh lại; gõ đập bằng búa gỗ, phun bi thép, phun cát, hoặc chọn phương pháp biến dạng phôi hợp lý

• Ảnh hưởng của thành phần hoá học và tổ chức của kim loại:

Mức độ liên kết giữa các hạt càng lớn, mật độ kim loại càng cao, thành phần hoá học đều đặn, kích thước hạt đều, tạp chất phân bố đều, mặt trượt nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao, kim loại dễ dàng biến dạng

DUT.LRCC

Các chất hợp kim và các tạp chất trong kim loại cũng có tác dụng lớn đến tính dẻo của kim loại

Kim loại đúc có tổ chức hạt không đều, tính dẻo sẽ thấp, nếu qua gia công áp lực thì tính dẻo sẽ tăng lên

Tổ chức kim loại càng nhiều pha càng kém dẻo

Hạt tinh thể càng nhỏ thì kim loại càng dẻo

• 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, kim loại dễ biến dạng

Mặt khác, khi nung kim loại có sự thay đổi về thành phần hoá học (hiện tượng thoát cacbon, lưu huỳnh, phốt pho,…) nên làm thay đổi tính dẻo của nó

Trong vùng nhiệt độ kết tinh lại và nhiệt độ chuyển biến pha, thì tính dẻo giảm

Lí do là ứng suất dư của kim loại xuất hiện, do cấu trúc không đồng nhất và có biến cứng

• Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng :

Tốc độ biến dạng khác nhau có thể làm giảm hoặc tăng tính dẻo của kim loại Nếu tốc độ sinh ra biến cứng cao hơn tốc độ sinh ra biến mềm thì tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại và ngược lại

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

a) Trong quá trình biến dạng dẻo, hình dáng và kích thước hạt thay đổi rất nhiều

Khi chịu kéo, hạt sẽ bị kéo dài theo phương của lực Khi bị nén, hạt sẽ bị bẹp đi, mạng tinh thể xung quanh mặt trượt bị xô lệch và biến dạng không đều

Nếu mức độ biến dạng lớn: ( = 4050%) hạt sẽ bị phân nhỏ ra, các tạp chất và pha thứ 2 sẽ bị kéo dài ra và tạo thành tổ chức thớ

Với So: tiết diện trước biến dạng

S1: tiết diện sau biến dạng

DUT.LRCC

Khi độ biến dạng rất lớn ( = 7090%), các hạt bị quay đến mức độ các mặt và phương có ký hiệu giống nhau sẽ song song với nhau, và lúc này vật liệu đa tinh thể thể hiện tính có hướng

b) Trong biến dạng dẻo, trong các kim loại tồn tại khá nhiều ứng suất dư do xô

lệch mạng và do biến dạng không đều của các hạt ứng suất dư làm giảm cơ tính của vật liệu

c) Sau biến dạng dẻo, mạng tinh thể bị xô lệch nên cơ tính của kim loại bị thay đổi

nhiều: độ cứng, độ bền tăng, độ dẻo và độ dai giảm Đó là hiện tượng hoá bền

d) Biến dạng dẻo làm thay đổi đáng kể tính chất vật lý của vật liệu: điện trở tăng,

từ kháng tăng, chống ăn mòn về điện hoá

1.2.2.6 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:

2

1 max

Điều kiện biến dạng dẻo

❖ Khi kim loại chịu ứng suất đường:

2

max 1

ch ch

❖ Khi kim loại chịu ứng suất mặt: 1−2 =ch

❖ Khi kim loại chịu ứng suất khối: max −min =ch

1.2.3 Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực:

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

Khi biến dạng dẻo xảy ra đồng thời có cả biến dạng đàn hồi tồn tại Quan hệ giữa biến dạng đàn hồi và lực tác dụng biểu thị bằng định luật Húc

Định luật này giúp chúng ta khi thiết kế hệ thống lỗ hình phải tính đến biến dạng đàn hồi, có nghĩa là kích thước sau khi gia công sẽ khác với kích thước của hệ thống lỗ thiết kế

1.2.3.2.Định luật thể tích không đổi khi biến dạng dẻo:

Thể tích kim loại trước và sau khi biến dạng là không đổi

V1=V2=const

V1 và V2 là thể tích kim loại trước và sau khi biến dạng

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

1.2.3.4 Định luật ứng suất dư:

Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư

cân bằng nhau Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đến khi biến dạng làm giảm

tính dẻo, độ bền và độ dai va đập làm cho vật thể biến dạng hoặc phá huỷ Khi phân tích ứng suất chính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu quả của nó sinh ra

1.2.4 Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực:

Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia công cắt gọt

DUT.LRCC

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng làm cho kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội bị biến dạng dẻo, kết quả là sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng

Đặc điểm của phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là:

- Gia công kim loại ở trạng thái rắn

- Là dạng gia công không phoi

- Sau khi gia công, kim loại không những thay đổi hình dạng kích thước mà còn thay đổi về cơ lý tính như: kim loại mịn chặt hơn, hạt kim loại đồng đều hơn, tổ chức của hạt kim loại thay đổi thành tổ chức thớ, khuyết tật do đúc được khử, cơ tính và độ bền của kim loại được nâng cao

- Có khả năng cho ra chi tiết có chất lượng bề mặt, độ bóng, độ chính xác cao Gia công kim loại bằng áp lực có nhiều phương pháp và có thể chia thành 2 ngành chính:

+ Cán, kéo, ép thuộc ngành luyện kim

+ Rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm thuộc ngành cơ khí

Hình thức gia công kim loại bằng áp lực có thể là gia công nóng (nhiệt độ kết thúc gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại) hoặc là gia công nguội (nhiệt độ bắt đầu gia công nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh lại)

1.3.1 Quá trình cán và các đặc điểm của quá trình cán kim loại

a) Định nghĩa quá trình cán:

Là quá trình gia công kim loại bằng bằng áp lực trong đó kim loại bị biến dạng dẻo liên tục giữa các vật thể quay tròn, được gọi là trục cán

b) Cơ sở của quá trình cán:

Cơ sở của quá trình cán là dựa vào sự biến dạng dẻo của kim loại để tạo ra những sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu thông qua các lổ hình trên trục cán

c) Đặc điểm của quá trình cán

Quá trình cán là một quá trình tạo phôi kim loại bằng phương pháp gia công áp lực do đó nó có đầy đủ các đặc điểm của phương pháp gia công áp lực:

- Quá trình cán là quá trình gia công không phoi

DUT.LRCC

- Trong quá trình làm việc, kim loại bị thay đổi về tổ chức tế vi; hạt kim loại bị kéo dài theo hướng cán thành sớ, tính chất cơ lý cũng thay đổi: kim loại có tính dị hướng

- Phôi di chuyển và biến dạng nhờ sự quay liên tục của trục cán và ma sát giữa trục cán với phôi

- Hình dạng sản phẩm cán phụ thuộc và lổ hình giữa hai trục cán

1.2.4.2 Phân loại quá trình cán:

Tuỳ theo cơ sở dựa vào để phân loại mà người ta có các kiểu:

a) Phân loại theo chuyển dịch tương đối của kim loại so với trục cán:Gồm 3

dạng:

- Cán dọc

- Cán ngang

- Cán nghiêng (cán ngang xoắn)

b) Phân loại theo trạng thái kim loại biến dạng:

Dựa vào nhiệt độ của kim loại khi biến dạng mà phân ra làm 2 loaị là cán nóng

và cán nguội

c) Phân loại theo thông số đặc trưng trong biến dạng:

Chia làm 2 loại

- Cán đối xứng: Khi mọi yếu tố của quá trình cán giống nhau trên cả hai trục

- Cán không đối xứng: Khi có một vài yếu tố của quá trình cán trên hai trục không giống nhau

d) Phân loại theo sản phẩm cán:

- Cán phôi: tạo ra các thỏi kim loại để tiếp tục gia công theo các phương pháp khác, hoặc cán thô

- Các hình: tạo ra các sản phẩm hình như cán thép chữ I, U, L…

- Cán tấm: sản phẩm tạo ra dạng tấm

- Cán ống: Cán ra các ống thép trụ tròn rỗng

e) Phân loại theo mức độ liên tục:

- Cán không liên tục: là sản phẩm cán bị gián đoạn trong các lần cán

- Cán liên tục: phôi được cán một cách liên tục cho đến thành phẩm

- Cán bán liên tục

DUT.LRCC

1.2.4.3 Vùng biến dạng và các thông số của vùng biến dạng

a) Vùng biến dạng:

