Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ chế tạo nâng cao chất lượng cho bộ khuôn ép gạch block bê tông cỡ 200 100 50 nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư

1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT




NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHO BỘ KHUÔN ÉP GẠCH BLOCK
BÊ TÔNG CỠ 200*100*50 NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU TƢ



Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
Học viên : Trần Phƣơng Thảo
Lớp : K13 CTM
Hướng dẫn KH: PGS.TS. Vũ Quí Đạc




Thái Nguyên - 2012

2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KTCN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHO BỘ KHUÔN ÉP GẠCH BLOCK
BÊ TÔNG CỠ 200*100*50 NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU TƢ

Học viên : Trần Phƣơng Thảo
Lớp : K13 CTM
Hướng dẫn KH: PGS.TS. Vũ Quí Đạc

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học


PGS. TS. Vũ Quý Đạc
Học viên


Trần Phương Thảo
Ban Giám hiệu
Phòng Quản lý và Đào tạo SĐH

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gạch đất sét nung (ĐSN) là loại vật liệu xây dựng có từ rất lâu đời.
Nhiều tài liệu nghiên cứu cho rằng gạch ĐSN xuất hiện khoảng năm 7000 -
7500 trước công nguyên. Hiện nay, ngay ở những nước tiên tiến như các nước
châu Âu và Nhật Bản, người ta cũng vẫn sản xuất và sử dụng gạch ĐSN. Ở
nước ta, gạch đất ĐSN (còn gọi là gạch đỏ) cũng có từ rất sớm. Người ta đã
tìm thấy gạch đỏ trong trong những công trình cổ cách đây hàng ngàn năm.
Năm 2011, cả nước sản xuất khoảng trên 22 tỷ viên gạch đỏ. Theo dự báo của
Viện VLXD, nhu cầu gạch xây vào năm 2020 ở nước ta là khoảng 42 tỷ viên
quy tiêu chuẩn. Tuy là vật liệu xây truyền thống, có nhiều ưu điểm nhưng tỷ
lệ sản xuất và sử dụng gạch đỏ trên thế giới ngày càng giảm vì các lý do:
nguồn nguyên liệu cho sản xuất ngày càng cạn kiệt, công nghệ sản xuất gây ra
nhiều chất thải có hại, việc tiếp tục khai thác sét cho sản xuất gạch đỏ làm
giảm diện tích trồng lương thực, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh
thái, Ngày nay, người ta đã sáng tạo ra nhiều loại vật liệu thay thế gạch đỏ
với những ưu điểm vượt trội cả về tính năng kỹ thuật, mỹ thuật và công nghệ
sản xuất, đồng thời ít ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Đó là các loại vật
liệu không nung khác nhau [4]. Gạch không nung có thể là gạch bê tông, có
thể là bê tông nhẹ sản xuất theo phương pháp sử dụng các chất tạo bọt và
cũng có loại bê tông nhẹ nhưng là loại cao cấp sử dụng chất tạo khí và được
chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao. Đối với các công trình cao tầng, sử dụng
gạch bê tông trong các kết cấu vách ngăn và tường bao che sẽ mang lại hiệu
quả kinh tế và kỹ thuật rất lớn. Gạch block bê tông ngoài các ưu điểm của bê
tông thông thường còn có tính cách âm, cách nhiệt tốt hơn và đặc biệt là tổng
giá thành của công trình nhà cao tầng xây dựng bằng gạch block bê tông
thường thấp hơn đáng kể so với các công trình sử dụng gạch sét nung. Công

