Đồ án Thiết kế máy cán tole sóng vuông

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP "THIẾT KẾ MÁY CÁN TOLE SÓNG VUÔNG” MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG1 NHỮNG VẤN ĐỀ TỔNG QUAN 1.1.CÁC LOẠI SẢN PHẨM TOLE 3 1.2. NHU CẦU VỀ TẤM LỢP……………………………………………. 4 1.3 THÔNG SỐ CÁC LOẠI SÓNG TOLE…………………………………5 1.4 QUAN SÁT BỀ MẶT TẤMLỢP ………………………………………6 CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG VUÔNG 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI………………………………………………………………………8 2.2. LÝ THUYẾT CÁN…………………………………………………..14 2.3. QUÁ TRÌNH UỐN KIM LOẠI ……………………………………16 2.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY CÁN TÔN TẠO SÓNG……….23 2.5. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CON LĂN…………………….26 2.6. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG VUÔNG……………………………………………………………………30 2.7. PHƯƠNG ÁN CHỌN BỘ TRUYỀN ĐỘNG………………………41 2.8. SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY………………………………….46 2.9 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ CHỌN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC……………………………………………………………………….48 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN BỔ TRỢ VÀ KẾT LUẬN 3.1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY VÀ CÁC BỘ PHẬNCẦN THIẾT..55 3.2.TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY..................................................55 3.3. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH…………………………………...68 3.4. THIẾT KẾ TRỤC CÁN …………………………………………….76 3.5 TÍNH CHỌN MỐI GHÉP THEN .....................................................93 3.6 TÍNH TOÁN CHỌN Ổ ĐỠ …………………………………………95 3.7. THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH KHE HỞ TRỤC CÁN …….96 3.8. THIẾT KẾ THÂN MÁY CÁN……………………………………...98 3.9. BÔI TRƠN VÀ BẢO DƯỠNG……………………………………..99 3.10.AN TOÀN KHI SỬ DỤNG………………………………………....99 MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, dân số ngày càng tăng, các cơ sở sản xuất và kinh doanh ngày càng mở rộng. Vì thế nhu cầu về tấm lợp bao che cho các toà nhà, các nhà xưởng, kho tàng, lán trại... ngày càng cao đặc biệt là tấm lợp bằng tole. Và hiện nay tole là một loại vật liệu tối ưu dùng để thay thế cho các loại tấm lợp có nhiều nhược điểm về mặt môi trường và sức khỏe cũng như tính thẩm mỹ cho người sử dụng như ferocimen, ngói, nhựa PVC... Với tấm lợp bằng tole còn có ưu điểm làm giảm khối lượng khung sườn đáng kể, thời gian sử dụng lâu dài, quá trình bao che, thay thế đơn giản, nhanh gọn. Trong khi đó nước ta đang có gần 90 triệu dân với một nền kinh tế đang trên đà phát triển, với dân số đông như vậy cộng với sự phát triển của nền kinh tế nhiều thành phần. do vậy nhu cầu về tấm lợp trong xây dựng dân dụng và công nghiệp rất cao, đặc biệt là tấm lợp bằng tole. Nhưng do máy móc, thiết bị dùng để sản xuất tấm lợp bằng kim loại trước đây hầu như chúng ta đều phải nhập từ nước ngoài như: Nhật Bản, Đài Loan... với giá thành rất cao do đó không kinh tế. Còn bây giờ thì chúng ta đã thiết kế được máy cán tole sóng nhưng số lượng còn ít và tính công nghệ chưa cao. Cho nên việc thiết kế chế tạo, cải tiến máy cán - uốn tole tạo sóng là điều hết sức cần thiết và có ý nghĩa thiết thực. Xuất phát từ những lý do trên và là công dân của một nước đang phát triển nên phải góp phần mình cho công cuộc phát triển nền kinh tế, công nghiệp nước nhà, hạ giá thành thiết bị và tạo ra một thiết bị sản xuất công nghiệp cho cả nước. Vì vậy em đã được Thầy giáo hướng dẫn giao cho nhiệm vụ ‘’THIẾT KẾ MÁY CÁN TOLE SÓNG VUÔNG’’. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Viết Ngưu cùng các thầy giáo trong khoa Cơ Khí đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Đà Nẵng,ngày 4 tháng3 năm 2010 Sinh viên thực hiện Dương Tấn Thảo CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ TỔNG QUAN Hiện nay các loại tole được dùng để cán tạo sóng gồm có tole lạnh, tole sơn, tole mạ kẽm. Kích thước của các loại tole này như sau: Tole có chiều dày từ 0,1 ¸ 1,0 mm, chiều rộng từ 900 ¸ 1200 mm, để tạo điều kiện cho việc vận chuyển phôi được dễ dàng, các nhà máy cán thép sản xuất ra tấm kim loại và cuộn lại thành cuộn lớn, với khối lượng 1 cuộn gần 5 tấn có chiều dày và chiều rộng nhất định. Trước đây các loại tole cuộn này thường được nhập từ nước ngoài như BHP của Australia, POMINI của Italia, SMS của Đức, VAI của Áo, NKK và KAWASAKI của Nhật, ANMAO của Đài Loan, Trung Quốc, còn hiện nay trong nước đã có nhiều Công ty sản xuất được tole này như Công ty tole Phương Nam khu công nghiệp Biên Hoà Đồng Nai, Công ty tole Hạ Long - Quảng Ninh, Công ty tole Hoa Sen - Cần Thơ... Các loại tole này có giá thành thấp hơn tole nhập ngoại cùng kích thước và trọng lượng nhưng chất lượng không thua các loại tole nhập ngoại. Các cuộn tole này đã có sẵn lớp bảo vệ chống ôxy hoá như mạ kẽm, sơn màu... Kích thước các loại tole như sau: [Bảng 1 - 1] Chiều dày tole (mm) Tole đen Tole mạ kẽm Tole màu 0.21 0.23 0.25x1200 0.26 0.28 0.30x1200 0.31 0.33 0.35x1200 0.36 0.38 0.40x1200 0.41 0.43 0.45x1200 0.46 0.48 0.50x1200 0.50 0.52 0.54x1200 0.55 0.57 0.59x1200 0.72 0.75 0.77x1200 (Trích theo kích thước tole Phương Nam) Trước đây các tấm lợp sử dụng trong nước đều nhập từ nước ngoài và đa số là của Mỹ, vật liệu làm chúng thường là bằng nhôm, thép dẻo. Nên các tấm lợp này có độ bền rất cao, chịu tác động của môi trường tốt, thời gian sử dụng rất lâu dài. Đa số các tấm lợp này đều có dạng sóng tròn, sóng vuông chiều dài thường là 2.4, 3.0, 3.5(m) và chiều rộng thường là 0.8, 1.0, 1.2(m). Trong thời gian sau này thì trên thị trường xuất hiện nhiều loại tấm lợp khác nhau cũng được nhập từ nhiều nước khác nhau như Nhật, Đài Loan, Liên Xô cũ... với nhiều loại, hình dáng, kích cở, màu sắc khác nhau. Nhưng vật liệu chế tạo các tấm lợp này không còn tốt như ngày xưa nữa, vì giá thành vật liệu đắt. Nên người ta thường sử dụng thép có độ cứng cao hơn và được mạ lớp kẽm hay sơn phủ bảo vệ, do vậy mà độ bền cũng không thua kém gì so với tấm lợp bằng vật liệu tốt. Vì điều kiện khí hậu nước ta có độ ẩm cao, chịu mưa với hàm lượng axít cao nên các tấm lợp bằng kim loại được dùng thường bị oxi hoá bởi môi trường, nên bị hư hỏng và chủ yếu là rét, rỉ. Hiện nay có rất nhiều loại vật liệu khác nhau: + Loại bằng nhôm: Loại này đắt tiền, nhưng có ưu điểm là nhẹ, dẻo dễ cán, bền trong môi trường tự nhiên. Nhược điểm là chịu lực kém, nên cũng ít được sử dụng. + Loại bằng kẽm: Loại này bền cao, có tính dẻo tốt nhưng giá thành cao. + Loại bằng thép: Sử dụng thép carbon chất lượng trung bình với sb £ 400 MPa. Loại này kém bền trong môi trường không khí, dễ bị oxi hoá... để khắc phục hiện tượng trên, người ta thường mạ kẽm hoặc sơn tĩnh điện các cuộn phôi tấm. 1.2. CÁC LOẠI SẢN PHẨM TOLE Để tăng thêm độ cứng khi sử dụng làm tấm lợp, người ta phải tạo sóng cho tole, tuỳ theo nhu cầu sử dụng người ta tạo sóng cho tole là sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói. + Tole sóng vuông. Các loại tole này thường có 7 sóng, 9 sóng. Làm mái thẳng, mái vòm, chiều dày thường 0.21, 0.28, 0.35, 0.4, 0.5, 0.72(mm) b/ Tole sóng vuông: 1.3. NHU CẦU VỀ TẤM LỢP Ngày nay nhu cầu sử dụng các tấm lợp của con người để làm bao che cho các công trình dân dụng và công nghiệp ngày càng cao do đó đòi hỏi một lượng lớn tấm lợp trong đó có các tấm lợp bằng tole, các tấm lợp này phải đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng của con người. Trước đây hầu hết các tấm lợp được làm từ đất sét (ngói), phêroximăng hoặc nhựa PVC... những loại này có những