Đồ Án Lựa Chọn Vật Liệu Lựa Chọn Vật Liệu Để Chế Tạo Trục Cán Tấm D800 Đảm Bảo Yêu Cầu Làm Việ.pdf

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.26 MB, 26 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG VẬT LIỆU</b>

<b> </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>5. Nội dung thuyết minh và tính tốn:</b>

- Phương pháp chế tạo, lựa chọn các thơng số hình học- Phân tích chế độ/điều kiện làm việc, xác định chỉ tiêu cơ tính- Lựa chọn vật liệu và kiểm tra/nghiệm bền chi tiết với vật liệu đã chọn- Kết luận và đề xuất phương án vật liệu lựa chọn cùng các biện pháp giacông tăng bền đảm bảo yêu cầu làm việc

Bản vẽ chi tiết trục cán tấm với đầy đủ yêu cầu chế tạo

<b>7. Ngày giao đồ án: 4/20238. Ngày hoàn thành: 7/2023</b>

<b>Sinh viên ký tênCán bộ hướng dẫnTrưởng bộ môn</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>Mục lục</b>

LỜI NÓI ĐẦU...5

I. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO...6

1.1 Máy cán và chi tiết trục cán tấm...6

1.1.1 Giới thiệu về máy cán...6

1.1.2 Giới thiệu chi tiết trục cán tấm...7

1.1.3 Cấu tạo chi tiết trục cán tấm...9

II. THƠNG SỐ HÌNH HỌC VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC...12

2.1 Lựa chọn thơng số hình học cho sản phẩm...12

2.2 Cấu tạo hình học và các kích thước cơ bản của trục cán...12

2.3 Điều kiện làm việc...14

III. LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ NGHIỆM BỀN CHI TIẾT...14

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>LỜI NÓI ĐẦU</b>

Ngày nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, khoahọc kỹ thuật đang phát triển rất mạnh mẽ và không ngừng giữ một vịtrí quan trọng trong nền sản xuất. Trong đó cơ khí chế tạo máy là mộttrong những ngành mũi nhọn của nước ta. Tạo ra nhiều máy móc, sảnphẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày càng cao. Vì vậy địi hỏi kỹ sưcơ khí và cán bộ cơ khí phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phảibiết vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề cụ thểtrong sản xuất, sửa chữa khi thực hành.

Mục tiêu của đồ án là tạo điều kiện cho sinh viên áp dụngnhững kiến thức đã được truyền đạt trên giảng đường vào công việccụ thể. Để từ đó nắm được các phương pháp thiết kế, hình thành cáchthức quản lý và tổ chức một quy trình sản xuất cụ thể phù hợp với quymô công ty.

Với sinh viên Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, được giao cho đồán :“ <b>Lựa chọn vật liệu cho trục cán tấm D800</b>” với sự hướng dẫncủa <b>PGS.TS Lê Thái Hùng</b>, chúng em đã học hỏi thêm được rấtnhiều và đã hồn thành đồ án. Trong q trình thực hiện, vừa làm vừatìm hiểu bằng kinh nghiệm với các tài liệu tham khảo nên có thể sẽ cócác sai sót. Chúng em mong sẽ nhận được sự góp ý của thầy cơ để cóthể hiểu sâu hơn và cho ra một sản phẩm hoàn chỉnh.

<b>Chúng em xin chân thành cảm ơn!</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>I. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO</b>

<b>1.1 Máy cán và chi tiết trục cán tấm1.1.1 Giới thiệu về máy cán</b>

Cán là quá trình làm cho kim loại bị biến dạng giữa hai trục quay ngượcchiều nhau (gọi là hai trục cán ) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phơi làm chophôi bị biến dạng dẻo. Kết quả là chiều cao của phôi bị giảm, chiều dài phôităng lên. Đồng thời cán cịn gọi là q trình tác dụng một cách liên tục của dụngcụ lên kim loại do đó đạt được năng suất cao.

Hình dạng của khe hở giữa hai trục quyết định hình dạng của sản phẩm.

Phôi cán thường là phơi vng, hình chữ nhật có khối lượng thay đổituỳ theo dạng kết cấu của từng loại máy. Có nhiều loại trục cán trong dàn cánnhư: trục cán thô, trục cán bán tinh và trục cán tinh. Mỗi loại trục cán sẽ cho tacác sản phẩm nhất định khác nhau.

Trục cán thơ: Có nhiệm vụ cán giảm tiết diện đến một mức độ nhấtđịnh để chuẩn bị cho bước cán bán tinh và tinh sau này.

Trục cán tinh: Có nhiệm vụ nắn và định hình dáng cho sản phẩm hoànchỉnh.

Chất lượng về mặt sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác quacác trục cán. Q trình cán diễn ra phải đảm bảo đường tâm hai trục cán cũngnhư đường tâm của hai rãnh cán luôn trùng nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Các bộ phận chính của máy cán:

Hình 1.1 Các bộ phận chính của máy cán

I- nguồn động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán 1: Trục cán; 2: Nền giá cán; 3: Trục truyền; 4: Khớp nối trục truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh răng chữ V; 7: Khớp nối trục; 8:Giá cán;

9: Hộp phân lực; 10: Hộp giảm tốc; 11: Khớp nối; 12: Động cơ điện

- Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực.

- Nguồn năng lượng: là nơi cung cấp năng lượng cho máy, thường dùngcác loại động cơ điện một chiều và xoay chiều hoặc các máy phát điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>1.1.2 Giới thiệu chi tiết trục cán tấm</b>

Việc phân loại trục cán dựa vào hình dạng sản phẩm mà trục cán cán ra.Các loại trục cán thường dùng là: trục cán thép hình, trục cán thép tấm,trục cán thép ống; ngồi ra cịn có các loại trục cán chuyên dùng như trục cánren, trục cán bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa v.v...

Trục cán là chi tiết trục tiếp làm biến dạng kim loại để tạo ra các sảnphẩm kim loại để tạo ra các sản phầm kim loại có kích thước theo yêu cầu

Trục cán tấm dùng để cán nóng thép tấm dày, dày vừa, mỏng; cán nguộithép tấm cực mỏng và cán giấy kim loại.

Cán là quá trình làm cho kim loại bị biến dạng giữa hai trục quay ngượcchiều nhau ( gọi là hai trục cán ) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi làm chophôi bị biến dạng dẻo. Kết quả là chiều cao của phôi bị giảm, chiều dài phôităng lên. Đồng thời cán cịn gọi là q trình tác dụng một cách liên tục của dụngcụ lên kim loại do đó đạt được năng suất cao.

Hình dạng của khe hở giữa hai trục quyết định hình dạng của sản phẩm.

Hình 1.2a: Loại có cổ trục để lắp bạc lót

Hình 1.2b: Loại có cổ trục để lắp bi và ổ bi

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Hình 1.2c: Loại có độ cơn để lắp ổ ma sát lỏng

Thường dùng để cán mỏng các phôi thép thành thép tấm, có 3 loại thép tấm :

Thép tấm dày: S = 4 - 60 mm; B = 600 - 5.000 mm; L = 4000 - 12.000 mm

-<b>Trục cán được chia làm 3 phần : ( như hình 1.3)</b>

-<b>Thân trục là đoạn trục trực tiếp tiếp xúc với vật các và đặc trưng bởi hai</b>

kích thước là đường kính D và chiều dài thân trục L.

Thân trục cán hình có tiện rãnh, khi phối hợp với trục cán cùng đơi sẽ tạothành lỗ hình.

<b>-Cổ trục ( hay cịn gọi là ngõng trục ) là bộ phận trục cán đặt lên ổ đỡ.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>-Đầu trục nối là phần trục cán để nối với bộ phận dẫn động hoặc truyền</b>

động ( như đầu của trục chuyển động, đầu của trục cán khác...) hoặc rãnh củakhớp nối vạn năng.

Dựa theo kết cầu của đầu nối và cổ trục, trục cán được chia thành 4 loại: a) Trục có đầu nối hoa mai: Loại này thường được dùng khi lượng điều

chỉnh giữa hai trục không lớn lắm, thường lắp ở ổ trượt và được bố trí trên máycán hình, máy cán tấm.

b) Trục cán có đầu nối dẹt: Nó được nối với đầu nối vạn năng của trụctruyền động, truyền được mômen xoắn khá lớn và cho phép lượng điều chỉnhkhe hở giữa hai trục cũng khá lớn. Nó thường được lắp kèm theo ổ đỡ trượt vàđược bố trí ở máy cán hình và hoặc máy cán tấm.

c) Trục cán có đầu nối trịn, xẻ rãnh: Nó được lắp kèm ổ đỡ lăn, lượngđiều chỉnh khe hở rất nhỏ và thường được dùng trong máy cán tấm.

d) Trục cán có cổ trục hình cơn ( trục cán ổ ma sát ướt ): Nó thườngđược lắp kèm với ma sát ướt và dùng trong máy cán tấm nguội, với lượng điềuchỉnh khe hở giữa hai trục rất nhỏ.

<b>1.2 Quy trình chế tạo trục cán</b>

Trục cán là chi tiết mang đầy đủ các đặc điểm của một chi tiết dạngtrục, có các bề mặt gia cơng cơ bản là các mặt trịn xoay, kết cấu dạng trục bậc,đường kính các đoạn trục phân bố giảm dần về hai phía đầu. Các bề mặt trịnxoay trên trục gia công không phức tạp, biện pháp gia cơng tinh lần cuối có thểtiện tinh hoặc mài, các ngun cơng trung gian có thể sử dụng máy và dao thôngthường

Trục cán yêu cầu một số yếu tố quan trọng để đáp ứng các yêu cầukỹ thuật và ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số yêu cầu chung cho trục cán:

Độ cứng: Trục cán cần có độ cứng đủ để chịu được tải trọngvà áp lực trong q trình cán, mà khơng gây mất dạng hay uốn cong quá mức.Điều này đảm bảo sự ổn định và chính xác trong q trình cán.

Độ bền: Trục cán cần có độ bền cao để chống lại các lực tácđộng và mài mịn trong q trình vận hành. Độ bền phụ thuộc vào vật liệu vàxử lý nhiệt của trục cán.

Bề mặt: Bề mặt của trục cán cần được gia cơng một cáchchính xác và mịn để đảm bảo chất lượng sản phẩm cán và giảm ma sát trongquá trình hoạt động. Bề mặt của trục cán cũng cần được bảo vệ khỏi mài mònvà ăn mòn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Đảm bảo năng suất cao, giá thành hợp lí.

Phương pháp chế tạo phổ biến, tiêu hao kim loại ít nhất

<b>1.2.1 Phương pháp chế tạo phôi</b>

Đối với phôi đúc thì phương pháp chính tạo phơi là đúc phơi, đểchọn được phương pháp đúc hợp lý ta tìm hiểu một số phương pháp đúc

+ Đúc trong khuôn kim loại

=> Có thể chế tạo được vật đúc có độ nhẵn bề mặt cao, khuôn dùng nhiều lần+ Đúc áp lực

=> Vật đúc có độ bóng, độ chính xác cao, giảm được lao động nặng nhọc chocông nhân, giảm thời gian sản xuất.

+ Đúc trong khuôn cát

=> Vật liệu làm khn có sẵn, rẻ tiền , dễ kiếm<small>.</small>

Lựa chọn phương pháp đúc trong khn kim loại vì:

+ Chế tạo được vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao, chất lượng khncó thể dùng được nhiều lần

Tiện tròn là phương pháp phổ biến để gia cơng định hình các loại trục lăncán.

Gia công trên máy tiện, mục đích làm định hình các bề mặt gia cơng, đảmbảo các kích thước chuẩn dựa trên bãn vẽ.

Phương pháp này giúp định hình các bề mặt của trục cán, loại bỏ lượng dưcủa phôi thép

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b> 1.2.4 Nhiệt luyện</b>

Nhiệt luyện là nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữnhiệt tại đó trong một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ quyđịnh và để làm thay đổi tổ chức, do đó nhận được cơ tính và tính chất khác the muốn.

Thơng thường với các mác thép Cácbon thấp, ủ kết tinh lại ở nhiệt độ(650<small>o</small>C ÷ 750 C) là dạng nhiệt luyện phổ biến. Với chế độ nhiệt luyện trên, ta có<small>o</small>thể nhận ddược sự kết hợp cần thiết giữa cơ tính và tính dẻo của thép.

Quy trình nhiệt luyện trục cán bằng thép C45 là ủ hoàn toàn, tơi và ramcao hay nhiệt luyện hóa tốt. Ủ hồn toàn khử ứng suất bên trong, làm mềm thépvà làm nhỏ hạt thép .Tôi giúp tăng độ cứng, khả năng chống mài mòn. Ram caolàm giảm ứng suất bên trong để không gây ra nứt, cong vênh, gẫy và hư hỏngchi tiết khi làm việc.

