(Thuyết minh + Bản vẽ) đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế máy cán tôn định hình

Lệch biên Có thể hình dung lệch biên nh mô hình ở hình 2.1 điều này không đồng nghĩa nó đợc hình thành đúng nh vậy, chèn thêm bán mặt ABCD vàonửa phần trên của mạng tinh thể lý tởng hình

Bộ Giáo dục và đào tạo

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

Ch ơng 1 Giới thiệu chung

Ch ơng 2 Cơ sở lý thuyết về cán kéo kim loại

Ch ơng 3 Tính toán thiết kế máy

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ các loại bản vẽ và kích th ớc bản vẽ)

 Sơ đồ dây chuyền công nghệ (A1)

 Sơ đồ quá trình biến dạng tạo hình (A1)

1 Lờiưnóiưđầu

Cán kim loại khác là phơng pháp gia công bằng áp lực, còn gọi là giacông không phoi Khác với gia công có phoi nh cắt gọt kim loại trên cácmáy tiện – phay – bào – khoan – khoét – doa – mài… Khi gia công Khi gia công

áp lực dùng một lực rất mạnh tác dụng vào phôi kim loại buộc nó biến dạngtheo hình dạng và kích thớc mong muốn Để làm đợc điều đó phải có cácthiết bị cán kim loại (máy cán)

Cùng với sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp trong cả nớc,ngành công nghiệp luyện kim hiện đang đợc chú trọng Trong ngành côngnày kim thì cán kéo kim loại là một trong những khâu quan trọng để tạo rathành phẩm và bán thành phẩm phục vụ cho các ngành công nghiệp khác

Từ lâu trên thế giới đã xuất hiện các sản phẩm sử dụng phơng pháp tạo hìnhbằng cán nguội, phơng pháp này đã du nhập vào nớc ta để cán ra các sảnphẩm từ tôn tấm nh thép định hình chữ U, chữ Z, tấm lợp kim loại… Khi gia công Thiết

bị cán nguội thờng gồm nhiều cặp trục cán đặt liên tiếp nhau, phôi đợc dẫn

động nhờ lực ma sát (tạo ra khi các trục quay), sản phẩm tạo hình theo yêucầu với chiều dày không đổi

Hiện nay cùng với sự phát triển cơ sở hạ tầng đô thị và khu côngnghiệp tập trung, các con đờng hiện đại xuất hiện ngày một nhiều nên cầnmột khối lợng lớn tấm chắn xô để làm dải phân cách Do đó, đòi hỏi cácthiết bị cán tôn định hình đảm bảo đợc sản lợng và chất lợng tấm chắn xôngày một nâng cao

Đồ án này trình bày tính toán thiết kế máy cán nguội tôn định hìnhvới sản phẩm là tấm chắn xô có profin định hình, chiều dài theo yêu cầu

Đồ án đợc chia thành 3 chơng và 7 bản vẽ:

Chơng 1 Tổng quan

Nội dung chính của chơng:

 Tình hình nghiên cứu thiết kế máy cán trên thế giới vàtrong nớc

 Nhu cầu thị trờng, so sánh và lựa chọn sản phẩm

Chơng 2 Cơ sở lý thuyết về cán kéo kim loại

Chơng 3 Tính toán thiết kế máy cán

Gồm có các phần chính sau:

 Tính các lực tác dụng

 Tính toán thiết kế bộ truyền đai

 Tính chọn hộp giảm tốc

 Tính toán thiết kế các bộ truyền xích

 Tính toán thiết kế các quả cán

 Chọn ổ và then cho các trục

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Lê Gôn đã tận tình hớng dẫn,giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chếnên không thể tránh khi thiếu sót, rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của cácthầy và các bạn

Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2004

Sinh viên thực hiện

Lê Nhật Tâm

Chơng I

Tổngưquan

2 Tìnhưhìnhưnghiênưcứuưthiếtưkếưchếưtạoưmáyưcánưtrên thếưgiớiưvàưtrongưnớc

Máy cán trên thế giới lúc đầu chỉ có hai trục quay ngợc chiều nhauvới những sản phẩm đơn giản nh gơm, dao… Khi gia công Năm 1864, chiếc máy cán batrục đầu tiên ra đời chạy bằng máy hơi nớc và cho ra sản phẩm thép tấm vàthép hình, đồng tấm và dây đồng Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhucầu về vật liệu thép tấm phục vụ cho các ngành công nghiệp nhẹ, chế tạo xelửa… Khi gia công mà công nghệ chế tạo máy cán tăng nhanh chóng Chiếc máy cán vớigiá cán bốn trục ra đời vào năm 1870, rồi đến các máy cán với giá cán 6trục, 12 trục, 20 trục và các loại máy cán đặc biệt khác đợc ra đời để cáncác vật liệu cực mỏng, siêu mỏng và dị hình nh máy cán bi, cán thép chu

kỳ, máy đúc cán liên tục

Hình 1.1 Hình phối cảnh giá cán tấm 4 trục của hãng SMS (Đức)Trớc năm 1954, các loại thép tại Việt Nam hầu nh nhập từ Pháp về,sau 1954 thì nhập thép từ Liên Xô (cũ), Trung Quốc và các nớc Đông Âu

Đến năm 1975, nhà máy cán thép Gia Sàng (Thái Nguyên) đợc đa vào hoạt

động Từ đó đến nay, ngành cán thép đã đợc tạo đà phát triển mạnh Các xí

Bắc đến Nam nh: Công ty thép Việt-úc VINAUSTEEL ở Hải, Công ty thépViệt – Nhật ở Vũng Tàu, Công ty thép ống VINAPIE ở Hải Phòng liêndoanh giữa Việt Nam và Hàn Quốc v.v… Khi gia công

Nớc ta hiện nay đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đạihóa nên nhu cầu về thép trong xây dựng và cơ khí là rất lớn Nhiều nhà máycán thép đã đợc thành lập trong những năm gần đây Năm 2003, nhà máycán thép Việt - ý tại khu công nghiệp Phố Nối A (Hng Yên) với tổng vốn

