CN & TB Cán - P1

3/19/2020 VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CÁN TS Đỗ Thành Dũng CN&TB Cán 3/19/2020 1 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU - Vận dụng kiến thức lý thuyết cán, trình bày thơng số vùng biến dạng, tượng trễ vượt trước, điều kiện ăn phôi vào trục cán điều kiện cán ổn định, xác định ma sát kim loại trục cán - Tính tốn động hình học động lực học trình cán, kéo Thiết kế hệ thống lỗ hình cán thép hình xây dựng quy trình cơng nghệ cán Trình bày được kiến thức công nghệ cán thép thép ống - Biết lựa chọn bố trí thiết bị phụ quy trình cơng nghệ cán thép hồn chỉnh - Biết tính tốn nghiệm bền chi tiết giá cán lựa chọn phận dẫn động, truyền động đáp ứng u cầu quy trình cơng nghệ cán CN&TB Cán 3/19/2020 2 3/19/2020 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Minh Ngừng, Công nghệ thiết bị cán thép hình NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2011 Đỗ Hữu Nhơn, Đỗ Thành Dũng, Phan Văn Hạ, Công nghệ cán kim loại, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2007 Hà Tiến Hồng, Thiết bị khí xưởng cán, NXB KHKT, 2006 Đỗ Hữu Nhơn, Đỗ Thành Dũng, Phan Văn Hạ, Tính tốn thiết kế chế tạo máy cán kim loại máy cán thép, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2011 CN&TB Cán 3/19/2020 3 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI CN&TB Cán 3/19/2020 4 3/19/2020 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Sản phẩm trình cán CN&TB Cán 3/19/2020 5 Q TRÌNH CÁN KIM LOẠI Khái niệm trình cán  Cán qúa trình biến dạng dẻo kim loại vật liệu khác qua khe hở hai trục cán quay  Kim loại bị biến dạng tác dụng hai trục cán quay nhờ ma sát phôi trục  Cán nhiều phương pháp tạo hình ứng dụng rộng rãi CN&TB Cán 3/19/2020 6 3/19/2020 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Ưu nhược điểm trình cán  Ưu điểm trội q trình cán cho tính sản phẩm tốt, tiết kiệm vật liệu, dễ dàng tự động hóa  suất cao, hình dạng sản phẩm đa dạng Một số sản phẩm có q trình cán sản xuất  Nhược điểm so với phương pháp tạo hình khác vốn đầu tư lớn CN&TB Cán 3/19/2020 7 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại trình cán CN&TB Cán 3/19/2020 8 3/19/2020 Q TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại q trình cán CN&TB Cán 3/19/2020 9 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại trình cán  Phân loại theo chuyển động vật cán - Cán dọc: Phương chuyển động vật cán vng góc với đường tâm trục cán - Cán ngang: Phương chuyển động vật cán song song với đường tâm trục cán - Cán nghiêng: Phương chuyển động vật cán chéo với đường tâm trục cán CN&TB Cán 3/19/2020 10 10 3/19/2020 Q TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại q trình cán  Phân loại theo nhiệt độ cán - Cán nóng: Hot rolling is a metalworking process that occurs above the recrystallization temperature of the material - Cán nguội: Cold rolling occurs with the metal below its recrystallization temperature (usually at room temperature) CN&TB Cán 3/19/2020 11 11 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại trình cán  Phân loại theo cơng nghệ cán: cán hình, cán tấm, cán ống, cán đặc biệt: CN&TB Cán 3/19/2020 12 12 3/19/2020 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Cơ sở lý thuyết trình biến dạng dẻo kim loại  Biến dạng đàn hồi - Biến dạng đàn hồi xảy mức độ khoảng cách nguyên tử - Mọi biến đổi vật liệu mang tính thuận nghịch  Biến dạng dẻo - Biến dạng dẻo xảy mức đơn tinh thể (các hạt) - Chuyển động tương đối không thuận nghịch nguyên tử CN&TB Cán 3/19/2020 13 13 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Cơ sở lý thuyết trình biến dạng dẻo kim loại  Trượt: xê dịch phần tinh thể song song với phần lại mặt phẳng xê dịch (mặt trượt) theo phương ứng suất tiếp (phương trượt)  Song tinh: tác động ứng suất tiếp làm dịch chuyển nguyên tử phần tinh thể vào vị trí đối xứng gương với nguyên tử phần qua mặt phẳng song tinh CN&TB Cán 3/19/2020 14 14 3/19/2020 VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI VÀO TRỤC CÁN TS Đỗ Thành Dũng CN&TB Cán 3/19/2020 15 15 NỘI DUNG 1.1 Vùng biến dạng thơng số hình học 1.2 Các thông số biến dạng 1.3 Điều kiện ăn trục cán 1.4 Biểu đồ tốc độ ăn phôi 1.5 Điều kiện cán ổn định Các phương pháp cải thiện điều kiện ăn phôi CN&TB Cán 3/19/2020 16 16 3/19/2020 VÙNG BIẾN DẠNG VÀ CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC Các giả thiết q trình cán  Tốc độ trục coi số  Q trình cán khơng có giãn rộng  Cung tiếp xúc trục phơi cung trịn  Ma sát thay đổi dọc theo chiều dài cung tiếp xúc  Vật liệu biến dạng dẻo suốt trình cán  Thể tích vật liệu khơng thay đổi (biến động nhỏ)  Diện tích mặt cắt ngang phôi không bị vặn xoắn CN&TB Cán 3/19/2020 17 17 VÙNG BIẾN DẠNG VÀ CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC Sơ đồ vùng biến dạng - Lực ma sát tác động bề mặt phôi - Lực cán, P, Mô men cán trục (M) CN&TB Cán 3/19/2020 18 18 3/19/2020 VÙNG BIẾN DẠNG VÀ CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC Thông số vùng biến dạng - D: đường kính trục cán - O1O2: đường tâm mặt cắt ngang - A1B1, A2B2: cung tiếp xúc - A1B1B2A2: vùng biến dạng hình học - A1B1nB2A2m: vùng biến dạng thực tế CN&TB Cán 3/19/2020 19 19 VÙNG BIẾN DẠNG VÀ CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC Thơng số vùng biến dạng - α1, α2: góc ăn - H: chiều dày phôi trước cán - h: Chiều dày phôi sau cán - B: Chiều rộng phôi trước cán - b: Chiều rộng phôi sau cán - L: Chiều dài phôi trước cán - l: Chiều dài phôi sau cán - lx: hình chiếu cung tiếp xúc lên phương nằm ngang CN&TB Cán 3/19/2020 20 20 10 3/19/2020 CÁC THÔNG SỐ BIẾN DẠNG CƠ BẢN Các thông số trình cán  Lượng ép - Lượng ép tuyệt đối Δh: hiệu số chiều cao trước sau cán - Lượng ép tương đối ε: tỷ số lượng ép tương đối chiều cao ban đầu vật cán tính theo % = ∆ℎ 100 - Lượng ép tổng ΣΔh, Σε: Trong cán hình người ta hay dùng lượng ép tổng tuyệt đối, cán hay dùng lượng ép tổng tương đối CN&TB Cán 3/19/2020 21 21 CÁC THƠNG SỐ BIẾN DẠNG CƠ BẢN Các thơng số trình cán  Lượng giãn rộng Δb: hiệu số chiều rộng vật cán sau trước cán ∆ = −  Góc ăn α - Góc ăn kim loại: góc chắn cung A1B1 cung B2A2 gọi góc ăn kim loại, trục cán khác nhau, vật cán khác góc ăn khác - Góc trung hịa: góc COB góc trung hịa, tiết diện CD góc trung hòa, vận tốc trục cán vận tốc kim loại CN&TB Cán 3/19/2020 22 22 11 3/19/2020 CÁC THÔNG SỐ BIẾN DẠNG CƠ BẢN Các thông số trình cán  Hệ số giãn dài cán: tỷ số chiều dài sau trước cán = = = ℎ ℎ - Tổng mức độ biến dạng biểu diễn qua hệ số giãn dài tổng = = … = … CN&TB Cán 3/19/2020 23 23 CÁC THÔNG SỐ BIẾN DẠNG CƠ BẢN Các thơng số q trình cán  Lực cán = Ptb áp lực cán trung bình hay áp lực cán đơn vị Ftx diện tích tiếp xúc kim loại trục cán = = + btb chiều rộng trung bình vật cán b1 b2 chiều rộng vật cán trước sau cán ld chiều dài cung tiếp xúc CN&TB Cán 3/19/2020 24 24 12 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Các giai đoạn ăn phôi vào trục Vật cán tiếp xúc Bắt đầu ăn vào trục với trục (giai đoạn ăn thứ nhất) CN&TB Cán Kết thúc trình ăn vào 3/19/2020 trục (giai đoạn ăn thứ hai) 25 25 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi vào trục hình trụ  Xác định sơ đồ lực tác dụng  Viết phương trình cân  Xác định điều kiện ăn phôi ≤ CN&TB Cán 3/19/2020 26 26 13 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN ĂN PHƠI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi vào trục hình trụ  Xác định góc ăn theo lượng ép đường kính trục cán - Xét tam giác AOC ta có: = = = =2 − + − ⟶ = = − − − - Khi a nhỏ ta có ≈ = ∆ℎ CN&TB Cán 3/19/2020 27 27 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi vào trục hình trụ  Xác định góc ăn theo lượng ép đường kính trục cán - Ta có hệ số ma sát f tương ứng với góc ma sát α: ∆ℎ ∆ℎ − − - Khi lượng ép nhỏ so với đường kính = ≈ CN&TB Cán ≈ ∆ℎ ≈ → ∆ℎ = = 3/19/2020 28 28 14 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi vào trục hình trụ - Trục cán hình trụ với lực đầy Q, lực quán tính kim loại chuyển động U, từ điều kiện cân để điều kiện ăn phơi xảy ta tổng lực kéo phải lớn lực cản ( − )+2 =2 CN&TB Cán 3/19/2020 29 29 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi vào trục hình trụ - Áp dụng quy luật ma sát Amonton – Coulomb = − 0,5 = ( − 0,5 ) - Thay vào phương trình cân bằng, tìm quan hệ αz fz ≥ − 0,5 − − − 0,5 - Khơng có lực đẩy Q, bỏ qua lực qn tính U góc bẹp θ ta có điều kiện ăn: = tg CN&TB Cán ≥ ≤ 3/19/2020 30 30 15 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN ĂN PHƠI TRÊN TRỤC CÁN Điều kiện ăn phơi trục có lỗ hình hộp  Từ sơ đồ tác dụng lực, cân lực theo phương nằm ngang ta có = cos − sin sin −2 sin +2 cos + =0  Xác định quan hệ góc ăn phơi hệ số ma sát (góc ma sát) sin + + ≥ ≥ CN&TB Cán − 2 sin + + 3/19/2020 31 31 ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI TRÊN TRỤC CÁN Biểu đồ tốc độ ăn phôi  So sánh tốc độ q trình ăn phơi q trình cán ổn định Ta ln tìm thấy điểm mà tốc độ trục tốc độ phôi CN&TB Cán 3/19/2020 32 32 16 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN CÁN ỔN ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI Điều kiện cán ổn định  Thay đổi lực tác dụng trình điền đầy vùng biến dạng, điểm đặt lực tổng hợp bề mặt kim loại dịch chuyển đường tâm trục  Kể từ thời điểm kim loại qua đường nối tâm hai trục, trình cán ổn định  Trong trình cán ổn định, điểm đặt lực tổng hợp dịch chuyển vào vùng biến dạng tương ứng góc φ CN&TB Cán 3/19/2020 33 33 ĐIỀU KIỆN CÁN ỔN ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHÔI Điều kiện cán ổn định  Thiết lập phương trình cân lực đường cán = −2 +2 =0  Điều kiện trình cán ổn định ma sát fy ≈ βy ≤2  Quan hệ hai hệ số ma sát cán ổn định CN&TB Cán ≅ 1,5 ↔ ≅ 1,5 3/19/2020 34 34 17 3/19/2020 ĐIỀU KIỆN CÁN ỔN ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN ĂN PHƠI Các biện pháp tăng góc ăn  Giảm kích thước đầu vào  Tăng cường lực ma sát  Gia công bề mặt trục cán  Sử dụng lực đẩy  Tăng cường va đập hệ phôi-trục CN&TB Cán 3/19/2020 35 35 18 ... tạo máy cán kim loại máy cán thép, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2011 CN& TB Cán 3/19/2020 3 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI CN& TB Cán 3/19/2020 4 3/19/2020 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Sản phẩm trình cán CN& TB Cán 3/19/2020... at room temperature) CN& TB Cán 3/19/2020 11 11 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại q trình cán  Phân loại theo cơng nghệ cán: cán hình, cán tấm, cán ống, cán đặc biệt: CN& TB Cán 3/19/2020 12 12... loại trình cán CN& TB Cán 3/19/2020 9 QUÁ TRÌNH CÁN KIM LOẠI Phân loại trình cán  Phân loại theo chuyển động vật cán - Cán dọc: Phương chuyển động vật cán vng góc với đường tâm trục cán - Cán ngang: