THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

N TT NGHIP

THIT K MY CN THẫP XY DNG

LờI NóI ĐầU
Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết định trong sự
nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đât nớc. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là
chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của kinh tế quốc dân, việc phát triển
ngành công nghệ chế tạo máy là mối quan tâm của Đảng và nhà nớc ta.
Phát triển nghành công nghệ chế tạo máy phải đợc tiến hành đồng thời với việc phát
triển nguồn nhân lực và đầu t các trang thiết bị hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực là
nhiệm vụ trọng tâm của các trờng đại học.
Hiện nay, trong các nghành kinh tế nói chung và nghành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ
s cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí phải có kiến thức tơng đối rộng, đồng thời phải biết vận
dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất.
Đồ án công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và
cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành
kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực...v.v.
Sau một thời gian tìm hiểu và sự hớng dẫn nhiệt tình của thy TRN XUN TY
đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy. Trong quá trình
thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế,
chúng em rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy
và sự đóng góp ý kiến của các bạn để trong thực tế sau này đợc hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Ngày.... tháng .... năm 2014.
Sinh viên : Lờ Thanh Trớ Thc

CHNG 1
C S Lí THUYT CA QU TRèNH CN KIM LOI
1.1 CU TO CA KIM LOI
1.1.1 Khỏi nim v c im ca kim loi

a) Khỏi nim
Kim loi l vt th sỏng, do, cú th rốn c, cú tớnh dn nhit v dn in cao.

SVTH: Lấ THANH TR THC

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Bất cứ kim loại nào bề mặt chưa bị ô xy hóa đều có vẽ lấp lánh sáng ta thường gọi là
ánh kim. Hầu hết các kim loại đều dẻo, có thể kết sợi, dát mỏng dễ dàng, dẫn điện và dẫn
nhiệt tốt. Tuy vậy không phải kim loại nào của thỏa mãn tất cả các tính chất trên.
Tiêu chuẩn để phân biết kim loại với phi kim, là hệ số nhiệt độ của điện trở. Kim loại có
hệ số nhiệt độ của điện trở dương còn phi kim loại thì có hệ số âm( khi điện trở tăng thì
nhiệt độ giảm).
b) Phân loại kim loại
Trong thực tế tồn tại nhiều phương pháp phân loại, đây là một trong những phương
pháp thường dùng nhất:
- Phân loại theo khối lượng riêng: Kim loại được chia làm 2 nhóm: Kim loại nhẹ và
kim loại nặng.
3

Kim loại nặng là kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm . Ví dụ như sắt (
γ

γ

=7,8), vàng ( =19,5), thủy ngân ( =13,1)…
3

Kim loại nhẹ là các kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5g/cm . Ví dụ như nhôm (
γ

γ

γ

γ

=2,7), titan ( =4,5), mangan ( =1,73)…
- Phân loại theo nhiệt độ chảy: Kim loại được chia là hai nhóm:
Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao: Sắt (1539 độ C), vonfram (3410 độ C)….
Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp: Chì (327 độ C), nhôm (657 độ C), stibi (631 độ C)
…
- Theo tính chất hoạt động:
Kim loại kiềm: natri, kali, liti…
Kim loại chuyển tiếp: sắt, crom, mangan, vanadi…
c) Các tính chất của kim loại
Trong phần này ta chỉ nghiên cứu các tính chất được sử dụng trong cơ khí là chủ yếu.
Ngoài ra còn xem xét thêm một vài tính chất khác.
- Cơ tính
Nhiều kim loại có cơ tính tổng hợp tốt, thỏa mản các yêu cầu chế tạo trong cơ khí.
Nhưng trong thực tế, hầu như không sử dụng kim loại nguyên chất mà chủ yếu là dùng
hợp kim. Cơ tính của kim loại và hợp kim được đánh giá bằng những chi tiêu sau đây:
σb
σc
Độ bền tĩnh: Xác định bằng giới hạn bền

, giới hạn chảy , và giới hạn đàn hồi
σ dh

. Đơn vị theo hệ SI là N/m 2, nhưng đơn vị này quá nhỏ nên thường dùng MN/m 2 hay
Mpa ( trong thực tế hay dùng KG/mm2).
Độ cứng: Được xác định bằng các loại độ cứng Brinen (HB), Rockwell ( HRA, HRB,
HRC) và Vicker (HV)

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

δ

ψ

Độ dẻo: Xác định bằng độ dãn dài tương đối % và độ thắt tỉ đối %.
Độ dai: Xác định bằng công phá hủy một đơn vị tiết diện mẩu, thường ký hiệu a k ,
đơn vị đo kg/m2.
- Lý tính: Các tính chất vật lý kim loại củng được ứng dụng rất phổ biến: Làm dây dẫn,
nam châm, vật liệu dẫn nhiệt…
- Hóa tính: Các kim loại thường tác dụng mạnh với các nguyên tố phi kim loại và bị phá
hủy trong không khí ẩm.
- Tính công nghệ: là khả năng chịu các dạng gia công: Đúc, rèn, dập, cán, cắt gọt…Một
kim loại không thể đồng thời có tất cả các tính công nghệ đều tốt. Ví dụ, nếu đúc tốt thì

dập sẽ kém…Kim loại dù rất quý, nhưng nếu tính công nghệ xấu thì không thể sự dụng
trong lĩnh vực cơ khí.
1.2 CÁ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH DẺO CỦA KIM LOẠI
1.2.1 Ảnh hưởng của ứng suất chính.
Ứng suất chính tạo ra ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên vật thể. Ứng suất pháp có
tác dụng làm nén hoặc kéo dãn các khoảng cách giữa các ô mạng tinh thể, còn ứng suất
tiếp có tác dụng làm xô lệch mạng mạng tạo ra biến dạng dẻo trong kim loại.
Trạng thái ứng suất nén hoặc kéo củng ảnh hưởng đến tính dẻo. Người ta nhận thấy
rằng vật gia công chịu trạng thái nén có tính dỏe cao hơn ở trạng thái kéo do đó ở trạng
thái nén khối kim loại có tính dẻo cao nhất khi chịu trạng thái kéo khối.

