Bài Giảng Cán, Kéo, Ép Kim Loại

Ch­¬ng 6

C¸n – kÐo - Ðp

1


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

1 - cán
I . Thực chất, đặc điểm :
1- Thực chất, đặc điểm :
Qúa trình cán là cho kim loại biến dạng giữa
hai trục quay ngược chiều nhau (gọi là hai trục
cán) có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết
quả là làm cho chiều cao của phôi giảm, chiều
dài và chiều rộng tăng lên. Hình dạng của khe hở
giữa hai trục cán quyết định hình dạng của sản
phẩm. Qúa trình phôi chuyển động qua khe trục
cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi.
2


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

3


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

2- Các thông số cán

Căn cứ vào đặc trưng biến dạng của vật cán
và cách bố trí trục cán mà quá trình cán có thể
chia làm ba dạng: cán dọc (sản phẩm là thép tấm,
thép hình), cán ngang (cán bánh răng, cán chu
kì), cán nghiêng (cán ngang xoắn).
Khi cán hai trục cán quay liên tục ngược chiều
nhau. Nhờ ma sát tiếp xúc vật cán được ăn liên
tục vào trục cán và biến dạng. Sau biến dạng
chiều dày vật cán giảm dần, chiều dài tăng lên,
chiều rộng cũng tăng lên chút ít và hình dáng của
vật cán thay đổi. Vùng biến dạng là vùng kim
loại biến dạng dẻo nằm trong phạm vi tác dụng
của trục cán. Vùng ABCD là vùng biến dạng
quy ước .
4


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

H.V.2 - S¬ ®å vïng biÕn d¹ng cña kim lo¹i khi c¸n;
1 - vËt c¸n; 2 - trôc c¸n
5


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

O


N

1

β

T
P
P
N

β

T



O
2

6


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Điều kiện cán vào.
Điều kiện để kim loại có thể cán được gọi là điều kiện cán
vào, khi kim loại tiếp xúc với trục cán tại điểm a và A
mỗi phía của trục cán tác dụng nên vật cán 2 lực đó là
phản lực N và lực ma sát T. Nếu hệ số ma sát giữa 2 trục
cán và phôi là f thì

T = N.f
vì f = tg ( là góc ma sát)
T
= tg = f
N

=> Lực T và N có thể chia thành 2 thành phần: Nằm
ngang và thẳng đứng.
Thành phần nằm ngang Nx = N. sin
Tx = T. cos
Thành phần thẳng đứng Ny = P. cos
Ty = T. sin
7


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Thành phần lực thẳng đứng có tác dụng làm biến
dạng kim loại còn thành phần nằm ngang có tác
dụng kéo vật cán vào và đẩy vật cán ra.
+ Để cán được thành phần lực nằm ngang phải thoả
mãn điều kiện sau:
Tx > Nx
f . N . cos > N. sin
f . cos > sin
(vì f = tg)
tg > tg >
Nghĩa là hệ số ma sát phải lớn hơn tg của góc ăn
(hoặc là góc ma sát phải lớn hơn góc ăn ).
8

Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Để vật cán ăn vào trục cán phải đảm bảo lượng
ép tuyệt đối nhỏ hơn bán kính trục cán nhân với
bình phương của hệ số ma sát. Hệ số ma sát f có
các giá trị như sau:
Khi cán nóng trục cán có gờ, rãnh f = 0.45
0,6 ; trên trục cán hình f = 0,36 0,47 ; trên trục
cán tấm f = 0,27 0,36. Khi cán nguội trên trục
cán có độ bóng bình thường f = 0,09 0,18, trên
có độ bóng V10 V12 f = 0,03 0,09.
Trong thực tế sản xuất người ta thường dùng
các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục
cán khi cán dọc như sau:
9


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Tạo các gờ hoặc rãnh trên bề mặt trục
cán. Phương pháp này hay dùng cho máy
cán lớn để sản xuất phôi và chỉ cán với các
lần cán thô ban đầu. Mục đích để tăng lư
ợng ép dẫn dến tăng năng suất. ở các giá
cán tinh người ta không dùng loại trục này.
Đập bẹp đầu phôi cán. phương pháp này
dùng nhiều trong cán tấm để tạo cho hàm
lượng ban đầu bé hơn lượng cần cán, để

tăng năng suất cánvà an toàn thiết bị... phư
ơng pháp này chỉ dùng cho những lần cán
thô ban đầu.
10


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

3. 2 - Hiện tượng vượt trước và hiện tượng
trễ khi cán:
thực tế chứng tỏ rằng tại vùng biến dạng
của kim loại khi cán dọc tốc độ của vật
cán ra khỏi trục luôn luôn lớn hơn tốc độ
của trục cán v và tốc độ của vật cán khi ăn
vào trục v luôn luôn nhở hơn tốc độ trục
cán v. nghĩa là tại điểm kim loại tiếp xúc
với trục cán cho tiết diện trung hoà ta luôn
có:

vH < v

11


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

và từ tiết diện trung hoà theo hướng vật
cán ra khỏi trục ta luôn luôn có:

vH > v

Hiện tượng mà tạivùng biến dạng của kim
loại có là hiện tượng vượt trước ; vùng có
tốc độ kim loại gọi là vùng vượt trước.
Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của
kim loại có là hiện tượng vượt trễ ; vùng
mà có tốc độ kim loại là vùng trễ
12


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

α

n

v
v

h

h

v

H

n

MÆt ph©n giíi

h

1

v

2

γ

v
v
h

cos α

H

TiÕt diÖn trung
hoµ
v =v =v
H

I

h

II

H.V.6 - I - vïng trÔ; II - vïng v­ît tr­íc

13


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Tiết diện có góc trung hoà , có vH = v = h gọi là
tiết diện trung hoà. Mặt chia đôi hai vùng trễ và
vùng trượt trước gọi là mặt phân giới. Lượng vượt
trước của kim loại nhiều hay ít được đặc trưng
bởi công thức:
vh v
Sh =
.100%
vh

Sh - lượng vượt trước (%)
h - tốc độ của kim loại đi ra khỏi trục
Dn
,
60 m/s

v - tốc độ của trục cán: v =
D - đường kính trục cán, mm
14
N - số vòng quay của trục cán, v/ph.


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

4 - lực cán, mô men cán, công suất động cơ và

năng suất cán.
4. 1 - lực cán:
lực cán ( hay còn gọi là áp lực toàn phần của kim
loại tác dụng lên trục cán) (H. V. 8.) được tính
theo công thức:
P = p .F , MN (T )
tb

ở đây p tb- áp lực đơn vị hay áp lực trung bình,
N/mm2 hay KG/mm2

15


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

F - diện tích tiếp xúc giữa kim loại và trục cán. F
được tính như sau:
F=

b1 + b2
btb .l =
2

Rh

ở đây
btb - chiều rộng trung bình vật cán
b1, b2 chiều rộng của vật cán trước và sau khi cán
l=

Rh

- chiều dài cung tiếp xúc, mm.

16


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

Việc tính giá trị một cách chính xác theo
lý thuyết tới nay vẫn chưa có công trình
nghiên cứu nào đạt kết quả một cách hoàn
chỉnh, vì vậy đây là một bài toán phức tạp,
các giá trị phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
như hình dáng kích thước trục cán và vật
cán, vật liệu cán, trạng thái kim loại cán
(nóng, nguội...) thông thường người ta xác
định các giá trị bằng thực nghiệm.

17


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

II. sản phẩm cán:
Sản phẩm cán có thể phân chia thành 4 loại chính: loại
thép tấm, thép ống, loại thép hình và loại thép hình có hình
dạng đặc biệt.
1 - loại thép tấm: có ba nhóm:

- Thép tấm mỏng: có chiều dày từ 0.2 3,75 mm, rộng từ
600 mm đến 2200 mm. Thép thường được mạ kẽm, thiếc.
- Thép tấm dày: có chiều dày từ 4mm đến 60 mm hoặc lớn
hơn nữa.
chiều rộng từ 600 mm đến 5000 mm chiều dài từ 4000
mm đến 12000 mm.
- Thép dạng tải ( băng ): là các tải dài có chiều rộng từ 200
mm đến 1500 mm, chiều dài từ 4000 mm đến 50 000 mm,
chiều dày từ 0,2 mm đến 2 mm.
18


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

2 - thép ống: có hai nhóm:
- Thép ống không có mối hàn: chế tạo
hoàn toàn bằng phương pháp cán từ các
phôi thỏi có đường kính ngoài từ 5 đến 400
mm, chiều dày thành ống từ 0,5 đến 40
mm.
- Thép ống có mối hàn: chế tạo bằng phư
ơng pháp cuốn tấm thành ống, sau đó thực
hiện đường hàn ở chỗ giáp mối với nhau để
tạo thành ống. Loại ống có mối hàn thường
có đường kính ngoài đến 720 mm và chiều
dày đến 14 mm.
19


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

3 - Lo¹i thÐp h×nh: cã hai nhãm:

20


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

4- loại thép hình có hình dạng đặc biệt
Loại này có tiết diện ngang hình dạng
đặc biệt Loại này dùng trong sản xuất
các chi tiết đặc biệt như vỏ ô tô, các chi
tiết máy nông nghiệp, máy may, các loại
bánh xe, bánh răng, vành bánh xe lửa,
thép cán chu kì làm phôi cho sản xuất
rèn dập...

21


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

III. ThiÕt bÞ c¸n
c¸c bé chñ yÕu cña m¸y c¸n

22


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

23


Ch­¬ng vi. C¸n - kÐo – Ðp kim lo¹i

S¬ ®å bè trÝ gi¸ c¸n

24


Chương vi. Cán - kéo ép kim loại

2 - kéo sợi
I - THựC CHấT, ĐặC ĐIểM
1. THựC CHấT, ĐặC ĐIểM
kéo sợi là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ
khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của phôi giảm
và chiều dài tăng. Hình dạng và kích thước tiết
diện ngang của chi tiết giống hình dạng và kích
thước của lỗ khuôn kéo.
Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng
hoặc trạng thái nguội. Kéo nguội kim loại biến
dạng khó khăn nên lực kéo lớn, năng suất thấp
nhưng cơ tính của sản phẩm cao (do có quá trình
biến dạng cứng kim loại ), độ bóng và chính xác
cao.
25