Ngày nay tole là loại vật tư rất quan trọng trong dân dụng, công nghiệp. Nó được dùng làm tấm lợp bao che cho các công trình xây dựng như nhà ở, nhà xưởng, kho tàng, lán trại. Và hiện nay nó 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 cho người sử dụng như tole ferocimen, ngói, nhựa PVC. Với tấm lợp bằng kim loại (tole) còn có ưu điểm làm giảm khối lượng khung sườn đáng kể, thời gian sử dụng lâu dài, tính thẩm mĩ cao.
Trong khi đó nước ta đang có trên 75 triệu dân với một nền kinh tế đang trên đà phát triển, do vậy nhu cầu về tấm lợp trong xây dựng và công nghiệp rất cao, đặc biệt là tấm lợp bằng kim loại (tole). Nhưng do máy móc, thiết bị dùng để sản xuất tấm lợp bằng kim loại hầu như chúng ta đều phải nhập từ nước ngoài như : Nhật Bản, Đài Loan. với giá thành rất cao. Cho nên thiết kế chế tạo máy cán - uốn tole tạo sóng là điều hết sức cần thiết và có ý nghĩa thiết thực.
Xuất phát từ những suy nghĩ phải góp phần cho việc phát triển công nghiệp nước nhà, hạ giá thành thiết bị và tạo một mặt hàng công nghiệp cho cả nước. Em đã được thầy giáo, TS Nguyễn Văn Yến giao cho nhiệm vụ ‘’ THIẾT KẾ MÁY CÁN - UỐN TOLE TẠO SÓNG ’’.
Nội dung bao gồm các phần sau:
- Giới thiệu các loại tấm lợp bằng kim loại (tole).
- Các loại máy cán - uốn tole tạo sóng.
- Công nghệ cán - uốn tole tạo sóng.
- Cơ sở của quá trình cán - uốn kim loại.
- Phân tích và chọn phương án thiết kế máy.
- Tính toán thiết kế máy.
- Kết luận chung.
118 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 3572 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế máy cán, uốn tole tạo sóng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU
Ngày nay tole là loại vật tư rất quan trọng trong dân dụng, công nghiệp. Nó được dùng làm tấm lợp bao che cho các công trình xây dựng như nhà ở, nhà xưởng, kho tàng, lán trại... Và hiện nay nó 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 cho người sử dụng như tole ferocimen, ngói, nhựa PVC... Với tấm lợp bằng kim loại (tole) còn có ưu điểm làm giảm khối lượng khung sườn đáng kể, thời gian sử dụng lâu dài, tính thẩm mĩ cao.
Trong khi đó nước ta đang có trên 75 triệu dân với một nền kinh tế đang trên đà phát triển, do vậy nhu cầu về tấm lợp trong xây dựng và công nghiệp rất cao, đặc biệt là tấm lợp bằng kim loại (tole). Nhưng do máy móc, thiết bị dùng để sản xuất tấm lợp bằng kim loại hầu như chúng ta đều phải nhập từ nước ngoài như : Nhật Bản, Đài Loan... với giá thành rất cao. Cho nên thiết kế chế tạo máy cán - uốn tole tạo sóng là điều hết sức cần thiết và có ý nghĩa thiết thực.
Xuất phát từ những suy nghĩ phải góp phần cho việc phát triển công nghiệp nước nhà, hạ giá thành thiết bị và tạo một mặt hàng công nghiệp cho cả nước. Em đã được thầy giáo, TS Nguyễn Văn Yến giao cho nhiệm vụ ‘’ THIẾT KẾ MÁY CÁN - UỐN TOLE TẠO SÓNG ’’.
Nội dung bao gồm các phần sau:
Giới thiệu các loại tấm lợp bằng kim loại (tole).
Các loại máy cán - uốn tole tạo sóng.
Công nghệ cán - uốn tole tạo sóng.
Cơ sở của quá trình cán - uốn kim loại.
Phân tích và chọn phương án thiết kế máy.
Tính toán thiết kế máy.
Kết luận chung.