4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

nghệ gạch block bê tông là công nghệ sạch, tận dụng nguồn phế liệu trong
công nghiệp, để sản xuất vật liệu xây dựng, thân thiện môi trường là sự đóng
góp lớn đối với định hướng phát triển đô thị bền vững trong lĩnh vực xây
dựng công trình. Một công nghệ gạch block bê tông sẽ hạn chế việc sử dụng
gạch đất sét nung là loại sản phẩm sản xuất có nhiều nhược điểm như khai
thác đất canh tác bừa bãi, cần nhiều chất đốt, kích thước viên gạch nhỏ, năng
xuất xây dựng thấp, gây ô nhiễm môi trường. Gạch bê tông là một phát minh
xanh trong lĩnh vực xây dựng của Châu Âu nhằm thay thế công nghệ truyền
thống lạc hậu để bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Mặt khác công
nghệ này còn mang lại rất nhiều tính năng ưu việt, do đó đã được các nước
phát triển sử dụng hơn 60 năm qua để thay thế hoàn toàn công nghệ cũ trên
khắp thế giới. Từ những năm 60 của Thế kỷ 20, nhiều phát minh về gạch
block bê tông đã được các chuyên gia Mỹ, Nhật và Châu Âu nghiên cứu, áp
dụng trong thực tế. Tới nay, gạch block bê tông đã được phổ biến hầu như
trên toàn Thế giới [1-3].
Bên cạnh những ưu điểm mà gạch block bê tông mang lại thì trong quá
trình sản xuất gạch cũng gặp phải một số những hạn chế nhất định, trong đó
đặc biệt phải kể đến những hạn chế của bộ khuôn ép. Do phải làm việc trong
môi trường có cường độ mài mòn cao, lực va đập lớn, ma sát lớn …. Nên các
bộ phận này có tuổi thọ rất kém, luôn phải sửa chữa và thay thế, dẫn đến năng
suất sản xuất, chất lượng và hiệu quả kinh tế bị giảm đi đáng kể. Chính vì
vậy, mà việc nghiên cứu để tìm ra biện pháp nâng cao chất lượng của các bộ
khuôn là một sự cần thiết cho khoa học và cho thực tiễn.
Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ chế tạo
nâng cao chất lượng cho bộ khuôn ép gạch block bê tông cỡ 200*100*50
nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư” là rất cần thiết nhằm nâng cao năng suất và
hạ giá thành sản phẩm cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay.

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa khoa học :
Kết quả của việc nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết
về tương tác ma sát và mòn giữa nguyên liệu làm gạch và khuôn, từ đó đưa ra
các giải pháp công nghệ chế tạo khuôn, đặc biệt là bộ khuôn làm gạch block
bê tông của hệ thống sản xuất gạch không nung.
* Ý nghĩa thực tiễn :
Thiết kế chế tạo được bộ khuôn gạch block bê tông của hệ thống sản
xuất gạch không nung có chất lượng cao sẽ đáp ứng được nhu cầu rất cấp
thiết về chất lượng và hiệu quả của các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng ở
nước ta hiện nay.
3. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Mục đích cơ bản của đề tài là nghiên cứu nâng cao khả năng chống
mài mòn cho bộ khuôn ép gạch block bê tông trong hệ thống sản xuất gạch
không nung của một số công ty và cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng trên địa
bàn ngoại thành Hà Nội.
- Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao chất lượng chế tạo như : chọn vật
liệu, chế độ gia công cơ, nhiệt luyện cho đến cách lựa chọn phối hợp nguyên
vật liệu trong quá trình sản xuất gạch block bê tông.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài này sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với
nghiên cứu thực nghiệm.
5. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu về các giải pháp nhằm nâng cao độ chống mài mòn và thời
gian làm việc đối với bộ khuôn ép gạch block bê tông trong hệ thống dây
chuyền sản xuất gạch không nung do công ty CP thương mại và sản xuất cơ khí
Phú Thành sản xuất được sử dụng tại các nhà máy sản xuất gạch ngói, VLXD

huyện Thạch Thất, TP Hà Nội và huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên.
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6. Nội dung nghiên cứu
Chương 1 : Tổng quan về dây chuyền sản xuất gạch không nung và bộ khuôn
ép gạch block bê tông.
Chương 2: Nghiên cứu mòn và các yếu tố ảnh hưởng tới mòn khuôn.
Chương 3 : Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm.
Chương 4 : Kết quả và bàn luận.











CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG
VÀ BỘ KHUÔN ÉP GẠCH BLOCK BÊ TÔNG
1.1. Giới thiệu chung
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước ngành cơ khí nói chung
và cơ khí gia công nói riêng cũng không ngừng phát triển cả về chiều sâu,

chiều rộng. Cơ khí được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực từ nông nghiệp,
sản xuất dân dụng, y tế, xây dựng, quốc phòng v v…
Đối với ngành công nghiệp xây dựng, cơ khí đóng một vai trò then
chốt trong việc cơ giới hóa quá trình sản xuất, từ các thiết bị vận chuyển,
nâng hạ đến sản xuất vật liệu xây dựng. Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất
vật liệu xây dựng như: khai thác cát, đá, sản xuất xi măng, gạch, ngói, đá
ốp lát…ngày càng được áp dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật.
Trong đó có sự góp mặt của ngành cơ khí với mức độ, quy mô ngày càng
tiên tiến và đa dạng hơn.
Số lượng các công trình xây dựng bao gồm: xây dựng dân dụng và xây
dựng công nghiệp ngày càng tăng, làm cho nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày
càng lớn nhất là với loại vật liệu xây dựng phổ thông như: gạch lát nền, gạch
xây, ngói. Chính vì vậy, sự ra đời của các dây chuyền sản xuất gạch, ngói của
các Công ty cơ khí trong và ngoài nước là nhu cầu tất yếu. Chúng đa dạng về
chủng loại, kiểu dáng, quy mô… như dây chuyền sản xuất gạch block bê tông
của Công ty cổ phần cơ khí số 4 Bộ xây dựng, hay dây chuyền của Công ty cổ
phần thương mại và sản xuất cơ khí Phú Thành là những dây chuyền do các
công ty trong nước sản xuất. Còn các công ty nước ngoài cũng tham gia vào
lĩnh vực này như:
Công ty DEYI HEAVY của Trung Quốc hay Chang Yil của Đài
Loan, Công ty Tháng Mười Đỏ (CH
Ucraina)… với công suất và giá thành đa
dạng theo nhu cầu của các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng.
Trong quá trình sản xuất, vấn đề được đặt ra là có rất nhiều chi tiết cần
phải sửa chữa hoặc thay thế mà những nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng
phải mua đồng bộ từ phía nhà sản xuất hoặc nhập khẩu dẫn đến làm tăng chi
phí và giảm hiệu quả sản xuất, trong khi sự cạnh tranh về giá thành và chất
lượng của sản phẩm là rất gay gắt. Do đó để có thể sản xuất được các sản
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

phẩm chi tiết thay thế với chi phí hợp lý và hiệu quả cao là điều mà các nhà
sản xuất vật liệu xây dựng đang rất mong chờ. Đối với dây chuyền sản xuất
gạch thì các chi tiết cơ khí phải sửa chữa và thay thế nhiều nhất nằm trong
thiết bị máy ép gạch block của dây chuyền. Ở đó các chi tiết phải sửa chữa và
thay thế thường xuyên như: dao trộn, tấm lót, xilanh, đầu ép và khuôn ép tạo
hình sản phẩm.
Hiện nay, một số công ty chế tạo cơ khí đã sản xuất các chi tiết phục vụ
cho việc thay thế, sửa chữa cho các dây chuyền, thiết bị trong ngành sản xuất
vật liệu xây dựng như khuôn, dao trộn, đầu ép Hay một số cá nhân đã có
những đề tài nghiên cứu nhằm cải tiến công nghệ, thiết kế sản xuất các chi tiết
thay thế có chất lượng tương đương nhập ngoại như đề tài nghiên cứu cơ chế
mòn khuôn ép gạch ceramic, tính độ tin cậy và tuổi bền của vanh ép gạch
ceramic đã thu được những thành công nhất định. Tuy nhiên, chưa có đề tài
nào đề cập đến vấn đề nghiên cứu để nâng cao khả năng chống mài mòn hay
nâng cao tuổi thọ cho các chi tiết trong dây chuyền sản xuất gạch block bê
tông. Chính vì vậy, dưới sự định hướng của giáo viên hướng dẫn chính
PGS.TS Vũ Quý Đạc tác giả đã quyết định bắt tay vào nghiên cứu về cơ chế
gây ra mòn đối với các chi tiết này và giải pháp để nâng cao giới hạn chống
mài mòn hay nói cách khác là nâng cao tuổi thọ của chúng.
Để hiểu rõ cấu tạo cũng như quá trình làm việc của khuôn ép trước
tiên tác giả xin giới thiệu tổng quan về sơ đồ và nguyên lý hoạt động của
dây chuyền và cấu tạo khuôn ép tạo hình trong dây chuyền sản xuất gạch
block bê tông.
1.2. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch block bê tông
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch

(1) Cấp nguyên liệu: Sử dụng các phễu chứa liệu (PL1200 đến
PL1600), băng tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu. Sau khi
nguyên liệu được cấp đầy vào các phiễu (nhờ máy xúc), chỉ một phần
nguyên liệu được đưa xuống ban cân theo công thức phối trộn đã cài đặt từ
trước (cấp phối bê tông đã quy định). Qua khâu này, nguyên liệu được cấp
theo công thức phối trộn đã cài đặt.
(2) Máy trộn nguyên liệu: Cùng với các cốt liệu (mạt đá, cát, xỉ nhiệt
điện, phế thải công nghiệp,…), nước và xi măng được đưa vào máy trộn một
cách hoàn toàn tự động theo quy định cấp phối. Sau đó nguyên liệu được trộn
ngấu đều theo thời gian cài đặt. Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào
ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo block
(4)) nhờ hệ thống băng tải.
(3) Đây là khu vực chứa khay (palet) làm đế trong quá trình ép và
chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền. Khay (palet) này có thể làm
bằng gỗ ép, tre ép,… nhưng tốt nhất là bằng nhự tổng hợp siêu bền, chịu lực
nén, rung động lớn.
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(4) Máy tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ
chế ép kết hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành lên các viên
gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định. Cùng với việc phối trộn
nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan
trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn.
(5) Tự động ép mặt: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự
chèn. Nó sẽ trở lên không cần thiết nếu ta không muốn sản xuất gạch tự chèn,
gạch trang trí.
(6) Tự động chuyển gạch: Đây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch
vào vị trí định trước một cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản
xuất ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất.

1.3. Các thông số và đặc tính kỹ thuật của một số thiết bị cơ bản trong
dây chuyền
1.3.1 Thùng cấp liệu
Đặc tính máy:
Thiết bị bao gồm các phần: chứa, dẫn động, vận chuyển.

Hình 1.2. Thùng cấp liệu
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1.3.2. Máy trộn bê tông

Hình 1.3. Máy trộn bê tông trục đôi JS2000
Máy trộn bê tông hai trục có chức năng: Trộn đều các nguyên liệu.
Thông số máy:
Tên
Đơn vị
JS2000
Năng suất
m
3
/h
90 - 120
Dung tích xuất liệu
l
2000
Dung tích nhập liệu
l
3200
Công suất điện năng

kW
2x37

1.3.3 Máy ép gạch block

Máy ép gạch block có chức
năng: Ép nhiên liệu sau khi đã
trộn để tạo hình cho viên gạch
block.



Hình 1.4. Máy ép gạch block

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Thông số máy:
Tên
Đơn vị
QT40
Năng suất
Viên/ca
2600 - 3000
Chu kì ép
giây
40
Lực ép
KN
33

Công suất điện năng
kW
8.8
1.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống dây chuyền
Nguyên vật liệu bao gồm mạt đá, cát được đổ vào phễu chứa và được hai
băng tải dẫn ra và đổ chung vào một băng tải, sau đó được đổ lên Thiết bị sàng
(tự chọn). Những hạt nguyên liệu thô to quá cỡ, không thích hợp với việc sản
xuất gạch block sẽ bị giữ lại trên sàng và được đổ ra máng và đưa ra ngoài.
Nguyên vật liệu phù hợp sẽ qua sàng và được rơi xuống Phễu cân chất độn. Khi
đủ trọng lượng cốt liệu cho 1 mẻ trộn (Trọng lượng này do người vận hành đặt
trước), tín hiệu từ phễu cân sẽ phát ra và ra lệnh cho Thiết bị sàng dừng lại.
Thiết bị sàng dừng thì lập tức các băng tải dẫn vật liệu cũng dừng. Khi đó phễu
cân được mở ra bằng một xi lanh khí tự động, đổ cốt liệu xuống máy trộn. Xi
măng được vận chuyển từ silo xi măng, qua vít tải và đổ lên phễu cân. Khi
trọng lượng xi măng đủ cho một mẻ trộn, phễu cân xi măng phát tín hiệu để vít
tải ngừng hoạt động và xi lanh khí mở tự động cửa phễu đổ xi măng xuống
máy trộn. Khi nguyên vật liệu đã đủ cho 1 mẻ trộn, máy trộn sẽ hoạt động trộn
liệu, thời gian trộn 1 mẻ sẽ do người vận hành đặt trước.
Nước được cấp vào máy trộn bằng một thiết bị cấp nước bên cạnh máy
trộn. Lượng nước cho 1 mẻ trộn được người vận hành đặt trước. Lượng nước
này có thể thay đổi thùy theo độ ẩm của nguyên vật liệu (phụ thuộc thời tiết)
Sau khi quá trình trộn liệu kết thúc, cửa máy trộn sẽ được mở tự động bằng xi
lanh khí, và vữa bê tông sẽ được xả xuống phễu. Vữa từ phễu này được băng
13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

tải đưa lên đổ vào phễu của máy chính. Sau khi vữa được xả hết từ máy trộn,
cửa máy trộn sẽ tự động đóng lại. Một chu trình định lượng và trộn tự động
lại tiếp tục. Toàn bộ quá trình được điều khiển bởi tủ điều khiển trung tâm.
Tại máy chính (số 1), khi phễu chứa của máy chính đã được cấp đầy