Chế độ nhiệt luyện như sau: ủ hồn tồn ở (850 C ÷ 880 C) để dễ gia<small> oo</small>cơng cắt gọt. Sau đó tơi ở 840oC và ram cao ở (560 C ÷ 600 C). <small> oo</small>

<b> 1.2.6 Hoàn thiện bề mặt trục </b>

Trục cán sẽ được đem đi đánh bóng:

Đánh bóng là quá trình sử dụng các vật liệu như bàn chải, bơng, bánhđánh bóng hoặc các chất tạo mờ để làm bề mặt trục trở nên sáng bóng và mịnmàng

Nó cung cấp một bề mặt trên sản phẩm có khả năng phản xạ ánh sángcao và cải thiện tính chất trượt và chống ma sát, chống ăn mịn

<b>II. THƠNG SỐ HÌNH HỌC VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC</b>

<i><b> 2.1 Cấu tạo hình học và các kích thước cơ bản của trục cán </b></i>

Lấy kích thước đường kính trục cán D làm chuẩn, các kích thước

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

khác có quan hệ với D như sau:

Chiều dài bề mặt làm việc của trục cán L được tính theo tỷ lệ sau: Đối với giá cán 2 và 3 trục:

L/D = (2,2 ÷ 2,7) cho máy cán phá L/D = (1,6 ÷ 2,5) cho máy cán hình, cán ống L/D = (2,2 ÷ 2,8) cho máy cán tấm

Đối với giá cán 4 trục và nhiều trục:

<b>Chú ý: Đối với các ổ lăn dùng vịng bi thì d phải lấy bằng đường kính trong </b>

của vịng bi đã chọn có dung sai lắp ghép dương để lắp chặt với vịng bi.

<b> 2.2 Lựa chọn thơng số hình học cho sản phẩm</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Hình 2.2 Trục cán tấm

- Chiều dài trục cán:

𝐿 = (1,6 ÷ 2,5)𝐷 = (1,6 ÷ 2,5)800 = 1280 ÷ 2000(𝑚𝑚)Chọn L=1500mm

- Đường kính cổ trục cán:

d = (0,55 ÷ 0,65) D = (0,55 ÷ 0,65) 800 = 440 ÷ 520 (mm) Ta chọn d = 500 (mm)

- Chiều dài cổ trục cán: l = d = 500 (mm)

Trục cán luôn tiếp xúc với phôi cán ở nhiệt độ cao của phơi vừa trong lịnung, khi đó lượng nhiệt sẽ truyền sang trục là rất lớn.

Mặt khác khi dùng một ngoại lực để đưa vật cán vào hai trục cán đangquan ngược chiều nhau nhờ ma sát tiếp xúc vật cán được ăn liên tục vào trục cánvà biến dạng làm tăng chiều dài, rộng và giảm chiều cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Tại thời điểm trục cán tiếp xúc trục cán thành phần lực ma sát nằm ngangphải lớn hơn thành phần áp lực pháp tuyến nằm ngang mới đảm bảo phôi cán ănvào trục cán ( hay cịn gọi là điều kiện ăn vào ).

Ngồi điều kiện làm việc trên khi cán trục cán chủ động phải truyền mômen xoắn từ động cơ truyền tới rất lớn, chịu va đập với phôi khi bắt đầu tiếp xúcvới lỗ hình của trục cán đặc biệt bản thân trục cán còn phải chịu lực ma sát rấtlớn khi cán tại hai ngõng trục lắp trên ổ trượt .

=> Trong điều kiện làm việc như vậy trục cán hay có hiện tượng cong vênh,mịn, sứt mẻ, bề mặt bị tróc rỗ hoặc bị gãy khi trục quá tải. Để đảm bảo điềukiện làm việc tốt cho trục, cần phải lựa chọn vật liệu cho trục cán hợp lý và cócác biện pháp kỹ thuật để xử lý.

<b>III. LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ NGHIỆM BỀN CHI TIẾT </b>

Với chi tiết làm việc với tải trọng khơng cao thì dùng vật liệu là gang xámGX 12-18, GX 24-44. Những chi tiết có độ cứng vững thấp làm việc với tảitrọng va đập thì nên chọn gang dẻo GD 37-12, gang rèn. Còn những chi tiết làmviệc với tải trọng lớn, để tăng độ bền nên dùng các vật liệu thép cacbon20,40,45, thép hợp kim 18CrNiMoA, 18Cr2Ni4WA, 42CrMoA,…

<small>→</small> Ta xét hai loại chính: thép cacbon C45 và thép hợp kim 42CrMo4:

Thép C45 là một loại thép hợp kim có hàm lượng carbon cao lên đến0,45%. Ngồi ra loại thép này có chứa các tạp chất khác như silic, lưu huỳnh,mangan,crom…. Có độ cứng, độ kéo phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu. Ứngdụng trong cơ khí chế tạo máy, các chi tiết chịu tải trọng cao và sự va đập mạnh.Thành phần thép là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chấtlượng của thép C45. Vì vậy, nhân cơng làm thép phải tuân thủ nghiêm ngặt hàmlượng nguyên tố để đảm bảo chất lượng của mác thép.

Các thành phần hóa học của thép C45:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, độ cứng của thép C45 khoảng 23HRC. Do đó, độ cứng của thép c45 tương đối cao. Người ta thường sử dụng cácphương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép. Tùy theo độ cứng cần sử dụng,người ta có thể sử dụng phương pháp tơi dầu, tơi cao tần, tôi nước. Sau khi nhiệtluyện, độ cứng thép C45 đạt được khoảng 50 HRC.

Đặc điểm cơ tính:

Ứng dụng:

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, nhờ có độ bền tốt, độ cứng cao nên thépC45 dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng bền như đinh ốc, trục bánhrăng, trục cán, các chi tiết máy qua ren dập nóng, các chi tiết chuyển động haytrục piton. Thép C45 còn đươc sử dụng phù hợp để chế tạo vỏ khn, ốc vít,dao. Trong lĩnh vực xây dựng thép C45 được dùng trong xây dựng cầu đường,khung thép vì nhờ có độ cứng cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Mác thép tương đương theo từng tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn JIS (Nhật Bản): SCM440 Tiêu chuẩn GB (Trung Quốc): 42CrMo Tiêu chuẩn DIN (Đức) : 42CrMo4 Tiêu chuẩn AISI (Mỹ): 4140Thành phần hóa học:

Độ cứng:

+ Trước khi nhiệt luyện, thép có độ cứng ở vào khoảng 28-32HRC đối với dạng thép tấm, thép thanh và độ cứng vào khoảng 19-20HRC đối với thép ở dạng lap tròn đặc.

+ Sau khi nhiệt luyện ( tôi dầu) độ cứng của thép hợp kim có thể đạt tới50-55HRC

Đặc điểm cơ tính:

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Ứng dụng:

+ Chế tạo các chi tiết chịu lực, chịu nhiệt, chịu ăn mòn, các bộ phậnquan trọng của máy móc; bánh răng trục truyền động, thiết bị của máy hóa; cácchi tiết quan trọng chịu các loại tải trọng động biến đổi va đập lớn như trụctruyền động của động cơ; các chi tiết rèn yêu cầu độ bền cao.

+ Ngoài ra, loại thép này được ứng dụng phổ biến trong ngành chếtạo động cơ ô tô, xe gắn máy, chế tạo chi tiết máy cơng nghiệp

+ Do có khả năng chịu mài mịn, chịu va đập, chịu nhiệt độ tốt, thépthanh hợp kim 42CrMo4 rất thích hợp để sử dụng chế tạo máy. Đây cũng là ứngdụng phổ biến nhất của thép 42CrMo4, vì vậy cịn có tên gọi là thép chế tạo máy42CrMo4.

Ưu điểm:

Mác thép này có rất nhiều những ưu điểm nổi trội như :+ Độ ổn định thành phần tốt và ít chứa yếu tố có hại.+ Độ tinh khiết của thép cao.

+ Lớp khử nhiễu nhỏ.+ Ít có khuyết tật bề mặt.+ Tỷ lệ nứt lạnh thấp.+ Độ cứng nóng tốt.

<b>3.2 Nghiệm bền chi tiết </b>

Cơ sở tính tốn nghiệm bền: nghiệm bền theo chế độ, điều kiện làmviệc của chi tiết

Xác định loại lực tác dụng lên chi tiếtTính lực tác dụng

</div>