Hình 1.1: Theo chiều tính dẻo tăng dần.
Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại
Các nguyên tố hợp kim gây cản trởHình
quá5trình trượt và song tinh vì vậy làm cho tính
dẻo của kim loại kém đi.
Thành phần cacbon trong thép càng tăng tính dẻo của kim loại càng giảm.
Các nguyên tố tạp chất như P,S củng ảnh hưởng đến tính dẻo khi nung nóng và làm
lạnh. S là nguyên tố gây bở nóng trong thép, còn phốt pho làm thép bở nguội.
Tổ chức kim loại hạt mịn và đều củng làm kim loại dẻo hơn.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ biến dạng.
Khi nhiệt độ tăng, tính trật tự của các nguyên tử giảm, năng lượng để làm trượt các
nguyên tử củng giảm đi hay nói cách khác khi nhiệt độ tăng tính dẻo tăng.
Một số kim loại, khi nung nóng còn có sự chuyển biến thù hình từ mạng lập phương
tâm khối sang mạng lập phương tâm mặt, làm quá trình biến dạng dẻo xảy ra dễ dàng
hơn.
1.2.2

1.2.3

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Tốc độ biến dạng củng ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại. Khi tốc độ biến mềm
hơn tốc độ biến cứng kim loại trở nên dẻo hơn.
1.3 CÁC ĐỊNH LUẬT ÁP DỤNG TRONG GIA CÔNG ÁP LỰC
1.3.1 Định luật về sự tồn tại biến dạng đàn hồi trong quá trình biến dạng dẻo.
Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy ra biến dạng đàn hồi.
Quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo qui luật Huc.
Do đó kích thước chi tiết sau khi gia công khác với kỹ thuật của chi tiết đang gia
công.
1.3.2 Định luật về sự tồn tại ứng suất dư
Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư cân bằng
nhau.
Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể sau khi biến dạng làm giảm tính dẻo, độ bền
và độ dai va chạm làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy. Khi phân tích ứng suất chính
cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu qủa do nó sinh ra.
1.3.3

Định luật thể tích không đổi
Thể tích của vật thể trước và sau khi cán không biến dạng.
Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác
dụng của ngoại lực.
Xét một vật thể có kích thước trước biến dạng và sau biến dạng là:

L0, b0, ho, L1, b1, h1
Ta có: l0.b0.h0=l1.b1.h1
Từ đây: ln
Ký hiệu:

l1
l0

+ ln
ln

l1
l0

ln

b1
b0

=0

= σ1
b1
b0

ln

1.3.4

+ ln

h1
h0

h1
h0

= σ2
= σ3

Suy ra:σ1+σ2+σ3=0
(3) Là phương trình điều kiện thể tích không đổi.
Khi tồn tại bằng ứng biến chính thì đầu của ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến
kia và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia.
Định luật trở lực bé nhất
Trong quá trình biến dạng các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo phương nào có
trở lực bé nhất. Đường đi của chất điểm xác định theo nguyên tắc:

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3.5

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Hướng di chuyển của một điểm bất kỳ nào trên mặt phẳng thẳng góc với phương của

lực tác dụng sẽ theo hướng thẳng góc với chu vi mặt phẳng ấy.
Định luật đồng dạng
Trong điều kiện biến dạng đồng dạng,hai vật thể có hình dạng hình học đồng dạng
nhau. Nhưng kích thước khác nhau sẽ có áp lực đơn vị biến dạng như nhau:
Nếu gọi a.1,b1,c1,F1,v1 là kích thước diện tích và thể tích của vật thể 1,a 2,b,c2,F2,v2 là
của vật thể 2.
Gọi p1, p2, A1, A2 là lực và công biến dạng tác dụng lên vật thể 1 và 2.
a1
a2

b1
b2

c1
c2

= = =n;
Theo định luật đồng dạng thì:
p1
p2

F1
F2

= n2 ;

v1
v2

= n3

A1
A2

=n2 ;
=n3
Định luật này rất quan trọng cho phép ta thử mẫu có kích thước nhỏ đễ xác định các
ảnh hưởng của biến dạng đến tổ chức cơ tính và lý tính kim loại.
1.4 CÁN KIM LOẠI
1.4.1 Thực chất, đặc điểm và các thông số của quá trình cán.
a) Đặc điểm:
Cán kim loại là một trong những phương pháp gia công áp lực nhằm mục đích làm
biến dạng dẻo kim loại giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở nhỏ hơn
chiều cao của phôi. Kết quả làm giảm chiều cao tăng chiều dài và chiều rộng của phôi.
Hình dạng của hai trục cán quyết định hình dạng của sãn phẩm cán. Phôi chuyển động
được qua khe hở trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi cán.
Phôi
cán

D

Ν β

Sãn
ph?m

α

α

A
B

ho

Τ
P

A'

B'

R
Tr?c
cán

Hình 1.2 Sơ đồ cán vào

Sơ đồ cán thành

b) Đặc điểm.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Quá trình cán mang nhưng đặc điểm chung của quá trình gia công áp lực như: Nâng
cao cơ tính của kim loại, lấp kín các rỗ tế vi trong thỏi đúc, đáp ứng đa số các yêu cầu về
nguyên liệu trong các ngành công nghiệp, xây dựng củng như trong đời sống hằng
ngày…
1.4.2 Điều kiện cán
a) Các thông số của quá trình cán.
β
α
- Góc ăn ( góc tiếp xúc)
và góc ma sát
- Cung ăn ( cung tiếp xúc) AB
- Vùng biến dạng ABB’A’
-

Hệ số kéo dài

µ

: Là tỷ số chiều dài( hoặc tỷ số tiết diện) của phôi trước và sau khi
µ=

F
l1
= 0
l0
F1

cán
Trong đó: + l0 và l1 là chiều dài của phôi và sản phẩm cán.

