5. Ý ng ha thực tiễn của đề tài
1.3 Nguyên lý hình thành gạch AAC
Bƣớc 1: Xử lý nguyên liệu sản xu t gạch không nung
Dùng máy nghiền để nghiền các nguyên liệu nhƣ đá vụn, cát vàng, cát đen, vôi thành hạt nhỏ để đảm ảo độ mịn, nhờ vào làm nhỏ các hạt này nên gạch khơng nung ê tơng khí chƣng áp có ề mặt mịn.
Trong q trình nghiền, nƣớc sẽ đƣợc nghiền chung với cát, sau đó đƣợc dẫn vào ồn; ngồi ra có thêm các ồn chứa xi m ng ột riêng, ồn chứa vôi thạch cao đã đƣợc nghiền thành ột riêng. Bột nhơm đƣợc sử dụng để tạo ọt khí cho gạch AAC.
Hình 1.4 Xử lý nguyên liệu làm gạch không nung [5]. Bƣớc 2: Trộn nguyên liệu sau khi xử lý
T t cả các nguyên liêu đã qua xử lý làm tinh mịn sẽ đƣa qua hệ thống trộn theo các ƣớc hồn tồn tự động với tỉ lệ chính xác, trong q trình trộn nhơm sẽ phản ứng với vơi tạo thành hỗn hợp khí. Q trình trộn giúp hỗn hợp nguyên liệu và ọt khí đƣợc trộn đều xếp dạng tổ ong t ng kết c u chịu lực.
Sau khi trộn nguyên liệu ằng dây chuyền tự động hỗn hợp vữa trộn đƣợc phun vào các khn chứa có diện tích lớn.
Hình 1.5 Hệ thống phối trộn nguyên liệu đã qua xử lý [5]. Bƣớc 3: Ủ nhiệt để đẩy nhanh q trình ê tơng hóa
Hỗn hợp nguyên liệu qua quá trình trộn phun vào khuôn sẽ đƣợc ủ ở nhiệt độ khoảng 50º C hay cịn gọi là q trình lƣu hóa thúc đẩy phản ứng tạo khí từ nƣớc vơi với ột nhơm làm t ng thể tích của viên gạch đều lên từ ên trong với thời gian lƣu hóa khoảng 3h.
Hình 1.6 Ủ ê tông với nhiệt độ đẩy nhanh phản ứng canxi hydroxit [5]. Bƣớc 4: Quá trình cắt gạch theo yêu cầu
Qua q trình lƣu hóa hỗn hợp tạo gạch ê tơng khí chƣng áp đã định hình hình dáng kết c u ên trong lẫn bên ngồi đạt độ kết dính tiêu chuẩn phơi gạch khơng nung đƣợc đƣa qua máy cắt, tùy theo đơn đặt hàng hay loại gạch cần sẽ cắt theo kích thƣớc.
Trong q trình cắt sẽ có phần gạch thừa ra không sử dụng sẽ đƣợc dây chuyền chuyển về công đoạn đánh nhuyễn và ơm ngƣợc lại vào khuôn tiết kiệm tối đa nguyên liệu.
Hình 1.7 Máy cắt gạch khơng nung [5]. Bƣớc 5: Gạch không nung đƣợc h p chƣng áp
Hình 1.8 Gạch khơng nung định hình đƣợc cho vào h p chƣng áp [5].
Qua quá trình cắt thành kích thƣớc u cầu phơi gạch ê tơng khí chƣng áp đƣợc đƣa vào uồng h p với áp su t cao 1,3MPA và nhiệt độ 200oC liên tục trong 12 giờ. Quá trình quan trọng này là sự khác iệt rõ nét của gạch khơng nung bê tơng khí chƣng áp và ê tông ọt, dƣới áp su t và nhiệt độ cao diễn ra quá trình kết tinh ép uộc nƣớc rút hết khỏi viên gạch tạo thành kết c u tổ ong tinh thể gia t ng độ cứng cho viên gạch và đảm ảo ch t lƣợng viên gạch ổn định không thay đổi.