CHƯƠNG I
CÁC LOẠI TOLE VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG TẤM LỢP
1.1: GIỚI THIỆU VỀ TẤM LỢP:
Trong cuộc sống nhu cầu sử dụng các tấm lợp của con người ngày càng cao do đó đòi hỏi các tấm lợp 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, nhựa PVC ... những loại này có nhiều nhược điểm nên bây giờ ít được sử dụng. Trong khi đó các loại tấm lợp bằng kim loại (tole) ngày càng được sử dụng nhiều vì nó có những ưu điểm sau :
+ 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
1.1.1 : Phân loại tole:
Tole có chiều dày từ 0,1 ( 1,0 mm, chiều rộng từ 830 ( 1060 mm, để tạo điều kiện cho việc vận chuyển phôi liệu 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. Các loại tole cuộn này thường được nhập từ nước ngoài như BHP của Australia, POMINI của Italia, SMS của Đức, VAI của Ao, NKK và KAWASAKI của Nhật, ANMAO của Đài Loan, Trung Quốc, Công Ty tole Phương Nam khu công nghiệp Biên Hoà Đồng Nai... Các cuộn thép này đã có sẵn lớp bảo vệ chống ôxy hoá, như mạ kẽm, sơn màu... Để tăng thêm độ cứng khi sử dụng làm tấm lợp, người ta phải tạo sóng cho tole, tuỳ theo nhu cầu sử sụng người ta tạo sóng cho tole là sóng thẳng, sóng tròn hay sóng ngói
Các dạng tole có sóng thường dùng là :
+ Tole sóng vuông
+ Tole sóng tròn
+ Tole sóng ngói
Các loại tole này thường có 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng. Làm mái thẳng, mái vòm, chiều dày thường 0.2, 0.28, 0.35, 0.4, 0.5, 0.75(mm)
a/ Tole sóng vuông :
b/ Tole sóng ngói
c/ Tole sóng tròn:
Hình 1.1 : Các dạng sóng tole thường dùng
1.1.2 : Vật liệu dùng làm tole:
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 sử dụng
+ Loại bằng thiết, 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 (b ( 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 MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG
Cho đến nay hầu hết các loại máy cán tole sử dụng ở nước ta đều nhập ngoại, giá thành rất cao, trong khi đó đất nước ta còn khó khăn về kinh tế. Do đó để đáp ứng nhu cầu về tấm lợp cho người sử dụng với giá thành hạ hơn so với các tấm lợp nhập ngoại, mà độ bền vẫn tương tự nhau.
Hiện nay nước ta đã có một vài cơ sở đã tiến hành sản xuất ra các loại máy cán tole tạo sóng với giá thành thấp hơn nhiều so với máy nhập ngoại. Do vậy sản phẩm tole cán có giá cả hợp lý, đáp ứng được thị hiếu và nhu cầu sử dụng, sản phẩm tiêu thụ với số lượng ngày càng nhiều hơn, rộng rãi hơn.
Việc sản xuất ra các máy cán - uốn tole rẻ tiền, trang bị cho các khu vực còn thoả mãn được điều kiện vận chuyển. Vì có những công trình xây dựng yêu cầu tấm lợp có chiều dài lớn, việc vận chuyển xa sẽ gặp nhiều khó khăn. Tole phẳng được sản xuất sẵn, có chiều dài tới 1200 mét, khối lượng gần 5 tấn, được cuộn lại thành cuộn có đường kính < 1,2m nên dễ vận chuyển. Và hiện nay trong nước ta có vài đơn vị sản xuất máy để cung cấp cho thị trường, tại Đà Nẵng có cơ sở sản xuất : công ty điện chiếu sáng Đà nẵng. Các đơn vị này đã sản suất máy cán với giá máy cán chỉ khoảng 1/3 giá nhập ngoại. Hơn thế trong thời gian gần đây các công ty chế tạo máy cán tole còn sản xuất ra các loại máy cán tole hai tầng với năng suất cao.