+ F0 và F1 là tiết diện của phôi và sản phẩm.
∆l = l1 − l 0
- Lượng dãn dài tuyệt đối:
∆b = b1 − b0
- Lượng dãn rộng tuyệt đối:
∆h = h0 − h1
- Lượng ép tuyệt đối:
∆h
α ∆h = D (1 − cos α )
- Mối quan hệ giữa
và góc :
b) Điều kiện cán vào và cán thành.
- Điều kiện cán vào.
Cán vào là phôi bắt đầu tiếp xúc với trục cán và được trục cán ngoạm vào để biến
dạng giữa 2 trục cán.
Khi phôi cán tác dụng lên trục cán một lực P sẽ phân thành lực tiếp tuyến T và phản
lực N. Lực ma sát f sinh ra giữa trục cán và phôi được xác định theo biểu thức:
β
β
T = N.f với f = tg với là góc ma sát.
Tổng hợp lực P gồm thành phần P x có tác dụng kéo phôi đi vào trục cán trong khi đó
thành phần lực Py có gj ép nén phôi để biến dạng dẻo kim loại.
Dựa vào sơ đồ lực, để kéo được phôi vào thì lực thành phần P x phải đảm bảo điều
β α
kiện: Px> 0 suy ra > .
β α
Kết luận: Để phôi ban đầu được cán vào, góc ma sát phải lơn hơn góc ăn : > .
SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

- Điều kiện cán thành:
- Cán thành là quá trình biến dạng kim loại tiếp tục khi cán vào cho đến khi hình thành
sãn phẩm.
- Khi cán thành, kim loại tiếp xúc toàn bộ cung ăn, tổng hợp lực được đặt tại điểm giữa
của cung ăn.
β
- Tương tự như điều kiện cán vào, dựa vào sơ đồ lực để cán thành ta có: P x>0 hay >
α
2

.
- Kết luận: Để phôi được cán thành, góc ma sát khi cán thành chỉ cần lớn hơn một nửa
α
β 2
góc ăn > .

α

α

2

Px

Px
β

Τ

Τ

Ν

β
P

Ν
P

Hình 1.3Điều kiện cán vào A) và cán thành B)
Trong công nghệ cán, để tránh hiện tượng thừa ma sát khi cán thành, người ta có thể
tạo ra góc vát ban đầu cho phôi hoặc cán hai lần bằng cách điều chỉnh khe hở giữa hai
trục cán, ngoài ra còn có thể dùng các chất tăng ma sát ban đầu hoặc gia công trục cán có
độ nhám cao…
1.5 NUNG KIM LOẠI TRƯỚC KHI CÁN
1.5.1 Mục đích
Nung nóng kim loại trước khi cán nhằm để kim loại đạt tính dẻo cao, trở kháng biến
dạng thấp, để giảm tiêu hao năng lượng khi cán, tăng tuổi thọ và giảm kích thước thiết bị,
để đạt được chất lượng sản phẩm cao, kích thước chính xác, hình dáng phức tạp.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Chất lượng nung
Một vật nung gọi là đạt chất lượng khi nó đạt nhiệt độ nung đồng đều tại mọi điểm và
không bị khuyết tật do nung như: cong, vênh, rạn nứt, chảy, cháy, quá nhiệt, oxy hoá
nhiều, thay đổi thành phần hoá học của kim loại như: thoát cacbon, …
1.5.3 Chế độ nung
Gồm 2 yếu tố là nhiệt độ nung và thời gian nung.
a) Nhiệt độ nung: là nhiệt độ được xác định trên bề mặt vật nung. Tuỳ theo mác kim loại,
điều kiện biến dạng và nhiệt độ kết thúc cán yêu cầu mà xác định nhiệt độ nung hợp lý.
Đối với thép cacbon, dựa trên giản đồ Fe-C để chọn khoảng nhiệt độ gia công và kết
thúc cán cho thích hợp, nhiệt độ này phụ thuộc vào hàm lượng cacbon trong thép.
Trong sản xuất, để xác định khoảng nhiệt độ của các kim loại và các hợp kim thường
tra bảng.
Cũng có thể xác định nhiệt độ nung theo công thức kinh nghiệm như sau:
1.5.2

Tnung= Tnc- (200÷250)0C
Với Tnc là nhiệt độ nóng chảy của kim loại hoặc hợp kim.
b) Thời gian nung:
Gồm 2 yếu tố là thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt (đồng nhiệt)
- Thời gian tăng nhiệt: là thời gian cấp nhiệt để đạt nhiệt độ nung trên bề mặt vật nung.
- Thời gian giữ nhiệt: là thời gian để giữ cho nhiệt độ bề mặt không tăng, đồng thời nhiệt
độ bên trong vật nung tăng lên đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép.
Công thức tổng quát về thời gian nung:
τ = C.ε .H
Trong đó:

C: là hệ số phụ thuộc bản chất kim loại nung, độ dẫn nhiệt của kim loại
ε: là hệ số tính đến điều kiện trao đổi nhiệt
H: là bề dày thấm nhiệt của vật nung
1.5.4 Thiết bị nung kim loại:
Gồm các lò nung sau đây:
a) Lò rèn thủ công:
Loại này đơn giản, rẻ tiền nhưng khống chế được nhiệt độ, năng suất nung thấp, hao
tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật nung không đều, … loại này chỉ phù hợp với dạng sản
xuất nhỏ, thủ công.
b) Lò buồng (lò phản xạ):
SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Lò này có nhiệt độ khoảng không gian công tác của lò đồng nhất. Là một buồng kín,
khống chế được nhiệt độ nung. Có thể xếp nhiều phôi vào lò, sự hao phí kim loại ít, phôi
không trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu nên nhiệt độ nung khá đồng đều.
Nhược điểm của loại lò này là làm việc theo chu kỳ, tổn thất nhiệt do tính nhiệt cao.
Thích hợp với các phân xưởng sản xuất tương đối lớn.
c) Lò nung liên tục:
Quá trình nung kim loại diễn ra 1 cách liên tục nhờ sự dịch chuyển dần của vật nung
từ cửa vào đến cửa ra của lò.
Loại này thường dùng khi nung thép hợp kim và nung thép cán. Nhiên liệu thường
dùng là khí đốt.
d) Lò nung dùng năng lượng điện:

