Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến biểu đồ phân bố ứng suất bề mặt giữa kim loại và trục cán nhằm xác định lực và momen cán thép băng mỏng

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT, ĐỘ BIẾN DẠNG ĐẾN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CÁN THÉP TẤM VÀ BĂNG MỎNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.
- TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ CÁN NGUỘI THÉP TẤM VÀ BĂNG MỎNG 11 1.1 Vai trò, phân loại sản phẩm tấm và băng mỏng 11 1.2 Công nghệ, thiết bị cán tấm và băng mỏng 14 1.3 Đặc điểm công nghệ cán tấm và băng mỏng 21CHƯƠNG 2.
- Trecmarev Trường hợp trở kháng biến dạng trượt trong toàn miền biến dạng không đổi và bằng giá trị trung bình trước và sau lần cán Trường hợp trở kháng biến dạng thay đổi tuyến tính Trường hợp trở kháng biến dạng thay đổi theo qui luật phituyến bậc Tính áp lực của kim loại lên trục cán với qui luật ma sát Culông Công thức A.A.
- Tretiacov Xác định ứng suất tiếp xúc bằng phương pháp thực nghiệm 47 2.3.3 Tính mômen cán và các mômen khác 50 CHƯƠNG 3.
- NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ CÁN THÉP TẤM VÀ THÉP BĂNG 57 3.1.
- Mô hình quá trình cán thép tấm, thép băng mỏng và phương pháp tính 57 3.1.1 Đặc điểm chung và mô hình tính toán 57 3.1.2.
- Tính góc ăn và chiều dài cung biến dạng không tính tới lún đàn hồi của trục cán và băng kim loại.
- Tính ứng suất trung bình và chiều dài hình chiếu cung biến dạng .
- Xây dựng các biểu đồ phân bố ứng suất tiếp xúc bề mặt 80 3.2.4.
- Mô phỏng số quá trình cán tấm bằng phần mềm DEFORM 3D Cơ sở mô phỏng số quá trình biến dạng .
- Kết luận 108 - 5 - CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ỨNG SUẤT TIẾP XÚC, LỰC CÁN VÀ MÔMEN CÁN 109 4.1.
- Ảnh hưởng của hệ số ma sát và hệ số ép đến biểu đồ phân bố ứng suất 110 4.2.
- Ảnh hưởng của hệ số ma sát và lượng ép đến lực cán và mômen cán 113 4.3.
- Ảnh hưởng của các thông số đến trạng thái ứng suất và biến dạng 120KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125TÀI LIỆU THAM KHẢO 127PHỤ LỤC 128 - 6 - DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tựa bảng Trang3.1 Phân phối lượng ép qua các lần cán.
- 613.2 Góc ăn và chiều dài cung biến dạng không tính tới lún đàn hồi của trục cán và băng kim loại.
- 65 - 7 -DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tựa hình Trang 1.1 Sơ đồ các kiểu máy cán nguội thép băng và thép lá 171.2 Sơ đồ máy cán liên tục 5 giá cán thép băng với chiều dài vô cùng 181.3 Sơ đồ máy cán đảo chiều kiểu MKD 201.4 Sơ đồ bố trí trục cán ở các giá nhiều trục.
- 212.1 Sơ đồ lực tác dụng của phân tố biến dạng trong quá trình cán đơn giản.
- 232.2 Sơ đồ cán để xác định chiều dài hình chiếu cung tiếp xúc 272.3 Sơ đồ xác định chiều dài vùng biến dạng khi hai trục cán có đường kính khác nhau 282.4 Sơ đồ vùng biến dạng trong cán nguội 302.5 Biểu đồ phân bố ứng suất ma sát theo định luật Amaton - Culong 362.6 Biểu đồ phân bố ứng suất ma sát theo định luật E.
- Zibel 372.7 Biểu đồ phân bố ứng suất ma sát theo định luật Niuton 382.8 Biểu đồ ứng suất ma sát khi 1/htb > 5 392.9 Biểu đồ ứng suất ma sát khi 52h1tb÷= 402.10 Biểu đồ ứng suất ma sát khi 25,01÷=tbh 402.11 Biểu đồ ứng suất ma sát khi 0,5hltb< 412.12 Phần tử cảm biến 482.13 Cảm biến điểm và sơ đồ mạch điện 493.1 Sơ đồ tính toán theo phương pháp gần đúng ứng suất trung bình và lực cán có tính tới nén đàn hồi của trục và băng kim loại 633.2 Giao diện chính gồm các thực đơn và thanh công cụ 663.3 Phần mềm có mục đích hỗ trợ kỹ thuật lập trình tính toán đối với các học viên Cao học, Nghiên cứu sinh và Sinh viên nghiên cứu khoa học.
