ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CUỐN ỐNG DẠNG LỚN PHẦN MỀM AUTOCAD

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

1.1. Khái quát về Công Nghệ Gia Công Áp Lực

     Công nghệ GCAL là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí. Công nghệ GCAL cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ. Do vậy, Công nghệ GCAL có một vị trí rất lớn trong công nghiệp chế tạo phụ tùng ôtô, máy kéo, xe máy, hàng dân dụng và quốc phòng với 2 lĩnh vực lớn là công nghệ cán kéo và công nghệ dập tạo hình. Không riêng gì xe máy, các chi tiết dập từ vỏ, khung, sườn và các bộ phận máy trong một chiếc ôtô đều được thực hiện bằng công nghệ gia công áp lực. Gần đây, ngành chế tạo, sản xuất ống thép và cán lốc cũng như những bình, bồn chứa, đường ống trong ngành dầu khí, ngành sản xuất xi măng cũng đều sử dụng công nghệ này.

     Phương pháp công nghệ gia công kim loại bằng áp lực, hay công nghệ biến dạng tạo hình là một phương pháp công nghệ, vừa là chuẩn bị tạo phôi cho công nghệ cơ khí vừa là công nghệ tạo hình sản phẩm cuối cùng, không những cho phép tạo ra hình dáng, kích thước sản phẩm mà còn cho sản phẩm kim loại một chất lượng cao về tính chất cơ- lý- hóa, tiết kiệm nguyên vật liệu và cho năng suất lao động cao, từ đó hạ giá thành sản phẩm. 

1.2. Tổng quan về máy uốn 4 trục.

1.2.1. Tổng quan quá trình nghiên cứu và sử dụng máy uốn 4 trục

a. Trong nước

     Thực tế một số doanh nghiệp trong nước đã tự chế một số máy uốn 3 trục được chép mấu các máy có xuất sứ từ Trung Quốc từ những năm 80 của Thế kỹ trước, với các loại máy uốn lốc loại thép mỏng từ 1 đến 8mm, đáp ứng được một số nhu cầu nhất định để chế tạo một số loại ống khói, ống dẫn khí và ống nước trong một số ngành công nghiệp, nông nghiệp và thủy lợi. Nhìn chung, những sản phẩm đơn chiếc, thiếu tính toán cơ sở khoa học và dựa trên chép mẫu. 

Máy uốn tấm 3 trục

b. Trên thế giới

     Hàng năm, các doanh nghiệp của LILAMA, COMA, SONGDA, VINASHIN… phải nhập nhiều loại máy uốn với nhiều kích cỡ khác nhau cho những mục đích chế tạo tại các dự án. Các máy có xuất xứ từ các nước G7, Nga, Trung Quốc và một số nước Đông Âu với nhiều thế hệ máy, xong đa phần là máy uốn 3 trục. Hiện tại, loại máy 4 trục đã được nhập vào một số doanh nghiệp trong nước như LISEMCO – Hải Phòng, LILAMA69-3 – Hải Dương, CS WIND TOWER – Hồ Chí Minh .., của các hãng chế tạo thiết bị máy uốn hàng đầu như DAVI – Italy, MG – Italy, 4HEL – Italy, Bikko – Italy, Sertom – Thổ Nhĩ Kỳ..,các nước này đã đạt tới trình độ cao về nghiên cứu và chế tạo máy lốc siêu lớn với nhiều biên dạng phức tạp, với tôn dày đến 200mm như MCB 3070, MCB 3080, MG 375.

c. Một số loại máy liên quan đến biến dạng uốn uốn kim loại

     Các máy loại trục làm gồm có một vài loại máy uốn - nắn, máy cán để cán dọc và ngang. Máy loại con lăn như máy uốn – nắn thép hình, máy long lỗ, máy lăn nồi hơi, máy miết đĩa, máy có bộ phận làm việc là cung hình quạt như máy cán rèn , còn máy quay hồi chuyển thuộc loại máy có bộ phận làm việc đầu trượt.Tất cả các loại máy ở trên có đặc điểm là : nguyên công công tác được thực hiện trong khi phôi chuyển động. Vì thế cần tự động hoá việc chuyển phôi .

d. Máy nắn và máy uốn:

  Máy nắn uốn được dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và gia công kim loại. Các máy này thường kết hợp với các máy hàn để gia công các sản phẩm trong nền sản suất hàng loạt nhỏ, lớn và hàng khối.

  Quá trình công nghệ cơ bản của nắn và uốn dựa trên cơ sở biến dạng uốn dẻo ngang nhờ khuôn, con lăn hoặc trục cán ngoài ra: uốn tự do hoặc uốn theo dưỡng. Sau này người ta đã ứng dụng uốn có kéo, kéo với nén v.v.. và trong một vài loại máy.