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:
1.3.2 : Đối với tole sóng ngói :
+ Tole khổ 914mm tạo tole 5 sóng
Diện tích hữu dụng là : 190(4 = 760(mm)
+ Tole khổ 1200mm tạo tole 6 sóng
Diện tích hữu dụng là : 190(5 = 950(mm)
+ Biên dạng, các thông số tole sóng ngói như sau
1.3.3 : Đối với tole sóng tròn :
+ Chiều dài hiệu dụng : 74(10 = 740 (mm)
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
1.4.2: Tìm hiểu thị trường sử dụng các tấm lợp:
Hầu hết các tấm lợp được sử ngày nay đều làm bằng kim loại(thép), phổ biến là các tấm lợp có dạng sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói. Trong khi đó công trình xây dựng ngày càng nhiều yêu cầu về bao che cao, độ thẩm mĩ, độ bền cao. Nên tấm lợp bằng kim loại có thể đáp ứng được yêu cầu đó, nhưng các tấm lợp nhập ngoại thì có giá thành cao nên hầu hết các tấm lợp đều do ta chế tạo mà giá thành lại rẻ hơn nhiều, nên đáp ứng được mọi tầng lớp tiêu dùng của con người.
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
CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG
2.1 : YÊU CẦU CHUNG CỦA MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG :
Máy cán tole tạo sóng phải làm thay đổi kết cấu kim loại (phôi liệu) từ thép tấm phẳng thành biên dạng tole theo ý muốn, có thể là sóng vuông hay sóng ngói, thẳng hay cong.
+ Máy làm việc phải cho hiệu quả và năng suất cao nhất, đảm bảo chất lượng tấm lợp là tốt nhất, phế phẩm là ít nhất
+ Các máy cán tole đều cán tole theo phương pháp cán nguội do vậy trục cán phải có độ cứng vững cao, có độ bóng cao
+ Số sóng trên 1 tấm tole thường dùng là :
Tole 7 sóng
Tole 9 sóng
+ Tạo hình dáng tole ít gây sai số biên dạng, kích cỡ.
+ Tấm lợp phục vụ cho nhu cầu che nắng, che mưa, trang trí... nên yêu cầu tấm lợp về mùa nắng phải chịu được nhiệt độ do mặt trời chiếu vào. Về mùa mưa thì phải giải quyết vấn đề thoát nước, tránh thấm nước. Tole phải có độ bền thích hợp để tránh trường hợp gió mạnh làm hư hỏng, rách, đứt ...
2.2 : SƠ ĐỒ MÁY CÁN TOLE TẠO SÓNG :
Để tạo hình dáng sóng tole theo yêu cầu, thì ta có nhiều cách bố trí sơ đồ máy để cán. Nhưng tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà ta có các hình thức bố trí sao cho hợp lý nhất, kinh tế nhất, chất lượng sản phẩm là tốt nhất. Thông thường một máy cán tole có sơ đồ hoạt động của máy như sau:
*/ Nguyên lý hoạt động :
Phôi cuộn 1 được đặt vào trục quay nhờ thiết bị cầu trục, tấm phôi phẳng được dẫn qua máng dẫn 2, qua dao cắt phẳng đi vào hệ thống trục và con lăn cán. Sau khi ra khỏi hệ thống trục và con lăn cán thì tole đã được tạo sóng theo yêu cầu. Dao cắt hình làm việc khi nào chiều dài tole cán bằng chiều dài yêu cầu, quá trình cắt chỉ thực hiện khi các lô cán dừng chuyển động. Sau đó đưa sản phẩm tole cán ra băng chứa 9. Dao cắt phẳng cắt rời tole ra khỏi cuộn phôi kết thúc một quá trình hoạt động của máy.
Máy được dẫn động bằng một động cơ, thường đặt ở giữa, và truyền chuyển động về hai phía ( Hình 2-2 ). Với cách bố trí như vậy thì lực cán phân bố đều về hai phía nên kết cấu máy cứng vững, nhỏ gọn, tole cán biến dạng đều tạo chất lượng tốt cho sản phẩm tole cán.
2.3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÔI CHO MÁY
Để cấp phôi cho máy cán, có thể cấp phôi bằng tay, cấp phôi bằng máy. Tuỳ theo yêu cầu công việc, năng suất mà ta chọn phương pháp cấp phôi hợp lý.