Khi hai trục cán quay liên tục và ngược chiều nhau, nhờ ma sát mà vật cán được

ăn vào liên tục và được biến dạng Bề mặt của kim loại tiếp xúc với trục cán gọi là vùng tiếp xúc, phần kim loại nằm trong

vùng tiếp xúc gọi là vùng biên dạng

Như vậy vùng biến dạng là vung

kim loại xảy ra biến dạng dẻo, nằm

+ Góc : là góc ăn kim loại

+ ltx = AB= CD là chiều dài của

vùng biến dạng

+ h1, h2: chiều cao của vật trước

và sau khi cán

+ b1, b2:chiều rộng của vật trước và sau khi cán

+ l1, l2: chiều dài của vật trước và sau khi cán

1.2.4.4 Các đại lượng đặc trưng cho biến dạng kim loại khi cán

Xét một vật thể kim loại có tiết diện hình chữ nhật có chiều dài l được cán giữa hai trục cán phẳng (hình 2.6)

a) Biến dạng theo chiều cao:

- Lượng ép tuyệt đối h:



1

2 1

h

h

h −

- Hệ số ép:

Hình 2.5: Sơ đồ vùng biến dạng của

kim loại khi cán

b

Hình 2.6: Tiết diện kim loại

DUT.LRCC

2

1

h h

- Mối quan hệ giữa h,  và l:

Từ hình 1.4 ta có:

BE h

h h

2 1

Mà

2sin2)cos1(cos

R R

R R OE OB

Vì  quá nhỏ nên

2 2 sin 

Chiều dài cung tiếp xúc tỉ lệ thuận với D và h

b) Biến dạng theo chiều rộng:

- Lượng giãn rộng tuyệt đối: b=b2 −b1(mm)

Công thức tính lượng giãn rộng của Baxtino:

+Đối với lượng giãn rộng tự do (khi cán phẳng)

) 2 ( 2 15 , 1

h h R h

h

b=   − 

DUT.LRCC

h R h

h n

 luôn lớn hơn 1 vì l2 luôn lớn hơn l1

Quan hệ giữa hệ số giãn dài() và lượng ép() theo công thức sau:

%100)

11(



Từ 3 hệ số ,  và  ta thấy rằng:

1

1 2 1 1 1

2 2 2

l b h

n

F

F l

l = ()

Trong đó:

tổng : hệ số giãn dài tổng cộng của vật cán sau n lần cán

ln, lo : chiều dài của vật cán sau n lần cán và của lúc ban đầu

Fo, Fn : diện tích tiết diện của phôi cán ban đầu và của thành phẩm sau n lần cán

F F

2 1 1

Vì  có trị số khác nhau nên để tiện tính toán người ta đưa ra khái niệm về hệ

số giãn dài trung bình tb

Với

n

n tb

tb

n n F

F lg lg

lg 0 − =

Vậy

tb n

F F

Như vậy nếu biết được tiết diện ngang ban đầu của phôi cán, tiết diện sản phẩm

và biết được hệ số giãn dài trung bình thì tính được ngay số lần cán n (lấy n là 1 số nguyên)

1.2.4.5 Điều kiện để kim loại ăn vào trục khi cán:

sin

f N T

T

N N

DUT.LRCC

b) Các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục cán khi cán dọc:

Từ điều kiện f> để vật cán dễ ăn vào trục ta tìm các biện pháp để tăng f và

+ Giảm h nhờ đập bẹp đầu phôi

+ Tăng đường kính D của trục cán

Trong thực tế, phương pháp làm tăng hệ số ma sát f người ta thường dùng hơn

1.2.4.6 Hiện tượng vượt trước và hiện tượng trễ sau khi cán:

Từ thực tế người ta thấy rằng: khi cán tại vùng biến dạng có hiện tượng sau:

Tốc độ cán tại điểm tiếp xúc với trục cán Vh cho tới tiết diện trung hoà luôn nhỏ

hơn tốc độ trục cán V

Tức Vh < V

Từ tiết diện trung hoà theo hướng cán ra

khỏi trục cán luôn có hiện tượng

V < VH

Tại tiết diện trung hoà thì

Vh=V=VH

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim

loại có Vh<V gọi là hiện tượng trễ hoặc sự trễ

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim

loại có V<VH gọi là hiện tượng vượt trước

Tiết diện mà có VH=V=Vh hay tiết diện có góc trung hoà  gọi là tiết diện trung hoà