đầu t 125 tỷ đồng, công suất 126.000 tấn thép/năm đã chính thức đi vàohoạt động Ngày 11/4/2003, tại Đông Hà (Quảng Trị) đã khởi công xâydựng nhà máy cán thép chất lợng cao COSEVCO với công suất giai đoạn 1

là 250.000 tấn sản phẩm/năm, với tổng mức vốn đầu t hơn 254 tỷ đồng.Tháng 12/2003, công ty thép Bluescope Việt Nam đã khởi công nhà máythép hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc tế tại khu công nghiệp Phú Mỹ 1, tỉnh BàRịa - Vũng Tàu, với tổng diện tích 12.000ha, tổng số vốn đầu t 105 triệuUSD… Khi gia công ớc ta có rất nhiều nhà máy cán thép làm ăn không hiệu quả nhng Nvẫn có rất nhiều dự án mới, do các nhà máy cũ hiện nay công nghệ đã quálạc hậu

Các thiết bị gia công và tạo hình thép nói chung và thép dạng sóngnói riêng đợc nghiên cứu chế tạo từ lâu Trong dây chuyền cán tạo thép hìnhthì máy cán là thiết bị chính

H×nh 1.2 M¸y c¸n h×nh vµ mét sè s¶n phÈm thÐp h×nh

 Theo c«ng dông

 Theo sè gi¸ c¸n trong m¸y c¸n

 Theo sè trôc c¸n cã trong gi¸ c¸n

 Theo bè trÝ c¸c thiÕt bÞ chÝnh (gi¸ c¸n)

1 - Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Hộp bánh răng truyền lực, 4 - Giá cán

4

3

1

2

Hình 1.5 Máy cán bố trí kiểu chữ Z (bàn cờ)

Máy cán bán liên tục và liên tục – loại máy cán này thờng có 2nhóm giá cán: nhóm giá cán để cán ra sản phẩm thô và nhóm giá cán để cán

ra sản phẩm tinh Nhóm giá cán ra sản phẩm thô thờng bố trí liên tục, nhómthứ 2 làm nhiệm vụ cán tinh thờng bố trí theo hàng và vật cán thờng đợc cántheo vòng (hình 1.6 và hình 1.7)

Hình 1.6 Mặt bằng bố trí máy cán bán liên tục

1 - Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc,

3 - Hộp bánh răng truyền lực, 4 - Giá cán(a) Nhóm giá cán thô liên tục

(b) Nhóm giá cán bố trí theo hàng

4

3 1

1 2

3

4

2 1

4 3

Trong máy cán liên tục thờng có trục cán đợc bố trí nằm ngang vàthẳng đứng (hình 1.7)

Hình 1.7 Máy cán liên tục

4 3

5

ở Việt Nam, sản phẩm của nhà máy cán thép Gia Sàng chủ yếu làthép hình cỡ nhỏ Vinapie và Công ty Xuân Hòa lắp máy cán ra sản phẩmống Hãng BHP, Zamilsteel Co trang bị máy cán ra thép U, Z làm xà gồ,nhà khung thép… Khi gia công nhng vẫn cha đáp ứng đủ cho nhu cầu thị trờng ngày mộttăng Ngoài ra còn nhiều cơ sở sản xuất tự chế máy cán để sản xuất thép U

cỡ nhỏ, ống làm giàn giáo và cột chống phục vụ ngành xây dựng

 Phôi đợc cắt từ tôn tấm (CT3, dải băng thép, cuộn tôn mạ màu)

 Chiều dày phôi liệu và sản phẩm giống nhau, chiều dài sản phẩm từ4m đến vô tận (theo chiều dài của phôi)

 Khi tạo hình bằng cán nguội, phôi không phải nung nóng nên kimloại bị biến cứng làm giới hạn chảy tăng từ 10  15, chất lợng sảnphẩm cao hơn cán nóng, tạo hình xong không phải xử lý nhiệt

 Môi trờng sản xuất tích cực (không gây tiếng ồn, nóng, bụi )

Để có đợc các sản phẩm định hình từ tôn tấm có nhiều phơng pháp,trong đó điển hình là hai phơng pháp cán nguội và dập nguội Phơng phápdập nguội cho năng suất không cao, chiều dài hạn chế, thiết bị cồng kềnh… Khi gia côngPhơng pháp cán cho năng suất cao, sản phẩm đẹp Máy cán tấm chắn xôdạng sóng hình sin đã đợc nhiều cơ sở trong nớc gióng dựng Tuy nhiên,máy cán loại này có profin trục cán chép theo dạng của sản phẩm, nên việcchế tạo, sửa chữa và bảo dỡng khó khăn, giá thành cao Đa số các máy cántấm chắn xô cũ ở Việt Nam hiện nay đều sử dụng bộ truyền bánh răng nênviệc điều chỉnh khe hở cán rất khó khăn Trong đồ án này chúng tôi chọnphơng án thiết kế máy cán tôn sử dụng bộ truyền xích để dẫn động các cặptrục cán.

Việc thiết kế, chế tạo máy sẽ góp phần giảm đầu t cơ bản, giảm chiphí nhập khẩu, chủ động với sản phẩm mới - đó là một trong những yêu cầutất yếu khi nhu cầu ngày một lớn và có sự cạnh tranh cao

Chơng II

Cơưsởưlýưthuyếtưvềưbiếnưdạngưkimưloại

4 cácưkháiưniệmưcơưbản

1.1.1 Vật liệu kim loại

Theo các nhà kỹ thuật Kim loại đợc quan niêm là các vật thể cónhững dấu hiệu chung đặc trng nh:

 Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt

 Có ánh kim, phản xạ ánh sáng, không cho ánh sáng thờng đi qua

 Dẻo, dễ biến dạng dẻo (cán, kéo, rèn, ép)

Trong tinh thể các nguyên tử (phân tử) sắp xếp tại các nút mạng củakiểu mạng thì mạng tinh thể đó đợc gọi là mạng tinh thể lý tởng Tuy nhiêntrên thực tế hầu nh không gặp mạng tinh thể lý tởng vì luôn có nhữngnguyên tử không nằm đúng ví trí của nó hoặc các lớp nguyên tử không sắpxếp đúng trật tự lý thuyết, gây nên những sai lệch mạng tinh thể hay khuyếttật mạng

Tuy số nguyên tử nằm lệch vị trí qui định chiếm tỷ lệ rất thấp (chỉ 1

 2%) song cũng gây ra ảnh hởng đối với tinh thể khi chịu tác dụng củangoại lực Theo kích thớc ba chiều trong không gian, sai lệch mạng chiathành:

 Sai lệch điểm: là loại sai lệch có kích thớc rất nhỏ (cỡ nguyên

tử) theo ba chiều không gian

 Sai lệch đờng: là loại có kích thớc nhỏ theo hai chiều và lớn

theo chiều thứ ba, tức là có dạng của một đờng (có thể là đờng thẳng,cong, xoáy trôn ốc)