     Máy uốn, nắn loại quay có thể chia ra rất nhiều loại nhưng chủ yếu là máy uốn nắn kiểu trục lăn hoặc con lăn với số trục và con lăn thay đổi. Máy uốn 3 hoặc 4 trục có thể uốn các tấm (dày từ 1,6 ¸ 130 mm , rộng 1250 ¸ 4000 mm); máy uốn 3 con lăn để uốn thép hình; máy uốn gờ có thể lên vành, tạo gân lượn sóng trên mặt trụ, ghép mí ... các tấm hoặc dải dày 1.6¸ 4 mm.

Máy nắn tự động Bruco

Máy uốn tấm 4 trục MCA

1.2.2. Nghiên cứu thị trường và nhu cầu sử dụng máy uốn tại Việt Nam.

    Thị trường máy uốn đã tồn tại từ những năm sau chiến tranh chống Mỹ dành độc lập dân tộc và thống nhất đất nước, nhu cầu xây dựng và kiến thiết các nhà máy, xí nghiệp ở mọi nơi trên mọi miền tổ quốc. Ngày nay, cùng với quá trình đô thị hóa và thực hiện Nghị quyết của Bộ chính trị là đến năm 2020 Việt Nam cơ bản trở thành nước công nghiệp. Các ngành công nghiệp khai thác, công nghiệp dầu khí, công nghiệp năng lượng, nhiệt điện, thủy điện, xi măng, hóa chất … còn rất nhiều việc phải làm. Việc nâng cao khả năng và phát huy nội lực nghiên cứu phát triển đồng thời thúc đẩy cơ khí trong nước phát triển là việc làm rất quan trọng. Các lượng ống chịu áp lực, bồn bề, lò lung Clinker (thường phải nhập ngoại), bao hơi (100% phải nhập) … khối lượng rất lớn. Việc nghiên cứu thành công một mặt góp phần nâng cao cơ sở lý luận khoa học trong việc chế tạo các sản phẩm từ máy lốc, mặt khác thúc đẩy việc tự chế tạo máy lốc trong nước, ổn định sản xuất và tiết kiệm ngoại tệ là điều cần làm cho Việt Nam trong hoàn cảnh hiện nay.

1.2.3.  Tìm hiểu về các loại máy uốn nhôm hiện có.

     Cùng với nhu cầu về các thiết bị đường ống ngày càng cao và đòi hỏi kích thước lớn mà khối lượng lại nhẹ trong khi đó các phương pháp cán ống chưa thể đáp ứng được. Để đáp ứng được việc sản xuất chế tạo các đường ống có kích thước lớn cần phải được thực hiện trên các máy uốn ống  nhôm.

Đây là một số ưu điểm mà cho ta thấy máy uốn tấm 4 trục có hiệu quả và đảm bảo tính kinh tế cho việc chế tạo:

+ Kết cấu máy đơn giản, làm việc có năng suất cao.

+ Dụng cụ chi tiết dễ chế tạo, dễ mua.

+ Đảm bảo tính kinh tế cao, dễ sửa chữa.       

Nguyên lý hoạt động:

Sau khi chuẩn bị song vật liệu ta tiến hành cuốn. Phôi được đưa vào khe hở giữa hai trục dưới và trên và bắt đầu khởi động máy để cuốn. khởi động động cơ để ép hai trục dưới lên tạo độ cong cho phôi và trục trên chuyển động quay tròn để cuốn phôi. Trục cuốn có thể quay hai chiều để cuốn phôi chạy tới chạy lui cho đến khi sản phẩm ống được hình thành thì kết thúc một quá trình cuốn.

  So với máy cuốn 3 trục, ở đây ta có thể lốc được các ống có chiều dày khác nhau qua khe hở giữa hai trục uốn I và II. Ngoài ra so với máy cuốn 3 trục không thể uốn cong đoạn đầu của phôi trong khi may lốc 4 trục có thể làm được và làm biến dạng đều trên toàn bộ bề mặt của phôi, thông qua việc điều chỉnh lực ép của hai trục bên lên phôi.

Tuy nhiên, máy lốc 4 trục cũng còn nhiều hạn chế như:

+ Hệ thống điều khiển phức tạp, cơ cấu không gọn do vừa điều khiển bằng cơ khí

+ Giá thành chế tạo cao.

+ Chiếm nhiều không gian trong nhà xưởng.

Mặc dù vậy, máy cũng có những ưu điểm vượt trội:

+ Năng suất hoạt động lớn vì tính linh hoạt của máy cao.

+ Có thể cuốn được những ống có đường kính lớn và chiều dày khác nhau và đảm bảo độ chính xác cao.

-         Một số máy uốn tấm thường gặp:

                               Hình 1: Máy uốn tấm dạng côn

Hình 2: Máy uốn tấm thủy lực 3 trục

1.2.4.  Khái niệm về máy lốc 4 trục điều khiển bằng động cơ dạng tròn

Máy uốn tấm là một thiết bị gồm các cặp lô có profin giống prôfin của sản phẩm, được dẫn động bởi động cơ, nhờ sự chuyển động của các cặp lô tạo hình này mà vật liệu (nhôm tấm) sau khi di chuyển qua các cặp lô sản phẩm sẽ có được hình dáng như đã thiết kế. Máy uốn thực chất là một dạng máy gia công nguội, dưới dạng gia công bằng áp lực (phương pháp gia công không phoi). Quá trình tạo hình prôfin sản phẩm là quá trình gây biến dạng dẻo dưới tác dụng của ngoại lực (nhờ vào các lô cuốn).

   Sản phẩm của máy uốn tấm đa dạng và phong phú (đặc trưng của nó là mặt cắt ngang (prôfin) của sản phẩm không thay đổi theo chiều dài), và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế như: tấm lợp, các chi tiết hình ống, thùng phi, nồi hơi, bao hơi nhiệt điện, ống dẫn nhiên liệu lỏng, khí, hơi trong công nghiệp dầu khí, vỏ lò lung Clinker trong công nghiệp xi măng..., kích thước của sản phẩm có thể đạt tới 3000mm chiều rộng và uốn các tấm có chiều dài hàng chục mét, các chi tiết có prôfin hình tròn có thể đạt đường kính đến 10 000 mm (10m).

   Hiện nay có rất nhiều dạng máy uốn tấm, ở nước ta cũng có một số cơ sở sản xuất máy lốc, tuy nhiên với điều kiện sản xuất đơn chiếc, giá thành đắt nên chỉ sản xuất những dạng máy lốc gia công những sản phẩm có prôfin đơn giản như: U, C, tròn, dạng sóng (tấm lợp), tuy nhiên để tập trung vào nội dung chính đề tài nên chỉ xin tập trung vào khả năng công nghệ của máy lốc 4 trục, bắt đầu bài toán uốn cơ bản là lốc trụ tròn, từ đó căn cừ vào đó để lên phương án và nguyên lý cho các dạng uốn khác như uốn tự do,uốn vuông, uốn e líp, uốn côn …Dưới đây là một số biên dạng sản phẩm của máy uốn tôn 4 trục.

 Phân loại máy uốn:

 Máy uốn có nhiều loại, mỗi loại lại có một đặc tính riêng biệt, khi thiết kế phải tìm hiểu và chọn được kiểu máy phù hợp với nhiệm vụ thiết kế. Để có được sơ đồ động tối ưu, dưới đây ta đưa ra một số dạng máy lốc thường dùng để gia công sản phẩm có biên dạng ‘C’.

a. Máy lốc điều khiển bằng thuỷ lực:

  Ở một số máy lốc lớn, kích thước của trục lớn người ta sử dụng hệ thống thuỷ lực để điều chỉnh, căn chỉnh trục....Tuy hệ thống thuỷ lực có giá thành cao nhưng dễ tìm mua trên thị trường, cho nên nhiều máy do việt nam sản xuất chủ yếu dùng hệ thống bằng thuỷ lực.

 

                                        Máy uốn tấm thủy lực

b. Máy uốn được điều khiển động cơ điện:

- Một số ống nhỏ, kích thước trục vừa phải thì người ta sử dụng hệ thống điều khiển bằng động cơ điện, tuy điều chỉnh trục bằng tay nhưng động cơ điện có giá thanh rẽ và rất dễ tìm mau trên thị trường nên cũng rất được ưa chuộn trên thị trường Việt Nam.

Máy uốn tôn điều khiển bằng động cơ điện

c. Một số máy uốn khác:

  Những sản phẩn có profin đơn giản, yêu cầu độ chính xác không cao, kích thước nhỏ..., người ta thiết kế những loại máy lốc đơn giản nó chỉ gồm một giá cán mang từ 4 đến 6 cặp lô cán tạo hình và được dẫn động cơ điện.... Mọi thao tác đều phải có sự tham gia của các công nhân.

Máy uốn tấm bằng thủy lực

1.2.5. Kết luận

 Việc nghiên cứu máy uốn 4 trục là cần thiết trong hoàn cảnh hiện tại, phù hợp chung với xu hướng phát triển ngành cơ khí Việt Nam, đồng thời thúc đẩy công tác nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ làm chủ về công nghệ lốc 4 trục, nâng cao năng lực chế tạo cơ khí trong nước, tạo công ăn việc làm cho người lao động, tiết kiệm ngoại tệ nhập khầu thiết bị.

2. Tình hình sử dụng nhôm nước ta hiện nay

    - Vật liệu tổ hợp nhôm là loại vật liệu mới được sử dụng tại Việt Nam trong những năm gần đây. Tuy nhiên, ở châu Âu và một số quốc gia phát triển khác thì đã được sử dụng trên ba mươi năm. Thực tế đặt ra, nhu cầu về các loại vật liệu mới có tính chất ưu việt hơn ngày càng lớn. Trong đó, nghiên cứu vật liệu tổ hợp ở nước ta mới chỉ phát triển trong vài chục năm trở lại đây, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp nhôm trong nước còn khá mới mẻ.

-        Nhôm tấm là những miếng nhôm được tạo thành dưới dạng tấm với nhiều kích thước khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và sản xuất. Với cấu tạo vô cùng chắc chắn của nguyên tố Al và màng nhôm oxit vô cùng bền vững; khi chúng liên kết với nhau sẽ có màu trắng bạc rất bắt mắt và dễ nhận biết; có tính chống ẩm tốt và tính chống ăn mòn vô cùng cao. Bởi những đặc tính tốt được ứng dụng nhiều trong các ngành sản xuất, dân dụng, cơ khí.

-        Đặc tính của nhôm tấm:

• Khối lượng riêng nhỏ chỉ bằng 1/3 thép nên nhôm được ứng dụng trong các ngành chú trọng đến trọng lượng.
• Kích thước khác nhau phù hợp với từng nhu cầu sử dụng và sản xuất.
• Có độ dày khác nhau tạo nên cấu trúc tốt nhất.
• Có màu trắng bạc.
• Dẫn nhiệt cao, chịu nhiệt tốt.
• Chống ẩm và chống ăn mòn cao bởi màng oxit Al₂O₃ rất xít chặt.
• Có nhiệt độ nóng chảy thấp.
• Dễ gia công, dễ anot.
• Khó biến dạng khi đã định hình.
• Độ chính xác kỹ thuật cao.

-        Ứng dụng của nhôm tấm:

• Chế tạo máy: gia công chi tiết máy…
• Điện tử: bọc bảo ôn, bao bì, dây điện, vi mạch,….
• Công nghiệp bán dẫn.
• Công nghiệp luyện kim.
• Công nghiệp nặng: chi tiết máy đòi hỏi tính chịu nhiệt cao, tản nhiệt,…
• Công nghiệp hàng không vũ trụ: gia công vỏ tên lửa
• Vận tải: chi tiết máy xe oto, xe máy, đóng tàu,…
• Trang trí nội thất – ngoại thất.
• Dân dụng – gia dụng: tủ lạnh, lò vi sóng, thiết bị âm thanh,….
• Hàng tiêu dùng: điện thoại, máy ảnh,….
• Nguyên liệu tạo nên bột pháo hoa,….

-        Một số loại nhôm tấm:

• Nhôm A1050 – H18: với thành phần Al chiếm tỉ lệ cao 99,5% tạo nên độ cứng cho nhôm. Có độ sáng bóng cao.
• Nhôm A1050 – H0: có độ mềm nên rất dễ uốn cong ( hay gọi là nhôm dẻo).
• Nhôm A1050 – H14: có cấu trúc tốt nhất, bền nhất hiện nay, có độ dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn và chống ẩm tốt. Là loại nhôm được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
• Nhôm cuộn.
• Nhôm tổng hợp.
• Ngoài ra, còn có một số mẫu nhôm A7075, A3003, 5052, 6061,…

-        Một số hình ảnh về nhôm tấm:

-        Hình ảnh về các nhà máy sản xuất nhôm:

2.1 Tổng quan về tình hình sử dụng nhôm ống của nước ta.

- Nhôm ống có tầm ảnh hưởng khá quan trọng đến

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG

2.1. Tạo hình chi tiết dựa trên biến dạng dẻo kim loại

 Trong kim loại, các nguyên tử (Ion) tồn tại lực tác dụng tương hỗ, gồm các lực đẩy và lực kéo. Tại một nhiệt độ nhất định chúng dao động quanh vị trí cân bằng. Nhờ vậy, vật thể tồn tại với một hình dáng kích thước nhất định. Theo quan điểm năng lượng, các nguyên tử tồn tại ở vị trí năng lượng tự do thấp nhất, tuỳ thuộc cấu trúc tinh thể. Các nguyên tử ở mạng tinh thể lập phương thể tâm (LPTT) có năng lượng tự do cao hơn, trong khi đó ở mạng lập phương diện tâm (LPDT), năng lượng tự do thấp hơn.

  Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc nhiệt độ, làm thay đổi thế năng của nguyên tử, các nguyên tử rời khỏi vị trí cân bằng. Ta có thể nhận thấy thông qua sự thay đổi kích thước của vật thể. Lực càng lớn, nhiệt độ càng cao, thể năng càng tăng. Nếu năng lượng làm nguyên tử cách xa nhau, khi năng lượng không đủ vượt qua một giá trị nhất định, ngưỡng lớn nhất, sau khi th‹i lực hoặc giảm nhiệt, các nguyên tử quay về vị trí ban đầu. Sự dịch chuyển của các nguyên tử tạo ra sự biến dạng.

  Nhờ biến dạng dẻo ta có thể thay đổi hình dạng, kích thước kim loại tạo lên nhiều chủng loại phong phú đáp ứng tốt yêu cầu sư dụng.

  Khi biến dạng đàn hồi các nguyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảng cách nhỏ (không quá một thông số mạng), thông số mạng tăng từ a đến a + Da, tức chưa sang vị chí cân bằng mới nên khi bỏ tải trọng lại trở về vị trí cân bằng cũ. Biến dạng đàn hồi xảy ra do cả ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp. Khi biến dạng dẻo các nguyên tử dịch chuyển đi khoảng cách lớn hơn (quá một thông số mạng ) nên khi bỏ tải trọng nó trở về vị trí cân bằng mới. Biến dạng dẻo chỉ xảy ra do ứng tiếp. Biến dạng dẻo thường xảy ra bằng cách trượt, đôi khi xảy ra bằng song tinh .

2.2 Biến dạng dẻo (kim loại)

  Dưới tác dụng của lực cơ học bên ngoài khi mà F_{cơ học} > F_{đàn hồi} độ biến dạng tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng không bị mất đi mà vẫn còn một phần. Biến dạng này được gọi là biến dạng dẻo.

 Nhờ biến dạng dẻo ta có thể thay đổi hình dạng, kích thước kim loại tạo lên nhiều chủng loại phong phú đáp ứng tốt yêu cầu sư dụng.

  Khi biến dạng đàn hồi, các nguyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảng cách nhỏ (không quá một thông số mạng), thông số mạng tăng từ a đến a + Da tức là chưa sang tới vị trí cân bằng mới nên khi bỏ tải trọng sẽ chuyển về vị trí cũ. Khi biến dạng dẻo các nguyên tử dịch chuyển đi khoảng cách lớn hơn ( quá một thông số mạng ) nên khi bỏ tải trọng nó trở về vị trí cân bằng mới. Biến dạng dẻo chỉ xảy ra do ứng tiếp. Biến dạng dẻo thường xảy ra bằng cách trượt, đôi khi xảy ra bằng song tinh 

2.2.1. Trượt:

  Trượt là một quá trình chuyển động tương đối giữa hai phần tinh thể, ở đây sự chuyển dịch tương đối bao hàm một loạt mặt hoặc lớp mỏng tạo thành dải trượt, ở những vùng trung gian giữa các mặt trượt không có biến dạng. Thực nghiệm cho thấy, khoảng cách giữa các mặt trượt có giá trị khoảng 1µm, trong khi đó khoảng cách giữa các lớp nguyên tử khoảng 1 - 10µm. Trượt xảy ra trên một vùng, tạo thành một mặt, chiều dày của mặt bằng đường kính nguyên tử. Mặt này được gọi là mặt trượt, mặt này luôn song song với mặt tinh thể. Trượt chỉ xảy ra trên một số mặt và phương tinh thể nhất định. Trên phương và mặt tính thể này thường có mật độ nguyên tử dày đặc nhất hay ở trên đó có lực liên kết giữa các nguyên tử là lớn nhất so với mặt và phương khác. Trượt phải khắc phục lực tác dụng tương hỗ giữa các mặt tinh thể (giữa các nguyên tử trên hai mặt nguyên tử) phương trượt là phương có khoảng cách giữa các nguyên tử là nhỏ nhất.

     Trượt sảy ra dưới tác dụng của ứng suất tiếp, sao cho các dãy nguyên tử trong quá trình trượt vẫn giữ được mối liên kết. Nếu không có mối liên kết đó, biến dạng dẻo sẽ dẫn đến phá hủy. Bất kỳ một kiểu mạng tinh thể nào, trượt xảy ra trên một mặt trượt và theo một số phương trượt nhất định. Tổng hợp mặt trượt – phương trượt gọi là hệ trượt.

2.2.2. Song tinh:

      Một cơ chế thứ hai dẫn đến biến dạng dẻo trong tinh thể đó là sự tạo thành song tinh cơ học (cần phân biệt với sự tạo thành song tinh khi có chuyển biến ostenit). Khi ứng suất tiếp t đạt tới một giá trị tới hạn nào đó thì một phần của mạng tinh thể sẽ xê dịch đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt phẳng.

     Song tinh cũng giống như trượt chỉ xảy ra trên các mặt và các phương xác định.

     Song tinh cã những đặc điểm sau:

 - Giống như trượt sự tạo thành song tinh chỉ xảy ra dưới tác dụng của ứng suất tiếp khác với trượt là việc tạo thành song tinh kèm theo sự thay đổi phương mạng của phần tinh thể bị xê dịch.

  - Khoảng xê dịch của các nguyên tử tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa chúng với mặt song tinh và có trị số nhỏ hơn so với khoảng cách nguyên tử.

   Ứng suất cần thiết đẻ tạo thành đối tinh cơ học thường lớn hơn ứng suất cần thiết để gây ra trượt. Bởi vậy nói chung trượt sẽ xảy ra trước và chỉ khi các quá trình trượt gặp khó khăn thì song tinh mới tạothành; ví dụ như trường hợp biến dạng trong mạng lập phương thể tâm ở nhiệt độ thấp hoặc tốc độ biến dạng lớn (khi đó giới hạn chảy tương đối cao) . 

   Vì xê dịch của các nguyên tử khí tạo thành sóng tình nhỏ nên sống tình không dẫn đến một mức độ biến dạng dẻo đáng kể trong tinh thể (chỉ mấy %). Nếu cùng với sóng tình còn xảy ra trược thì trược sẽ đóng vai trò chính trong quá trình biến dạng dẻo. Trong các tinh thể liên kết đồng hoá trị như Bị, Sb … toàn bộ biến dạng dẻo cho đến lúc phá huỷ chủ yếu do sống tình tạo nên, vì thế mức độ biến dạng dẻo trong các tinh thể đó rất nhỏ, chúng được coi là những vật liệu giòn.

2.3. Sơ bộ về phương pháp, công nghệ uốn

Mô phỏng quá trình uốn

2.3.1- Khái niệm uốn:

Uốn là biến phôi liệu phẳng thành vật cong hay vật đã cong thành cong thêm dưới tác dụng của lực ép của chày và khuôn cối làm cho vật liệu biến dạng dẻo để đạt dược hình dạng cần thiết.

Nguyên lý cơ bản của uốn trong dập nguội cũng giống như uốn trong sức bền: chỉ trong phạm vi biến dạng đàn hồi tức là sau khi thôi tác dụng của lực thi vật liệu trở lại hình dạng cũ còn uốn trong dập nguội thì yêu cầu biến dạng dẻo, khi bỏ ngoại lực tác dụng, vật liệu vẫn ở trạng thái uốn cong mà không trở về trạng thái cũ.

Khi nghiên cứu kỹ một sản phẩm uốn ta thấy những vấn đề sau:

-  Khi uốn cong mặt trong của nguyên vật liệu (mặt tiếp xúc với chày ) thì bị tác dụng nén lại; còn mặt ngoài (mặt tiếp xúc với chày) thì bị kéo dài.

- Ở giữa mặt ngoài và mặt trong của nguyên vật liệu có một lớp trung gian không bị khéo và bị nén, ta gọi là lớp trung. Nếu trên cạnh vật liệu: trước khi uốn ta kẻ những ô vuông ở phần thẳng không thay đổi còn những ô vuông ở phần uốn cong thì bị biến dạng thành hình thang. Các vạch ngang tính từ tâm ra thì vạch ở ngoài cũng dài ra rất nhiều ; vạch trong cũng ngắn lại nhiều chỉ có đường OO’ là không thay đổi mà ta gọi là lớp trung gian.

+ Trong quá trình uốn đặc biệt là đối với tấm vật liệu hới dày chiều rộng mép ngoài sẽ giảm đi, còn mép trong chiều rộng sẽ tăng lên. Khi tấm vật liệu tương đối lớn( lớn hơn chiều dày từ 20 ¸ 30 lần ) thì hiện tượng này chỉ trông thấy ở mép tấm vật liệu.

+ Chiều dày vật liệu chỗ uốn sẽ giảm mỏng.

x =  hệ số giảm mỏng khi uốn 90⁰( thép 10 – 20 )   

            t₁ là chiều dày nguyên vật liệu sau khi uốn

             t là chiều dày nguyên vật liệu trước khi uốn

+  Sau khi uốn cong cơ lý tính của  bộ phận uốn cong thay đổi, độ cứng tăng lên, ứng suất tăng lên, ngoài ra bộ phận uốn cong của sản phẩm nguội, tăng nhiệt độ sẽ làm cho các tinh thể kết tinh thô to, cho nên không thể lấy bộ phận uốn cong để làm tiếp được.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH

3.1. Sơ đồ động của máy và các cụm chi tiết chính

 - Khung máy: Được làm bằng kết cấu thép và được tổ hợp, đủ cứng vững để đảm an toàn trong quá trình vận hành. Các khoảng cách và cách bố hệ lỗ, khoảng cách lắp ráp, khoảng cách an toàn theo tiêu chuẩn

 - Hệ trục lăn: Gồm  4 trục, được bố trí dựa trên nguyên lý chung của máy. Trục số I là trục trên, trục số II là trục dưới, trục số III là trục bên phía trái, trục IV là trục bên phải. Các trục uốn được tính toán, bố trí phù hợp với điều kiện uốn tiêu chuẩn theo bài toán ban đầu. Từ đó ta có thể tính toán và áp dụng cho việc uốn các sản phẩm khác theo yêu cầu.

3.2. Tính toán các thông số lực và trục uốn.

  Để tính toán được công suất động cơ trước hết ta phải biết được công suất các trục tạo hình, vì vậy ta phải xuất phát từ cách tính kích thước phôi và tính lực tạo hình.

 

3.2.1. Tính toán phôi

 Để có được kích thước sản phẩm theo yêu cầu, bước quan trọng đầu tiên là phải tính toán cụ thể được kích thước ( bề rộng ) của dải vật liệu tạo hình, khi biết được bề rộng của phôi ban đầu ta mới có thể thiết kế cụ thể chiều dài của quả lốc, kích thước của bàn dẫn phôi.

-        Thể tích lớn nhất của phôi uốn:

V= a.B.h = 450*6*471=1271700mm³

s_ch = 85 (N/mm²) ; HB = 25 ; [s]_u = 145 (N/mm²) .

3.2.2. Tính toán trục chính

 s_ch =  360 (N/mm²) ; HB = 23 ; [s]_u =610 (N/mm²) .

+ Chọn D = 60 (mm) làm đường kính trục làm việc.

+ Chiều dài phần làm việc L = 450 (mm).

+ Đường kính cổ trục cán: d = (0,7 - 0,75)D

Chọn d = 20 (mm).

+ Giới hạn bền uốn cho phép của vật liệu làm trục uốn. [s]_u = 610 (N/mm²) .

3.2.2. Tính toán lực tác dụng lên trục chính

3.2.4. Chọn đường kính 2 trục bên và trục dưới

- Ta chọn đường kính trục dưới và 2 trục bên bằng với đường kính trục chính:

          + D = 60(mm)

          + L = 450 (mm).

3.2.5. Tính toán thiết kế động cơ cho trục chính.

- Công suất cần truyền cho trục chính:

          + N == 0.292Kw

ðChọn động cơ :

+ Vận tốc đầu vào : 1450 vòng/phút

+ Vận tốc đẩu ra: 30 vòng/phút

          + Động cơ 1 ngựa: 0.75Kw

3.3. Chọn ổ lăn.

* Ổ đỡ:

-   Do ổ làm việc với tải trọng lớn và vận tốc bé nên người ta chọn ổ trượt cho máy. ổ trượt được dùng nhiều trong máy uốn vì chịu lực va đập tốt, ổ trượt còn làm việc tốt trong các môi trường nước và các môi trường ăn mòn khác.

-   Ổ đỡ trục là bộ phận trực tiếp đỡ trục uốn, là nơi chịu tác dụng của các lực đặt trên trục. Nhờ có ổ đỡ trục mà trục uốn có một vị trí xác định trong máy và quay trong một trục tâm đã định.

-   Bề mặt ổ luôn tiếp xúc với cổ trục uốn cho nên phải làm bằng vật liệu có hệ số ma sát nhỏ như đồng thanh, babit 83, bakêlit vv…

=> ta chọn ổ lăn ký hiệu: 36540 có:

                    + d = 20mm

                    + D = 47mm

                    + b = 14 mm
3.4. Chọn xích
-   Ta có:
A= 551mm
Z₁=Z₂=44
Pt= 12,7
*Số mắc xích:

X== 132 (mắc xích)

^{*Chiều dài xích:
L= X.Pt= 132.12,7= 1676,4 mm}

^{*Tỉ số truyền:
V}₁= V₂= V_x=> N₁.Z₁.Pt= N₂.Z₂.Pt
=>i = =  = 1

3.5 Các cơ cấu máy
3.5.1. Cụm điều khiển

  a) Sơ đồ nguyên lý

    1                        2                       3                                 4

                    
(1) Nối trục

(2) Trục chính

(3) Trục lulô

(4) Ổ bi

b) Nguyên lý hoạt động:
- Cơ cấu truyền lực bằng động cơ. Động cơ (30v/p) truyền động vào trục chính (2) thông qua nối trục (1). Khi cho phôi tấm vào bắt đầu uốn trục, ta điều chỉnh góc uốn làm cho hai trục lulô (3) và trục dươi quay theo tác dụng lực vào chi tiết để uốn tròn ống. Ngoài ra động cơ có thể đảo chiều để thuân tiện hơn trong việc uốn phôi và lấy phôi.

c) Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm: + Nguyên lí hoạt động đơn giản
                   + Bề dày uốn lớn do nhờ vào sức kéo của động cơ thay vì sức người

-Nhược điểm: + Độ chính xác thấp
                       + Không xác định được sai số đàn hồi sau khi uốn

3.5.2. Cụm tăng đưa và xích tăng đưa

1) Xích

a) Sơ đồ nguyên lý

Trong đó:
(1) Bánh xích bị động
(2) Đây xích
(3) Bánh xích chủ động

(4) Tay quay

(5) Bánh xích tăng đưa

(6) Tấm rãnh hột xoài

 

b) Nguyên lý hoạt động:
    Sau khi cho phôi tấm vào giữa trục chính và trục dưới ta sử dụng cụm tăng đưa để tăng giảm khoảng cách giữa trục và phôi để dễ dàng uốn tấm

c) Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm: + nguyên lý hoạt động, kết cấu đơn giản
                   + Dễ dàng sử dụng, lại đơn giản trong sản xuất
- Nhược điểm: + Sử dụng sức của công nhân nên tốn thời gian khi căn chỉnh khoảng cách

                             
2) Cụm tăng đưa
a) Sơ đồ nguyên lý                 (1)            (5)              (2)                       (3)             (4)

Trong đó:
(1) Xích
(2) Trục vít
(3) Bánh xích
(4) Tay quay
(5) Bánh xích bị động

b) Nguyên lý hoạt động:
- Khi ta quay tay quay (4) sẽ làm quay bánh xích (3) và xích (4), xích quay kéo theo bánh xích bị động (5) quay. Bánh xích ăn khớp ren với trục vít (2) nên khi bánh xích quay trục vít (2) sẽ làm trục vít tịnh tiến để đưa 2 trục giữa của máy lên xuống tạo ra bán kính góc lượng của phôi.
c) Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm: + Dễ thao tác
                   + Đa dạng về kích thước (đường kính,…) của ống.
- Nhược điểm: + Độ chính xác của bán kính góc lượng tương đối thấp.

....

CHƯƠNG V: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG MÁY

5.1. Cách lắp đặt.

Trình tự lắp máy:

- Thân máy dược định vị bằng 4 thanh sắt chữ V, hàn ở hai đầu của máy và được lắp cố định với bệ bê tông bằng các bu lông đã gắn sẵn các bu lông nền theo đúng kích thước lỗ khoan trên bệ máy.

- Lắp các gugiong hai đầu ren liên kết thân máy để tăng cứng vững. Chú ý các đai ốc không được xiết chặt nhằm tạo khe hở.

- Lắp các gối đỡ vào trục cuốn chủ động, tiếp đến là lắp các bánh răng tạo điều kiện cho các bánh răng ăn khớp được dễ dàng. Tiến hành lắp trục cuốn trên.

5.2.  Vận hành.

Các công nhân dưới 18 tuổi không được tiếp xúc với máy.

Đối với người vận hành:

- Có gấy chứng nhận làm việc trên máy.

- Biết rõ chức năng và làm việc trên máy một cách thành thạo.

- Nắm được các tính chất cơ bản của vật liệu phôi.

 Máy sau khi lắp xong phải được chạy thử không tải một thời gian. Sau đó xiết chặt lại các bu lông lắp ráp trước khi cho máy chạy có tải.

 Trong quá trình sản xuất cần chú ý những điểm sau:

- Trước khi làm việc:

 + Kiểm tra các bộ phận truyền động, ly hợp, phanh hãm và hệ thống điện có an toàn không ?

 + Kiểm tra các thiết bị điều khiển, nắp che chắn và đặc biệt là vấn đề bôi trơn các bộ phận có được đảm bảo hay không? Nếu cần thiết phải tiến hành bơm dầu mỡ vào các ổ đỡ, rãnh trượt.

- khi làm việc.

 + Công nhân đứng máy phải mang đầy đủ bảo hộ lao động, gọn gàng.

 + Điều kiện làm việc phải gọn gàng, sạch sẽ tạo điều kiện cho việc thao tác dễ dàng, nhanh chóng và thuận tiện.

 + Phôi phải lắp vào trục cuốn rồi mới khởi động máy làm việc.

-  Sau khi làm việc.

 + Làm vệ sinh xung quanh khu vực máy gọn gàng.

 

+ Cắt cầu dao máy để tránh người lạ xâm nhập và vận hành máy.

5.3. Bảo dưỡng.

Bảo dưỡng máy theo định kỳ các bộ phận chuyển động quay của máy, bộ phận truyền bánh răng ngoài, ổ lăn, bạc lót gối đỡ được bôi trơn bằng mỡ. Trong hộp giảm tốc các bộ truyền được bôi trơn bằng dầu và kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn để tăng tuổi thọ của máy.

5.5. Khắc phục sự cố.

- Điều chỉnh lại khoảng cách.

- Thay các chi tiết đã sử dụng lâu, bị mòn, hỏng.

- Quấn lại động cơ sau khi cháy.

- Điều chỉnh lại khoảng cách trục ép với các trục cuốn bằng vít me.