Phôi sử dụng cho máy cán tole thường có hai dạng như sau :
Phôi dạng tấm : Loại này ít sử dụng vì khi cần cấp liên tục thì phải lắp thiết bị cấp tự động và yêu cầu chiều dài tole cố định. Nhưng khi yêu cầu tole cán có kích cở lớn, dài thì gây khó khăn cho việc bố trí phân xưởng nên loại này không có hiệu quả kinh tế.
Phôi dạng cuộn : Phôi loại này rất phù hợp cho máy cán vì ít chiếm diện tích sử dụng nhà xưởng, phôi có thể được cấp liên tục với chiều dài tuỳ ý. Nhưng vì phôi cuộn có khối lượng lớn nên yêu cầu nhà xưởng phải bố trí các thiết bị nâng chuyển.
Qua đó ta thấy phôi sử dụng cho máy cán tole dưới dạng cuộn là hợp lý hơn.
2.4 : QÚA TRÌNH CÁN KIM LOẠI
+ Cán nguội là hình thức gia công kim loại ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại, tức là gia công kim loại ở nhiệt độ thường (Tcan ( Tktl ). Sản phẩm của thép cán nguội có chiều dày từ (0.08 ( 1.0 )mm. Thậm chí với kim loại màu còn cho độ mỏng thấp (0.007 ( 1.0)mm và có cơ tính cao ( độ bền, độ cứng ), chất lượng bề mặt và độ chính xác cao.
+ So với cán nóng, cán nguội có các đặc điểm sau :
Quy trình công nghệ của cán nguội phức tạp hơn nhiều, nó bao gồm nhiều công đoạn từ chuẩn bị phôi cho tới tinh chỉnh và cần nhiều thiết bị phức tạp khác.
Do trở kháng biến dạng của kim loại ở trạng thái nguội lớn nên tiêu hao năng lượng lớn ( áp lực F, mômen cán M, công suất động cơ P )
Ma sát giữa vật cán và trục cán lớn nên bề mặt trục mau mòn, do vậy trục phải có cơ tính đặc biệt, chịu mòn cao.
Khả năng ép kim loại thấp do đó năng suất thấp
Cán nguôi làm cho hạt kim loại bị vỡ vụn, mạng tinh thể bị xô lệch do đó cơ tính kim loại tăng ( biến cứng ). Tuỳ theo mức độ tăng biến cứng của từng loại vật liệu mà mỗi kim loại chỉ có thể cán giảm chiều dày kim loại tới một mức độ nhất định. Nếu ta tiếp tục cán tiếp thì sẽ sinh ra nứt, vỡ, rách tấm cán. Để khắc phục tình trạng này ta tiến hành ủ trung gian nhằm phục hồi cơ tính ban đầu. Tuy nhiên phải nằm trong một chiều dày nhất định mà máy có thể cán được.
Khi cán ứng suất sinh ra phải nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền cho phép của vật liệu trục
(tx ( (((
Để đạt chất lượng và cơ tính sản phẩm tấm cán nguội cao thì yêu cầu công nghệ phải được tiến hành với quy trình chặt chẽ, thiết bị phải tốt, vận hành máy có độ chính xác cao, rung động ít nhất
Sản phẩm kim loại sau khi cán nguội có cơ tính, lý tính tăng lên là vì khi cán nguội cơ, lý tính kim loại bị thay đổi, tổ chức kim loại trước khi biến dạng có dạng hạt nghĩa là kim loại có tính đẳng hướng ( mọi tính chất theo mọi phương là như nhau ). Nhưng sau khi biến dạng các hạt tinh thể bị vỡ vụn, kéo dài ra theo phương cán và có dạng thớ, sợi, kim loại có tính di hướng (tính chất kim loại theo các hướng khác nhau thì khác nhau)
a) b)
Hình 2.3 : Sự thay đổi cấu trúc kim loại trước (a) và sau (b) biến dạng khi cán
Khi cán nguội số lượng khuyết tật tế vi trong cấu trúc tinh thể tăng, tỷ trọng của thép giảm đi, từ những yếu tố trên dẫn tới việc tăng độ bền ((B ), độ cứng (HB) còn độ dẻo ((%) giảm đi
Hình 2.4 : Sự phụ thuộc cơ tính vào độ biến dạng
Máy cán tole tạo sóng làm việc theo nguyên tắc cán nguội, do đó khi cán thì phải tiến hành qua nhiều bước nhất định. Mỗi bước làm thay đổi một lượng nhất định và bước cuối cùng sẽ tạo hình dáng sản phẩm. Do vậy các máy cán tole tạo sóng thường được bố trí nhiều trục cán và mỗi trục cán làm biến dạng một lượng nhất định để tạo thành sóng tole theo yêu cầu.