nguyên vật liệu, một pallet sắt được đẩy vào bằng xi lanh thủy lực và được
định vị trên bàn máy. Khuôn dưới hạ xuống mặt pallet. Hộp nạp liệu tiến vào
và nạp liệu cho khuôn có gây rung và khuấy. Cánh khuấy quay được dẫn
động qua bộ mô tơ - bộ truyền xích, nhằm đảm bảo cho việc nạp liệu được
hoàn hảo. Sau khi nạp liệu xong, hộp nạp liệu rút ra và khuôn trên sập xuống
thực hiện quá trình rung ép tạo hình. Sau đó khuôn dưới được nhấc lên bằng
một xi lanh thủy lực để dỡ khuôn. Khi khuôn dưới ra khỏi chiều cao viên gạch
thì khuôn trên cũng tự động được nhấc lên theo. Tiếp đó xi lanh thủy lực sẽ
đẩy một pallet rỗng vào bàn máy và đẩy pallet có gạch thành phẩm ra ngoài
băng tải xích của thiết bị xếp gạch tự động. Một chu trình rung ép tạo hình
mới lại bắt đầu trên máy chính.
Pallet gạch mới tạo hình được Thiết bị xếp gạch tự động xếp lần lượt
lên các tầng của giá thép. Các giá thép này được định vị trên Thiết bị chở
giá. Khi giá thép đầy pallet, thiết bị này chạy tự động sang một bên đưa giá
rỗng vào xếp gạch tiếp. Một xe nâng sẽ đưa giá thép đẩy ra khu dưỡng hộ
sản phẩm.
Sau 24 giờ, gạch đã tương đối khô, xe nâng sẽ chở giá có pallet gạch
khô lại và đặt lên thiết bị chở giá. Các pallet gạch được Thiết bị dỡ gạch tự
động hạ lần lượt xuống băng tải xích và đưa đến Thiết bị tách gạch. Tại đây
gạch được tách tự động ra khỏi các tấm pallet và đẩy sang băng tải chở sản
phẩm. Công nhân đứng hai bên băng tải này sẽ bốc gạch ra xếp khối và chở
đi. Các tấm pallet sau khi qua Thiết bị dỡ gạch, được đưa sang Băng tải xích
chuyển pallet, quay trở lại nạp tự động vào máy chính, tiếp tục chu trình sản
xuất mới.
14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Các giá thép sau khi được giải phóng hết pallet tại vị trí của thiết bị dỡ
gạch, được chuyển tự động sang vị trí của Thiết bị xếp gạch để xếp pallet
gạch mới.

Trong quá trình sản xuất gạch block xây hoặc gạch lát 1 lớp, Thiết bị
làm màu tự động sẽ không hoạt động và được nhấc cao lên để các pallet gạch
chạy qua dưới gầm thiết bị này.
Hệ thống sản xuất chính và hệ thống định lượng - trộn được kết nối
với nhau bằng một thiết bị cảm ứng mức vữa trong phễu của máy chính.
Nếu mức vữa trên mức vữa cực đại thì sẽ có tín hiệu ra lệnh cho băng tải
dừng lại, và nếu phễu chứa nguyên liệu trộn mà đầy thì toàn bộ hệ thống
trộn sẽ tự động dừng.
Nếu mức vữa trong phễu của máy chính mà thấp hơn mức cực tiểu, thì
máy chính sẽ tự động dừng lại vì không đủ liệu hoạt động và hệ thống trộn sẽ
tự động khởi động để đáp ứng nhu cầu vữa bê tông cho máy chính.
1.5. Cấu tạo khuôn ép tạo hình gạch
Tùy vào từng cơ sở sản xuất mà người ta có những bộ khuôn tương ứng
dành cho những loại sản phẩm khác nhau .Ví dụ khuôn cho gạch đặc, khuôn
cho gạch 2 lỗ, 4 lỗ, 6 lỗ, 8 lỗ hay gạch thẻ lát nền, ngói
Trong đề tài luận văn này tác giả chỉ đề cập đến loại khuôn của gạch
block 200x100x50

Hình 1.5. Hình ảnh khuôn ép và sản phẩm gạch
15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

50
±1
560
±1
10
±1
610
±1

320
±1
220
±1
540
±1
100
±1
100
±1
100
±1
100
±1
100
±1
280
±1
25
±1
50
±1
200
±1
270
±1
10
10
6 l
ç

Ø16

Hình 1.6. Bản vẽ kỹ thuật khuôn ngoài

1. Thành khuôn: Có tác dụng liên kết giữa khuôn ngoài.
2. Khuôn ngoài: Có tác dụng tạo hình dáng bên ngoài của chi tiết sản phẩm.
3. Chày ép: Ép tạo mặt phẳng cho viên gạch và ép chặt vữa tạo hình.


16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Hình 1.7. Hình ảnh thành khuôn và chầy ép gạch block
1.6. Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép
Khuôn ép có nhiệm vụ tạo hình cho sản phẩm trong quá trình sản xuất
gạch block của dây chuyền. Khi sản phẩm đi ra khỏi khuôn yêu cầu không bị
nứt, rạn. Bề mặt của sản phẩm phải đạt độ nhẵn và quan trọng nhất là sản
phẩm phải đạt độ chính xác cần thiết về hình dáng và kích thước
* Chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật của khuôn:
- Khuôn ngoài được bắt chặt vào thành khuôn bằng 8 đai ốc M10.
- Dung sai chế tạo lỗ tạo hình của khuôn ngoài theo chiều dài : ± 0,2mm.
17
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- Dung sai chế tạo lỗ tạo hình của khuôn ngoài theo chiều rộng : ± 0,1mm.
Trong quá trình làm việc mặt trong của thành khuôn tiếp xúc trực tiếp
với nguyên liệu, lực ép lớn và điều kiện làm việc liên tục lên bị mòn rất mạnh.
Chính vì vậy khuôn phải có độ cứng cao mà không bị nứt (độ cứng đạt từ 40

HRC trở lên). Đôi khi kích thước khuôn không mòn đều mà nó mòn lệch dẫn
đến sai lệch về hình dáng của sản phẩm thì cũng phải thay thế khuôn mới. Khi
khuôn bị mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay thế khuôn.
* Kích thước gạch chuẩn của các cơ sở sản xuất này cụ thể như sau:
- Công ty Cổ phần XD & Thương Mại Cường Thành và Công ty vật
liệu xây dựng Sài Sơn có kích thước khuôn gạch là 200x100x50.
18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU VỀ MÒN
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN MÒN KHUÔN

2.1. Khái niệm về mòn
Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay sự tách vật liệu từ một hoặc cả
hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau.
Hay nói cách khác mòn xảy ra do sự tương tác của các nhấp nhô bề mặt.
Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt
tiếp xúc có thể bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới
hạn dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không chút vật liệu nào tách ra.
Sau đó vật liệu bị tách ta từ một bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra
thành những hạt mài rời. Trong trường hợp vật liệu chỉ dính từ bề mặt này
sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng
không mặc dù một bề mặt vẫn bị mòn.
Giống như ma sát, mòn không phải là tính chất của một vật liệu mà là
sự phản ứng của một hệ thống. Các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởng trực tiếp
tới mòn ở bề mặt tiếp xúc chung. Rất sai lầm đôi khi cho rằng ma sát lớn trên
bề mặt tiếp xúc chung là nguyên nhân mòn với tốc độ cao. Ví dụ các cặp bề
mặt tiếp xúc sử dụng chất bôi trơn rắn và chất dẻo cho ma sát tương đối thấp
nhưng mòn lại tương đối cao. Thường hệ số ma sát trượt của đa số cặp vật

liệu thay đổi trong phạm vi từ 0,1 đến 1 nhưng tốc độ mòn có thể thay đổi
trong phạm vi rất lớn. Điều này được giải thích là do mòn liên quan đến nhiều
hiện tượng đa dạng kết hợp với nhau theo kiểu không thể dự đoán trước được
và thay đổi trong phạm vi rộng.
19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Mòn có thể có hại hoặc có lợi. Khi viết bằng bút chì, mài, đánh bóng và
cạo là các ví dụ về mòn có lợi. Mòn là điều không mong muốn trong các bộ
phận và chi tiết như ổ, phớt, bánh răng và cam. Chi tiết có thể phải thay thế
khi bị mòn một lượng rất nhỏ hoặc nếu như bề mặt bị quá ráp. Trong các hệ
được thiết kế tốt về ma sát, mòn và bôi trơn, quá trình mòn xảy ra rất chậm
nhưng ổn định và liên tục.
Trong phần này tác giả sẽ đề cập đến một vài cơ chế mòn và các dạng
mòn cũng như các yếu tố làm mòn vật liệu khuôn.
2.2. Các dạng mòn có thể xảy ra đối với chi tiết khuôn ép
2.2.1 Mòn do dính
Mòn do dính xảy ra khi hai bề mặt rắn, phẳng trượt so với nhau. Dính
xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô dưới tác dụng của tải trọng pháp
tuyến, khi sự trượt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trượt (biến dạng dẻo) dính
sang bề mặt đối tiếp hoặc tạo thành các mảnh mòn rời. Một số mảnh mòn còn
được sinh ra do quá trình mòn do mỏi ở đỉnh các nhấp nhô.
Khi hai vật liệu khác loại kết hợp với nhau, các mảnh mòn của cả hai
loại vật liệu đều được tạo thành tuy nhiên các mảnh từ vật liệu mềm hơn
thường lớn hơn. Sự tồn tại các khuyết tật và vết nứt trong vật liệu cứng hơn
tạo nên các vùng cục bộ có sức bền thấp. Khi những vùng này trùng với các
vùng cục bộ có sức bền cao của vật liệu mềm hơn sẽ tạo nên các mảnh mòn
của vật liệu cứng hơn. Những mảnh mòn loại này cũng có thể tạo nên do mỏi
sau một số chu kỳ chịu tải và bỏ tải.

20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2.2.2 Mòn do cào xước

Hình 2.1. Sơ đồ (a) bề mặt cứng và nhám hoặc bề mặt gắn các hạt
cứng trượt trên bề mặt mềm hơn (b) các hạt cứng tự do kẹt giữa các bề mặt
trong đó ít nhất một bề mặt có độ cứng thấp hơn hạt cứng.
Mòn do cào xước xảy ra khi các nhấp nhô của một bề mặt cứng và ráp
hoặc các hạt cứng trượt trên một bề mặt mềm hơn và phá huỷ bề mặt tiếp xúc
chung bằng độ biến dạng dẻo hoặc nứt tách. Trong trường hợp vật đối tiếp là
vật liệu dẻo có độ dai và đập cao (kim loại và hợp kim), đỉnh các nhấp nhô
cứng hoặc các hạt cứng sẽ gây nên biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn trong
cả trường hợp tải nhẹ nhất. Trong trường hợp vật liệu giòn có độ dai đập thấp,
mòn xảy ra do nứt tách khi đó trên vùng mòn nứt tách là biểu hiện chủ yếu.
Có hai trường hợp mòn do cào xước. Trong trường hợp thứ nhất (cào
xước hai vật) bề mặt cứng là bề mặt cứng hơn trong hai bề mặt trượt (hình a).
Mòn sẽ không xảy ra nếu bề mặt cứng hơn tuyệt đối phẳng và nhẵn.Trong
trường hợp thứ hai (cào xước ba vật), bề mặt cứng là bề mặt thứ ba, các hạt
cứng nằm giữa hai bề mặt khác và đủ cứng để mài một trong hai bề mặt này
21
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(hình b). Mòn cũng không thể xảy ra nếu các hạt mài quá bé hoặc mềm hơn
các bề mặt trượt. Trong nhiều trường hợp mòn bắt đầu do dính tạo nên các hạt
mòn ở vùng tiếp xúc chung, các hạt mòn này sau đó bị ôxy hoá, biến cứng và
tích tụ lại là nguyên nhân tạo nên mòn hạt cứng ba vật. Trong một số trường
hợp hạt cứng sinh ra và đưa vào hệ thống trượt từ môi trường.

Các nghiên cứu thực nghiệm về mòn do hạt cứng cho thấy hiện tượng
cào xước trên bề mặt mềm hơn thể hiện bằng hàng loạt các rãnh song song với
hướng trượt. Trên mặt cắt ngang biến dạng dẻo của các lớp dưới bề mặt ít hơn
so với mòn do dính.Tuy nhiên độ cứng tế vi của bề mặt mòn tăng từ 10 -80%.
a. Mòn do cào xước bằng biến dạng dẻo
Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong qua trình mòn
do cào xước có thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày (plowing),
dồn ép vật liệu (wedge formation) và cắt.
Cày là hiện tượng tạo rãnh do hạt cứng trượt và gây ra biến dạng dẻo
của vật liệu mềm hơn. Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang
hai bên của rãnh mà không bị tách ra. Tuy nhiên sau nhiều lần như thế phần
vật liệu này có thể bị tách ra khỏi cơ chế mỏi chu kỳ thấp. Quá trình cày cũng
gây nên biến dạng dẻo của các lớp dưới bề mặt và có thể góp phần vào sự
hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình chịu tải và bỏ tải tiếp theo (mỏi
chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt phát
triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh mòn mỏng. Trong
trường hợp vật liệu rất mềm như indium và chì, khối lượng mòn sinh ra rất
nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bên của rãnh.
Sự hình thành lượng vật liệu dồn ép ở phía trước của hạt cứng là một
dạng mòn do cào xước. Một hạt cứng khi trà sát trên bề mặt sẽ tạo nên một
22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

rãnh và một lượng vật liệu bị dồn ép ở phía trước của nó. Điều này thường
xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung đối với sức bền
cắt trong lòng vật liệu cao (0,5 - 1). Khi này chỉ một phần vật liệu bị biến
dạng sang hai bên rãnh còn phần lớn sẽ dồn ép về phía trước của hạt cứng tạo
nên hiện tượng này.
Dạng cắt của mòn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn
di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dưới dạng mảnh mòn có

dạng giống như phoi dây hoặc vụn. Quá trình này xảy ra chủ yếu là do cắt còn
lượng vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh là rất nhỏ.
Challen và Oxley đã phân tích ba chế độ biến dạng phân biệt trên của
mòn do cào xước sử dụng vùng đường trượt gây ra bởi một phấp nhô bề mặt
lý tưởng (chêm 2D). Theo phân tích này vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và
các đỉnh phấp nhô chỏ chịu biến dạng phẳng. Hình 2.2(a) chỉ ra chế độ này
trong đó vật liệu bị dồn sang hai bên của rãnh tạo nên bởi hạt cứng.