Kết c u tổ ong của gạch không nung ê tông khí chƣng áp giúp trọng lƣợng viên gạch giảm (khơng khí chiếm 80%) làm nên hiệu quả tuyệt vời của nó trong cách âm, cách nhiệt, chống cháy và trọng lƣợng siêu nhẹ (gạch siêu nhẹ).
1.4 Các loại thiết bị cắt gạch AAC trên thế giới hiện nay
1.4.1 Máy cắt đứng (Vertical cutting machine)
1.4.1.1 Phương n 1
Nguyên lý phƣơng án: Cắt phôi ằng hai chuyển động tịnh tiến từ dƣới lên và rung theo cơ c u cam. Sử dụng khung cắt có độ ền vững cao và cơng nghệ cắt nghiêng làm giảm thời gian cắt cho n ng su t cao.
Ƣu điểm:
- Tốc độ cắt nhanh với sự cứng vững của khung cắt giúp t ng hiệu su t mà vẫn đảm ảo độ chính xác về kích thƣớc của từng viên gạch.
- Thời gian cắt nhanh, sử dụng phƣơng pháp cắt nghiêng giúp n vật liệu từ ít đến nhiều giúp vật liệu không ị nứt, vỡ,…
- Dây cắt có tiết diện cắt nhỏ làm giảm sai số kết hợp với cƣờng độ rung hợp lý cho độ óng ề mặt viên gạch cao.
Hình 1.9 Mơ hình khung cắt đứng theo phƣơng án 1
Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý 1 – Sử dụng dây cắt xiên Nhƣợc điểm: Nhƣợc điểm:
- Cần khơng gian ố trí rộng rãi.
- Cần phải thiết kế lại toàn ộ và ố trí lại hồn tồn khơng gian dẫn đến chi phí của máy r t cao.
Hình 1.11 Phƣơng pháp cắt nghiêng
1.4.1.2 Phương n 2
Nguyên lý phƣơng án: Cắt phôi ằng iên dạng của lƣỡi dao cắt và chuyển động tịnh tiến lên xuống của khung cắt. Lƣỡi dao Hummer US là công nghiệp lý tƣởng để tạo ra ề mặt siêu phẳng.
Ƣu điểm:
- Bề mặt viên gạch tạo thành siêu phẳng, khơng cịn vết cắt để lại. - Có thể cắt mẻ gạch khơ với độ cứng của phôi cao.
- Thiết kế đơn giản, dễ ố trí và tiết kiệm khơng gian lắp đặt. Nhƣợc điểm:
- Phƣơng pháp chế tạo dao Hummer US r t phức tạp.
- Khơng thể canh chỉnh kích thƣớc viên gạch nhƣ yêu cầu khách hàng. - Sử dụng nhiều động cơ làm khó kh n cho q trình tự động hóa.
- Độ chính xác kích thƣớc viên gạch khơng cao do lƣợng phoi m t đi khi cắt lớn. - Chi phí giá thành cao và hao phí lớn.
Hình 1.12 Mơ hình khung cắt đứng theo phƣơng án 2
Hình 1.14 Lƣỡi dao Hummer US
Hình 1.15 Mặt cắt của lƣỡi dao
1.4.1.3 Phương n 3
Nguyên lý hoạt động: Cắt phôi ằng hai chuyện động tịnh tiến lên xuống và chuyển động rung theo cơ c u cam. Khung cắt có độ ổn định và độ cứng vững cao.
Ƣu điểm:
- Ch t lƣợng ề mặt tạo thành tốt do việc rung 2 ên, moment sinh ra do việc rung có chiều ngƣợc nhau nên khử lẫn nhau. Do đó, đảm ảo độ ổn định khi cắt. - Kết c u đơn giản.
- Dễ dàng thay đổi kích thƣớc viên gạch với thanh c n chỉnh nhiều vạch và có khoảng chia nhỏ.
- Hệ số MRR th p dẫn đến lực cắt nhỏ. Do đó, phơi ổn định khơng ị rung trong quá trình cắt, tránh đƣợc hiện tƣợng nứt khi cắt.
Nhƣợc điểm:
- Toàn ộ hệ khung dễ ị m t ổn định, cân ằng do công su t rung lớn. Cần phân - phối vị trí các ộ phận hợp lý.
Hình 1.16 Mơ hình khung cắt phƣơng án 3
Hình 1.18 Mặt cắt của dây cắt đứng
1.4.1.4 Sử dụng Benchmark để so s nh, đ nh gi lựa chọn phương n thiết kế
Bảng 1.1 Đánh giá các tính n ng của các phƣơng án máy cắt đứng
Phƣơng án Tiêu
chí đánh giá
Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 Phƣơng án 3
Ch t lƣợng ề mặt (x10) 9 10 9 Độ chính xác kích thƣớc (x10) 10 8 10 Điều chỉnh kích thƣớc viên gạch (x10) 8 8 9 N ng su t (x8) 10 8 9 An toàn vận hành (x8) 9 10 10 Chi phí chế tạo (x8) 8 8 9 Khả n ng tháo lắp (x6) 8 8 9
Ta thực hiện lựa chọn phƣơng án dựa vào các tiêu chí đƣa ra từ yêu cầu kỹ thuật của máy và mức độ ƣu tiên của các tiêu chí. Tổng điểm của phƣơng án sẽ ằng tổng điểm các tiêu chí đã nhân với trọng số.
Thơng qua phân tích nêu trên và bảng 1.1, có thể th y phƣơng án 3 là phƣơng
án tốt nh t, đáp ứng đƣợc khả n ng cải tiến và an toàn trong vận hành, độ tin cậy cao. Đây là phƣơng án đƣợc lựa chọn để tiến hành tính tốn thiết kế.
1.4.2 Máy cắt ngang (Horizontal cutting machine)
1.4.2.1 Phương n 1
Nguyên lý hoạt động: Đế đặt phôi di chuyển vào trong khung cắt đứng yên đƣợc gá sẵn dây cắt cố định với khoảng cách là kích thƣớc viên gạch. Đế đƣợc kéo ởi dây cáp với các pulley dẫn hƣớng và đƣợc truyền động ằng động cơ có hộp số.
Ƣu điểm:
- Khung cắt đứng yên có độ cứng vững cao nên khi cắt phôi đƣờng cắt không ị lệch.
- Bố trí đơn giản, tận dụng đƣợc khơng gian nhà máy.
- Chi phí th p do dùng cáp kéo, thanh ray dẫn hƣớng và ánh xe. Nhƣợc điểm:
- Đế đặt phôi đƣợc dẫn hƣớng ằng ánh xe n khớp với đƣờng ray và đƣợc kéo ằng cáp nên sai lệch theo phƣơng ngang và phƣơng đứng khá lớn. Ví dụ, trƣờng hợp vật liệu sau khi cắt khơng đƣợc xử lý kỹ và dính vào đƣờng ray nên khi đế di chuyển thì chuyển động theo phƣơng đứng của đế ị nh p nhơ. Từ đó, ảnh hƣởng đến đƣờng cắt phơi, sản phẩm tạo thành có sai lệch kích thƣớc và hình dạng r t lớn.
- Tốc độ kéo của cáp khơng đều dẫn đến sản phẩm tạo thành có nhiều vết xƣớc, cắt khơng liên tục và thƣờng xuyên ị đứt dây do lực ma sát sinh ra khi cắt giữa dây cắt và vật liệu lớn.
1.4.2.2 Phương n 2
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng chuyển động quay liên tục của lƣỡi cắt để làm giảm ma sát với vật liệu khi cắt và chuyển động tịnh tiến dọc tiến vào phôi của khung cắt và chuyển động lên xuống của ộ phận cắt khi cắt đƣờng tiếp theo. Trong phƣơng án này, phơi cắt đƣợc đƣa vào vị trí cắt ằng đế mang phơi, đƣợc kéo ằng cáp và dẫn hƣớng ằng pulley. Khi đến vị trí cắt thì phơi đứng n cho đến khi khung cắt hồn thành q trình cắt.
Ƣu điểm:
- Có thể cắt các mẻ gạch khơ với độ cứng của phôi cao.
- Tốc độ cắt cao do độ cứng vững của khung và của dao cắt cao dẫn đến n ng su t t ng.
- Thiết kế đơn giản, dễ ố trí và tiết kiệm khơng gian lắp đặt.
Hình 1.20 Sơ đồ nguyên lý 2 – Sử dụng lƣỡi cắt Nhƣợc điểm: Nhƣợc điểm:
- Vị trí mối hàn trên lƣỡi cắt vịng có độ ền khơng cao và làm iến dạng ề mặt lƣỡi cắt. Do đó, tuổi thọ của lƣỡi cắt khơng cao, thời gian thay thế nhanh và tốn chi phí.
- Khoảng canh chỉnh kích thƣớc viên gạch nhƣ yêu cầu khách hàng nhỏ và không đáp ứng đƣợc hầu hết các đơn hàng.
- Độ chính xác kích thƣớc viên gạch khơng cao do lƣợng phoi m t đi khi cắt lớn. - Chi phí giá thành cao và hao phí lớn.
1.4.2.3 Phương n 3
Nguyên lý hoạt động: Cắt phôi gạch gồm chuyển động tịnh tiến của khung cắt tiến vào phôi và chuyển động lắc của dây cắt để làm giảm ma sát trong q trình cắt. Trong phƣơng án này phơi đƣợc đƣa vào vị trí cắt ằng đế mang phơi và đƣợc kéo ằng cáp và pulley dẫn hƣớng. Khi vào đến vị trí cắt thì phơi hồn tồn đứng n cho đến khi quá trình cắt kết thúc.
Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý 3 – Tay quay cần lắc Ƣu điểm: Ƣu điểm:
- Khung cắt chuyển động tịnh tiến nhờ xích kéo và đƣợc dẫn hƣớng ằng thanh trƣợt vuông nên sai lệch theo phƣơng ngang và phƣơng đứng của chuyển động r t th p. Đặc iệt là khắc phục đƣợc tình trạng vật liệu sau khi cắt ám vào đƣờng ray ở phƣơng án 1 làm cho chuyển động khi cắt của phôi ị nh p nhơ dẫn đến sai lệch kích thƣớc vì phƣơng án này đƣờng dẫn đƣợc ố trí ở phía trên. - Chuyển động lắc của dây cắt trong quá trình cắt giúp giảm ma sát giữa dây cắt và
phôi dẫn đến t ng tuổi thọ của dây cắt.
- Tận dụng đƣợc khơng gian có sẵn của nhà máy và quy trình cũ. Nhƣợc điểm:
- Do cắt theo hệ từng khung cắt nên thời gian hồn thành một phơi gạch r t chậm dẫn đến n ng su t th p.
- Bố trí phức tạp do gồm hệ nhiều khung cắt di chuyển tuần tự. - Sử dụng nhiều motor do khơng gian ố trí r t hạn chế
1.4.2.4 Sử dụng Benchmark để so s nh, đ nh gi lựa chọn phương n thiết kế
Bảng 1.2 Đánh giá các tính n ng của các phƣơng án máy cắt ngang
Phƣơng án Tiêu
chí đánh giá
Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 Phƣơng án 3
Ch t lƣợng ề mặt (x10) 7 10 9 Độ chính xác kích thƣớc (x10) 8 7 9 Điều chỉnh kích thƣớc viên gạch (x10) 10 7 10 N ng su t (x8) 9 7 7 An toàn vận hành (x8) 10 9 10 Chi phí chế tạo (x8) 9 7 8 Khả n ng tháo lắp (x6) 10 8 10 Tổng điểm 534 472 540
Ta thực hiện lựa chọn phƣơng án dựa vào các tiêu chí đƣa ra từ yêu cầu kỹ thuật của máy và mức độ ƣu tiên của các tiêu chí. Tổng điểm của phƣơng án sẽ ằng tổng điểm các tiêu chí đã nhân với trọng số.
Thơng qua phân tích nêu trên và bảng 1.2, có thể th y phƣơng án 3 là phƣơng
án tốt nh t, đáp ứng đƣợc khả n ng cải tiến và an toàn trong vận hành, độ tin cậy cao. Đây là phƣơng án đƣợc lựa chọn để tiến hành tính tốn thiết kế.
Cơng ty Vƣơng Hải (V-Block) tại Đồng Nai đã có kế hoạch thực hiện cải tiến dây chuyền sản xu t gạch ê tơng khí chƣng áp AAC. Bƣớc đầu cơng ty đang tập trung cải tiến công đoạn cắt, đặc iệt là máy cắt đứng. Vì máy cắt đứng đóng vai trị hết sức quan trọng đến ch t lƣợng gạch AAC. Vì vậy, trong nghiên cứu này, tác giả sẽ tập trung nghiên cứu máy cắt đứng để đáp ứng nhu cầu công ty đã đặt ra.
1.4.3 Khái niệm về độ nhám bề mặt
Độ nhám ề mặt hay cịn đƣợc gọi là độ óng ề mặt. Sau khi gia cơng, hầu hết ề mặt chi tiết nhìn có vẻ sáng óng nhƣng thực ch t lại công không ằng phẳng một cách lý tƣởng mà vẫn có những m p mơ.
Hình 1.22 Tiêu chuẩn độ nhám ề mặt [6]
1.4.4 Yêu cầu về độ nhám bề mặt của gạch AAC
Hiện nay Tiêu chuẩn Việt Nam cho gạch lock ê tông nhẹ TCXDVN 316: 2004: Block ê tông nhẹ [7]:
+ Chiều dài: (l): ± 4 mm + Chiều rộng ( ): ± 3 mm + Chiều cao (h): ± 3 mm. - Khuyết tật hình dạng.
- Mác theo khối lƣợng thể tích khơ. - Mác theo cƣờng độ nén.
- Mác theo khối lƣợng thể tích khơ phải phù hợp tƣơng ứng với mác theo cƣờng độ nén.
Tuy nhiên, tiêu chuẩn chƣa có quy định cụ thể về độ nhám ề mặt vì khi gạch AAC sau khi xây xong cịn qua cơng tác trát vữa.
Công ty Vƣơng Hải (V-Block) tại Đồng Nai đang định hƣớng sản xu t gạch AAC với mục đích sau khi xây gạch xong thì có thể thực hiện cơng tác sơn ề mặt mà không cần qua công tác trát vữa. Trƣớc yêu cầu đó, cộng với yêu cầu của các hãng sơn nƣớc nhƣ Jotun về chuẩn ị ề mặt trƣớc khi trát matit cần có độ nhám ề mặt khơng đƣợc q 160 µm. Từ đó cơng ty Vƣơng Hải đã đặt ra yêu cầu về ề mặt gạch ê tông nhẹ của công ty là không cần tô trát để cung c p ra thị trƣờng đảm ảo độ nhám ề mặt th p hơn 160 µm.
Với yêu cầu trên, nhiệm vụ đặt ra cho thiết ị cắt gạch AAC là ề mặt gạch sau thành phẩm phải đạt độ nh p nhơ th p hơn 160 µm. Để đạt đƣợc tiêu chuẩn ề mặt thì ba thơng số chế độ cắt chính cần đƣợc tính tốn, thực nghiệm là: lực c ng dây, tần số dao động (tốc độ chạy dao cắt, với dao cắt là dây thép đƣợc kéo tịnh tiến qua lại nên xét đến thông số tần số dao động của sợi dây) và tốc độ tiến dao.