nhược điểm như trọng lượng lớn nên đòi hỏi kết cấu khung sườn phải cứng vững, dễ vỡ, thời gian sử dụng ngắn, tính thẩm mỹ không cao nên giờ đây nó ít được sử dụng. Trong khi đó các loại tấm lợp bằng tole ngày càng được sử dụng nhiều để thay thế cho các loại tấm lợp trên vì nó khắc phục được những nhược điểm của các loại tấm lợp trên. Theo thống kê của các cơ sở sản xuất tole tấm lợp thì hiện nay hầu hết các công trình xây dựng sử dụng tole sóng làm tấm lợp. Điều này chứng tỏ tấm lợp bằng tole đang ngày càng đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng và dần thay thế các loại tấm lợp trước đây. - Ưu điểm: + Độ bền các tấm lợp cao hơn so với tấm lợp bằng phêroximăng, đất sét, nhựa PVC... + Thời gian sử dụng lâu hơn, khả năng chống lại tác hại của môi trường cao hơn. + Gọn nhẹ, có tính thẩm mĩ cao. + Khó hư hỏng, khó thấm nước. + Kết cấu sườn lợp gọn nhẹ, tiết kiệm được kết cấu khung sườn nhà. - Nhược điểm: + Gây tiếng ồn khi trời mưa. + Hấp thụ và truyền nhiệt vào công trình... Những nhược điểm trên hiện đã được khắc phục như sử dụng tole lạnh để giảm nhiệt hoặc dán tấm mousse để cách nhiệt và giảm độ ồn.. 1.3: THÔNG SỐ CÁC LOẠI SÓNG TOLE THƯỜNG DÙNG 1.3.1 : Đối với tole sóng vuông : + Tole khổ 914mm tạo tole 7 sóng Diện tích hữu dụng là : 125´6 = 750(mm) + Tole khổ 1200mm tạo 9 sóng Diện tích hữu dụng là : 125´8 = 1000(mm) + Biên dạng, các thông số tole sóng vuông như sau: 1.3.4 : Đối với tole vòng : Loại tole này được cán lại vòng sau khi đã cán tạo sóng, quá trình tạo vòng là do các khía được tạo trên hai lô cán. Bán kính vòng được thay đổi bởi lô cán đầu ra + Tole khổ 914mm tạo tole 7 sóng Diện tích hữu dụng là : 125´6 = 750(mm) + Tole khổ 1200mm tạo 9 sóng Diện tích hữu dụng là : 125´8 = 1000(mm) 1.4 : QUAN SÁT BỀ MẶT CỦA CÁC LOẠI TẤM LỢP BẰNG KIM LOẠI 1.4.1 : Vật liệu và độ bền Trước đây các tấm lợp mà sử dụng trong nước ta đếu từ nước ngoài đa số là của Mĩ, vật liệu làm chúng thường là bằng nhôm, thiết, thép dẻo. Nên các tấm lợp này có độ bền rất cao, chịu tác động của môi trường tốt, thời gian sử dụng rấtt lâu dài. Đa số các tấm lợp này đều có dạng sóng tròn, sóng vuông chiều dài thường là 2.4, 3.0, 3.5(m) và chiều rộng thường là 0.8, 1.0, 1.2(m). Trong thời gian sau này thì trên thị xuất hiện nhiều loại tấm lợp khác nhau cũng được nhập từ nhiều nước như Nhật, Đài Loan, Liên Xô cũ ... với nhiều loại, hình dáng, kích cở, màu sắc. Nhưng vật liệu chế tạo các tấm lợp này không còn tốt như ngày xưa nữa, vì giá thành vật liệu đắt. Nên người ta thường sử dụng thép có độ cứng cao hơn và được mạ lớp kẽm hay sơn phủ bảo vệ, do vậy mà độ bền cũng không thua kém gì so với tấm lợp bằng vật liệu tốt. Vì điều kiện khí hậu nước ta có độ ẩm cao, chịu mưa có hàm lượng axít nên các tấm lợp bằng kim loại được dùng thường bị oxi hoá bởi môi trường, nên bị hư hỏng chủ yếu là rét, rỉ 1.4.3 : Quan sát bề mặt các tấm tole trước và sau khi cán : */ Trước khi cán : Kim loại trước khi cán mềm hơn, không bị trầy xước, nứt tế vi. Ta quan sát trên kính hiển vi và nhìn được hình dạng của chúng như sau : Tấm mạ kẽm Tấm sơn phủ Hình 1.2 : Hình dáng kim loại trước khi cán */ Sau khi cán tạo sóng : Kim loại bi biến cứng, bề mặt bị trầy xước, xuất hiện vết nứt tế vi, đôi khi tấm lợp còn bị rách, đứt. Ta quan sát trên kính hiển vi và thấy hình dạng của chúng như sau : Tấm mạ kẽm Tấm sơn phủ Hình 1.3 : Hình dáng kim loại sau khi cán CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG VUÔNG 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI Như chúng ta đã biết dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các giai đoạn: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến dạng phá huỹ. Tuỳ theo từng cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại các giai