2.5 : BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI KHI CÁN
Bất kỳ một kim loại nào đều có một độ cứng nhất định, khi chịu tác dụng của ngoại lực thì xảy ra quá trình biến dạng gồm : Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ và ta có đồ thị mô tả như sau : (Hình 2-5)
Từ đồ thị kéo (Hình 2-2) ta thấy rằng :
+ Khi tải trọng đặt vào nhỏ : P ( PP thì độ biến dạng (l tỷ lệ bậc nhất với tải trọng, khi bỏ tải trọng thì biến dạng mất đi. Sự biến dạng như vậy gọi là biến dạng đàn hồi hay biến dạng tỷ lệ.
+ Khi tải trọng đặt vào lớn cụ thể là P ( PC thì độ biến dạng (l tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng thì mẫu không trở về đường cũ mà song song với đoạn đường OP nên cuối cùng mẫu sẽ bị dài thêm một đoạn. Như vậy ngoài phần biến dạng đàn hồi còn có phần biến dạng dư hay còn gọi là biến dạng dẻo. Với biểu đồ trên khi có tải trọng Pa mẫu bị dài thêm một đoạn là Oa’, nhưng khi bỏ tải trọng thì nó trở về theo đường song song với OP, cuối biến dạng dư hay dẻo là đoạn Oao, còn aoa ‘ là phần biến dạng đàn hồi đã bị mất.
+ Khi tải trọng đặt vào lớn hơn nữa, sau khi chịu được tải trọng cao nhất Pb , trong kim loại xảy ra biến dạng cục bộ. Lúc đó tuy tải trọng tác dụng giảm đi mà biến dạng vẫn tăng, kim loại ở chổ biến dạng bị đứt và đi tới phá huỷ ở điểm d.
( Độ giãn dài )
Hình 2.5 : Đồ thị kéo
2.5.1 : Sự trượt của tinh thể kim loại
Sự trượt là hình thức chủ yếu của biến dạng dẻo, một hình thức khác ít gặp hơn đó là song tinh.
Trượt là sự chuyển dời tương đối giữa các phần tử của tinh thể theo những mặt và phương nhất định, gọi là mặt và phương trượt.
Đơn tinh thể Đơn tinh thể sau khi biến dạng
Hình 2.6 : Sơ đồ trượt tinh thể
2.5.2 : Ứng suất gây ra trượt
Khác với biến dạng đàn hồi, chỉ có thành phần ứng suất tiếp trên mặt và phương trượt mới có tác dụng gây ra sự trượt. Để mô tả ta có hình vẽ biểu diễn như sau :
Hình 2.7 : Sơ đồ biểu diễn lực
Từ hình vẽ ta thấy tinh thể bị kéo theo phương chiều trục với lực kéo P làm với pháp tuyến của mặt trượt một góc (. Chiếu P lên mặt phẳng trượt ta được phần tiếp tuyến với mặt trượt là P( = P(Sin(. Phương trượt làm với P( một góc là (, thành phần tiếp tuyến của lực P trên phương trượt sẽ là
Ptt = P( ( Cos( = P ( Sin( ( Cos( (2 - 1)
Giả sử mặt cắt ngang của tinh thể là Fo thì diện tích mặt trượt sẽ là :
Vậy ứng suất tiếp trên mặt trượt sẽ là :
(2-2)
+ Khi ( = 00 hay ( = 900 thì Sin2( = 0 nên ( = 0, sự trượt không xảy ra
+ Khi ( = 450 thì Sin2( = 1 nên ( = max, lúc này khả năng xảy ra sự trượt là lớn nhất.
2.5.3 : Hình thái trượt
Hình 2.8 : Sơ đồ hình thái trượt
Đầu tiên sự trượt xảy ra ở hệ mà tại đó ứng suất tiếp là lớn nhất (Max, ứng với ( = 450. Các mặt trượt dịch chuyển đi tương đối với nhau một khoảng nhất định thì dừng lại, cách nhau một khoảng nhất định. Vì vậy trong nhiều trường hợp, sau khi kéo đơn tinh thể có dạng như chuổi xếp nghiêng. Sau khi trượt thấy có biến dạng dư, có thể coi nó như là tổng các bậc thang của các mặt trượt thoát ra trên bề mặt.
2.5.4 : Song tinh
Khi chịu tác dụng của ứng suất tiếp ( trong tinh thể có sự chuyển động tương đối của các mặt phân tử này so với mặt phân tử khác. Và kết quả của sự chuyển dịch đó là sự đối xứng giữa hai bộ phận qua một mặt phẳng cố định gọi là mặt song tinh.
+ Nguyên tử trên các mặt trượt xê dịch với nhau một khoảng tỷ lệ thuận với khoảng cách từ mặt đó tới mặt song tinh.
+ Song tinh xảy ra đột ngột chứ không từ từ như quá trình trượt do đó tải trọng va đập tạo ra nhiều song tinh hơn là tải trọng thường.
+ Song tinh thường xảy ra ở nơi tập trung ứng suất và trước khi bị phá huỷ.
Bên cạnh đó quá trình song tinh còn tạo điều kiện cho mặt trượt ở vào vị thuận lợi nhất, giúp cho quá trình biến dạng xảy ra dễ dàng.
Hình 2.9 : Hình dáng mặt song tinh.
2.5.5 : Hiện tượng xảy ra sau biến dạng dẻo
Như đã trình bày, sau khi biến dạng dẻo kim loại bị biến cứng, mạng tinh thể bị xô lệch với mật độ lệch cao, tồn tại ứng suất bên trong ... do đó nó ở trạng thái không cân bằng với năng lượng dự trữ cao và có su hướng trở về trạng thái cân bằng. Với đa số kim loại quá trình này xảy ra rất chậm ở nhiệt độ thường. Trong quá trình biến dạng dẻo sinh ra các hiện tượng sau :
+ Thay đổi hình dạng của đơn tinh thể.
* Trước khi biến dạng tinh thể có dạng hình cầu.
* Sau biến dạng các tinh thể bị vặn vẹo, kéo dài ra thành thớ.
+ Hướng của đa tinh thể thay đổi từ vô hướng quay về hướng của lực tác dụng do đó tinh thể bị kéo dài theo hướng đó.
a) Vô hướng b) Dị hướng
Hình 2.10 :Hướng tinh thể khi bị biến dạng
Bên cạnh đó nó còn gây nên ứng suất dư do biến dạng không đều cùng lúc và biến dạng trong nội bộ hạt tinh thể không đều. Có 3 loại ứng suất dư tồn tại sau biến dạng là:
+ Ứng suất sinh ra giữa các bộ phận của vật thể (1.
+ Ứng suất sinh ra giữa các hạt của vật thể (2.
+ Ứng suất sinh ra trong nội bộ của hạt tinh thể (3 .
Các ứng suất này có thể tồn tại và là nguyên nhân làm cho vật thể kim loại bị cong vênh, nứt nẽ... sau khi bị biến dạng.
2.6 : QUÁ TRÌNH UỐN KIM LOẠI
2.6.1: Khái niệm :
Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong công nghệ dập nguội, uốn tức là biến phôi phẳng (tấm), tròn, dây hay ống thành những chi tiết có hình cong hay gấp khúc, hình dạng khác...
Phụ thuộc vào hình dáng và kích thước vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép lệch tâm, ma sát hay thuỷ lực, đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên các máy chuyên dùng.