 Sai lệch mặt: là loại sai lệch có kích thớc lớn theo hai chiều đo

và nhỏ theo chiều thứ ba, tức là có dạng của một mặt (có thể là mặtphẳng, cong hay uốn lợn)

Các sai lệch điểm nh nút trống, nguyên tử xen kẽ nếu chúng nằmliền nhau trên một đờng sẽ tạo ra sai lệch đờng Tuy nhiên dạng sai lệch nàykhông có tính ổn định cao Ví dụ các nút trống có thể tập trung thành cụmhoặc phân tán đều dới những tác dụng khác nhau Dạng điển hình nhất củasai lệch đờng mà ta sẽ khảo sát là lệch (dislocation) Chúng có những dạnghình học nhất định và tính ổn định cao Sai lệch đờng bao gồm:

a Lệch biên

Có thể hình dung lệch biên nh mô hình ở hình 2.1 (điều này không

đồng nghĩa nó đợc hình thành đúng nh vậy), chèn thêm bán mặt ABCD vàonửa phần trên của mạng tinh thể lý tởng (hình 2.1a), sự xuất hiện thêm củabán mặt làm cho các mặt phẳng nguyên tử khác nằm về hai phía trở nênkhông hoàn toàn song song với nhau nữa Nh thấy rõ ở hình 2.1b biểu thịsắp xếp nguyên tử trên mặt cắt vuông góc với trục AD (trong đó vùng bị xôlệch khá nhỏ, chỉ 4  5 thông số mạng trong phạm vi vòng tròn), rõ ràng là

sự xô lệch này kéo dài theo đờng AD đợc gọi là trục lệch, nó chính là biêncủa bán mặt nên có tên là lệch biên Với sự phân bố nh vậy nửa tinh thể cóchứa bán mặt sẽ chịu ứng suất nén, nửa còn lại chịu ứng suất kéo

A B

C

D

A B

E E

Hình 2.1 Lệch biêna) Mô hình tạo thànhb) Sự sắp xếp nguyên tử trong vùng lệch

Nh vậy, về bản chất, lệch biên là giao tuyến của mặt phẳng nguyên tửthừa (ABCD) với mặt phẳng EE (gọi là mặt trợt) và nó là một chuỗi cácnguyên tử

b Lệch xoắn

AB

C

D

AB

tử trong vùng hẹp giữa hai đờng AD và BC sắp xếp lại có dạng đờng xoắn

ốc giống nh mặt vít nên lệch có tên là lệch xoắn biểu thị sắp xếp nguyên tử

ở trên và dới bán mặt Sự xô lệch nguyên tử đợc thấy rõ ở hình 2.2b Cũnggiống nh trên đờng AD là tâm của sự xô lệch nên đợc gọi là trục lệch

c Lệch hỗn hợp

Lệch hỗn hợp là lệch trung gian giữa lệch biên và lệch xoắn nó mangcác đặc điểm của cả hai lệch đã nêu trên hình 2.3 Sau đây trình bày cáchhình dung lệch hỗn hợp bằng cách ép trợt

B C

b)

Hình 2.3 Mô hình lệch xoắna) Cách bố trí nguyên tử xung quanh trục lệchb) Cách hình dung lệch hỗn hợp bằng cách ép trựơt

1.2 biếnưdạngưdẻoưvàưpháưhủy

1.1.1 Khái niệm

Để nghiên cứu quá trình biến dạng ta nghiên cứu mối quan hệ giữaứng suất và biến dạng sinh ra Trên thực tế khi gia công sản phẩm cũng nhkhi cho máy hoạt động, kim loại chịu tác dụng của nhiều tải trọng với trạngthái ứng suất ba chiều Tuy nhiên để đơn giản hoá, quá trình biến dạng th-ờng đợc nghiên cứu dới tác dụng của tải trọng kéo và lấy nó làm trờng hợp

điển hình, vì nó thể hiện rõ ràng các giai đoạn biến dạng Các giai đoạn biếndạng bao gồm: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy Phơng phápthử kéo cũng là phơng pháp chủ yếu để đánh giá cơ tính của vật liệu và sosánh các vật liệu với nhau

Theo Sức bền vật liệu, khi tăng dần lực kéo F0 đặt dọc trục một mẫukim loại tròn, có chiều dài l0, đờng kính d0 sau đó lập quan hệ giữa lực kéo

F và độ dãn dài (biên độ tuyệt đối) l = l – l0, ta đợc biểu đồ kéo với dạng

điển hình nh trên hình 2.4 Biểu đồ này cho ta một khái niệm chung về cácloại biến dạng và phá hủy

Hình 2.4 Sơ đồ biến dạng điển hình của kim loại

Biến dạng đàn hồi: khi tải trọng đặt vào nhỏ, F tăng dần từ 0 đến Fđh,

độ biến dạng (ở đây biểu thị bằng độ dãn dài l) tăng dần theo qui luậttuyến tính với tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng mất đi Giai đoạn Oe trênhình đợc gọi là giai đoạn đàn hồi, đợc đặc trng bởi Fđh và ứng suất đàn hồi

đh

Biến dạng dẻo: khi tải trọng đặt vào lớn, F > Fđh, độ biến dạng tăngnhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng không bị mất đi mà vẫn cònlại một phần Ví dụ khi đặt tải trọng Fa mẫu bị kéo dài theo đờng Oea tứcdài thêm đoạn Oa”, nhng khi bỏ tải trọng mẫu bị co lại theo đờng song songvới đoạn Oe nên cuối cùng vẫn còn bị dài thêm một đoạn Oa’ Nh vậy biếndạng dẻo là biến dạng có kèm theo sự thay đổi kích thớc của hình dáng khi

bỏ tải trọng Hiện tợng biến dạng tăng khi ứng suất (lực) tăng không đáng

kể gọi là sự chảy của vật liệu, ứng suất tơng ứng gọi là giới hạn chảy ch

Nhờ biến dạng dẻo ta có thể thay đổi hình dạng, kích thớc kim loạitạo nên nhiều chủng loại phong phú đáp ứng tốt yêu cầu sử dụng

Phá hủy: nếu tiếp tục tăng tải trọng đến giá trị cao nhất Fb, lúc đótrong kim loại xảy ra biến dạng cục bộ (hình thành cổ thắt), tải trọng tácdụng giảm mà biến dạng vẫn tăng (cổ thắt hẹp lại) dẫn đến đứt và phá hủy

ở điểm C

Sự biến đổi về mạng tinh thể ở ba trạng thái trên đợc trình bày nhhình 2.5.

