Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp công nghệ nhằm nâng cao chất lượng chế tạo bộ khuôn ép viên gỗ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 70 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
-----------------------------------
QUÁCH THỊ BÌNH
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP
CÔNG NGHỆ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP VIÊN GỖ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Thái Nguyên – 2015
5
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
-----------------------------------
QUÁCH THỊ BÌNH
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP CÔNG
NGHỆ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHẾ
TẠO BỘ KHUÔN ÉP VIÊN GỖ
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số:60520103
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS.TRẦN MINH ĐỨC
Thái Nguyên – 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là: Quách Thị Bình - Học viên cao học lớp K15 chuyên ngành Kỹ thuật Cơ
khí, khóa 2012- 2014 trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.
Sau hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, tôi lựa chọn thực
hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp công nghệ nhằm nâng
cao chất lượng chế tạo bộ khuôn ép viên gỗ ”
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo PGS.TS Trần Minh
Đức và sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành.
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác, trừ những phần tham
khảo đã được ghi rõ trong Luận văn.
Thái Nguyên, ngày 27 tháng 10 năm 2015
Tác giả
Quách Thị Bình
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS. TS. Trần Minh
Đức, thầy hướng dẫn khoa học của tôi đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá
trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp, Phòng quản lý đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí và bộ môn Chế tạo máy đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện
bản luận văn này.
Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo,
các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn
này.
Tác giả
Quách Thị Bình
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
i
LỜI CẢM ƠN
ii
MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ẢNH CHỤP
viii
PHẦN MỞ ĐẦU
1
1.Tính cấp thiết của đề tài
1
2. Mục đích nghiên cứu
1
3. Đối tượng nghiên cứu
1
4. Phương pháp nghiên cứu
2
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
2
6. Nôi dung luận văn
2
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT VIÊN GỖ NÉN
3
1.1. Tổng quan về nhiên liệu gỗ nén dạng viên
3
1.1.1. Hiện trạng và nhu cầu sử dụng viên gỗ nén
3
1.1.2. Tổng quan về các thiết bị ép viên gỗ nén hiện nay
6
1.1.3. Yêu cầu kĩ thuật của viên gỗ nén mùn cưa
8
1.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của bộ khuôn ép viên gỗ của máy ép viên
khuôn phẳng
9
1.2.1. Độ bền mòn
9
1.2.2. Khả năng chống ăn mòn hóa học
10
4
1.2.3. Độ bền cơ học
10
1.2.4. Độ bền nhiệt
12
1.3. Tổng quan các nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng khi gia công bộ
khuôn ép viên gỗ trong và ngoài nước
13
1.3.1. Khái quát về tình hình nghiên cứu trên thế giới
13
1.3.2. Khái quát về tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
14
1.3.3. Dự kiến vấn đề nghiên cứu
15
Kết luận chương
15
Chương 2
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHI CHẾ TẠO
KHUÔN ÉP VIÊN GỖ NÉN
17
2.1. Vật liệu làm khuôn
17
2.2. Chế độ công nghệ khi nhiệt luyện
18
2.2.1. Cơ sở lý thuyết nhiệt luyện thép
18
2.2.2. Nhiệt luyện chân không
22
2.2.3. Nhiệt luyện thép SKD61
23
2.3. Các yếu tố công nghệ khi gia công
24
2.3.1. Ảnh hưởng của vật liệu dụng cụ cắt
25
2.3.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt
25
2.3.4. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội và chế độ bôi trơn
26
2.4. Giới hạn nghiên cứu
27
2.5. Phương pháp nghiên cứu
28
Kết luận chương
28
5
Chương 3.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA v, S ĐẾN ĐỘ CHÍNH
XÁC HÌNH DÁNG HÌNH HỌC VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CỦA HỆ LỖ
29
TRỤ KHI CHẾ TẠO KHUÔN ÉP VIÊN GỖ NÉN
3.1. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
29
a. Nguyên tắc không lấy toàn bộ các trạng thái đầu vào
29
b. Nguyên tắc phức tạp dần mô hình toán học
29
c. Nguyên tắc đối chứng với nhiễu
29
d. Nguyên tắc ngẫu nhiên hoá
30
e. Nguyên tắc tối ưu của quy hoạch thực nghiệm
30
3.2. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
3
3.3. Thiết kế thí nghiệm
30
3.4. Xây dựng hệ thống thí nghiệm
31
3.4.1. Yêu cầu của hệ thống thí nghiệm
32
3.4.2. Hệ thống thí nghiệm
32
3.4.2.1. Phôi
32
3.4.2.2. Dụng cụ cắt
32
3.4.2.3. Máy công cụ
33
3.4.2.4.Thiết bị đo
34
3.5. Kết quả thí nghiệm và nhận xét
35
3.5.1. Ảnh hưởng của v,S đến nhám bề mặt
36
3.5.2. Ảnh hưởng của v,S đến sai lệch độ trụ
38
3.6. Chế tạo, chạy thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm
41
6
KẾT LUẬN CHUNG
43
1. Kết luận chung
43
2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo
43
TÀI LIỆU THAM KHẢO
44
ẢNH PHỤ LỤC
46
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu
Nội dung
Trang
Bảng 1.1.