- 673.4 Kết quả tính toán được in và xem trước khi in 673.5 Nhập các thông số vật liệu và điều kiện cán 683.6 Nhập các thông số phôi ban đầu Nhập các thông số thiết bị 693.8 Nhập các thông số biến dạng 693.9 Ghi lại dữ liệu tính toán để phân tích 703.10 Dựng đồ thị trên máy vi tính 703.11 Sơ đồ thừa kế của thư viện liên kết động UNGDUNGDLL-Moodul cán thép hình 713.12 Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 03, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 06, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 09, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 12, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 15, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 18, η Biểu đồ phân bố ứng suất khi f = 0.
- 18, η Mô phỏng số quá trình cán tấm bằng phần mềm DEFORM3D 1063.37 Mức độ biến dạng tương đương trong quá trình cán tấm 1073.38 Biểu đồ phân bố ứng suất tương đương trong vùng biến dạng 1074.1 Sự thay đổi biểu đồ ứng suất khi hệ số biến dạng η=1,2 và hệ số ma sát:1-f=0,03.
- f Sự thay đổi biểu đồ ứng suất khi hệ số biến dạng η=1,4 và hệ số ma sát:1-f=0,03.
- f Sự thay đổi biểu đồ ứng suất khi hệ số biến dạng η=1,6 và hệ số ma sát:1-f=0,03.
- 5-f Sự thay đổi biểu đồ ứng suất khi hệ số biến dạng η=1,8 và hệ số ma sát:1-f=0,03.
- 5-f Áp lực trung bình cho các điều kiện cán khác nhau 1174.6 Sự thay đổi ứng suất trung bình khi hệ số ma sát thay đổi 1174.7 Sự thay đổi của lực cán khi hệ số ép thay đổi 1184.8 Sự thay đổi của lực cán khi hệ số ma sát thay đổi 1184.9 Sự thay đổi của diện tích tiếp xúc giữa kim loại 1194.10 Sự thay đổi của công suất động cơ khi hệ số biến dạng thay đổi 1194.11 Sự thay đổi của công suất động cơ khi hệ số ma sát thay đổi trong trường hợp tỷ số truyền i Mô phỏng quá trình cán nóng tấm dày 1214.13 Biểu đồ phân bố ứng suất quy đổi trên bề mặt tiếp xúc 1214.14 Biểu đồ ứng suất quy đổi 1224.15 Sơ đồ dường mức ứng suất quy đổi và biểu đồ lực cán 1224.16 Sơ đồ biến dạng quy đổi và biểu đồ lực cán 123 - 10 -PHẦN MỞ ĐẦU Ngành thép là một trong những ngành quan trọng tạo ra nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như: Xây dựng, chế tạo ô tô, đóng tàu, cơ khí chế tạo.
- trong đó cán thép là một trong những khâu cuối cùng của dây chuyền công nghệ sản xuất thép.
- Ở một số nước công nghiệp phát triển, sản lượng thép cán chiếm tới gần 70% tổng sản lượng sản phẩm của ngành Luyện kim.
- Cùng với sự gia tăng nhu cầu về thép cán nói chung, thì nhu cầu sử dụng sản phẩm thép tấm và thép băng cũng không ngừng tăng nhanh.
- Ở nước ta, trong định hướng phát triển của ngành Luyện kim đã dự kiến tổng nhu cầu thép đến năm 2010 là trên 6 triệu tấn, trong đó có trên 3 triệu tấn thép tấm, lá và gần 3 triệu tấn thép hình và thép dây.
- Như vậy, khối lượng thép tấm, lá chiếm trên 50% tổng sản phẩm thép cán.
- Để đảm bảo nhu cầu trên, dự kiến xây dựng, phân bổ và phát triển năng lực thiết bị nhằm cân đối nhu cầu sản phẩm cũng đã được đề xuất đến giai đoạn 2010, bao gồm các nhà máy cán nóng, cán nguội thép tấm.
- thép băng liên tục với tổng sản lượng dự kiến đến năm 2010 tới hơn 4 triệu tấn/năm.
- Bên cạnh việc nâng cao sản lượng sản phẩm để đáp ứng nhu cầu hiện tại thì việc nghiên cứu xây dựng các qui trình công nghệ mới và chế tạo thiết bị hiện đại nhằm nâng cao năng suất.