Khi biến dạng đàn hồi các nguyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảng cáchnhỏ (không quá một thông số mạng), thông số mạng tăng từ a lên a+a, tức

là cha sang vị trí cân bằng mới nên khi bỏ tải trọng lại trở về vị trí cân bằng

cũ Biến dạng đàn hồi xảy ra do cả ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp Khi biếndạng dẻo nguyên tử dịch chuyển đi khoảng cách lớn hơn (quá một thông sốmạng) nên khi bỏ tải trọng nó trở về vị trí cân bằng mới Biến dạng dẻo chỉxảy ra do ứng suất tiếp Khi biến dạng đàn hồi và dẻo lực liên kết giữa cácnguyên tử vẫn đợc bảo tồn, còn khi phá hủy các liên kết bị hủy hoại dẫn đến

a Các mặt và phơng trợt

Quá trình trợt xảy ra theo các mặt và các phơng tinh thể xác định gọi

là các mặt và phơng trợt Phơng trợt nằm trên mặt trợt Mặt trợt và phơng

tr-ợt lập thành một hệ trtr-ợt Nh vậy trong các kim loại phơng trtr-ợt luôn là phơngxếp chặt còn các mặt trợt có thể là mặt xếp chặt hoặc không xếp chặt.

Khả năng biến dạng dẻo của kim loại có thể đánh giá theo hệ số trợt(tức là tích của số mặt trợt với số phơng trợt) và độ xếp thể tích MV (mật độnguyên tử) Ví dụ kim loại có mạng tinh thể lập phơng tâm mặt và mạng lụcgiác xếp chặt tuy có MV gần bằng nhau nhng hệ số trợt khác nhau nên khảnăng biến dạng dẻo của chúng khác nhau Kim loại mạng lập phơng tâmmặt do có hệ số trợt lớn hơn nên chúng dễ biến dạng dẻo hơn Kim loạimạng lập phơng tâm khối tuy có hệ số trợt lớn nhng MV nhỏ nên biến dạngdẻo kém hơn kim loại mạng lập phơng tâm mặt Ví dụ thao tác dập cán kéothép thờng thực hiện ở nhiệt độ cao (9000  10000C) vì ở nhiệt độ đó thép

dễ biến dạng vì có mạng lập phơng tâm mặt, trong khi ở nhiệt độ thấp nó cómạng lập phơng tâm khối khó biến dạng dẻo

Khảo sát vai trò của định hớng mặt trợt đến khả năng trợt, tức khảnăng biến dạng dẻo Muốn trợt xảy ra để có biến dạng dẻo thì trong hệ sốtrợt ứng suất tiếp phải đạt đợc một trị số tới hạn, xác định đối với mỗi kimloại hay hợp kim gọi là ứng suất trợt (xê dịch tới hạn th)

P P

Hình 2.6 Định hớng của hệ trợt với ngoại lực

Mặt trợt là hình elip gạch chéo có pháp tuyến On hợp với phơng kéoqua góc  Phơng trợt Om hợp với OP (giao tuyến giữa mặt trợt và mặtphẳng qua On và P) góc  Diện tích mặt trợt là:

p n

cos S

cos P S P

ứng suất n chỉ gây ra biến dạng đàn hồi hoặc phá hủy, ứng suất tiếp

m gây ra biến dạng dẻo đợc tính bằng:

S

cos sin P cos

S

cos P S

P

0 0

p m m

Điều kiện để trợt xảy ra là m  th

Nh vậy khả năng biến dạng dẻo ngoài độ lớn của tải trọng bên ngoàicòn phụ thuộc vào định hớng của mặt trợt nữa Rõ ràng là nếu  = 00 hoặc

900 thì dù ngoại lực khá lớn, m luôn bằng 0 và trợt không xảy ra Vị trí

thuận lợi nhất của mặt trợt là  = 450, khi đó m đạt giá trị là  cos 

tử là a còn giữa các nguyên tử của một lớp là b Để có biến dạng d thì cả lớpnguyên tử ABC phải xê dịch tơng ứng với lớp 1, 2, 3, một đoạn bằng bsao cho có nguyên tử ở vào vị trí cân bằng mới, trùng với nút mạng tinh thể.Lực cần thiết cho xê dịch đó liên quan đến sự thay đổi lực liên kết nguyên

tử khi trợt Lực tác dụng lên nguyên tử A khi nó dịch chuyển một đoạn

x G.

G.

F

và a

x 2 sin    Do đó:

b

x 2 k a

x G

Rút ra



 2

G b

a k

Hình 2.9 Sự di chuyển của lệch ra mặt ngoài để tạo nên cấp bậc

Hình 2.9 cho thấy cách sắp xấp nguyển tử xung quanh một lệch biênthay đổi nh thế nào khi nó chuyển vị trí đến lúc gặp mặt ngoài tinh thể tạomột bậc cấp có độ lớn bằng véctơ Bungers Bằng cách đó mỗi lần di chuyểnlệch thực hiện đợc một xê dịch bằng khoảng cách nguyên tử Xê dịch đó đ-

ợc minh hoạ trên hình 2.10 nh sau: Dới tác dụng của ứng suất tiếp cácnguyên tử phía trên mặt trợt dịch sang phải a  a’, b  b’, c  c’, h  h’còn các nguyên tử phía dới dịch chuyển sang trái i  i’, k  k’, m  m’bằng cách xê dịch nhỏ so với khoảng cách nguyên tử Kết quả là mặt phẳng

đứng m – e bị chia đôi một mức he biến thành bán mặt eh’, nửa kia hợpvới bản mặt cũ thành mặt phẳng đứng ma’ Nh vậy lệch đã chuyển vị tríxuất phát d sang vị trí mới h’

i i' k k'

) b

a v 1

2 exp(

v 1

G 2

N _ P

P-N: là ứng suất tới hạn Peierls – Nabarro

a: là khoảng cách giữa các mặt nguyên tử song song với mặt trợt.b: là khoảng cách nguyên tử trong phơng trợt

Công thức tính ứng suất Peierls – Nabarro thể hiện quy luật lựa chọncủa biến dạng dẻo Khi a và b có trị số nhỏ thì P-N sẽ nhỏ, tức lệch trợt dễdàng Điều đó giải thích tại sao trợt thờng xảy ra theo mặt xếp chặt và ph-

ơng xếp chặt Để so sánh P-N vớitl.h hay a  b và v  1/3 khi đó:

3 N

P

10 8

G 3



 

Thực ra việc tính ứng suất tới hạn khá phức tạp do cha biết chính xác

về cấu tạo và liên kết nguyên tử trong vùng lõi lệch Ngoài ra, toàn bộ đờnglệch không nhất thiết phải chuyển đổi song song đồng thời nh giả thiết Nó

cê thÓ bÞ uỉn khóc ®Ó t¬ng øng víi tr¹ng th¸i n¨ng lîng th¸p nhÍt Khi ®ểng suÍt tíi h¹n P-N ch¾csÏ cê trÞ sỉ nhâ h¬n.