đoạn trên có thể xảy ra với mức độ khác nhau. Dưới đây sẽ khảo sát cơ chế biến dạng trong đơn tinh thể kim loại trên cơ sở đó nghiên cứu biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim. 2.1.1. Các khái niệm Biến dạng đàn hồi: là biến dạng sau khi ngoại lực thôi tác dụng, vật trở lại vị trí ban đầu. Quan hệ giữa ưng suất và biến dạng là tuyến tính và tuân theo định luật hook. Trên sơ đồ là đoạn OA. Biến dạng dẻo: Là biến dạng không bị mất đi sau khi ngoại lực thôi tác dụng. Biến dạng này tương ứng với giai đoạn phá huỹ của vật liệu (trên sơ đồ là đoạn AB). Đặc điểm của giai đoạn này là lực không tăng trong khi biến dạng vẫn tăng. Biến dạng phá hủy: Sau khi qua giai đoạn biến dạng dẻo, vật liệu bị biến cứng nên ở giai doạn này, lực có tăng biến dạng mới tăng, quan hệ giữa lực và độ biến dạng là đường cong. Ta tiếp tục tăng lực cho tới khi đạt giá trị lớn nhất (trên sơ đồ là điểm C), sau đó lực giảm nhưng biến dạng vẫn tăng cho tới lúc đứt. Trên đồ thị đoạn BC biểu diễn giai đoạn cũng cố vật liệu, CD là giai đoạn phá huỹ. DL P C PA PB PC A B D Hình 2.1. Biểu đồ biến dạng kim loại a) Biến dạng trong đơn tinh thể Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi nguyên tử luôn luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (a). Biến dạng đàn hồi: Dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng. Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi của các nguyên tử kim loại dịch chuyển không vượt quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh thể trở về trạng thái ban đầu. b) a) d) c) Biến dạng dẻo: Khi ứng suất trong kim loại sinh ra vượt quá giới hạn đàn hồi, kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh. Hình 2.2. Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c). Trên mặt trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số nguyên lần thông số mạng, sau khi dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu. Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d). Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến các mặt song tinh. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất, biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé nhưng khi có song tinh trượt sẽ xẩy ra thuận lợi hơn. b) Biến dạng dẻo của đa tinh thể Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn tinh thể (hạt tinh thể), cấu trúc chung của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể. Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có 2 dạng: Biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt. Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 450, sau đó mới đến các hạt khác. Như vậy biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng đều. Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau. Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục xuất hiện. 2.1.2. Tính dẻo của kim loại Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạt các nhân tố khác nhau như: thành phần và tổ chức kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng. Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt. Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm. Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc nhiều pha các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn. Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao. Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng tăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo của kim loại giảm mạnh (hiện tượng biến cứng). Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25¸0,30Tnc (nhiệt độ nóng chảy) ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo của kim loại phục hồi trở lại (hiện tượng phục hồi). Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức kim loại sau khi kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên tính dẻo tăng. Trạng thái ứng suất chính: cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại khi chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo. Ưng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm. 2.1.3. Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng suất chính sau: σ1 σ1 σ2 σ3 σ1 σ2 Hình 2.3. Ứng suất tác dụng lên phần tử kim loại Ứng suất đường: smax = s1/2 (2.1) Ứng suất mặt : s max = (s1-s2)/2 (2.2) Ứng suất khối : smax = (smax-smin)/2 (2.3) Nếu s1=s2=s3 thì t = 0 và k hông có biến dạng. Ứng suất chính để kim loại biến dạng dẻo là giới hạn chảy (sch) a) Điều kiện biến dạng dẻo: Khi kim loại chịu ứng suất đường tức làs max=sch/2. (2.4) Khi kim loại chịu ứng suất mặt (2.5) Khi kim loại chịu ứng suất khối (2.6) Các phương trình trên gọi là các phương trình dẻo. Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng đàn hồi. A = A0 + Ah (2.7) Trong đó: A0: thế năng để thay đổi thể tích vật thể (trong biến dạng đàn hồi thể tích của vật thể tăng lên, tỉ trọng giảm xuống). Ah: thế năng do thay đổi hình dáng vật thể. Trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định: A = (s1s1 + s2s2 + s3s3)/2 (2.8) Như vậy biến dạng tương đối theo định luật Húc: s1= [s2 - s(s2 + s3)] (2.9) s2= [s1 - s(s1 +s 3)] (2.10) s3= [s3 - s(s1 +s 2)] (2.11) Theo (2.8) thế năng của toàn bộ biến dạng được biểu thị: A = Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạng trong 3 hướng cùng góc: (2.12) E: môđun đàn hồi của vật liệu. Thế năng để làm thay đổi thể tích. (2.13) Thế năng dùng để thay đổi hình dáng vật thể: Ah = A - A0 = (2.14) Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là: A0 = (2.15) Từ (2.14) và (2.15) ta có: -= const Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo. Khi các kim loại biến dạng ngang không đáng kể thì theo (2.8) ta có thể viết: s2 = m(s1+s2) (2.16) Khi biến dạng dẻo (không tính đến biến dạng đàn hồi) thể tích của vật không đổi vậy DV = 0 Từ (2.13) ta có: Từ đó ta có : = 0, vậy m = 0,5 (2.17) Từ (2.16) và (2.17) ta có: (2.18) Vậy phương trình dẻo có thể viết: (2.19) Trong trượt tinh khi s1 = - s3 thì trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0, ứng suất tiếp khi a = 450 (2.20) So sánh nó với (2.19) khi s1 = -s3 ta có: (2.21) Vậy ứng suất tiếp lớn nhất là: k = 0,58s0 gọi là hằng số dẻo. Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết là: s1-s3 = 2k = const 2k Phương trình dẻo (2.19) rất quan trọng để giải các bài toán trong gia công kim loại bằng áp lực. Tính theo hướng của các áp suất, phương trình dẻo (2.19) chính xác nhất là được viết: (±s1)-(±s3) =2k. 2.1.4. Biến dạng dẻo của kim loại trong trạng thái nguội Thực tế cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tính dẻo của kim loại sẽ giảm và trở nên giòn khó biến dạng. Hình vẽ dưới đây trình bày đường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơ học của thép và mức độ biến dạng rất rỏ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim loại hầu như mất hết tính dẻo. 20 40 60 80 e% Độ giãn dài d% 100 80 60 40 20 100 Độ bền sb Hình 2.4. Mối quan hệ giữa các tính chất cơ học và mức độ biến dạng 2.2. LÝ THUYẾT CÁN 2.2.1. Giới thiệu về cán Trong thực tế có nhiều phương pháp gia công bằng áp lực trong đó cán là phương pháp chủ yếu trong gia công áp lực. Phần lớn các sản phẩm thép được sản xuất ra từ các nhà máy là sản phẩm của quá trình cán dưới dạng: tấm, hình, ống, dạng đặc biệt... Cán khác với các phương pháp gia công áp lực khác như kéo, ép, dập, rèn... là khi xảy ra quá trình biến dạng kim loại. Vì vậy cán là một phương pháp gia công có năng suất cao. Các máy cán hiện đại có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá rất cao. Vận tốc cán có thể đạt từ 20 ÷ 40m/ph. Ở các nước công nghiệp phát t