- chất lượng sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cũng cần được quan tâm.
- Hiện nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu và các giải pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế, nhằm góp một phần nhỏ để đạt các mục đích trên, trong thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát, độ biến dạng đến các thông số công nghệ cán thép tấm và băng mỏng”.
- Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Nguyễn Văn Mạnh - 12 -CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ CÁN NGUỘI THÉP TẤM VÀ BĂNG MỎNG 1.1 VAI TRÒ, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM TẤM VÀ BĂNG MỎNG Thép tấm và thép băng là một trong những dạng sản phẩm mang lại hiệu quả kinh tế cao.
- Từ sản phẩm tấm và lá người ta có thể sản xuất ra thép ống, thép hình uốn, các loại kết cấu hàn và các loại sản phẩm dập khác.
- Sản xuất các loại sản phẩm trên từ thép tấm và thép băng có thể tiết kiệm được lượng lớn kim loại.
- Theo công dụng, ta phân loại thép tấm và thép băng đặc biệt.
- thép tấm và thép băng kết cấu.
- Thép tấm và thép băng kết cấu được sử dụng trong các ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo máy bay, ô tô, trong công nghiệp hóa chất và chế tạo nói chung.
- Thép lá mỏng từ các mác thép kết cấu các bon thấp chất lượng có tính dập tốt và được sử dụng trong công nghiệp chế tạo ô tô.
- Thép lá các bon kết cấu chất lượng, được cán từ mác thép sôi có hàm lượng các bon từ .
- các mác thép lắng có hàm lượng các bon từ và thép nửa lắng 0,08% các bon.
- Thép lá mỏng được chia ra 3 loại.
- Phụ thuộc vào trạng thái bề mặt, thép lá mỏng chia thành 4 nhóm.
- Nhóm 1: Thép cán nguội có bề mặt bóng mờ, được tinh chỉnh theo tiêu chuẩn đặc biệt.
- Nhóm 2: Thép lá cán nguội được tinh chỉnh theo tiêu chuẩn cao.
- Nhóm 3: Thép cán nóng hoặc cán nguội được tinh chỉnh theo tiêu chuẩn nâng cao.
- Để dập các chi tiết phức tạp của vỏ và thùng xe ô tô, người ta dùng thép lá mỏng cán từ các mác thép các bon chất lượng, dày mm.
- Thép lá mỏng từ các mác thép kết cấu hợp kim có độ dày mm thường được dùng trong công nghiệp hóa dầu, chế tạo máy bay, chế tạo thiết bị và dụng cụ gia dụng.
- Trong những năm gần đây, người ta đã đưa vào sản xuất các loại thép lá mỏng tráng nhôm, mạ crôm và phủ polime.
- Tôn trắng cũng thuộc nhóm thép lá mỏng có phủ bề mặt.
- Tôn trắng là thép cán nguội từ mác thép sôi 0,08% các bon, dày mm, được phủ thiếc bề mặt.
- Trong thực tế việc sản xuất thép tấm và băng đúng theo kích thước danh nghĩa khó có thể đạt được.
- Độ chênh lệch cho phép của kích thước thép tấm và thép băng gọi là dung sai.
- 1.2 CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ CÁN TẤM VÀ BĂNG MỎNG Phương pháp cán nguội được áp dụng để sản xuất thép băng và thép lá mỏng, có cơ tính, chất lượng bề mặt và độ chính xác cao.
- Bằng phương pháp cán nguội, người ta có thể sản xuất thép băng và thép lá có độ dày từ vài micro đến 4 mm.
- Quá trình công nghệ sản xuất cán nguội so với sản xuất thép nóng phức tạp hơn nhiều, bao gồm nhiều nguyên công chuẩn bị, tinh chỉnh, đòi hỏi phải sử dụng nhiều thiết bị phức tạp khác nhau, vốn đầu tư lớn.
- Mặc dù vậy, ở các nước phát triển công nghệ cán tấm và băng mỏng vẫn phát triển mạnh mẽ, trong đó khoảng khối lượng thép băng và tấm cán nóng được sử dụng làm phôi cho sản xuất băng và tấm cán nguội.
- Phụ thuộc vào các điều kiện kỹ thuật, các tiêu chuẩn qui định, thép cán nguội được sản xuất phổ biến dưới dạng.
- Thép lá: Dày mm, rộng mm, dài mm.
- Thép băng (cuộn): Dày mm, rộng mm.
- Ở các máy cán nguội hiện đại người ta có thể cán thép băng có độ dày nhỏ nhất đến 0,15 mm, rộng đến 2000 mm.