Tiềm năng sinh khối Việt Nam năm 2005
5
Bảng 3.1.
Ma trận thí nghiệm
33
Bảng 3.2.
Thành phần hoá học của mẫu thí nghiệm thép SKD61
34
Bảng 3.3.
Ký hiệu tương đương thép SKD61 của các nước
34
Bảng 3.4.
Thông số kĩ thuật cơ bản của máy VMC- 85S
36
Bảng 3.5.
Bảng kết quả thí nghiệm
38
8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ẢNH CHỤP
Hình 1.1.
Nguyên liệu chế biến viên nén nhiên liệu
3
Hình 1.2.
Viên nén nhiên liệu
3
Hình 1.3.
Hiện trạng sử dụng các nguồn năng lượng trên thế giới năm
4
2005
Hình 1.4.
Khuôn và quả lô trong máy ép viên khuôn vành.
6
Hình 1.5.
Máy ép viên khuôn vành.
6
Hình 1.6.
Sơ đồ nguyên lý máy ép viên dùng con lăn kiểu quả lô quay
7
Hình 1.7
Khuôn phẳng trong máy ép viên kiểu quả lô quay
7
Hình 1.8.
Trạng thái nguyên liệu bột trong quá trình ép viên
8
Hình 1.9.
Quá trình nén viên
10
Hình 1.10. Sự hình thành viên nén
11
Hình 1.11. Trường nhiệt độ của khuôn
13
Hình 2.1.
Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát nhiệt luyện thép SKD61
19
Hình 2.2.
Sơ đồ hóa miền tạo phoi
26
Hình 2.3.
Quan hệ giữa vận tốc cắt và hệ số co rút phoi K
26
Hình 2.4.
Quan hệ giữa tốc độ cắt và chiều cao lẹo dao
28
Hình 3.1.
Mũi khoan Φ8 HSS hãng SKF (Pháp)
35
Hình 3.2.
Máy phay đứng CNC VMC-85S
35
Hình 3.3.
Máy đo nhám Mitutoyo SJ-201
37
Hình 3.4.
Máy đo tọa độ CMM-544
37
Hình 3.5.
Đồ thị ảnh hưởng của v, S đến Ra
39
9
Hình 3.6.
Đồ thị ảnh hưởng của v, S đến sai lệch độ trụ
41
Ảnh 1
Đo độ không trụ trên máy đo tọa độ CMM-544.
48
Ảnh 2
Đo nhám trên máy đo nhám SJ- 201.
48
Ảnh 3
Gia công hệ lỗ trụ trên máy CNC
49
Ảnh 4
Phôi chế tạo khuôn
49
Ảnh 5
Sản phẩm (khuôn)
50
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
-
1
-
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu về chất đốt ngày càng
gia tăng kể cả trong sản xuất công nghiệp cũng như trong đời sống. Trong khi đó
giá thành của các chất đốt như điện, than đá, dầu gas rất cao đòi hỏi phải tìm kiếm
nguồn nguyên liệu rẻ hơn mà vẫn có hiệu quả.
Gần đây viên gỗ nén đang được sử dụng rộng rãi để làm chất đốt thay thế
cho nhiên liệu truyền thống và đã mang lại hiệu quả cao. Viên gỗ nén có nhiều ưu
điểm như thời gian đốt và nhiệt lượng cao, lượng tro tạo ra ít, giá thành thấp và
quan trọng là khí thải đạt chuẩn cho phép, không gây ô nhiễm môi trường. Mặt khác
viên gỗ nén được làm từ nguyên liệu gỗ thải, dăm bào, mùn cưa, đây là một loại
năng lượng sinh khối. Nó đã, đang và sẽ là xu hướng năng lượng tái tạo mới bền
vững và thân thiện với môi trường.
Để tạo ra viên gỗ nén phải có quá trình ép viên nhờ máy ép viên gỗ. Máy ép
viên gỗ phổ biến là loại máy ép kiểu roller. Nguyên lý của máy ép là dùng cơ chế
roller ép lên bề mặt khuôn có đục lỗ với áp lực từ 150-400 MPa để tạo viên. Để ép
được viên có hình dạng và độ bền chắc nhất định thì khuôn ép phải chịu áp lực lớn,
điều này làm cho khuôn ép mòn nhanh, dễ bị phá hỏng dẫn đến tuổi thọ của khuôn
thấp, nhanh phải thay khuôn và làm giảm chất lượng viên gỗ.
Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo để nâng cao chất lượng khuôn ép cho các
máy ép viên nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất viên gỗ nén là yêu cầu mang tính thực
tiễn cao.
Xuất phát từ các nhu cầu thực tiễn trên tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu, đề
xuất các biện pháp công nghệ nhằm nâng cao chất lượng chế tạo bộ khuôn ép
viên gỗ”.
2. Mục đích nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
2
-
Đư
a
g
ra
ỗ
cá
.
c
biệ
n
ph
áp
cô
ng
ng
hệ
ph
ù
hợ
p
để
ch
ế
tạo
đư
ợc
bộ
kh
uô
n
ép
viê
n
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
3
-
3. Đối tượng nghiên cứu
Khuôn ép viên gỗ kiểu khuôn phẳng.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
Đề tài phù hợp với xu thế phát triển về những nghiên cứu nhằm giải quyết
các vấn đề về năng lượng và môi trường.
Tổng quát hóa lý thuyết về các biện pháp công nghệ nâng cao chất lượng
trong chế tạo.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu áp dụng trực tiếp vào chế tạo khuôn ép viên gỗ nén.
6. Nôi dung luận văn
Nội dung của luận văn bao gồm:
Chương I: Tổng quan về nhu cầu sử dụng và sản xuất viên gỗ nén.
Chương II: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khi chế tạo khuôn ép viên
gỗ nén.
Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của v, S đến độ chính xác
hình dáng hình học và chất lượng bề mặt của hệ lỗ trụ khi chế tạo khuôn ép viên gỗ
nén.
Kết luận chung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
4
-
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT VIÊN GỖ
NÉN
1.1. Tổng quan về nhiên liệu gỗ nén dạng viên
1.1.1. Hiện trạng và nhu cầu sử dụng viên gỗ nén
Các cuộc khủng hoảng năng lượng trên thế giới do sự cạn kiệt về nguồn
nguyên liệu chất đốt như than đá, dầu mỏ… cùng với sự nóng lên toàn cầu do chất
khí thải CO2 từ các nhà máy công nghiệp đã đặt ra vấn đề cần tìm kiếm một nguồn
nguyên liệu mới thay thế. Điều này đã dẫn đến sự ra đời và phát triển của nguồn
chốt đốt nhân tạo – gọi tắt là viên nén nhiên liệu.Viên nén nhiên liệu làm từ nguồn
phế liệu của ngành nông, lâm nghiệp như mùn cưa, dăm bào, gỗ thải, rơm, rạ trấu,
bã mía, thân cây ngô…và đã được sản xuất, sử dụng hàng thập kỷ ở nhiều nước
trên thế giới[4].
Hình 1.1. Nguyên liệu chế biến viên nén nhiên liệu.
Hình 1.2. Viên nén nhiên liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
5
-
Viên gỗ nén (wood pellets) là một loại viên nén nhiên liệu phổ biến làm từ
mùn cưa được nén thành dạng viên nhỏ, chắc. Viên gỗ nén ra đời đầu tiên ở Bắc
Mỹ được sử dụng trong các ngành công nghiệp, thương mại với mục đích sưởi ấm,
đun nấu. Hiện nay, viên gỗ nén được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nó
được sử dụng trong chăn nuôi để lót chuồng trại, trong dân dụng để làm chất đốt
cho các thiết bị đun nóng, trong các lò đốt công nghiệp thay thế cho than đá, dầu,
củi, khí đốt. Đặc biệt viên nén được sử dụng trong sản xuất điện năng dùng làm
nhiên liệu đốt trong các nhà máy nhiệt điện để giảm lượng khí thải ra môi trường.
Việc sử dụng viên nén gỗ là một lựa chọn hấp dẫn trong sản xuất điện để giảm
lượng khí thải CO2. Mặt khác so sánh với gió và năng lượng mặt trời phụ thuộc vào
thời tiết và thay đổi theo mùa thì nguyên liệu sản xuất viên nén gỗ sẵn có và có thể
tái tạo, do đó cung cấp được nguồn nhiệt liên tục cho sản xuất điện. Năm 2007, tại
Bắc Mĩ có khoảng 10 triệu tấn viên gỗ ép được sản xuất và tiêu thụ. Mức độ sử
dụng viên gỗ nén tăng 40% trong giai đoạn 2003 – 2007.Theo công ty nghiên cứu
và phân tích thị trường gỗ International Wood Markets Group (Canada), Châu Âu
tiêu thụ khoảng 13 triệu tấn viên gỗ nén trong năm 2012. Với đà này nhu cầu gỗ của
Châu Âu sẽ tăng lên 25-30 triệu tấn/năm vào năm 2020. [9]
Hình 1.3. Hiện trạng sử dụng các nguồn năng lượng trên thế giới năm 2005 [9].
Ở Việt Nam, viên gỗ nén là một nguồn nguyên liệu mới và đang được sử
dụng khá phổ biến trong mấy năm gần đây. Việt Nam có khí hậu nhiệt đới, là một
nước nông nghiệp và có ngành công nghiệp chế biến lâm sản khá phát triển nên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
6
-
lượng phế phẩm từ nông nghiệp và các nhà máy chế biến gỗ rất lớn. Đây là nguồn
nguyên liệu lớn cho sản xuất viên nhiên liệu[5].
Nguồn cung cấp
Tiềm năng (triệu tấn)
Rơm rạ
32,52
Trấu
6,500
Bã mía
4,45
Mùn cưa
5,8
Các loại khác
9,00
Bảng 1.1. Tiềm năng sinh khối Việt Nam 2005 [5].
Sử dụng viên gỗ nén mang lại nhiều lợi ích như:
-
Năng lượng sinh ra cao từ 4200- 4600 kcal/kg.
-
Lượng tro tàn nhỏ do độ ẩm thấp .
-
Giảm lượng khí thải độc hại, giảm hiệu ứng nhà kính, thân thiện với môi
trường
-
Vận chuyển tiện lợi, tiết kiệm không gian lưu trữ do kích thước nhỏ:
Khối lượng riêng của viên gỗ nén dao động từ 1300-1350 kg/1m3, dễ vận
chuyển và lưu trữ gọn gàng.
-
Sử dụng thuận lợi, chất lượng đồng nhất, có thể đốt ở nhiều loại lò khác
nhau từ lò ở hộ gia đình đến lò hơi công suất vừa và nhỏ.
-
Tận dụng phần tro làm phân bón sạch.
-
Giảm vấn đề về xử lý chất thải cho các nhà máy chế biến gỗ.
-
Chi phí thấp hơn so với nhiên liệu truyền thống.
-
Nguồn nguyên liệu sẵn có, tái sinh[5].
1.1.2. Tổng quan về các thiết bị ép viên gỗ nén hiện nay
Quy trình sản xuất viên gỗ nén thường trải qua các giai đoạn sau [5]:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
-
7
-
+ Sấy: Mục đích nhằm giảm độ ẩm và tăng nhiệt độ của nguyên liệu, độ
ẩm phù hợp thường <15% và nhiệt độ > 700C.
+ Nghiền: Mục đích nhằm giảm kích thước của nguyên liệu, thường yêu
cầu nguyên liệu có đường kính < 1mm.
+ Nén: Mục đích tạo hình cho viên nén, đường kính của viên nén thường
từ 6-8 mm và chiều dài không quá 38 mm.
+ Làm mát: Mục đích giảm ẩm và đảm bảo sản phẩm có hình thức đẹp và
thời gian lưu trữ lâu dài.
Về thiết bị ép viên, hiện nay sử dụng các loại máy ép viên phổ biến như sau [3]:
+ Máy ép viên dùng pittông.
+ Máy ép viên dùng trục vít.
+ Máy ép viên dùng con quay. Gồm hai loại: máy ép viên trục ngang sử
dụng khuôn vành và máy ép viên viên trục đứng sử dụng khuôn phẳng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
Hình 1.4 Khuôn và quả lô trong máy ép
8
Hình 1.5 Máy ép viên khuôn vành.
viên khuôn vành.
Dựa theo điều kiện sản xuất thực tế ở Việt Nam [4], trong nghiên cứu này tác
giả chỉ đi sâu tìm hiểu loại máy ép viên con quay (quả lô) trục đứng dùng khuôn
phẳng. Đây là loại máy ép viên nhiên liệu được dùng phổ biến. Máy ép viên khuôn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐHTN
phẳng bao gồm kiểu quả lô quay và khuôn quay. Loại khuôn quay thường được
dùng với những máy có công suất nhỏ và ít được sử dụng hơn so với kiểu quả lô
quay [4].
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý máy ép viên
Hình 1.7 Khuôn phẳng trong máy ép
dùng con lăn kiểu quả lô quay [8].
viên kiểu quả lô quay [8].
Nguyên lý hoạt động của máy ép viên trục đứng như sau: nguyên liệu được
đưa vào trong buồng ép của máy ép viên, dưới tác dụng của lực ép của các con
quay, nguyên liệu được nén chặt trong khuôn, đi ra khỏi khuôn và được dao cắt
thành các chiều dài khác nhau sau đó được đưa ra khỏi buồng ép. Tùy thuộc vào
đường kính lỗ khuôn ép mà kích thước của viên ép có thể là 4, 6, 8, 10, 12 mm[4].
Quá trình hình thành viên của máy ép viên được tạo ra trên cơ sở tồn tại khe
hở giữa thể bột với khuôn ép và lô ép. Nguyên liệu bột hỗn hợp dưới tác dụng của
các nhân tố nhiệt độ, lực ma sát và lực ép của lô tổng hợp lại khiến cho khoảng
không của thể bột nhỏ lại mà hình thành viên có kích thước và độ chặt nhất định.
Căn cứ vào trạng thái khác nhau của nguyên liệu bột trong quá trình ép có thể chia
ra 3 vùng: vùng cấp liệu, vùng ép biến dạng và vùng ép thành hình[4].
Hình 1.8 Trạng thái nguyên liệu bột trong quá trình ép viên [4].
+ Vùng cấp liệu:
Về cơ bản vật liệu không chịu ảnh hưởng của bất kỳ ngoại lực nào nhưng lại
chịu ảnh hưởng của lực ép giữa quả lô và khuôn ép cùng với trọng lượng bản thân
nguyên liệu khi rơi từ trên xuống, khiến cho vật liệu bị ép lên trên bề mặt của
khuôn, mật độ ≈ 0,4g/cm3[4].
+ Vùng ép biến dạng và hình thành viên nén:
Theo khuôn và sự quay của quả lô, vật liệu tiến vào vùng ép chặt, dưới tác
dụng của lực ép của các con quay (quả lô) nguyên liệu được ép chặt trong lỗ khuôn,
độ chặt tăng đến 0,9- 1g/cm3. Trong quá trình ép hình thành viên nén, do nguyên
liệu có độ ẩm nên xảy ra quá trình loại bỏ nước trong nguyên liệu. Nước bị loại bỏ
là chất bôi trơn giữa lỗ khuôn ép và viên nén được hình thành, do đó làm giảm ma
sát giữa lỗ khuôn và viên nén, viên nén đi ra khỏi khuôn dễ dàng. Do vật liệu có
tính biến dạng đàn hồi nên độ chặt của viên hình thành đạt tới 1,2- 1,4g/cm3. Sau
khi vật liệu bị ép ra khỏi lỗ khuôn có tỷ lệ đàn hồi nhất định, tỷ lệ đàn hồi là 2-5%.
Tính chất vật lý của vật liệu và tỷ số chiều dài đường kính khuôn ảnh hưởng đến tỷ
lệ đàn hồi [4].
1.1.3. Yêu cầu kĩ thuật của viên gỗ nén mùn cưa
Việt Nam là quốc gia có ngành công nghiệp chế biến gỗ khá phát triển vì vậy
mà các phế phẩm (mùn cưa, dăm bào, dăm gỗ, đầu mẩu gỗ vụn, cành cây nhỏ)
trong sản xuất, chế biến gỗ là vô cùng lớn.Viên nén mùn cưa thường dùng để sử
dụng trong các lò sưởi, là chất đốt có năng lượng sinh ra cao từ 4500 ~ 4800 kcal/kg
và lượng tro tàn rất nhỏ, là sản phẩm rất được ưa chuộng tại thị trường Châu Âu,
Nhật Bản, Hàn Quốc, Bắc Mỹ…vì các khu vực này thường có nhiệt độ rất thấp và
mỗi gia đình đều sử dụng lò sưởi. Trong khi nguồn nguyên liệu sản xuất viên nén
mùn cưa tại các nước này bị hạn chế. Xuất phát từ nhu cầu thực tế sản xuất, tác giả
tập trung tìm hiểu yêu cầu kỹ thuật của viên gỗ ép mùn cưa.
Sản phẩm viên nén mùn cưa khi đưa ra thị trường phải có các đặc tính kỹ
thuật sau:
+ Đường kính viên nén: 6,8,10 mm.
+ Chiều dài viên nén: 10-50 mm.
+ Khối lượng riêng lớn.
+ Độ ẩm thấp: ≤ 14%
+ Độ tro nhỏ : ≤ 1.5%
+ Nhiệt lượng sinh ra cao: 4.500 – 4.800Kcal/Kg
+ Bề mặt viên nén đẹp, kích thước đồng nhất.
1.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của bộ khuôn ép viên gỗ của máy ép viên
khuôn phẳng
1.2.1. Độ bền mòn
Khi nguyên liệu được đưa vào buồng ép, dưới tác dụng lực ép của con lăn,
nguyên liệu được ép chặt trong các lỗ khuôn ép. Khoảng cách giữa con lăn và
khuôn ép rất nhỏ khoảng 2 – 3 mm, dưới tác dụng lực ép của con lăn, các hạt
nguyên liệu dịch chuyển trên bề mặt khuôn và trong các lỗ khuôn tạo ra ma sát với
con lăn, ma sát với bề mặt khuôn và ma sát trong các lỗ khuôn ép làm khuôn bị mòn
trong quá trình nén viên.
Phần nguyên
liệu bị nén
Phần nguyên liệu dịch
chuyển trong các lỗ
Con lăn
khuôn
Phần nguyên liệu
chưa bị nén
Ma sát giữa
nguyên liệu bị
nén và thành lỗ
khuôn
Mùn cưa (sawdust)
Khuôn ép
Viên nén
Hình 1.9. Quá trình nén viên [8].
Khi khuôn bị mài mòn nhanh khe hở giữa khuôn và con lăn tăng, giảm tỉ số
nén làm giảm lực ép dẫn đến chất lượng viên ép giảm, năng suất giảm. Khuôn cần
có tính chống mài mòn cao để đảm bảo khả năng làm việc lâu dài, ổn định năng
suất, chất lượng sản phẩm. Khuôn mòn nhiều phải thay khuôn, do đó làm giảm
năng suất gia công và tăng giá thành sản phẩm[8].
1.2.2. Khả năng chống ăn mòn hóa học
Trong nguyên liệu để ép viên là sự tổng hợp của nhiều thành phần chất hữu
cơ, kháng sinh, dầu, và nước dưới tác dụng của nhiệt độ thì sinh ra phản ứng hoá
học ăn mòn khuôn và quả lô ép nhanh chóng [8]. Ngoài ra, các hạt nguyên liệu
trước khi được nén thành viên có yêu cầu về hàm lượng ẩm, trong quá trình nén
viên xảy ra hiện tượng loại nước trong các hạt nguyên liệu. Điều này dẫn đến xảy ra
các phản ứng hóa học trong các lỗ khuôn, khuôn bị mòn nhanh do sự ăn mòn hóa
học ở nhiệt độ cao [4].
1.2.3. Độ bền cơ học