Hình 2.8: Hiện tượng vượt

trước và trễ

DUT.LRCC

1.2.4.7 Ma sát trong quá trình cán:

Ta xét đến ma sát sinh ra tại tiết diện cán.Nó là nguyên nhân chính giúp cho thép được ăn vào liên tục và hình thành quá trình cán

Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tai tiết diện cán:

a) Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt trục:

Độ bóng bề mặt và độ cứng bề mặt trục càng cao thì hệ số ma sát càng giảm Khi cán vật liệu mềm thường xảy ra dính trục nên làm tăng hệ số ma sát

b) Ảnh hưởng của tiết diện thành phần hoá học kim loại cán và trục cán

Khi cán nóng thép, hàm lượng Cacbon trong thép tăng thì hệ số ma sát giảm và ngược lại khi Mn tăng thì hệ số ma sát tăng

c) Ảnh hưởng của tốc độ cán:

Quan hệ giữa tốc độ cán với hệ số ma

sát thể hiện ở biểu đồ hình 2.9

d) Ảnh hưởng của nhiệt độ kim loại cán:

- Nếu to=500oC800oC thì f tăng do tạo ra vẩy

oxít cứng

- Nếu to>800oC thì tạo ra vẩy oxít mềm đóng vai trò như chất bôi trơn nên làm

hệ số ma sát giảm

e)Ảnh hưởng của áp lực:

Khi cán nguội, áp lực tăng thì hệ số ma sát giảm

f) Ảnh hưởng của hình dạng lỗ hình:

Lỗ hình làm tăng hệ số ma sát

g) Ảnh hưởng của điều kiện cán:

Hệ số ma sát khi ăn vào lớn hơn khi cán đã ổn định

Khi cán có chất bôi trơn thì hệ số ma sát giảm

1.2.5 Máy cán:

1.2.5.1 Định nghĩa

Tổ hợp các máy móc và thiết bị như nguồn năng lượng, các bộ phận truyền

động, giá cán có chứa các trục cán,… để cho ra được các sản phẩm cán bằng kim loại

gọi là máy cán kim loại

1.2.5.2 Phân loại

V f

Hình 2.9: Quan hệ giữa v cán với f

DUT.LRCC

Có thể phân loại máy cán theo công dụng, theo số giá cán trong máy, theo số trục cán có trong giá cán, theo kích thước sản phẩm, theo cách bố trí trục cán,…

a)Phân loại theo công dụng:

b) Phân loại theo cách bố trí thiết bị chính:

- Máy cán một giá (máy cán đơn)(hình 2.10a)

1.2.5.3 Cấu tạo máy cán

Máy cán thường gồm có các bộ phận chính sau: (hình 2.11)

1- Động cơ: dùng rộng rãi là động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ 2- Bánh đà: đối với máy cán 1 chiều thì đặt thêm bánh đà để làm đều chuyển động cho máy giữa những lần cán phôi Nghĩa là bánh đà sẽ tích luỹ năng lượng khi chạy không tải và sẽ bù một phần năng lượng khi máy mang tải Giúp ổn định tốc độ cán Khi mômen cán thay đổi không nhiều người ta có thể không lắp bánh đà

3- Khớp nối: thường sử dụng các loại:

4- Hộp giảm tốc: phần lớn hộp giảm tốc của máy cán dùng cặp bánh răng chữ V

để khử lực dọc trục và làm kết cấu hộp nhỏ gọn hơn

5- Hộp phân lực: dùng để chia đều momen quay cho các trục cán

Đường kính vòng lăng của bánh răng hộp phân lực gọi là đường kính danh nghĩa của máy cán

6- Trục truyền: truyền momen xoắn từ hộp phân lực đến các trục cán

7- Trục cán: cấu tạo gồm 3 phần: thân, cổ và đầu trục Thân trục cán có dạng trơn hoặc có rãnh tạo lỗ hình

8- Gía cán: là bộ phận cơ bản của máy cán

Bao gồm thân giá cán và các chi tiết khác như trục cán, gối đỡ trục cán, cơ cấu điều chỉnh lượng ép, các cơ cấu dẫn hướng, …được lắp đặt trên thân giá cán

1.2.6 Nung nóng kim loại trước khi cán:

1.2.6.1 Mục đích:

Nung nóng kim loại trước khi cán nhằm để kim loại đạt tính dẻo cao, trở kháng biến dạng thấp, để giảm tiêu hao năng lượng khi cán, tăng tuổi thọ và giảm kích thước thiết bị, để đạt được chất lượng sản phẩm cao, kích thước chính xác, hình dáng phức tạp

1.2.6.2 Chất lượng nung:

Một vật nung gọi là đạt chất lượng khi nó đạt nhiệt độ nung đồng đều tại mọi điểm và không bị khuyết tật do nung như: cong, vênh, rạn nứt, chảy, cháy, quá nhiệt, oxy hoá nhiều, thay đổi thành phần hoá học của kim loại như: thoát cacbon, …

1.2.6.3 Chế độ nung:

Gồm 2 yếu tố là nhiệt độ nung và thời gian nung

a) Nhiệt độ nung: là nhiệt độ được xác định trên bề mặt vật nung Tuỳ theo mác

kim loại, điều kiện biến dạng và nhiệt độ kết thúc cán yêu cầu mà xác định nhiệt độ nung hợp lý

Đối với thép cacbon, dựa trên giản đồ Fe-C để chọn khoảng nhiệt độ gia công

và kết thúc cán cho thích hợp, nhiệt độ này phụ thuộc vào hàm lượng cacbon trong thép

Trong sản xuất, để xác định khoảng nhiệt độ của các kim loại và các hợp kim thường tra bảng

DUT.LRCC

Cũng có thể xác định nhiệt độ nung theo công thức kinh nghiệm như sau:

Tnung= Tnc- (200250)0C Với Tnc là nhiệt độ nóng chảy của kim loại hoặc hợp kim

b) Thời gian nung:

Gồm 2 yếu tố là thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt (đồng nhiệt)

- Thời gian tăng nhiệt: là thời gian cấp nhiệt để đạt nhiệt độ nung trên bề mặt vật nung

- Thời gian giữ nhiệt: là thời gian để giữ cho nhiệt độ bề mặt không tăng, đồng thời nhiệt độ bên trong vật nung tăng lên đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép

Công thức tổng quát về thời gian nung:

H

C .

 =

Trong đó:

C: là hệ số phụ thuộc bản chất kim loại nung, độ dẫn nhiệt của kim loại

: là hệ số tính đến điều kiện trao đổi nhiệt H: là bề dày thấm nhiệt của vật nung

1.2.6.4 Thiết bị nung kim loại:

Gồm các lò nung sau đây:

a) Lò rèn thủ công:

Loại này đơn giản, rẻ tiền nhưng khống chế được nhiệt độ, năng suất nung thấp, hao tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật nung không đều, … loại này chỉ phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, thủ công

b) Lò buồng (lò phản xạ):

Lò này có nhiệt độ khoảng không gian công tác của lò đồng nhất Là một buồng kín, khống chế được nhiệt độ nung Có thể xếp nhiều phôi vào lò, sự hao phí kim loại

ít, phôi không trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu nên nhiệt độ nung khá đồng đều

Nhược điểm của loại lò này là làm việc theo chu kỳ, tổn thất nhiệt do tính nhiệt cao

Thích hợp với các phân xưởng sản xuất tương đối lớn

c) Lò nung liên tục:

Quá trình nung kim loại diễn ra 1 cách liên tục nhờ sự dịch chuyển dần của vật nung từ cửa vào đến cửa ra của lò

DUT.LRCC

Loại này thường dùng khi nung thép hợp kim và nung thép cán Nhiên liệu thường dùng là khí đốt

d) Lò nung dùng năng lượng điện:

Thường dùng để nung vật nhỏ, vật quan trọng bằng kim loại màu

1.2.7 Làm nguội kim loại sau khi cán:

Tuỳ theo thành phần hoá học và cấu trúc tế vi của kim loại, chế độ cán, dạng sản phẩm, yêu cầu về cơ lý tính của sản phẩm, yêu cầu sử dụng sản phẩm mà chọn chế

độ làm nguội thích hợp sau khi cán Có 4 dạng làm nguội sau:

- Làm nguội bằng không khí: dùng cho kim loại màu và thép cacbon thấp và trung bình