Hình 2.2. Sơ đồ vùng đường trượt của ba chế độ biến dạng của vật liệu
rắn, tuyệt đối dẻo gây ra bởi sự trượt của hình nêm phẳng cứng từ phải qua
trái (a) cày (b) sự hình thành vật liệu dồn ép (c) cắt.
23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


(a) (b) (c)
Hình 2.3. Chỉ ra chế độ cắt, vật liệu phía trước của hạt cứng bị cắt ra
do bị biến dạng trong vùng biến dạng thứ nhất tạo thành phoi (b) chỉ ra chế
độ hình thành vật liệu bị dồn ép ở phía trước hạt cứng. Sự dính xảy ra giữa
mặt trước của hạt cứng và vật liệu bị đẩy dồn ra khỏi bề mặt. Một phần vật
liệu này bị dồn sang hai bên, phần còn lại dính ở phía trước hạt cứng và cuối
cùng bị tách ra giống như trường hợp cắt. Đối với kim loại dẻo, các cơ chế
cày, dồn ép và cắt được quan sát trên hình 2.5; (c) chỉ ra chế độ cắt, vật liệu
phía trước của hạt cứng bị cắt ra do bị biến dạng trong vùng biến dạng thứ
nhất tạo thành phoi.
Hokkirigawa và Kato đã nghiên cứu lực liên quan đến từng chế độ này.
Các yếu tố quyết định là góc tiếp xúc Ө, mức độ chìm sâu của hạt cứng và sức
bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung. Mức độ chìm sâu của hạt cứng là tỷ số
giữa chiều sâu rãnh và bán kính tiếp xúc, sức bền cắt bề mặt là tỷ số giữa sức
bền bề mặt và sức bền trong lòng vật thể. Trong trường hợp hạt cứng có đầu

nhọn sẽ tồn tại một góc tiếp xúc giới hạn chuyển từ cày và dồn ép sang cắt.
24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Góc tiếp xúc giới hạn này phục thuộc vào vật liệu bị mòn. Mức độ chìm sâu
giới hạn từ cày và dồn ép sang cắt sẽ tăng khi hệ số ma sát tăng.
b. Mòn do cào xước bằng nứt tách







Hình 2.4. Sơ đồ cơ chế mòn gây ra bởi hạt cứng sắc khi trựơt trên mặt
phẳng của vật liệu dòn do nứt ngang (lateral fracture).

Khảo sát một hạt cứng sắc trượt trên mặt phẳng của một vật rắn dòn.
Khi tải trọng pháp tuyến còn nhỏ, hạt cứng sắc chỉ gây ra biến dạng dẻo trên
mặt vật rắn và mòn xảy ra do biến dạng dẻo. Khi tải trọng pháp tuyến vượt
qua một giá trị nào đó mòn do nứt ngang làm tăng đột ngột tốc độ mòn.
Tải trọng giới hạn tỷ lệ với
3
C
H
K







trong đó H/K
c
gọi là chỉ số độ giòn,
H là độ cứng và K
c
là độ dai va đập.
W
Sharp asperity
Plastic groove
Surface
Direction
of motion
c
Plastic zone
Median crack
Lateral crack
Potential wear zone
25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 2.5. Sự hình thành và phát triển của vết nứt trong các chu kỳ
chịu và nhấc tải của kính đá vôi sử dụng mũi hình tháp nhọn.
Từ hình 2.5 có thể thấy rằng các vết nứt ngang phát triển từ ứng suất dư
gây ra khi vật liệu bị biến dạng. Chiều dài lớn nhất của vết nứt vì thế chỉ được
phát hiện khi hạt cứng rút ra khỏi bề mặt. Khi hạt cứng trượt trên bề mặt, các
vết nứt ngang sẽ phát triển lên phía trên tới bề mặt từ vùng dưới bề mặt bị
biến dạng. Các mảnh mòn được tách ra dưới dạng các mảnh đa điện từ vùng

giới hạn bởi các đường nứt ngang tới bề mặt trượt.
Chiều dài vết nứt của hạt cứng trượt trên bề mặt vật dòn trên hình 2.5
được xác định như sau: