Ở trên thị trường hiện nay tole cán đều sử dụng phôi tấm dưới dạng cuộn với các kích thước là 914(mm) và 1200(mm). Nên việc chọn biên dạng phải phù hợp để máy có thể cán được hai loại phôi trên. Tuy nhiên việc chọn đường biên dạng tole như thế nào để đảm bảo.
- Đủ độ cứng vững
- Tính thẩm mĩ cao
- Đảm bảo yêu cầu che nắng che mưa
Máy cán tole là thiết bị gia công áp lực dựa vào sự biến dạng dẻo của kim loại để uốn tole phẳng thành sản phẩm tole có biên dạng sóng theo thiết kế. Qúa trình cán uốn tole được thực hiện liên tục trên nhiều cặp trục, con lăn cán đứng liên tiếp nhau trên cùng một hàng, nhờ lực ma sát giữa các con lăn và tấm kim loại mà phôi cán chuyển động tịnh tiến qua các lô cán kế tiếp nhau. Để đảm bảo quá trình cán uốn xảy ra liên tục, phôi không bị đứt thì tấm kim loại đi qua các cặp lô cán phải có cùng vận tốc. So với phương pháp dập và uốn thì việc cán uốn trên các máy cán liên tục có nhiều ưu điểm hơn, như :
+ Cho năng suất cao.
+ Sản phẩm ít bị khuyết tật.
+ Dễ cơ khí hoá và tự động hoá trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên cũng có vài nhược điểm sau :
+ Máy cán đắt tiền.
+ Cần nhiều thiết bị phụ như cầu trục, cần trục để nâng chuyển phôi cuộn...
+ Chiếm diện tích nhà xưởng vì máy dài.
3.1.2 : Thông số biên dạng của tole :
Chọn thông số biên dạng tole phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng tấm, kích thước sóng tole, nhu cầu sử dụng, công dụng tấm lợp...
Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phôi tấm dạng cuộn có kích thước 914(mm) và 1200(mm) với chiều dày từ (0.2 ÷ 0.8)mm. Tole cán có số sóng thường là 7 sóng và 9 sóng
+ Đối với tole khổ 914 mm : Cán tole 7 sóng + Đối với tole khổ 1200 mm : Cán tole 9 sóng
Hình 3 - 1 : Giới thiệu các loại sóng tole
Đối với tole cán khi cùng một loại quy cách tole phẳng, cùng một kích thước sóng tole nếu cán uốn với số sóng càng ít thì sẽ được chiều rộng sau khi cán càng dài nhưng ngược lại loại ít sóng sẽ có độ cứng vững kém hơn loại nhiều sóng.
Hình 3- 2 : Biên dạng tole Yêu cầu đối với sản phẩm tole cán:
- Sản phẩm tole sau khi tạo sóng phải thoả mãn yêu cầu về độ cứng vững, chịu lực, không có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện (những điểm uốn).
44
7 sóng
9 sóng
750
- Sản phẩm không bị trầy, xước làm hỏng lớp bảo vệ chống ôxi hoá (sơn hoặc mạ kẻm), không bị co kéo tạo ra những nếp nhăn và những biến dạng không đồng đều trên bề mặt.
- Sản phẩm tole cán phải có giá thành thấp nhất để cạnh tranh. - Phải đảm bảo yêu cầu sử dụng, có tính thẩm mĩ.
3.1.3 : Dựng hình tạo sóng tole :
Việc tạo sóng tole đầu tiên để cán ta chọn sóng tole giữa vì có những đặc điểm sau :
+ Tránh hiện tượng tole cán bị chéo đi một góc + Kim loại biến dạng đều hơn
+ Có khả năng cứng vững cao hơn khi cán sóng tiếp theo + Lực cán nhỏ
+ Khả năng phá hỏng thấp
Các bước dựng hình tạo sóng như sau : a) Cán lần I :
b) Cán lần II :
c) Cán lần III :
d) Cán lần IV :
Hình 3- 3 : Thành lập biên dạng sóng tole 3.2. CƠ SỞ TẠO HÌNH SÓNG TOLE :
3.2.1. Thiết lập biên dạng sóng tole :
Quá trình cán tole thực chất là quá trình cán uốn tole, nó không làm thay đổi chiều dày của tole tại mọi vị trí, tole phẳng sau khi qua máy cán sẽ nhận được biến dạng theo yêu cầu, đặc biệt trong quá trình cán uốn thì lớp sơn, mạ bảo vệ ít bị phá hỏng tại bất kì vị trí nào và có khả năng giữ nguyên chức năng bảo vệ ban đầu.
Đối với những nhà máy hoạt động với quy mô lớn thì sau khi tole cán xong được đem đi xử lý chống ôxi hoá bề mặt bằng cách sơn phủ hay mạ kẽm bề mặt. Nhưng phương pháp này không hiệu quả kinh tế lắm, nên hầu hết các tole cán đều được sơn hoặc mạ kẽm trước khi cán. Xuất phát từ những yêu cầu như vậy cho nên yêu cầu các lô cán trên máy phải đảm bảo cho chất lượng tole cán là tốt nhất.Trong cán uốn tole, sóng tole được hình thành giữa 2 con lăn cán trong đó 1 con lăn đóng vai trò là chày và con lăn đóng vai trò là cối, giữa chày và cối có chuyển động quay tương đối với nhau và phôi chuyển động tịnh tiến giữa 2 con lăn cán.
Hình 3 - 4 : Lỗ hình tạo sóng tole 1 : Lô cán trên
2 : Phôi cán 3 : Lô cán dưới
3.2.2: Xác định số lần cán uốn tạo sóng tole :
47
1 2
Hình 3 - 5 : Kích thước 1 sóng tole
Khi uốn chiều cao biên ngoài của cối không thay đổi, chỉ có khoảng cách hai gối tựa thay đổi. Khi đó chiều cao của chày tăng lên và chiều sâu lòng cối cũng tăng lên cho tới biên dạng yêu cầu.
Hình 3 - 6 : Sơ đồ cán uốn tạo sóng Trong đó :
d1 : Đường kính chày khi uốn lần 1 D1: Đường kính cối khi uốn lần thứ 1 d2 : Đường kính chày khi uốn lần 2
4820 28.28 20 28.28 28.28 H D1 D2 d2 d1 4 3 2 1
D2 : Đường kính cối khi uốn lần thứ 2
Tương tự như vậy ta có quá trình uốn lần 3,4 tạo biên dạng theo yêu cầu.
Hình 3 - 7 : Sơ đồ tính toán số lần cán Khi cán tạo sóng qua các bước ta có nhận xét sau:
+ Chiều dài L không thay đổi trong suốt quá trình cán nhưng x giảm a tăng. + Ta đặt AB = a : Chiều cao của sóng tole.
AC = x
2x + 20 : Là khoảng cách gối đỡ = B. Xét tam giác vuông BAC, ta có :
AC2 = BC2 - AB2 x2 = L2 - a2 ⇔ x = L2 −a2
B = 2x + 20
Mà L = 28.28 không đổi nên ta cho a tăng dần từ 1 ÷ 20 ta lập được bảng sau : [Bảng 3 - 1 ] a(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x(mm) 28.26 28.20 28.12 27.99 27.83 27.63 27.40 27.12 26.81 26.45 B(mm) 76.52 76.40 76.24 75.98 75.67 75.26 74.80 74.24 73.63 72.90 a(mm) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 49 x L C A B a
x(mm) 26.05 25.60 25.11 24.57 23.97 23.31 22.59 21.81 20.90 20.00 B(mm) 72.10 71.20 70.22 69.14 67.94 66.62 65.18 63.62 61.80 60.00
+ Xác định kích thước biên dạng sóng tole dọc có hai giai đoạn cơ bản.
- Xác định biên dạng cho sóng tole đầu tiên, đối với sóng tole này khi tạo sóng nó chịu cán, uốn cả hai phía. Nên để tránh hiện tượng tole ở vị trí uốn ép bị cán mỏng và bị biến dạng đột ngột gây rách, nứt. Bên cạnh đó theo kinh nghiệm thực tế của các đơn vị chuyên sản xuất máy để ta chọn số lần lole phẳng đi qua các cặp lô cán để tạo được một sóng tole hoàn chỉnh có kích thước theo yêu cầu. Do đó ta chọn số lần cán tole qua các cặp trục cán là 4 lần tương ứng với kích thước của a lần lượt là 5, 10, 15, 20(mm).
- Xác định kích thước biên dạng cho các sóng tole tiếp theo, khi cán tạo các sóng tole này nó chỉ kéo tole về một phía và cũng được cán qua 4 cặp lô cán như trên.
Căn cứ vào các thông số của các nhà sản xuất máy cán uốn tole (Công ty điện chiếu sáng Đà Nẵng). Và theo kinh nghiệm thực tế để quá trình cán uốn tole không bị biến dạng đột ngột, bị rách nứt . Tole bị biến dạng không đồng đều, gây cong vênh và lớp bảo vệ không bị hư hỏng. Nên ta chọn số lần sóng tole đi qua các cặp lô cán để tạo sóng hoàn chỉnh là 4 và số liệu ta chọn như sau :
[Bảng 3 - 2]
a (mm) 5 10 15 20
B (mm) 75.67 72.90 68.00 60.00
3.2.3 : Xác định kích thước của con lăn cán :
Để xác định kích thước của các con lăn cán thì ta phải lựa chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của máy. Vận tốc theo yêu cầu thiết kế là 20÷30(m/phút), nên ta chọn vận tốc ra của sản phẩm là V = 25 (m/phút) hay V = 0.42(m/s). Nhưng vì đường kính của các con lăn trên trục cán không bằng nhau, do đó khi tole đi qua hai trục cán sẽ có vận tốc khác với vận tốc dài của lô cán. Nên xuất hiện hiện tượng trượt tương đối giữa tole và lô cán.
Hình 3-7 : Kích thước của lô cán 1. Lô cán trên (cối).
2. Phôi cán.
3. Lô cán dưới (chày).
Nhờ có ma sát giữa tole và các con lăn cán nên khi các con lăn cán của trục dẫn động quay thì tole chuyển động tịnh tiến đồng thời do có ma sát nên làm quay trục còn lại. Vì các con lăn cán có đường kính ở các điểm không băng nhau nên khi thiết kế hệ con lăn của cặp trục cán, cần chú ý đảm bảo vận tốc dài tại một số vị trí phải bằng nhau để chúng khỏi làm co (giãn), kéo đứt tole. Vận tốc đó là vận tốc sản phẩm để thiết kế máy, nên ta chọn làm vận tốc trung bình của con lăn V = 25(m/phút).
Từ đó ta chọn như sau :
- Chiều dày tole cán S < 1(mm)
- Đường kính danh nghĩa các con lăn : D = d = 160(mm)
51 2 2 L 1 3 B l D d
- Chọn đường kính trục để lắp con lăn cán : φ = 75 (mm).
- Chọn đường kính cổ trục để lắp ở đỡ : φ = 55 (mm).
3.2.4 : Xác định đường kính lô cán:
+ Ta chọn đường kính danh nghĩa lô trên : D = 180 (mm) + Ta chọn đường kính danh nghĩa lô dưới: d = 140 (mm) + Khoảng cách hai trục cán : A = 160 (mm) Qua mỗi lần cán ta tăng chiều cao chày lên 2a đơn vị, do đó :
d1= d+2.a (mm)
Tương tự chiều sâu của cối sẽ giảm đi 2a đơn vị D1 = D - 2 . a (mm)
Qua các lần cán ta có số liệu sau :
- Lần cán thứ 1 : a = 5 => D1 = 180 - (2 x 5) = 170 (mm) => d1 = 140 + (2 x 5) = 150 (mm) - Lần cán thứ 2 : a = 10 => D2 = 180 - (2 x 10) = 160 (mm) => d2 = 140 + (2 x 10) = 160 (mm) - Lần cán thứ 3 : a = 15 => D3 = 180 - (2 x 15) = 150 (mm) => d3 = 140 + (2 x 15) = 170 (mm) - Lần cán thứ 4 : a = 20 => D4 = 180 - (2 x 20) = 140 (mm). => d4 = 140 + (2 x 20) = 180 (mm). Từ các kích thước tính toán được ta lập được bảng thông số sau :
52φ φ 75 D φ 18 0 B 20 H
Hình 3- 8 : Con lăn trên (cối) Ta quy định các con lăn như sau :
+ Gọi A : Con lăn cán lần 1. + Gọi B : Con lăn cán lần 2. + Gọi C : Con lăn cán lần 3. + Gọi D : Con lăn cán lần 4.
Bảng thông số kích thước của con lăn trên. [Bảng 3 - 3] CON LĂN CÁN B H φ SL Cán lần 1 A 75.67 95.67 170 9 Cán lần 2 B 72.90 92.90 160 9 Cán lần 3 C 68 88 150 9 Cán lần 4 D 60 80 140 70 53 h φ 75 d φ 14 0 20
Hình 3 - 9 : Con lăn dưới (chày) [Bảng 3 - 4] CON LĂN CÁN h D SL Cán lần 1 A 95.67 150 9 Cán lần 2 B 92.90 160 9 Cán lần 3 C 88 170 9 Cán lần 4 D 80 180 70
Muốn cán hai sóng tiếp theo kể từ cặp trục thứ 5 người ta sẽ bố trí theo sơ đồ sau : Trục số I II III IV V 54 A A D A B A A A C A D 1
Hình 3 - 10 : Sơ đồ bố trí con lăn để tạo sóng số 2 và 3. Chú thích :
A, B, C, D : Là các con lăn cán I, II, III, IV, V : Các cặp trục cán 1: Bạc cách giữa 2 lô cán.
Trong thực tế để thuận tiện trong việc gia công và lắp ráp các lô cán người ta chế tạo lô cán tách rời với trục sau đó ghép lại với nhau bằng then. Và khoảng cách hai lô cán được giữ cố định bằng bạc cách và các lô cán được định vị trên trục cán bằng hai bạc chặn có vít khoá ở hai đầu.