- Làm nguội chậm trong các lò ủ, dùng cho thép hợp kim

- Làm nguội tăng dần: làm nguội trong nước sau khi thu sản phẩm

- Làm nguội nhanh: làm nguội ở nhiệt độ tôi trong môi trường tôi

DUT.LRCC

1.2.8 Sơ đồ quy trình công nghệ chung của một phân xưởng cán:

Đây là sơ đồ qui trình công nghệ đầy đủ cho một dây chuyền công nghệ lớn có khả năng sản xuất ra nhiều chủng loại sản phẩm với sản lượng từ một đến vài triệu tấn/năm

Tuỳ theo năng lực sản xuất của từng nhà máy mà sẽ có một qui trình công nghệ

DUT.LRCC

1.3 Lựa chọn hình dáng trục cán:

1.3.1 Khái niệm về trục cán:

Trục cán là chi tiết trực tiếp làm biến dạng kim loại để tạo ra các sản phẩm kim loại có hình dáng và kích thước theo yêu cầu Trục cán phôi, thép hình, thép tấm nóng thường được chế tạo bằng thép hợp kim chất lượng cao như: 40CrNi, 50CrNi, 60CrNi, 40Cr hoặc được chế tạo từ gang cầu Trục cán nguội thép tấm thường được chế tạo

từ loại thép 90CrNi, 90Cr2, 90Cr2MoV, 65CrNiMo, 90Cr2W, 45CrMoNi và gang biến trắng …

Độ cứng bề mặt trục cán (52 64)HRC, bên trong phải có độ bền uốn tốt và chịu được va đập mạnh Trục cán khi cán nóng không bị giản nở vì nhiệt, trục cán nguội phải có độ đàn hồi dẻo tốt, bề mặt trục bóng đẹp v.v… Trục cán bằng sứ cũng phải có những tính chất trên

Các loại trục cán thường dùng: Là trục cán thép hình, trục cán thép tấm, trục cán thép ống Ngoài ra còn có các loại trục cán chuyên dùng như trục cán ren, trục cán

bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa v.v …

Trục cán tấm dùng để cán nóng thép tấm dày, dày vừa, mỏng, cán nguội thép tấm cực mỏng và cán giấy kim loại

Trục cán hình với bề mặt bị khoét rãnh dùng để cán các loại thép hình tròn, hình vuông, thép góc, thép chữ U, chữ I, chữ H, thép rằn, thép ray xe lửa, thép định hình v.v …

Trục cán ống cũng có nhiệm vụ như trục cán hình Ngoài cán thép trục cán còn tham gia cán hình, cán tấm và cán kim loại màu như đồng, nhôm, kẽm, niken …

Có thể nói tất cả các loại thép có biên dạng (tiết diện) đơn giản như: tròn, vuông, ba cạnh, chữ nhật, ….và có biên dạng phức tạp như: thép góc, thép chữ I, thép chữ C, thép đường ray, … đều được cán trên các trục đã được tạo các rãnh có biên dạng tương ứng Biên dạng rãnh của 2 hay 3, 4 trục tạo thành một biên dạng “calip” gọi là lỗ hình trục cán

Việc xác định hình dáng, kích thước và số lượng lỗ hình, cách bố trí lỗ hình trên trục cán để tạo ra được một sản phẩm nào đó trên cơ sở một điều kiện công nghệ nhất định được gọi là thiết kế lỗ hình trục cán

1.3.2.2 Phân loại lỗ hình:

a) Phân loại theo hình dáng:

- Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, vuông, ô van, tròn

- Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ I, chữ C,…

b) Phân loại theo công dụng:

- Lỗ hình giãn dài (cán phá) nhằm giảm nhanh tiết diện của phôi

- Lỗ hình cán thô

- Lỗ hình trước thành phẩm, có tác dụng khống chế được kết tinh của sản phẩm

- Lỗ hình tinh

c) Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán:

- Lỗ hình kín: Ở lỗ hình này, đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x nằm ngoài phạm vi rãnh lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của hai trục cán

- Lỗ hình hở: Là loại lỗ hình mà có đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán x-x nằm trong phạm vi rãnh của trục cán dù cho rãnh được gia công trên 1 hay 2 trục (hình 3.3)

Hình 3.2: Lỗ hình kín

DUT.LRCC

Hình 3.4: Lỗ hình nửa kín

- Lỗ hình nửa kín: Ở loại lỗ hình này, trên trục cán vừa có phần lồi vừa có phần lõm

Khe hở giữa 2 trục cán được cấu tạo ở thành bên lỗ hình

b) Bố trí lên xuống:

Trong cách bố trí này thì trục giữa được dùng cho trục trên và trục dưới Do đó

bố trí được nhiều lỗ hình Tuy nhiên sử dụng cách bố trí lên xuống thì khi thiết kế lỗ hình sẽ phức tạp hơn.(Hình 3.5b)

- Đảm bảo tính năng kỹ thuật và tính chất cơ lý của sản phẩm, nội lực bé nhất

- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít, phân bố tải trọng cho động cơ đồng đều theo từng lần cán

- Điều kiện ăn kim loại ổn định

- Đảm bảo tuổi bền của trục cán lớn nhất

- Thao tác kỹ thuật dễ dàng, thuận tiện thời gian thay trục cán là lớn nhất

1.3.3.1 Cơ sở dữ liệu của phôi:

- Vật liệu phôi cán: thép CT51

- Kích thước phôi ban đầu: 32x32mm2

Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép CT51 theo bảng sau: (theo tài liệu [8])

4 3

6 5

8 7

DUT.LRCC

- Nhiệt độ nung của phôi: 119012800C

- Nhiệt độ cán được bắt đầu từ: 117012200C

- Nhiệt độ kết thúc cán nằm trong khoảng từ: 9009500C

Nhiệt độ cán rất quan trọng, nó quyết định năng suất chất lượng của sản phẩm cán Nếu nhiệt độ nung phôi cao quá thì phôi bị cháy hoặc quá nhiệt dẫn tới phế phẩm nhiều

Nếu nhiệt độ nung của kim loại quá thấp thì tính dẻo kém, năng suất thấp, chất lượng sản phẩm chưa đạt yêu cầu

Phôi liệu sử dụng để cán được đúc sẵn và đảm bảo các điều kiện kỹ thuật tốt

Các thông số của quá trình cán:

d1=17,5 mm: đường kính ngoài của thép rằn

d=14,5 mm: đường kính trong của thép rằn

S=2 mm: khe hở giữa hai trục cán

2

5,145,172

1,25

DUT.LRCC

Thép rằn được cán theo dung sai âm:

+ tổng là hệ số giãn dài tổng cộng của vật cán sau n lần cán

+ Fo và Fn là diện tích tiết diện của phôi cán ban đầu và của thành phẩm sau n lần cán



n

n o

tong

F

F F

F F

F F

3 2 2 1 1

F

F

=

 = (tb)n Logarit hai vế ta có số lần cán :

tb=1,356

 n =

356,1lg

201lg1024

≈ 5 (lần)

DUT.LRCC

Vậy chọn số lần cán là n = 5 lần

Ta có hệ thống lỗ hình sản xuất thép rằn No16 như sau:

b) Phân bố lượng giãn dài μ:

Việc xác định kích thước các lỗ hình cần thiết đối với thép rằn No16 theo phương án tối ưu cho trong tài liệu [3], trước hết ta phải tính tổng và phân bố tổng cho phù hợp với từng lỗ hình

Ta có

n

o tong

-Lần đầu tiên cán thì lượng biến dạng nhỏ nhất vì phôi mới nung trong lò ra còn chứa nhiều Oxit ở trên bề mặt ngoài, nhiệt độ nung trên toàn bộ tiết diện chưa đều lắm cho nên lần này có μ tương đối nhỏ

Hình 3.7: Hệ thống lỗ hình

1,25

Ø14,5 Ø17,5

DUT.LRCC

-Các lần tiềp theo, khi đó phôi đã ổn định và có đầy đủ điều kiện tốt nên ta cán với lượng biến dạng tăng dần

-Đến gần với lỗ hình tinh thì ta cần phải giảm lượng biến dạng xuống để đạt được kích thước thông số và độ bóng của sản phẩm

Qui luật này được thể hiện trên hình 3.8

cho lỗ hình vuông (cán lần đầu tiên)

c) Xác định kích thước của lỗ hình ôvan trước tinh:

Theo lý thuyết hệ thống lỗ hình giãn dài ôvan-tròn ta có:

Đặt tỷ số: a=

ov

ov

h b

Sau khi biến đổi ta tìm được :

2 1

74 , 0 1

) 8 , 0 1 (

b

d b

k a

ad k





+ +

2 1

74 , 0 1

) 8 , 0 1 (

b

d b

k a

d k





+ +

Trong đó : bov, hov là kích thước chiều rộng và chiều cao của lỗ hình ôvan trước tinh

kΔb1 là mức độ hạn chế giãn rộng trong lỗ hình

Diện tích tiết diện của phôi ô van

Fov=0,74bovhov = 0,74(

2 1

2 1 2 1

)74,01(

)8,01(

b

b

ak

ad k





++

Diện tích tiết diện lỗ tròn:

2 1

).74,01(

)8,01(

b

b

k a

k a





++

Tra bảng 1.10 [3] ứng với =1,37 ta có:

a = 2

kΔb1=0,3 Thay vào trên ta có:

bov=

2,0.2.74,01

16.2)

2,0.8,01(+

+

=28,5(mm)

hov=

2,0.2.74,01

16)2,0.8,01(+

+

= 14 (mm) Bán kính ôvan:

s h b

ov

ov ov

−

−+4

2 2

(mm) Với S= 0,15hov = 0,15.14 = 2,1 mm là khe hở giữa hai trục cán

(14 2 , 1)

4

1 , 2 14 5 ,

28 2 2

−

− +

= 20 (mm)

DUT.LRCC

d) Kích thước của lỗ hình vuông trước lỗ hình ôvan trước tinh:

Ta có lượng ép trung bình trong lỗ hình ôvan theo công thức:

ov

ov b ov ov

+  ) 0,74 1

(

ov b

ov b

k a

C k





+

+74,0

)1

ov b

ov b

k a

C k





+

+74,0

)1

74 , 0

1

74 , 0

ov b

ov b

k a

C a k





+ +

Theo trên ta tính được

Fov=0,74.28,5.14=295,26 (mm2) Diện tích tiết diện phôi vuông cán trong

=

2 2

)1

(

)74,0(

33,1

ov b ov

ov

ov b ov

ov

k h

b

k h

b





++

Tra bảng 1.4 [3] ứng với ov=1,68 ta có:

kbov=0,7 a=2,5

C1=

)1

(

)74,0(

ov b

ov b ov

k a

k a

)7,0.74,05,2(28

r=0,15.C1= 0,15.20,5=3 (mm)

hv’=1,414.C1-0,828.r

= 1,414 20,5-0,828.3 = 26,4 (mm)

e)Kích thước của lỗ hình ôvan của lần cán thứ hai:

Đối với lỗ hình vuông của hệ ôvan-vuông thì trên thực tế hệ số giản dài ov

cũng phụ thuộc vào diện tích tiết diện ôvan cán trong lổ hình vuông Có nghĩa là phụ thuộc vào tỷ số

Ta có : hov=bv-kbv(btbov – htbv)

=1,29C1-kbv(0,74bov-0,76C1) =(1,29+0,76kbv)C1-0,74kbv.bov

v b v

b ov ov

ov

b k C

k

b a

h

b

74 , 0 76

, 0 29 ,

ak

aC k





+

+74,01

)76,029,1

hov =

b v b v

ak

C k





+

+74,01

)76,029,1

)76,029,1(74,

v b

b v

ak

aC k





++

k a

k a





+

+.74,01

)76,029,1.(

.755,

Tra bảng 1.5 [3] ứng với v=1,38 ta có:

a =1,5

kbv =0,4 Thay số vào các biểu thức ta có

bov =

b v b v

ak

aC k





+

+74,01

)76,029,1

=

4,0.5,1.74,01

5,20.5,1)

4,0.76,029,1(+

34

= 23 (mm)

DUT.LRCC

Khe hở giữa hai trục cán:

S= 0,15hov = 0,15.23 = 3,4 (mm) Bán kính ôvan:

s h b

ov

ov ov

−

−+4

2 2

34 2 2

−

− +

ov b

k a

C k





+

+74,0

)1

bov=a

ov b

ov b

k a

C k





+

+74,0

)1

(

)74,0(

ov b

ov b ov

k a

k a

b





++

Hình 3.13: Kích thước lỗ hình ôvan cán lần thứ hai

DUT.LRCC

=

)9,01(2

)9,0.74,02(34+

+

= 23,9 (mm) Vậy bv=hv= 1,41.C2 = 1,41.23,9 =33,7 (mm)

và đường đi của phôi cán qua các lỗ hình