Quá trình cán là cho kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ng−ợc chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm cho chiều cao phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng. Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán
H.4.1.Đồ thị quan hệ giữa lực và biến dạng
P
quyết định hình dáng của sản phẩm. Quá trình phôi chuyển động qua khe hở trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi.
Cán không những thay đổi hình dáng và kích th−ớc phôi mà còn nâng cao chất l−ợng sản phẩm.
Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau và quay ng−ợc chiều. Phôi có chiều dày lớn hơn khe hở giữa hai trục cán, d−ới tác dụng của lực ma sát, kim loại bị kéo vào giữa hai trục cán, biến dạng tạo ra sản phẩm. Khi cán chiều dày phôi giảm, chiều dài, chiều rộng tăng.
Khi cán dùng các thông số sau để biểu thị:
• Tỷ số chiều dài (hoặc tỷ số tiết diện) của phôi tr−ớc và sau khi cán gọi là hệ số kéo dài: à = 1 0 0 1 F F l l = • L−ợng ép tuyệt đối: ∆h = (ho - h1) (mm). • Quan hệ giữa l−ợng ép và góc ăn:
∆h = D(1 - cosα ) (mm).
• Sự thay đổi chiều dài tr−ớc và sau khi cán gọi là l−ợng giãn dài: ∆l = l1 - lo
• Sự thay đổi chiều rộng tr−ớc và sau khi cán gọi là l−ợng giãn rộng: ∆b = b1 - bo
Cán có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội. Cán nóng có
−u điểm: tính dẻo của kim loại cao nên dể biến dạng, năng suất cao, nh−ng chất l−ợng bề mặt kém vì có tồn tại vảy sắt trên mặt phôi khi nung. Vì vậy cán nóng dùng cán phôi, cán thô, cán tấm dày, cán thép hợp kim. Cán nguội thì ng−ợc lại
A β A P I B A A’ B N T T β D A A’ B B’ l R C ho h1 α
chất l−ợng bề mặt tốt hơn song khó biến dạng nên chỉ dùng khi cán tinh, cán tấm mỏng, dải hoặc kim loại mềm.
Điều kiện để kim loại có thể cán đ−ợc gọi là điều kiện cán vào. Khi kim loại tiếp xúc với trục cán thì chúng chịu hai lực: phản lực N và lực ma sát T, nếu hệ số ma sát giữa trục cán và phôi là f thì:
T = N. f ⇒ f = tgβ. Vì β là góc ma sát, nên: T/N = tgβ = f
Lực N và T có thể chia thành 2 thành phần: nằm ngang và thẳng đứng: Nx = Nsinα Tx = T.cosα = N.f.cosα
Ny = P.cosα Ty = T.sinα
Thành phần lực thẳng đứng có tác dụng làm kim loại biến dạng, còn thành phần nằm ngang có tác dụng kéo vật cán vào hoặc đẩy ra.
Để có thể cán đ−ợc, phải thoả mãn điều kiện: Tx > Nx
f.N.cosα > N.sinα ; tgβ > tgα hoặc β >α
Nghĩa là hệ số ma sát f phải lớn tg của góc ăn α . Hoặc góc ma sát lớn hơn góc ăn. Khi vật cán đã vào giữa trục cán thì góc ăn nhỏ dần đến khi vật cán đã hoàn toàn vào giữa trục cán thì góc ăn chỉ còn bằng 1/2. Hiện t−ợng này gọi là ma sát thừa. Để đảm bảo điều kiện cán vào cần tăng hệ số ma sát trên bề mặt trục cán.
4.2.2. Sản phẩm cán
Sản phẩm cán rất đa dạng, đ−ợc phân ra bốn nhóm chính: dạng hình, dạng tấm, dạng ống và dạng đặc biệt.
a/ Loại hình:
Các sản phẩm dạng hình đ−ợc chia ra dạng hình đơn giản (a), gồm có thanh, thỏi tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, lục giác, bán nguyệt ... và dạng hình phức tạp (b) có tiết diện chữ V, U, I, T, Z ...
a. Dạng hình đơn giản b. Dạng hình phức tạp
b/ Loại tấm:
Các sản phẩm dạng tấm đ−ợc phân loại theo chiều dày của tấm thành:
• Mỏng: s = 0,2ữ3,75 mm; b = 600ữ2200 mm.
• Dày: s = 4ữ60 mm; b = 600ữ5000 mm; l = 4000ữ12000mm. • Cuộn: s = 0,2ữ2 mm; b = 200ữ1500 mm; l = 4000ữ60.000 mm.
c/ Loại ống:
Các sản phẩm dạng ống đ−ợc phân ra: ống không hàn và ống có mối hàn. • ống không hàn đ−ợc cán từ phôi thỏi có φ = 5ữ426 mm, chiều dày thành ống S = 0,5ữ40 mm.
• ống có mối hàn đ−ợc chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau. Loại này có đ−ờng kính ngoài đến 720 mm và chiều dày đến 14 mm.