Têm l¹i trong tinh thÓ lý tịng trît x¶y ra b»ng c¸ch c¸c nguyªn tötrªn mƯt trît xª dÞch cïng mĩt lóc nh mĩt khỉi cøng trªn mĩt kho¶ng c¸chnguyªn tö, do ®ê cÌn ph¶i cê ngo¹i lùc rÍt lín Trong tinh thÓ thùc, trît thùchiÖn b»ng chuyÓn ®ĩng cña lÖch nhí c¸c xª dÞch rÍt nhâ (so víi kho¶ngc¸ch nguyªn tö) cña c¸c nguyªn tö gÌn nh lÖch nªn chØ cÌn ngo¹i lùc t¬ng

®ỉi nhâ (giỉng nh sù xª dÞch cña bĩ qu©n bµi t¹o ra c¸c bỊc thang)

 BiÕn d¹ng dÎo trong ®¬n tinh thÓ.

BiÕn d¹ng dÎo trong ®¬n tinh thÓ ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 2-11, lµ íng cong biÕn d¹ng nêi lªn quan hÖ gi÷a øng suÍt t¸c dông  vµ ®ĩ xª dÞchcña  do nê t¹o ra §Ó ®¬n gi¶n ho¸ ta xem ®íng cong gơm c¸c ®o¹n 0a, ab,

®-be vµ ®o¹n cong cd Ta kh«ng xem xÐt ®o¹n 0a v× ®o¹n nµy biÓu thÞ giai

®o¹n biÕn d¹ng ®µn hơi Trong biÕn d¹ng dÎo chñ yÕu x¶y ra theo hai c¬chÕ chÝnh, ®ê lµ sù trît vµ song tinh

H×nh 2.11 §íng cong biÕn d¹ng tiªu biÓu cña ®¬n tinh thÓ

Khi øng suÍt ®ñ lín th× sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo Gi¶ sö biÕnd¹ng dÎo x¶y ra chñ yÕu b»ng c¸ch trît mµ trît lµ do chuyÓn ®ĩng cña lÖchph¸t sinh tõ nguơn Frank – Read Muỉn cho nguơn Frank – Read b¾t ®Ìuho¹t ®ĩng th× øng suÍt t¸c dông trªn mƯt trît cê ®Þnh híng thuỊn lîi nhÍtph¶i lín h¬n trÞ sỉ øng suÍt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

Gb R 2

R: Bán kính cong của đờng lệch

L: Khoảng cách giữa 2 điểm chết

ứng suất tới hạn đó có thể xem nh giới hạn đàn hồi của tinh thể vì nókết thúc giai đoạn biến dạng không có trợt, tức là giai đoạn biến dạng đànhồi thuần tuý Nếu nguồn phát sinh lệch Frank – Read hoạt động không bịcản trở nào và các lệch chuyển động hoàn toàn tự do ra mặt ngoài thì đoạn

ab phải nằm song song với trục biểu thị sự xê dịch  vì dới tác dụng của ứngsuất cố định trợt xảy ra liên tục, độ biến dạng  tăng liên tục Tuy nhiêngiữa các lệch trong cùng một mặt trợt và giữa các mặt trợt luôn luôn tơngtác với nhau cản trở lẫn nhau nên muốn nguồn phát sinh lệch Frank –Read tiếp tục hoạt động và lệch tiếp tục chuyển động thì vẫn phải tác dụngứng suất cao hơn Hiện tợng này gọi là sự hoá bền Trong giai đoạn biếndạng từ điểm a đến điểm b khả năng hoá bền đuợc đặc trng bởi hệ số hoábền tg1 (1 là góc nghiêng của đoạn ab) Sau khi những đơn tinh thể có mật

độ lệch nhỏ, các lệch nằm xa nhau và ít tơng tác với nhau nên hệ số hoá bềngiai đoạn này tơng đối nhỏ khoảng 10-4G Vì biến dạng dẻo xảy ra với mức

độ hoá bền nhỏ nh vậy nên giai đoạn biến dạng ab gọi là giai đoạn dễ trợt

Đặc trng của giai đoạn này là lệch trợt chủ yếu nằm trên một mặt trợt vớikhoảng trợt tự do lớn Kết quả là sau khi thôi tác dụng ngoại lực, vật khôngthể tự trở về hình dạng và vị trí ban đầu

Với lệch mạng vuông góc hớng chuyển động của lệch mạng cùng vớiphơng của ứng suất tiếp, với lệch mạng xoắn Lệch mạng chuyển độngvuông góc với phơng của ứng suất tiếp

Khi ứng suất tác dụng đã đạt trị số xác định nào đó thì ứng suất trợtthực tế trên những mặt trợt có định hớng bất lợi hơn đã đạt đợc trị số để lệchchuyển động và nguồn Frank – Read bắt đầu hoạt động Do trợt xảy ratrên những hệ mặt phẳng cắt nhau sẽ tạo nên những vật chớng ngại vànhững tập hợp lệch hoặc cụm lệch có tác dụng cản trở mạnh chuyển độngcủa những lệch khác hoặc có thể đình chỉ hoạt động của nguồn phát sinhlệch Vì vậy muốn trợt tiếp tục thì phải tăng mạnh ứng suất tác dụng đểthắng đợc những yếu tố hãm lệch có thể có Đó là nguyên nhân giải thích vìsao đoạn thẳng bc có độ nghiêng lớn, tức là hệ số hoá bền tg2 lớn gấp hàngchục lần so với giai đoạn dễ trợt Do đó hoạt động của các hệ trợt thứ cấp

cũng nh tơng tác giữa chúng với hệ sơ cấp ngày một mạnh mà mật độ chớngngại tăng không ngừng Hậu quả của quá trình này là sự tạo thành cấu trúc

ô lệch, bao gồm các miền tinh thể có chứa ít lệch nằm xen kẽ các miền giàulệch, điển hình là giai đoạn bc Khoảng trợt tự do của lệch rất nhỏ và dokích thớc miền nghèo lệch quy định

Giai đoạn biến dạng tơng ứng với đoạn cong cd đợc đặc trng bàngquá trình trợt ngang, khi ứng suất đã lớn thì các lệch xoắn có thẻ vợt qua ch-ớng ngại bằng cách chuyển từ mặt trợt này sang mặt trợt khác Trên cácmặt trợt mới chúng chuyển động ít bị cản trở hơn, tức là để đạt đợc độ biếndạng nh trớc cần đòi hỏi sự tăng ứng suất bé hơn Do đó hệ số hoá bền thấphơn so với giai đoạn cd giảm dần Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng làquan hệ đờng cong và giai đoạn này thờng đợc gọi là giai đoạn phục hồi

động học Cơ chế trợt ngang ở đây làm cho cấu trúc ô lệch ba chiều hìnhthành ở giai đoạn trớc đợc hoàn chỉnh thêm Ngoài ra trợt ngang ứng suấtcao hơn nếu lệch trợt trong hệ sơ cấp dễ bị tác động, tức là tinh thể năng l-ợng khuyết tật xếp nhỏ

Hình 2.12 Biểu diễn sơ đồ song tinh của đơn tinh thể

a Trớc khi xảy ra hiện tợng song tinh

b Sau khi xảy ra hiện tợng song tinh

Một cơ chế khác gây biến dạng dẻo là song tinh Song tinh là sự dịchchuyển tơng đối của một loạt mặt phẳng các nguyên tử này so với một loạtcác nguyên tử khác, các nguyên tử đối xứng nhau qua mặt phẳng song tinh(AA) Khoảng dịch chuyển các nguyên tử không phải là số nguyên lầnkhoảng cách giữa các nguyên tử (hằng số mạng)

Hiện tợng song tinh xảy ra rất nhanh và càng mạnh khi biến dạng độtngột và tốc độ biến dạng lớn Song tinh có ảnh hởng đến trợt: Tạo điều kiệncho mặt trợt ở vào vị trí thuận lợi nhất giúp biến dạng dễ dàng (vì song tinhgây biến dạng ít và sự trợt chỉ xảy ra theo phơng và trong các mặt trợt nhất

định) Trong quá trình trợt nếu có xuất hiện song tinh thì đặc điểm nổi bậtnhất là ứng suất tiếp tới hạn giảm xuống.

 Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.

Đa tinh thể là tập hợp của nhiều hạt có phơng mạng định hớng mộtcách ngẫu nhiên Vùng ranh giới giữa các hạt có cấu tạo, tính chất khác vớivùng trung tâm và đợc gọi là biên giới hạt (tinh giới hạt) Đây là yếu tố cầnphải xét đến khi nghiên cứu biến dạng dẻo của đa tinh thể Dới đây là một

số đặc điểm của biến dạng dẻo đa tinh thể:

Các hạt trong đa tinh thể định hớng khác nhau Khi tác dụng lên mẫu

đa tinh thể một tải trọng, những hạt nào có định hớng thuận lợi chúng biếndạng dẻo với ứng suất  tơng đối nhỏ, còn những hạt có định hớng bất lợihơn chúng biến dạng dẻo với ứng suất lớn hơn Đối với mạng sáu phơng xếpchặt thậm chí có thể có những hạt có định hớng hoàn toàn bất lợi, biến dạngdẻo không xảy ra Quan hệ giữa ứng suất kéo chung cho toàn mẫu và ứngsuất tiếp thực tế trong mỗi hạt có dạng:

1

Chúng ta nghiên cứu ứng suất tới hạn để trợt trong đơn tinh thể, cácquan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng Vấn đề đặt ra là trên cơ sở củanhững quy luật đó tìm ra quy luật biến dạng của da tinh thể

Giả sử các hạt trong đa tinh thể có đờng cong biến dạng nh nhau và

sự biến dạng của các hạt này không ảnh hởng đến sự biến dạng cảu các hạtkhác Trên cơ sở đó có thể tính đợc chỉ số định hớng trung bình m của cáchạt và tìm quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng đơn tinh thể

Ký hiệu N(m) là hàm phân bố nói lên số lợng hạt trong đa tinh thể cóchỉ số định hớng m bất kỳ nào đó Lúc đó số lợng hạt có chỉ số định hớngnằm trong khoảng mi và mi + m sẽ là N(mi).m và chỉ số định hớng trungbình của tất cả các hạt có thể tính theo biểu thức:

dm ).

m ( N

dm ).

m ( N m m

).

mi ( N

m ).

mi ( N mi m

Đối với mạng lập phơng tâm diện, tính toán của Sachs theo nguyên lý

đó cho thấy kết quả m = 2,238 – trong lúc thì m = 1 tức ứng suất tác dụng

 để gây ra biến dạng dẻo trong đa tinh thể hơn hai lần so với đơn tinh thểvới định hớng thuận lợi nhất định Tuy nhiên, đấy mới chỉ là sự gần đúng

ban đầu vì nó dựa trên giả thiết cho rằng khả năng biến dạng của các hạt là

độc lập nhau và chỉ phụ thuộc vào sự định hớng các hạt đó Giả thiết đóhoàn toàn không phù hợp với thực tế và các hạt gắn với nhau trong đa tinhthể thành một khối liên tục, sự thay đổi hình dáng và kích thớc của các hạtnày cong phụ thuộc vào sự biến dạng của các hạt chung quanh, nếu khôngliên kết giữa các hạt trên miền ranh giới sẽ bị phã vỡ Những nghiên cứu củaMiss cho thấy rằng để đảm bảo tính liên tục của toàn đa tinh thể, trợt xảy ra

ít nhất là theo 5 hệ trợt, tức là theo 5 mặt và hớng trợt khác nhau Trong số

đó có những hệ trợt có định hớng bất lợi với chỉ số m lớn vì thế chỉ số địnhhớng trung bình m tính cho đa tinh thể cao hơn so với trị số m = 2,238.Nếu chú ý đến quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng của đa tinh thể:

d m d d

Sự so sánh khả năng biến dạng của đơn tinh thể và đa tinh thể ở đaychỉ là tơng đối vì đối với đơn tinh thể nó phụ thuộc rất mạnh vào góc địnhhớng trợt của mặt trợt Góc định hớng là bất lợi thì đơn tinh thể còn khóbiến dạng hơn đa tinh thể

Ngoài yêu cầu và tính liên tục của vật liệu khi biến dạng còn phải yêucầu tính liên tục của ứng suất: ứng suất sinh ra trong hạt này không thểkhông phụ thuộc vào ứng suất ở những hạt xung quanh, từ đó cho thấy rằngtrờng ứng suất trong mỗi hạt là không đồng nhất, ứng suất phải phân bố thếnào để các lực tác dụng lên tinh giới từ các phía phải đợc cân băng vớinhau Yêu cầu này Taylo không đề cập đến trong tính toán của mình, tuynhiên theo sự phân tích của một số nhà nghiên cứu thì nó không ảnh hởngmấy đến kết quả đã đạt đợc, tức là hầu nh không ảnh hởng đến khả nănghóa bền

Ranh giới giữa các hạt là vùng có sắp xếp nguyên tử không theo trật

tự nhất định nh các vùng phía trong Nhìn chung có thể xem nh các nguyên

tử sắp xếp không có trật tự Thêm vào đó vùng tinh giới lại là nơi chứanhiều nguyên tử tạp chất nên tác dụng cản trở trợt cang mạnh thêm Tinhgiới là vật chớng ngại chống lại chuyển động của lệch Quá trình trợt có thểchuyển từ hạt này sang hạt kia chỉ khi nào ứng suất tác dụng đủ lớn, để đ-ờng ứng suất của tập hợp lệch có khả năng làm cho nguồn phát sinh lệchphía bên kia tinh giới bắt đầu hoạt động Vai trò hóa bền của ranh giới hạt

có thể thấy rõ trong thí nghiệm kéo sợi kim loại ở những vùng tinh giới thay

đổi ít so với các vùng khác Sợi kim loại có hình dạng thân cây tre

Hình 2.13 Sợi kim loại hạt lớn sau khi kéo

Quan hệ giữa độ bền và kích thớc hạt thờng đợc biểu diễn bằng côngthức Hall-Petch:

Hình 2.14 Sự phụ thuộc ứng suất trợt vào góc biến dạng

của kim loại có cấu trúc lập phơng tâm mặt

a – Đơn tinh thể b – Đa tinh thể

I – Vùng trợt dễ dàng II – Vùng hóa bềnTác dụng hãm lệch của tinh giới hạt không những chỉ thể hiện ở giai

đoạn đầu của quá trình biến dạng Vì thế tại thời điểm bất kỳ quá trình biếndạng dẻo cũng có thể viết:

 = ’k + k’.d-1/2

 và d là ứng suất biến dạng và kích thớc hạt tại thời điểm đã cho

Tóm lại, biến dạng dẻo trong đa tinh thể bao gồm hai quá trình chủyếu: biến dạng trong nội bộ từng đơn tinh thể bao gồm quá trình trợt vàsong tinh xảy ra tơng tự nh đơn tinh thể, ngoài ra còn có sự biến dạng giữacác hạt tự chuyển động tơng đối giữa các hạt, sự xoay của các hạt, làm vỡhạt… Khi gia công Các hạt không cùng biến dạng một lúc mà bắt đầu ở những hạt có mặttrợt tạo với lực tác dụng một góc gần 450 nhất là sau đó đến các hạt lân cậnkhác và cứ thế các hạt đợc biến dạng dần Sự biến dạng của đa tinh thể kémhơn biến dạng của đơn tinh thể rất nhiều, nghĩa là để đạt đợc cùng mức độbiến dạng, ở đa tinh thể cần ứng suất lớn hơn rất nhiều (hình 2.14)

 Vùng biến dạng và các thông số đặc trng của vùng biến dạng:

Khi cán, hai trục cán quay liên tục ngợc chiều nhau Nhờ ma sát tiếpxúc vật cán đợc ăn liên tục vào trục cán và cùng biến dạng Sau biến dạngchiều dày vật cán giảm dần, chiều dài tăng lên, chiều rộng cũng tăng lênchút ít và hình dáng của vật cán thay đổi Vùng biến dạng là vùng kim loạibiến dạng dẻo nằm trong phạm vi tác dụng của trục cán

Ngời ta gọi  là góc ăn kim loại hay góc tạo bởi cung tiếp xúc ABhoặc CD, giữa bề mặt trục cán và kim loại (hình 2.15a) Mỗi loại máy cánkhác nhau cho ra một loại sản phẩm khác nhau thì sẽ có góc ăn kim loại khác nhau, góc  còn phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu cán (góc ma sát).Cung AB = CS = 1 là chiều dài cung tiếp xúc hay chiều dài vùng biến dạng.Góc  = IÔB là góc trung hòa, tại đó vận tốc cán kim loại bằng vận tốc trụccán, h1 và h2 chiều cao của vật cán trớc và sau khi cán b1 và b2 chiều rộngvật cán trớc và sau khi biến dạng

Lợng ép của kim loại: lợng ép tơng đối h là hiệu số chiều cao củavật cán trớc và sau khi biến dạng Lợng ép tơng đối đợc biểu thị bằng:

h = h1 – h2 (mm)

A

B C D O

Hình 2.15 Sơ đồ vùng biến dạng khi cán kim loại

Lợng ép tuyệt đối  là tỷ số giữa lợng ép tuyệt đối và chiều dày ban

đầu của vật cán tính theo % Lợng ép tuyệt đối đợc biểu thị bằng:

% 100 h

h h

h 2

h 2

Lợng giãn rộng là hiệu số chiều rộng vật cán sau khi cán và trớc khicán đợc tính bằng công thức (hình 2.15b):

 = b2 – b1 (mm)

1.1.2 Điều kiện vật cán ăn vào trục cán:

Khi dùng một ngoại lực đa vật cán vào trục cán đang quay ngợcchiều nhau tại thời điểm vật cán tiếp xúc với hai trục cán, thành phần lực

ma sát nằm ngang tiếp xúc phải lớn hơn thành phần áp lực lực pháp tuyếnnằm ngang Nx mới đảm bảo cho vật cán ăn vào đợc Nếu lực tiếp xúc Tx <

Nx thì vật cán không ăn vào trục đợc và quá trình cán không xảy ra

Nếu 2Tx > 2Nx, nghĩa là lực Tx > Nx thì vật cán ăn vào trục cán, ta có

Nx = N.sin Tx = T.cos

T = N.f (f là hệ số ma sát giữa trục cán và phôi)

Nh vậy: N.f.cos > N.sin

trong đó: t – thời gian làm việc trong một năm, t = 300 ngày

m – số ca làm việc trong ngày, m = 2 ca

h – số giờ làm việc trong một ca, h = 8 giờ

v – vận tốc ra sản phẩm trong một phút của máyTheo tham khảo các máy thực tế thờng có vận tốc vàokhoảng 8  14 m/ph Chọn sơ bộ v = 12 m/ph

Ksd – hệ số sử dụng máy, Ksd = 0,75

l – chiều dài sản phẩm, trung bình lấy l = 4 m

Từ đó ta tính đợc:

648000 4

75 , 0 12 8 2 300 60

Vậy năng suất máy trong một phút tính theo sản phẩm là:

3 4 12

QP   (sản phẩm/ph)

1.2 Tínhưtoánưphôiưcán

1.1.1 Phôi liệu

Phôi liệu dùng để cán tấm chắn xô đợc cắt từ tôn tấm (CT3) thànhbăng Thép CT3 có tính dẻo tốt, dễ cán, chịu đợc số lần lăn qua trục tạohình nhiều nhng ít bị rạn nứt, sẵn có thị trờng trong nớc

1.1.2 Sản phẩm tấm chắn xô và yêu cầu kỹ thuật

 Cấu tạo profin sản phẩm tấm chắn xô trên hình 3.2

 Yêu cầu kỹ thuật:

Sản phẩm có sai lệch hình dáng và kích thớc đạt tiêu chuẩn cho phép:

- Không có vết lõm, vết khuyết trên bề mặt sản phẩm

- Mép sản phẩm không bị gợn sóng

- Không bị nứt cũng nh dãn mỏng tại vùng uốn

- Không tạo vết xớc tại vùng bán kính lợn của cối

- Chiều dài và chiều dày sản phẩm không thay đổi so với chiềudài, chiều dày của phôi

1.1.3 Tính toán quá trình biến dạng dẻo

r R

Trong đó:

R – bán kính ngoài của tiết diện

r – bán kính uốn trong của tiết diện

 – hệ số biến mỏng

 – hệ số nở rộng

Ta sử dụng công thức gần đúng để xác định nh sau:

 = r + x.STrong đó:

r – bán kính trong, r = 10 mm

S – chiều dày phôi cán, S = 3 mm

x – hệ số xác định khoảng cách lớp trunghòa đến bán kính uốnphía trong Tra bảng 32 trang 133 sách Sổ tay dập nguội với

tỷ số 3 S

Độ dài lớp trung hòa ở đoạn uốn cong, theo trang 151 đợc xác địnhbằng:

) S x r 180

6

1 j j 7

1 i

40 50 2 5 4 70 2 30

b max

2

S E R





Trong đó:

E – môđun đàn hồi khi kéo, E = 2,1.105 N/mm2

b – ứng suất bền giới hạn của vật liệu cán, b = 450 N/mm2

S – chiều dày vật cán, S = 3 mm

 700(mm)

450 2

3 10 1 , 2 R

 Rmin = 1.3 = 3 (mm)

Do ảnh hởng của trạng thái biến dạng mặt cắt của vật liệu đem cán,khi cắt phôi để cán nếu trên bề mặt nhiều ba via hoặc vết nứt thì khi uốn tạothành ứng lực tấp trung Nh vậy sẽ tạo ra một số vùng dễ bị rạn nứt Do đóphải tăng bán kính uốn nhỏ nhất lên 1,7 lần, cho phép ta sản xuất ra sảnphẩm đảm bảo yêu cầu Nên sử dụng Rmin vào bán kính chuyển lợng vật cáncủa trục cán

 Rmin = 5 mmVậy bán kính lợn làm chuyển hớng vật cán của trục cán trên là:

Rt = 5  7 (mm)Bán kính lợn làm chuyển hớng vật cán của trục cán dới là:

E S K

L 75 , 0



Trong đó:

E – môđun đàn hồi của thép, E = 2,1.105 N/mm2

 – góc phục hồi do biến dạng đàn hồi ở một phía

K – hệ số xác định vị trí lớp trung hòa

K = L – x = 120 – 0,47 = 119,53 (mm)

10 1 2

450 3 53 , 119

120

75 , 0

Hình 3.3 Sơ đồ quá trình biến dạng tạo hình sản phẩm

Do đó, ta có thể chia đều góc uốn tại mỗi cặp trục nhằm đơn giảntrong tính toán và dễ dàng chế tạo Góc uốn chọn ở đây là hợp lý vì khánhỏ, đảm bảo thỏa mãn bán kính uốn lớn nhất và nhỏ nhất Ta có bảng gócuốn tạo hình nh sau:

Bảng 3.1 Góc uốn tạo hình tại mỗi trụcThứ tự của cặp trục Góc uốn tạo hình ở trục cán dới

Trục 2 đến trục 5 10 o x 4 trục – cán sóng hai bên Trục 6 đến trục 7 Cán hai đầu sản phẩm

1.2 Tínhưtoánưthiếtưkếưmáyưcán

1.1.1 Tính lực uốn

Lực uốn để tạo thành sản phẩm từ dải băng thép theo công thức trang

87 sách Sổ tay dập nguội, tính theo dạng thép chữ V:

P = 2,5.B.S.b.KTrong đó: B – chiều rộng phần cán của trục cán trên, B = 304 mm

S – chiều dày của vật cán, S = 3 mm

là lực ma sát Khi sản phẩm qua 6 cặp trục bị vặn vỏ đỗ hoặc bị cong thì lựctại cặp trục sửa đúng 9 sẽ rất lớn Có thể lấy lực tại cặp trục 9 bằng 50%trục tạo hình Khi đó, lực tại các trục của máy là:

P1 = 0 (KN)

P2 = P3 = P4 = P5 = P6 = P7 =

6

30780 6

 Tính mô men uốn tạo hình:

Mô men uốn do lực cán P sinh ra Theo công thức 32 trang 75 sáchPhơng pháp cán kim loại thông dụng, ta có:

M = P.2.aTrong đó: P – lực cán của trục P = 30780 N

a – cánh tay đòn, a = 130 mm = 0,13 mMô men uốn tại trục cán 2 là:

M2 = 2P2.a = 2.5130.0,13 = 1340 (Nm)Tơng tự ta có mô men uốn tại các trục cán 3, 4, 5, 6, 7 là:

M = M = M = M = M = 2.7080.0,13 = 1340 (Nm)