Thường dùng để nung vật nhỏ, vật quan trọng bằng kim loại màu.
1.5.5 Làm nguội kim loại sau khi cán
Tuỳ theo thành phần hoá học và cấu trúc tế vi của kim loại, chế độ cán, dạng sản
phẩm, yêu cầu về cơ lý tính của sản phẩm, yêu cầu sử dụng sản phẩm mà chọn chế độ
làm nguội thích hợp sau khi cán. Có 4 dạng làm nguội sau:
- Làm nguội bằng không khí: dùng cho kim loại màu và thép cacbon thấp và trung bình.
- Làm nguội chậm trong các lò ủ, dùng cho thép hợp kim.
- Làm nguội tăng dần: làm nguội trong nước sau khi thu sản phẩm.
- Làm nguội nhanh: làm nguội ở nhiệt độ tôi trong môi trường tôi.
1.6 TÌM HIỂU VÀ GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM THÉP VẰN
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế
cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu như nhu cầu về sử dụng thép trong công
nghiệp. Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ
yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp cán thép lại
đóng một vai trò chủ chốt, là khâu không thể thiếu được để góp phần tạo ra các sản phẩm,
vật dụng cho các ngành công nhgiệp khác. Mà sản phẩm thép vằn lại đóng vai trò quan
trọng trong lĩnh vực xây dựng .
Thép vằn được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng.Thép vằn được tạo
thành từ quá trình cán kim loại, kim loại được biến dạng giữa hai trục cán quay ngược
chiều nhau, giữa hai trục có hệ thống các lỗ hình và có khe hở giữa hai trục cán nhỏ hơn
chiều dày của phôi ban đầu. Kết quả làm cho tiết diện ngang của phôi thay đổi chiều dài
tăng lên, tạo thành lỏi thép.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Cán thép vằn có thể được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, với mỗi phương
pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Thép vằn được phân loại theo đường kính
danh nghĩa của thép: bao gồm thép vằn No12, No14, No16 …
Hình dạng sản phẩm như sau: (hình 1.1)

Hình 1.4 Sản phẩm thép
Các thông số của sản phẩm:
vằn
d1: đường kính ngoài của thép vằn (mm)
d: đường kính trong của thép vằn (mm)
S: khe hở giữa hai trục cán
⇒ Đường kính danh nghĩa của thép vằn:
d1 + d 17,5 + 14,5
=
= 16(mm)
2
2

dd =
Thép vằn được cán theo dung sai âm:
+0 , 3

d d −0,5

dd =
(mm)
Bảng 1.1.Thông số cho các cở thép như sau:
Sản phẩm

d(mm)

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

1

d (mm)

dd (mm)

a(mm)

Trang 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Ø12

10,5

13,5

12

2

Ø14

12,5

15,5

14

2

Ø16

14,5

17,5

16

2

Ø18

16,5

19,5

18

2

Ø20

18,5

21,5

20

2

Từ sự phân loại đó ta có các dạng thép rằn có kích thước khác nhau để phù hợp với
nhu cầu sử dụng ở mỗi lĩnh vực khác nhau.
Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống còn thấp, công nghệ chưa phát triển, vấn
đề sử dụng thép rằn chưa được quan tâm nhiều. Mặt khác do công nghệ cán thép còn lạc
hậu, mang tính chất thủ công chưa được công nghiệp hóa hiện đại hóa như ngày nay, nên
tạo ra sản phẩm thép rằn rất khó khăn.
Ngày nay do nhu cầu cuộc sống cao nên sản phẩm thép rằn không thể thiếu được
trong công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều trong ngành
công nghiệp xây dựng. Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép khi xây dựng
nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động …
Do nhu cầu sử dụng thép rằn như đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy cán
thép với năng suất cao. Đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công
nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, để góp phần vào sự nghiệp công nghiệp
hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển.Do đó ngành cơ khí là
một nhân tố không thể thiếu được trang bị hoàn thiện máy móc để đáp ứng nhu cầu nói
trên.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ LỖ HÌNH TRỤC CÁN
2.1 SẢN PHẨM CÁN
2.1.1 Thép hình
Là loại thép đa hình được sử dụng rất nhiều trong ngành Chế tạo máy, xây
dựng, cầu đường... và được phân thành 2 nhóm:
a) Thép hình có tiết diện đơn giản
Bao gồm thép có tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, dẹt, lục lăng, tam giác, góc..

Hình 2.1 Các loại thép hình đơn giản.

Thép tròn có đường kính

φ

=8

÷

200 mm, có khi đến 350 mm.

φ

÷

Thép dây có đường kính
= 5 9 mm và được gọi là dây thép, sản phẩm
được cuộn thành từng cuộn.
÷
Thép vuông có cạnh a = 5 250 mm.
÷
÷
Thép dẹt có cạnh của tiết diện: h x b = (4 60) x (12 200) mm2
Thép tam giác có 2 loại: cạnh đều và không đều:
+Loại cạnh đều: (20 x20 x 20) ữ (200 x 200 x 200).
+ Loại cạnh không đều: (30 x 20 x 20) x (200 x 150 x 150)
b) Thép hình có tiết diện phức tạp: Đó là các loại thép có hình chữ I, U, T,
thép đường ray, thép hình đặc biệt.

Hình 2.2 Các loại thép hình phức tạp
2.1.2 Thép tấm
Được ứng dụng nhiều trong các ngành chế tạo tàu thuỷ, ô tô, máy kéo, chế
tạo máy bay, trong ngày dân dụng. Chúng được chia thành 3 nhóm:
SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

÷
÷
60 mm; B = 600 5.000 mm; L = 4000 12.000 mm

÷
÷
b) Thép tấm mỏng: S = 0,2 4 mm; B = 600 2.200 mm.
÷
÷
c/ Thép tấm rất mỏng (thép lá cuộn): S = 0,001
0,2 mm; B = 200 1.500 mm; L =
÷
4000 60.000 mm.
2.1.3 Thép ống
Được sử dụng nhiều trong các ngàng công nghiệp dầu khí, thuỷ lợi, xây
dựng... Chúng được chia thành 2 nhóm:
a) ống không hàn: là loại ống được cán ra từ phôi thỏi ban đầu có đường
φ
÷
÷
kính
= 200 350 mm; chiều dài L = 2.000 4.000 mm.
b) ống cán có hàn: được chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán
÷
để hàn giáp mối với nhau. Loại này đường kính đạt đến 4.000 8.000 mm; chiều
dày đạt đến 14 mm.
1.1.4. Thép có hình dáng đặc biệt
Thép có hình dáng đặc biệt được cán theo phương pháp đặc biệt: cán bi, cán
bánh xe lửa, cán vỏ ô tô và các loại có tiết diện thay đổi theo chu kỳ.
a) Thép tấm dày: S = 4

÷

Hình 2.3 Thép có hình dạng đặc biệt

2.2 MÁY CÁN
2.2.1 Các bộ phận chính của máy cán

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Hình 2.4 Sơ đồ máy cán
I- nguồin 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

-

Máy cán gồm 3 bộ phận chính dùng để thực hiện quá trình công nghệ cán.
a) Giá cán: là nơi tiến hành quá trình cán bao gồm: các trục cán, gối, ổđỡ trục cán, hệ
thống nâng hạ trục, hệ thống cân bằng trục,thân máy, hệ thốngdẫn phôi, cơ cấu lật trở
phôi ...
b) Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộpgiảm tốc, khớp
nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực.
c) 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.
2.2.2 Phân loại máy cán
Các loại máy cán được phân loại theo công dụng, theo số lượng và phươngpháp bố trí

trục cán, theo vị trí trục cán.
a) Phân loại theo công dụng:
Máy cán phá: dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏiBlumin và máy
cán phôi tấm Slabin.
Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá và cung cấp phôi cho máy cán hình và
Máy cán hình cỡ lớn: gồm có máy cán rayưdầm và máy cán hình cỡ lớn.
Máy cán hình cỡ trung.
Máy cán hình cỡ nhỏ (bao gồm cả máy cán dây thép).
Máy cán tấm (cán nóng và cán nguội).

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

-

-

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Máy cán ống.
Máy cán đặc biệt.
c) Phân loại theo cách bố trí giá cán

Hình 2.5 Phân loại máy cán theo cách bố trí giá cán
a.máy cán đơn, b.máy cán một hàng, c.máy cán hai cấp, d.máy cán nhiều cấp,

e.máy cán bán liên tục, f.máy cán liên tục.
Máy có một giá cán (máy cán đơn a): loại này chủ yếu là máy cán phôi thỏi Blumin hoặc
máy cán phôi 2 hoặc 3 trục.
Máy cán bố trí một hàng (b) được bố trí nhiều lỗ hình hơn.
Máy cán bố trí 2 hay nhiều hàng (c, d) có ưu điểm là có thể tăng dần tốc độ cán ở các giá
sau cùng với sự tăng chiều dài của vật cán.
Máy cán bán liên tục (e): nhóm giá cán thô được bố trí liên tục, nhóm giá cán tinh được
bố trí theo hàng. Loại này thông dụng khi cán thép hình cỡ nhỏ.
Máy cán liên tục (f): các giá cán được bố trí liên tục , mỗi giá chỉ thực hiện một lần cán.
Đây là loại máy có hiệu suất rất cao và ngày càng được sử dụng rộng rãi. Bộ truyền động
của máy có thể tập trung, từng nhóm hay riêng lẻ.
Trong máy cán liên tục phải luôn luôn đảm bảo mối quan hệ:
F1 .v1 = F2 .v2 = F3 .v3 = F4 .v4 .... = F .v ; trong đó F và v là tiết diện của vật cán và vận
tốc cán của các giá cán tương ứng.
c) Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán
Máy cán 2 trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại được quay ngược
lại. Loại này thường dùng khi cán phá, cán phôi, cán tấm dày.
Máy cán 2 trục không đảo chiều: dùng trong cán liên tục, cán tấm mỏng.
Máy cán 3 trục: có loại 3 trục cán có đ-ờng kính bằng nhau và loại 3 trục thì 2 trục bằng
nhau còn trục giữa nhỏ hơn gọi là máy cán Layma.
Máy cán 4 trục: gồm 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động được dùng nhiều khi cán
tấm nóng và nguội.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

-

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Hình 2.6 Các loại giá cán
a: Giá cán 2 trục; b: giá cán 3 trục; c: Giá cán 3 trục lauta; d: Giá cán 4 trục
- Máy cán nhiều trục: Dùng để cán ra các loại thép tấm mỏng và cực mỏng.
Máy có 6 trục, 12 trục, 20 trục v.v... có những máy đ-ờng kính công tác nhỏ đến 3,5 mm
để cán ra thép mỏng đến 0,001 mm.
Máy cán hành tinh: Loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim
loại. Máy này có công dụng là cán ra thành phẩm có chiều dày rất mỏng từ phôi dày; Mỗi
một cặp trục nhỏ sau mỗi lần quay làm chiều dày vật cán mỏng hơn một tý. Vật cán đi
qua nhiều cặp trục nhỏ thì chiều dày mỏng đi rất nhiều. Phôi ban đầu có kích th-ớc dày S
÷
÷
= 50 125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1
2 mm.

Hình 2.7 Sơ đồ máy cán hành tinh
1: Lò nung liên tục; 2: Trục cán phá (chủ động); 3: Máy dẫn phôi
(dẫn hướng); 4: Trục cán hành tinh; 5: Trục tựa; 6: Trục là sản phẩm.
-

Máy cán vạn năng: loại này trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm
ngang. Máy dùng khi cán dầm chữ I, máy cán phôi tấm ...
Máy cán trục nghiêng: dùng khi cán ống không hàn và máy ép đều ống
2.4 LỖ HÌNH TRỤC CÁN

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

2.4.1 Khái niệm về lỗ hình trục cán
Tất cả các loại thép hình có tiết diện đơn giản như thép tròn, vuông, chữ nhật v.v...và
có biên dạng phức tạp như thép chữ I, U, thép đường ray v.v... đều được cán trên các trục
đã được tạo các rãnh có biên dạng tương ứng. Biên dạng rãnh của 2 hay 3, 4 trục tạo
thành một biên dạng “calip” gọi là lỗ hình trục cán.

Hình 2.9 a) 2 trục; b) 3 trục; c) 4 trục
Trong công nghệ cán thép tấm thì quá trình cán được tiến hành trên trục không tạo
rãnh (trục phẳng) song việc xác định chế độ ép, phân bố lượng ép và tính toán xác định
biên dạng trục cán để đạt được sản phẩm có chiều dày đồng đều cũng được gọi là thiết kế
lỗ hình trục cán.
Nói chung trên mỗi lỗ hình chỉ cán một lần, song cũng có thể cán nhiều lần bằng cách
thay đổi khe hở giữa 2 trục cán.
2.4.2 Các thông số cơ bản của lỗ hình
Thông số cơ bản của lỗ hình chính là các đại lượng cần tính toán để tạo nên
lỗ hình, nó tuỳ thuộc vào hình dạng các lỗ hình:
a) Lỗ hình hộp chữ nhật

Hình 2.10 Lỗ hình hộp chữ nhật .
h. chiều cao lỗ hình
b. chiều rộng đáy lỗ hình
B. chiều rộng miệng lỗ hình

ψ

.độ nghiêng thành bên lỗ hình
h1.chiều sâu rãnh lỗ hình

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

r1.bán kính lượn vành trục
r .bán kính lượn ở đáy lỗ hình

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

ψ

Độ nghiêng thành bên lỗ hình còn gọi là lượng thoát phôi khi cán và được biểu thị
bằng tỷ số giữa hiệu số chiều rộng miệng và đáy lỗ hình và chiều cao rãnh lỗ hình tính
theo %.
ψ

Độ nghiêng thành bên lỗ hình không những tạo cho phôi ra vào lỗ hình dể dàng mà
còn tạo điều kiện để phục hồi lại đúng kích thước ban đầu khi phục hồi lại trục. Độ
ψ
÷
nghiêng thành bên lỗ hình có thể chọn từ 1 10% hoặc lớn hơn.
Bán kính góc lượn r và r1 nhằm loại trừ sự tập trung ứng suất trong trục cán đồng

thời tránh góc nhọn cho vật cán do đó tránh được bavia, nứt rạn do rách góc
khi nhiệt độ thấp và giảm tính dẻo.
÷
Có thể chọn: r = (0,1 0,15)h; r1 = t.
b) Lỗ hình thoi
Đối với lỗ hình thoi và lỗ hình vuông thì bán kính lượn r1 ở miệng lỗ hình có thể lấy
lớn hơn một ít để tạo điều kiện cho giãn rộng thuận lợi tránh tạo bavia. Bằng cách chọn
bán kính lượn có thể điều chỉnh được chiều cao và chiều rộng của lỗ hình.
h - chiều cao lỗ hình không có bán kính lượn.
h - chiều cao lỗ hình có bán kính lượn
b - chiều rộng hình thoi
b1 - chiều rộng miệng lỗ hình
r và r1 -các bán kính lượn
t - khe hở giữa 2 trục cán
c) Lỗ hình vuông
Lỗ hình vuông có sự phân biệt với hộp vuông ở cách bố trí lỗ hình trên trục cán. Lỗ
hình vuông bố trí rãnh theo hình chéo. Lỗ hình hộp vuông bố trí rãnh theo cạnh a.

Lỗ hình vuông

Lỗ hình thoi.
Hình 2.11 Lỗ hình ô van
Lỗ hình ô van có nhiều cách cấu tạo: ôvan một bán kính, ôvan nhiều bán kính, ôvan
bằng, ôvan đứng.
Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà khi thiết kế lỗ hình ta chọn cho phù hợp:

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Hình 2.12 Các thông số cơ bản của lỗ hình ôvan
a. Ôvan một bán kính;
b. Ôvan hai bán kính;
c. Ôvan bằng
d) Lỗ hình tròn
Thông thường lỗ hình tròn có một đường kính d, song cũng có một số trường hợp khi
cán các loại sản phẩm lớn thì lỗ hình tròn được thiết kế theo 2 đường kính: đường kính
thẳng đứng d và đường kính nằm ngang d1:

Hình 2.13 Lỗ hình tròn
2.4.3 Cách phân loại lỗ hình
a) Phân loại theo trục cán
Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, tròn, vuông, ôvan v.v...
Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ I, chữ U, v.v...
b)Phân loại theo công dụng
Lỗ hình giãn dài (cán phá): nhằm giảm nhanh tiết diện của phôi.
Lỗ hình cán thô: đồng thời với giảm tiết diện của phôi phải tạo được dần hình dáng về
gần với hình dáng của sản phẩm.
Lỗ hình trước thành phẩm: tác dụng khống chế được kích thước của thành phẩm
Lỗ hình tinh: cho ra kích thước và hình dáng của sản phẩm ở trạng thái nóng và phải
đảm bảo cả dung sai của sản phẩm.
c)Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán.
Lỗ hình hở: phần lớn gặp ở lỗ hình đơn giản, chúng có đường phân chia khe hở giữa
2 trục cán x-x nằm trong phạm vi rãnh của trục cán dù cho rãnh được gia công trên một
hay 2 trục.

Hình 2.14 Lỗ hình hở

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Lỗ hình kín : có đường phân chia khe hở giữa 2 trục cán xưx nằm ngoài phạm vi rãnh
lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của 2 trục cán.

Hình 2.15 Lỗ hình kín
Lỗ hình nửa kín ở loại lỗ hình này trên trục cán vừa có phần lồi vừa có phần lõm. Khe
hở giữa hai trục cán được cấu tạo ở thành bên của lỗ hình.

Hình 2.16 Lỗ hình nữa kín
2.4.4 Sắp xếp và bố trí lỗ hình trên trục cán
Giá cán 3 trục thường gặp nhiều ở máy cán hình bố trí hàng, nó làm nhiệm vụ cán
phá, cán thô. Hệ lỗ hình thường dùng ở các giá này là hệ lỗ hình hộp chữ nhật - vuông
hoặc thoi ư vuông tùy theo kích thước phôi.
Bố trí lỗ hình trên giá 3 trục có hai cách: xen kẽ và lên xuống.
a) Bố trí xen kẽ
Theo cách bố trí này thì trên một chiều dài của trục cán chỉ xếp được ít lỗ hình.
Nhưng nếu dùng một bộ trục cán 4 trục: một trục trên, một trục dưới và hai trục giữa để
phối lỗ hình thì vẫn có thể tiết kiệm được trục cán. Bố trí xen kẽ thì thiết kế lỗ hình sẽ
đơn giản.

Hình 2.17 Bố trí lỗ hình xen kẽ
b) Bố trí lên xuống:

Trong cách bố trí này thì trục giữa được dùng chung cho trục trên và trục dưới, do đó
bố trí được nhiều lỗ hình, quá trình lật thép được thực hiện ở lỗ hình dưới. Sử dụng cách
bố trí lên xuống thì khi thiết kế lỗ hình sẽ phức tạp hơn.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Hình 2.18 Bố trí lỗ hình lên xuống
2.4.5 Các đại lượng biến dạng khi thiết kế lỗ hình
a) Hệ số biến dạng
Trong lý thuyết cán đã trình bày về các đại lượng biến dạng khi thiết kế lỗ hình:
H
b
l
η=
β=
µ=
h
B
L

Nếu hệ số giãn dài sau một lần cán là:
F l
= =µ
f1 L

Nếu quá trình cán phải qua nhiều lần (n) cán, để có được sản phẩm cuối cùng thì hệ số
µ

µ

∑

=

F
fn

giãn dài gọi là tổng lượng biến dạng
qua mỗi lần biến dạng, diện tích tiết
diện lần lượt giảm dần và ta lần lượt có các hệ số giãn dài tương ứng:
µ1 =

F
f1

µ2 =

;
µ

∑

F
f2
=

µN =

;

…….;

Fn −1
fn

f
F
F f
= . 1 ...... n −1 = µ1 .µ 2 ...... µ n
fn
f1 f 2
fn

Vậy:
Lấy giá trị trung bình cho lượng giãn dài ta được:
µ

∑

=

F
n
= µ TB
fn

µ TB = µ

∑

hoặc
Trị số hệ số giãn dài trung bình là một đại lượng đặc trưng cho cường độ biến dạng,
mức sử dụng phụ tải của thiết bị, sự tiêu hao năng lượng của từng giá cán, đồng thời nó
µ1
có mối liên hệ với các thông số công nghệ khác v.v.. Các hệ số giãn dài từng phần (
,
µ 2 µ3
,
..) phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ yếu là lực ép, lượng giãn rộng, nhiệt độ, tính

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

chất thành phần hóa học của vật cán, trạng thái bề mặt trục cán, ma sát...

Quá trình thiết kế lỗ hình thông thư ờng xuất phát từ điều kiện công nghệ như: vật liệu
và kích thước cho trước (phôi và sản phẩm cần có). Vì vậy, chúng ta có thể tìm được số
lần biến dạng từng phần n:
F
n
= µ TB
fn

→

n=

lg F − lg f n
lg µ TB

b)Sự liên hệ giữa các đại lượng biến dạng
Từ sơ đồ như hình …..có thể xác định được mối
liên hệ giữa các đại lượng biến dạng:
l g = R.∆h

α

Lg = R. ;

α

Với :

: góc ăn kim loại
Lg : Độ dài cung tiếp xúc trên trục

cán
R: Bán kính làm việc của trục cán
α
Khi góc ăn kim loại nhỏ, ta có:
R.α ≈ R.∆h
α=

∆h
R

Từ hình ta có:

Hình 2.19 Các thông số của quá
trình cán

cos α = 1 −

∆h
D

∆hmax = D(1 − cos α )

Hoặc:
∆h :

Với:

lượng biến dạng
α max

Vì góc ăn kim loại cực đại
cos α max =

xuất phát từ điều kiện ma sát trên bề mặt tiếp xúc:

1
1 + tg 2α max

cos α max =

1
1+ f

2

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Suy ra:

1
∆hmax = D1 −


1+ f


2






Để xác định sơ bộ lực ép cực đại có thể dùng các biểu thức đơn giản hơn:
2
∆hmax = α max
.R = R. f

-

2

2.4.6 Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế lỗ hình trục cán
Quá trình thiết kế lỗ hình trục cán phụ thuộc vào sản phẩm cán, kiểu máy, đặc điểm kỹ
thuật của máy, công suất động cơ, chất lượng kim loại và các yếu tố khác.
Xác định số lần cán (chế độ ép) phải xuất phát từ khả năng trục cán ăn được vào kim loại
α
(góc ăn ). Trong trường hợp độ bền trục, công suất động cơ không đảm bảo phải tăng
số lần cán. Đôi khi số lần cán còn phụ thuộc vào cách bố trí giá cán...
µ

-

-

Xác định lượng ép
ở những lần cán đầu tiên theo góc ăn a cho phép, các lần cán sau
phải xem xét theo độ bền trục, công suất động cơ, chất lượng sản phẩm.
Xác định lượng ép ở lỗ hình tinh và trước tinh theo điều kiện biến dạng trong lỗ hình để
đạt được độ chính xác của sản phẩm và điều kiện mài mòn lỗ hình.
Cụ thể như sau:
µ
÷
+ Với lỗ hình tinh: = 1,1 1,2
µ
÷
+ Với lỗ hình trước tinh: = 1,25 1,35
Xác định kích thước phôi ban đầu trên cơ sở dung sai âm
sau:
+ Kích thước phôi ở trạng thái nguội ang:

∆

cho phép và xác định như

∆

-

-

-

ang = a - /2
+ Kích thước phôi ở trạng thái nóng an:
÷
∆
An = (a - /2).(1,012 1,015) (mm)
Thiết kế lỗ hình trục cán phải xuất phát từ kích thước sản phẩm. Kích thước lỗ hình sẽ là
kích thước sản phẩm theo tiêu chuẩn có xét đến hệ số nở nóng của thép. Ví dụ với thép
d±
tròn có đường kính
, phụ thuộc vào dung sai kích thước để tính kích thước sản phẩm
dn ở trạng thái nóng.
Tính toán lượng giãn rộng b trong lỗ hình phải chính xác. Khoảng trống của lỗ hình dàng
cho giãn rộng bao giờ cũng phải lớn hơn lượng giãn rộng tính toán:
÷
BKL = (0,95 1)bLH
trong đó, bKL : chiều rộng kim loại sau cán; bLH : chiều rộng của lỗ hình
Đối với các sản phẩm có biên dạng phức tạp (thép chữ , thép chữ I, thép đường ray) phải
SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

-

-

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

chia lỗ hình thành các phân tố riêng biệt và tính hệ số biến dạng cho từng phân tố đó. Do
đó cần giảm bớt số lỗ hình phức tạp. Quá trình thiết kế lỗ hình bắt buộc theo hướng
ngược với hướng cán.
Với máy cán bố trí giá cán theo hàng phải chú ý phân bố số lần cán ở các giá cán hợp lý
để đảm bảo năng suất cao và phụ tải đều trên các giá. Với máy cán liên tục phải bảo đảm
tốc độ cán lớn.
Tính đến tải trọng động cơ. Yếu tố này giúp tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành sản
phẩm.
Tính đến tuổi bền của trục. Yếu tố này dẫn đến tránh phải thay trục nhiều lần, giảm năng
suất của xưởng.
2.4.7 Tính toán thiết kế lỗ hình trục cán
Việc thiết kế lỗ hình trục cán cho sản phẩm phải thật chính xác và phải đảm bảo được
các yêu cầu sau:
- Lỗ hình phải hợp lí, chính xác để đảm bảo mòn hợp lý.
- Làm cho kích thước và hình dáng sản phẩm phải chính xác bề mặt nhẵn bóng, đạt các
tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Đảm bảo tính năng kỹ thuật và tính chất cơ lý của sản phẩm, nội lực bé nhất.
- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít, phân bố tải trọng cho động cơ đồng đều theo
từng lần cán.
- Điều kiện ăn kim loại ổn định.
- Đảm bảo tuổi bền của trục cán lớn nhất.
- Thao tác kỹ thuật dễ dàng, thuận tiện thời gian thay trục cán là lớn nhất.
a) Cơ sở dữ liệu của phôi:
- Vật liệu phôi cán: thép CT51
- Kích thước phôi ban đầu: 32x32mm2
Các thông số kỹ thuật và thành phần hoá học của mác thép CT51 theo bảng sau:
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật.
σB

σC

2

2

(KG/mm )

(KG/mm )

50-64

26-28

σ(%)

ψ(%)

16

20

C(%)
0,28 ÷
0,37

Mn(%)

Si(%)

0,5-0,8 <0,26

S(%)

P(%)

<0,05

<0,04

Vì vậy thép CT51 thuộc loại thép Cacbon kết cấu có hàm lượng Cacbon trung bình.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP XÂY DỰNG

Theo lý thuyết giản đồ trạng thái Fe-C và theo Sách “ Công nghệ cán và thiết kế lỗ
hình trục cán”
Ta có:
-

Nhiệt độ nung của phôi: 1190÷12800C

-

Nhiệt độ cán được bắt đầu từ: 1170÷12200C

-

Nhiệt độ kết thúc cán nằm trong khoảng từ: 900÷9500C

hình cuối cùng khi cán thép rằn có d 1=10÷25 mm
như hình vẽ sau:
Các thông số của quá trình cán:
d1=13 mm: đường kính ngoài của thép rằn
d=11 mm: đường kính trong của thép rằn
S=2 mm: khe hở giữa hai trục cán
⇒ Đường kính danh nghĩa của thép rằn:
d 1 + d 13 + 11
=
= 12(mm)
2
2

dd =
Thép rằn được cán theo dung sai âm:

2

1.2
5

Nhiệt độ cán rất quan trọng, nó quyết định năng suất chất lượng của sản phẩm cán.
Nếu nhiệt độ nung phôi cao quá thì phôi bị cháy hoặc quá nhiệt dẫn tới phế phẩm
nhiều.
Nếu nhiệt độ nung của kim loại quá thấp thì tính dẻo kém, năng suất thấp, chất lượng
sản phẩm chưa đạt yêu cầu.

Phôi liệu sử dụng để cán được đúc sẵn và đảm bảo các điều kiện kỹ thuật tốt.
b) Sản phẩm cán
Sản phẩm cán ra là thép rằn No12.
Sơ đồ cán và hình dạng sản phẩm như hình sau:
Theo hình 7-50 [13] ta có kích thước của lỗ

11
13
Hình 2.20 Kích thước của sản
phẩm

+0 , 3

d d −0,5

dd =
(mm)
Xuất phát từ thành phẩm ta đi tính toán thiết kế ngược lại từ lỗ hình tinh đến lỗ hình
thô.
Theo thực nghiệm sản xuất cũng như nghiên cứu cho thấy để cán thép rằn thì tốt nhất
dùng hệ lỗ hình trước tinh có dạng ôvan và lỗ hình vuông trước lỗ hình ôvan.

SVTH: LÊ THANH TRÍ THỨC

Trang 25