- tôn có độ dày nhỏ nhất đến 0,07 mm, rộng đến 1300 mm và thép dải có độ dày nhỏ nhất đến 0,0015 mm, rộng đến 1000 mm và hơn.
- Ở các nước công nghiệp phát triển, 95% thép cán nguội được sản xuất dưới dạng cuộn.
- Phôi cho sản xuất cán nguội là thép băng cán nóng dày mm dưới dạng cuộn, trọng lượng đến (50 - 60) tấn.
- Phương pháp cán nguội được cán ở máy cán liên tục hoặc đảo chiều.
- 15 -Phụ thuộc vào đặc điểm của thành phẩm, có thể chia xưởng cán nguội thành các nhóm khác nhau.
- Sản xuất thép băng và thép lá kết cấu từ các mác thép các bon và thép hợp kim thấp dùng cho chế tạo nói chung và chế tạo ô tô nói riêng.
- Sản xuất tôn.
- Sản xuất thép lá và thép băng từ các mác thép kỹ thuật điện.
- Sản xuất thép lá và thép băng từ các mác thép đặc biệt.
- Sản xuất thép băng và thép lá chủng loại rộng từ mác thép các bon, thép đặc biệt và thép kỹ thuật điện.
- Trên (hình 1.1), trình bày sơ đồ bố trí thiết bị của xưởng cán nguội liên tục 4 giá kvarto mm.
- Xưởng sản xuất các loại thép băng và thép lá dày mm, rộng mm từ các mác thép các bon, thép hợp kim thấp và thép kỹ thuật điện, ngoài ra xưởng còn có các thiết bị sản xuất thép tráng kẽm.
- Lượng ép tổng cộng trong máy cán nguội 1700 khoảng (60 - 80.
- Sau khi cán, sản phẩm được chuyển sang bộ phận nhiệt luyện để ủ kết tinh lại.
- Ở đây thép được biến dạng với lượng ép không bôi trơn, nhằm tạo độ phẳng cho thép và ngăn ngừa tạo thành các đường trượt trong quá trình dập nguội tiếp theo.
- Sau khi cán là sản phẩm được cắt và phân loại, tiếp theo sản phẩm có thể được mạ hoặc uốn để tạo thành tôn múi.
- Ngoài các sản phẩm cán nguội trên, xưởng cán nguội 1700 còn cung cấp các sản phẩm thép lá dày mm, rộng mm, dài đến 8000 mm, chỉ qua nhiệt luyện thường hóa và tẩy gỉ ôxit.
- 16 - Để sản xuất các loại tôn mỏng, người ta áp dụng phương pháp cán 2 lần.
- Theo phương pháp này, sau khi cán đến độ dày mm, các cuộn tôn được cán ở các máy cán liên tục gồm 2 - 3 giá kavarto.
- Để sản xuất các loại tôn cực mỏng, giấy kim loại dày mm, rộng mm và hơn, người ta dùng các giá cán nhiều trục.
- Qui trình công nghệ sản xuất tôn gồm các công đoạn tiến hành theo thứ tự sau: Tẩy gỉ ôxít - Cán nguội - Tẩy điện phân - Ủ sáng - Cán là - Tráng lớp bảo vệ - Phân loại và đóng gói.
- Qui trình công nghệ sản xuất tôn ở các máy cán đảo chiều, về cơ bản không khác so với qui trình công nghệ ở các máy liên tục.
- Tuy nhiên, trong trường hợp cán đảo chiều, do khối lượng sản xuất nhỏ nên thiết bị có thể đơn giản hơn.
- Phụ thuộc vào phương pháp sản xuất, người ta phân biệt các máy cán đơn chiếc (cán từng lần một) và cán băng (liên tục, đảo chiều).
- Theo công dụng, các loại máy cán nguội chia làm 3 loại: Máy cán, máy cán là, máy cán - là.
- Các loại máy cán nguội liên tục (hình 1.1 a, b) là kiểu máy hiện đại hơn cả.
- Các máy cán băng đảo chiều (hình 1.1 c, d) vẫn được sử dụng rộng rãi.
- Quá trình cán với các máy cán loại này được tiến hành với lực kéo căng.
- Các máy cán đơn chiếc (hình 1.1 e) hiện nay được sử dụng rất hạn chế.
- Thành phần thiết bị của máy cán liên tục chiều trục (hình 1.2 b), ngoài các giá cán tinh chỉnh còn có 2 giá cán duo bố trí ở đầu và cuối máy cán

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt