Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

thiết kế máy lốc tôn profin O
kích thớc thay đổi từ 400 ữ 2000,
bmax = 1000mm, t = 4 ữ 8 mm
Lời nói đầu
Ngày nay với nền khoa học kỹ thuật phát triển, nhiều máy móc hiện
đại đã thay thế hoàn toàn sức lao động của con ngời. Việc thiết kế và chế
tạo máy mới có tính năng cao hơn trớc là một nhu cầu rất cần thiết đối với
một nền công nghiệp lạc hậu của nớc ta hiện nay. Nhiệm vụ đặt ta là phải
thiết kế nh thế nào để tối u nhất và tìm phơng pháp gia công sao cho phù
hợp ..., hiện nay có rất nhiều phơng pháp công nghệ tiên tiến, một trong
những phơng pháp có hiệu quả cao trong ngành cơ khí là phơng pháp gia
công bằng áp lực(phơng pháp gia công không phoi).
Hiện nay phơng pháp gia công kim loại bằng áp lực đợc ứng dụng rộng rãi
trong ngành cơ khí. ở những nớc có nền công nghiệp tiên tiến phơng pháp
này đợc tự động hoá ở mức cao, nhiều trang thiết bị, máy móc có tính năng
kỹ thuật hiện đại đã đợc thiết kế và chế tạo, một trong những máy móc thiết
bị đó có thể nói đến máy tạo hình profin của vật liệu dạng tấm hay còn gọi
là máy lốc.
Máy lốc có nhiều loại, đa dạng và phong phú, tuy vậy chúng đều có điểm
chung: đó là sự tác động lực vào vật liệu dạng tấm từ các cặp lô dẫn và sau
nhiều bớc công nghệ (tức là qua nhiều lần giảm bán kính) đề tạo ra hình
dáng nh mong muốn.
Thiết kế và chế tạo máy lốc chính là nội dung của đồ án này. Nội dung
của đồ án này đợc trình bày trong năm phần cụ thể nh sau:
Phần I: Lý thuyết thiết kế máy lốc
Phần II: Tính toán thiết kế cụm máy lốc

Đề tài đợc xây dựng nhằm chuẩn hoá việc thiết kế máy lốc sao cho
phù hợp với xu hớng tự động hoá và cơ khí hoá, là cơ sở mở rộng và nâng
cao hiệu quả của phơng pháp gia công này.
Với một đề tài khá phức tạp đồi hỏi ngời hiết kế phải am hiểu nhiều
lĩnh vực nh: gia công áp lực, công nghệ cán, lý thuyết biến dạng dẻo... Mặt


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

khác trong điều kiện hiếm về mặt tài liệu, kiến thức về lĩnh vực gia công áp
lực không đi sâu, kinh nghiệm thiết kế cha có, vì vậy thuyết minh của đồ án
này không thể tránh khỏi những sai sót. Nhóm sinh viên thực hiện đồ án
này luôn mong mỏi có đợc sự góp ý của thầy cô giáo trong khoa Cơ Khí nói
chung, bộ môn Máy và ma sát nói riêng để nội dung của đồ án đợc tốt hơn.
Cuối cùng với lòng biết ơn sâu sắc, nhóm sinh viên thiết kế xin gửi
lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa và đặc biệt là thầy Mạc Văn
Khoát đã hớng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thực tập, nghiên
cứu đề tài tốt nghiệp và làm đồ án đạt kết quả tốt.
Nhóm thiết kế cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô
giáo trong bộ môn máy và ma sát đã truyền thụ những kiến thức bổ ích và
quý báu trong suốt quá trình học tập tại trờng.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát


phần I
lý thuyết thiết kế máy lốc
chơng i
Tổng quan về máy lốc
1) Giới thiệu chung:
Các máy loại trục làm gồm có một vài loại máy uốn - nắn, máy cán
để cán dọc và ngang. M áy loại con lăn nh 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 nh máy cán rèn , còn máy quay hồi chuyển thuộc loại máy có bộ
phận làm việc đầu trợt .
Tất cả các loại máy ở trên có đặc điểm là : nguyên công công tác đợc thực hiện trong khi phôi chuyển động. Vì thế cần tự động hoá việc
chuyển phôi .
Đặc điểm khác nhau giữa máy loại quay với máy búa và máy ép là:
ở máy búa và máy ép thông thờng không sử dụng hành trình không tải đi
lên ( ngợc ) để biến dạng vật dập và quá trình biến dạng chỉ thực hiện trên
một phần không lớn của chu trình công tác. Một đặc điểm quan trọng ở
kiểu máy quay là phôi đợc gia công một cách liên tục, do vậy tạo khả năng
áp dụng rộng dãi nguyên lý chuyển động quay bộ phận công tác trong các
máy của ngành rèn dập. Ngời ta cũng sử dụng rộng rãi các máy kiểu
quay trong chế tạo máy khi sản xuất các vật liệu định hình.
Nếu ở các máy ép, lực danh nghĩa là thông số cơ bản nhất thì đối
với máy loại quay thông số cơ bản nhất là mômen xoắn tác dụng lên trục
chính . Riêng đối với một vài loại máy ( nh máy cán rèn ) lực danh nghĩa
cũng là một thông số cơ bản.


Đồ án tốt nghiệp
học
2)


Bộ môn máy & ma sát

Máy nắn và máy uốn:

Máy nắn uốn đợc dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và gia
công kim loại. Các máy này thờng 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 dỡng. Sau này ngời 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 nhng 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 ữ 63 mm , rộng 1250 ữ
4000 mm); máy uốn 3 con lăn để uốn thép hình; máy uốn gờ có thể lên
vành, tạo gân lợn sóng trên mặt trụ, ghép mí ... các tấm hoặc dải dày 1,6 ữ 4
mm.
3) Khái niệm về máy lốc có profin dạng tròn:
Máy lốc tôn là một thiết bị gồm các cặp lô có profin gống prôfin
của sản phẩm, đợc dẫn động bởi động cơ điện, nhờ sự chuyển động của các
cặp lô tạo hình này mà vật liệu (thép tấm) sau khi di chuyển qua các cặp lô
sản phẩm sẽ có đợc hình dáng nh đã thiết kế.
Máy lốc tôn thực chất là một dạng máy gia công nguội, dới dạng
gia công bằng áp lực(phơng pháp gia công không phoi ). Quá trình tạo hình
prôfin sản phẩm là quá trình gây biến dạng dẻo dới tác dụng của ngoại lực
(nhờ vào các lô cuốn).
Sản phẩm của máy lốc tôn đa dạng và phong phú ( đặc trng của nó
là mặt cắt ngang ( prôfin ) của sản phẩm không thay đổi theo chiều dài ), và
đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế nh: tấm lợp, các chi tiết hình ống, thùng

phi, nồi hơi..., trong kết cấu cơ khí, thuỷ lợi, trong kết cấu xây dựng, trong
các ngành chế biến..., kích thớc của sản phẩm có thể đạt tới 2000mm chiều
dài và hàng chục mét chiều rộng, các chi tiết có prôfin hình tròn có thểt đạt
đờng kính đến 4000mm.
Hiện nay có rất nhiều dạng máy lốc tôn, ở nớc ta cũng có nhiều cơ
sở sản xuất máy lốc, tuy nhiên với điều kiện sản xuất và giá thành nên chỉ
sản xuất những dạng máy lốc gia công những sản phẩm có prôfin đơn giản
nh: U, C, tròn, dạng sóng ( tấm lợp )...


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

Dới đây là một số biên dạng sản phẩm của máy lốc tôn ( hình ) .

Thanh chắn của
Sản phẩm hình vuông

Tấm lợp dạng sóng vuông

Tấm lợp dạng sóng

Sản phẩm hình tròn

Sản phẩm kết hợp

Sản phẩm hình chữ U
Sản phẩm hình thoi


4. Phân loại máy lốc :
Máy lốc có nhiều loại, mỗi loại lại có một đặc tính riêng biệt, khi
thiết kế phải tìm hiểu và chọn đợc kiểu máy phù hợp với nhiệm vụ thiết kế.
Để có đợc sơ đồ động tối u, dới đây ta đa ra một số dạng máy lốc thờng
dùng để gia công sản phẩm có biên dạng C.
a) Máy lốc đợc điều khiển bằng chơng trình số:
Lý thuyết điều khiển ngày càng đợc sử dụng rộng rãi vào trong thực
tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực gia công kim loại. Với yêu cầu năng suất, sản
phẩm đợc tạo ra phải có sự chính xác, chất lợng cao, nhiều nhà máy đã đa
những bộ điều khiển vào xử lý quá trình gia công trên máy lốc. Nhờ bộ điều
khiển này máy đợc tự động hoá hoàn toàn từ khâu cấp phôi, hàn phôi, tháo
sản phẩm.
Bộ điều khiển có thể là bộ điều khiển số ( NC ) hoặc bộ điều khiển
tơng tự, nó tự động điều khiển vòng quay của động cơ, đóng ngắt mạch
điều khiển hệ thuỷ lực của máy hay hệ thống tháo sản phẩm ...
Hiện đại hoá ( đó là xu hớng hiện nay ), ngời ta có thể điều khiển quá trình
gia công của máy bằng máy tính điện tử, chơng trình gia công đã đợc lập
trình từ trớc. Ưu điểm của nó là thuận tiện trong quá trình gia công, thời
gian gia công nhanh ( tức là những bớc công nghệ nếu có thay đổi thì nó đã


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

có sẵn những modun tổng bộ nhớ của máy tính điện tử và chỉ việc thay đổi
câu lệnh trong modun đó ). Nhờ có màn hình điều khiển mà ngời đứng máy
( hay ngời lập trình ) có thể xem trớc quá trình gia công trên máy nhờ công

thức mô phỏng, vì vậy có thể tránh sai sót trong quá trình gia công.
b) Máy lốc điều khiển bằng thuỷ lực:
ở một số máy lốc lớn, kích thớc của trục lớn ngời ta sử dụng hệ
thống thuỷ lực để điều chỉnh, căn chỉnh trục .... Hệ thống thuỷ lực có giá
thành thấp hơn và dễ tìm mua trên thị trờng, cho nên nhiều máy do việt nam
sản xuất chủ yếu dùng hệ thống bằng thuỷ lực.
c) Một số máy lốc khác:
Những sản phẩn có profin đơn giản, yêu cầu độ chính xác không
cao, kích thớc nhỏ ..., ngời 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 đợc dẫn động cơ
điện ... . Mọi thao tác đều phải có sự tham gia của các công nhân.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

5 . Các thiết bị chính trên máy lốc & một số thông số cần thiết:
Một máy lốc đơn giản nhất đều phải có 3 bộ phận chính là:
- Nguồn năng lợng: động cơ điện.
- Bộ phận truyền động: hộp giảm tốc, hộp truyền lực, trục khớp nối
- Giá tạo hình: khung giá, trục tạo hình, gối đỡ, bạc lót ...
Ngoài ra máy lốc còn đợc bổ trợ bằng một số thiết bị khác nhằm làm
cho quá trình gia công đợc nhanh và tự động: Máy thuỷ lực, máy hàn, thiết
bị cấp phôi, hệ thống bôi trơn ....
Một số sơ đồ của máy lốc:
Lô tạo hình

Động cơ điện

Hộp
giảm
tốc 1

Hộp
giảm
tốc2

Động cơ điện

Dạng sơ đồ động 1: Trên sơ đồ này mỗi trục dùng một nguồn dẫn
động độc lập và nó chỉ áp dụng cho máy có công suất > 1000 kw.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát
Lô tạo hình

Động cơ điện

Hộp giảm tốc

Dạng sơ đồ động 2: Dạng này sử dụng một nguồn dẫn động cho toàn
bộ máy đối với máy có công suất nhỏ.

Động cơ điện

Hộp giảm tốc


Dạng sơ đồ động 3:Trên sơ đồ này có bố trí thêm cặp bánh răng
chia mô men.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát
Chơng ii

Quá trình biến dạng dẻo của phôi tấm và chọn bớc
công nghệ tạo hình.
I. Bin dng do ( kim loi )
Di tỏc dng ca lc c hc bờn ngoi khi m Fc hc > Fn hi
bin dng tng nhanh theo ti trng, khi b ti trng bin dng khụng b
mt i m vn cũn mt phn. Bin dng ny c gi l bin dng do.
Nh bin dng do ta cú th thay i hỡnh dng, kớch thc kim loi to
lờn nhiu chng loi phong phỳ ỏp ng tt yờu cu s dng.
Khi biến dạng đàn hồi các nghuyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảng
cách nhỏ (không quá một thông số mạng ), thông số mạng tăng từ a đến a +
a, tức cha 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 bin dng do cỏc nguyờn t dch chuyn i khong cỏch ln hn ( quỏ
mt thụng s mng ) nờn khi b ti trng nú tr v v trớ cõn bng mi.
Bin dng do ch xy ra do ng tip. Bin dng do thng xy ra bng
cỏch trt, ụi khi xy ra bng song tinh .
1. Trt:
Trt l s chuyn di tng i gia cỏc phn ca tinh th theo
nhng mt v phng nht nh gi l mt v phng trt ( nh hỡnh 1

biu din di ) .
Khi mu n tinh th b kộo ta thy xut hin cỏc bc trờn b mt
ca mu. iu ú chng t cú s trt lờn nhau gia cỏc phn ca tinh th.
S trt xy ra ch yu trờn nhng mặt nht nh v dc theo nhng
phng nht nh v dc theo nhng phng nht nh gi l mt trt v
phng trt. Thng l bng mt s nguyờn ln khong cỏch gia cỏc
nguyờn t trờn phng trt.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát
mặt trƯợt

phƯơng trƯợt

Sơ đồ biểu
diễn sự tr Ư ợt :
a) hình dạng đơn
tinh thể và mạng tinh
thể tr Ư ớt khi tr Ư ợt
b) hình dạng đơn
tinh thể và mạng sau
khi tr Ượt

mặt trƯợt

a)


b)

Mt mt trt cựng vi mt phng trt nm trờn nú to thành mt
h trt. Cỏc nghiờn cu lý thuyt ln thc hnh u cho thy mt trt v
phng trt l nhng mt v phng cú mt nguyờn t ln nht.
S lng h trt cng ln thỡ kh nng xy ra trt cng nhiu cú
ngha l cng d bin dng do. Bi vy kh nng bin dng do ca kim
loi cú th c ỏnh giỏ thụng qua s lng h trt. Qua õy cú th
nhn thy rng nhng kim loi cú mng lc phng do s lng h trt
hn ch nờn thng cú tớnh do kộm hn so vi nhng kim loi cú mng
tinh th lp phng din tõm hoc lp phng th tõm.
c im ca trt:
+ Trt ch xy ra di tỏc dng ca ng sut tip.
+ Phng mng khụng thay i trc v sau khi trt
+ Mc trt bng mt s nguyờn ln khong cỏch gia cỏc
nguyờn t trờn phng trt.
+ ng sut tip cn thit gõy ra trt khụng ln.


§å ¸n tèt nghiÖp
häc

Bé m«n m¸y & ma s¸t

Thực nghiệm đã chỉ ra rằng trong một số hệ trượt biến dạng dẻo
thông qua trượt xẽ xảy ra nếu ứng suất tiếp đạt tới giá trị tới hạn τ0. Bởi
vậy trên hệ trượt nào ứng suất tiếp đạt tới giá trị τ0 trước thì trượt sẽ bắt
đầu trên hệ đó trước.
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 τ 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.
- Mạng lpdt {111}

< 112 > nhưng ít xảy ra

- Mạng lptt {112}

< 111 >

- Mạng lpxc

{ 1012}

τ

không phải là mặt cơ sở

τ

mÆt song tinh

τ

τ


H×nh 2 . song tinh trong m¹ng tinh thÓ
Song tinh cã những đặc điểm sau:


§å ¸n tèt nghiÖp
häc

Bé m«n m¸y & ma s¸t

- 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 khi tạo thành song tinh nhỏ nên song
tinh không dẫn đến một mức độ biến dạng dẻo đáng kể trong tinh thể ( chỉ
mấy % ). Nếu cùng với song tinh 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 Bi, Sb … toàn bộ biến dạng dẻo cho đến lúc phá huỷ chủ yếu do
song tinh tạo nên, vì thế mức độ biến dạng dẻo trong các tinh thể đó rất
nhỏ, chúng được coi là những vật liệu giòn. Đối với những kim loại mạng
lục phương xếp chặt như Zn, Mg,Cd do số lượng hệ trượt ít nên thường tạo
thành song tinh, song như trên đã nói ý nghĩa của song tinh đối với biến

dạng dẻo không lớn mà quan trọng hơn là do song tinh làm thay đổi
phương mạng nên có thể làm xuất hiện một vài định hướng mới có lợi cho
trưíc. Trong trường hợp này biến dạng dẻo xảy ra trước phá huỷ tăng lên
so với trường hợp chỉ có trượt đơn thuần. Tuy nhiên sự thay đổi âý không
lớn nên các kim loại mạng lục phương xếp chặt vẫn là những vật liệu có
tính dẻo kém.
3. Tổ chức và tính chất của kim loại sau khi biến dạng dẻo.


§å ¸n tèt nghiÖp
häc

Bé m«n m¸y & ma s¸t

Biến dạng dẻo làm thay đổi rất mạnh tổ chức, tính chất đặc biệt là
cơ tính của vật liệu cũng như kim loại.
a - Trong và sau khi trược tinh thể ở xung quanh mặt trượt bị xô lệch, các
hạt bị biến dạng không đều, song đều có khuynh hướng bị kéo dài, bẹt ra
theo phương biến dạng. Với độ biến dạng ε lớn ( 40 ÷ 50 % ) hạt bị phân
nhỏ ra, các tạp chất và pha thứ hai bị nhỏ vụn ra, kéo dài ra tạo nên thớ (độ
biến dạng ε thường được tính bằng độ giảm của tiết diện phôi khi biến dạng
dẻo theo công thức ε = [ ( so – sf ) / so ] . 100%, trong đó so và sf là tiết diện
phôi trước và sau khi biến dạng dẻo ). Khi độ biến dạng rất lớn ( 70 ÷ 90
%, ít gặp ) các hạt bị quay đến mức các hạt và phương mạng cùng chỉ số
của chúng trở nên song song với nhau ( hình 3 ), tạo nên một cấu trúc gọi

a)

Ph¦
¬ng

k

Ph¦
¬ng
k

Ðo

Ðo

là textua.

b)

H×nh 3 .hai d¹ng textua biÕn d¹ng trong vËt liÖu t ¦ mÒn :
a) Fe - Si ,textua {110} < 100>
b)Fe - Ni ,textua {100} <100>

Khi kim loại có textua nó sẽ có tính dị hướng. Hiện tượng này được
áp dụng khá rộng rãi cho thép kỹ thuật điện để làm giảm tổn thất từ trong
các biến thế.
Textua tạo nên trong trường hợp này được gọi là textua biến dạng.
Ví dụ khi cán:
- Các mặt {123} và {110} của A1, {100} hoặc {110} của A2, {0001}
của A3 định hướng lại song song với mặt phẳng cán.


Đồ án tốt nghiệp
học


Bộ môn máy & ma sát

- Cỏc phng < 412 > v < 211 > ca A 1 , < 100 > ca A2 , < 1010
> ca A3 nh hng li song song vi phng cỏn.
b - sau bin dng do trong kim loi tn ti ng sut d do xụ lch mng
v bin dng khụng u gia cỏc ht cng nh trờn tit din. Núi chung
ng ut bờn trong cú hi cho c tớnh, song cng cú trng hp ngi ta c
ý to nờn lp ng sut nộn d ể nõng cao gii hn mi bng cỏch ln
ộp,phun bi.
c - sau khi bin dng do, do mng tinh th b xụ lch, c tớnh kim loi
thay i rt mnh theo chiu hng nh hỡnh 4.
- Tng cng
- Tng bn song trong ú gii hn n hi h v gii hn chy
0,2 tng mnh hn.
Tc cú xu hng bin cng, bn hoỏ, nhng li lm gim do v
dai, tc cú xu hng bin giũn.
Hin tng ny cũn c gi l hoỏ bn bin dng ( phõn bit vi

Tính chất

mt s dng hoỏ bn khỏc nh nhit luyn, hp kim hoỏ ) .

độ dẫn điện

độ biến dạng

Hình 4 .ảnh hƯởng của độ biến dạng
đến cơ tính của kim loại



Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

Hoỏ bn bin dng l hỡnh thc hoỏ bn thụng dng trong k thut
c gi di nhiu tờn khỏc nhau nh: bin cng, cng ngui. Hiu qu
mnh nht ca hoỏ bn bin dng l giai on u, cng v sau hiu qu ny
gim dn. Khi bin dng rt cao h v 0,2 t gn ti b, song lỳc ú
do () hu nh bng khụng. Núi chung bin dng do cú th lm tng gii
hn bn, cng t 1,5 n 3 ln, gii hn chy t 3 n 7 ln. Cỏc vt liu
vi mng A1 ( thộp austenit, nhụm, ng v cỏc hp kim ca chỳng ) cú hiu
ng hoỏ bn bin dng mnh hn c nờn thng c ỏp dng nhiu hơn, cú
hiu qu hn loi mang A2 ( cỏc thộp khỏc ) . Tuy nhiờn lm gim mnh
do v dai l iu phi tớnh ti khi ỏp dng dng hoỏ bn ny. Trong nhiu
trng hp sau khi bin dng do, kim loi tr nờn hoc l quỏ cng khú ct
gt hay bin dng do tip theo, hoc l quỏ giũn d b gy ngay c di ti
trng va p nh, lỳc ú cn phi a kim loi k trng thỏi ban u nh lỳc
cha bin dng bng cỏch kt tinh li.
Ngoi lm thay i c tớnh, bin dng do cng lm thay i lý, hoỏ
tinh trong ú ỏng chỳ ý l:
Lm tng in tr ( do vy i vi vt liu dn in nh dõy ng,
nhụm phi trỏnh dựng trng thỏi bin cng ).
- Lm gim mnh tớnh chng n mũn.
II. Sơ bộ về phơng pháp và công nghệ uốn.
1- Khái niệm uốn:
Uốn là biến phôi liệu phẳng thành vật cong hay vật đã cong thành
cong thêm dới tác dụng của lực ép của chày và khuôn cối làm cho vật liệu
biến dạng dẻo để đạt dợc hình dạng cần thiết.
Nguyên lý cơ bản của uốn trong dập nguội cũng giống nh 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.
a) Lý luận cơ bản về uốn:


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

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.

t

x0

A

r
a

o

Đuờng
trung
tính

A

- 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: trớc 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 đờng 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 tơng đối lớn( lớn hơn chiều dày từ 20 ữ 30 lần ) thì hiện tợng này
chỉ trông thấy ở mép tấm vật liệu.
+Chiều dày vật liệu chỗ uốn sẽ giảm mỏng.
t1

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


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

1,00

0,95

0,90


0,85

0,80

0,5

1,0

1,5

2,0

2.5

3,0

3,5

4,0

mm

Chiều dầy nguyên vật
liệu

t1 là chiều dày nguyên vật liệu sau khi uốn
t là chiều dày nguyên vật liệu trớc khi uốn
Ví dụ về độ giảm mỏng có thể xem bảng sau:
Chiều dày vật bán kính uốn cong chiều dầy vật liệu sau khi uốn
liệu (mm)

r (mm)
cong

6,35
6,35
6,35

12,7
6,35
3,20

mm
6,12
6,02
5,95

% giảm mỏng
3
5
7

+ 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 đợc.


Đồ án tốt nghiệp
học


Bộ môn máy & ma sát

b) Quá trình uốn:

lo

l2

lk

Thí dụ: xét quá trình uốn hình chữ V ta thấy
+ Bán kính uốn của vật uốn thay đổi từ to đến nhỏ, cự ly của điển tựa
uốn cong lo, l1, l2 giảm hoàn toàn khít vào nhau.
+ Trong quá trình uốn: bán nhỏ dần cho đến l k . Lúc đầu dập xuống
đến khi tấm nguyên liệu và chày hoàn toàn khít, bán kính của mặt trong vật
liệu lớn hơn bán kính của chày.
+ Vì mặt ngoài vật uốn xảy ra tác dụng kéo dài rất lớn góc nhọn của
chày phải thẳng góc với hớng sắp xếp của thớ thép cán ( hoặc gần bằng 90 o)
nếu không sẽ làm cho vật liệu nứt rạn.
+ Nếu sản phẩm uốn về hai hớng, lực uốn phải làm cho thớ nguyên
vật liệu uốn thành góc 45o.
2- Lớp trung tính:
Nh trên đã nói, trong khi uốn ta thấy hiện tợng mặt trong của
nguyên vật liệu bị nén và mặt ngoài bị kéo, nhng ở giữa nguyên vật liệu có
một lớp không bị nén cũng không bị kéo và ta gọi đó là lớp trung tính.
Nh vậy, lớp trung tính không hề thay đổi kích thớc có nghĩa nó không
bị dài ra cũng không bị ngắn lại mà vẫn giữ đúng kích thứơc của phôi ban
đầu.



Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

Chính vì tính chất đó nên nó là căn cứ tốt nhất để xác định phôi liệu
uốn.
Lớp ngoài cùng bị hẹp lại, lớp trong thì công ra ( tính từ ngoài vào
trong bán kính uốn ) thành một hình quạt; hiện tợng này càng rõ rệt khi
chiều rộng vật uốn hẹp ( B < 3t )và khi bán kính uốn càng nhỏ.
Ngời ta chứng minh rằng lớp trung tính trùng với tâm của mặt phẳng thiết
diện nhng hình dáng thiết diện thay đổi, tâm của nó di động, nên lớp trung
tính cũng đi gần vào phía tâm của bán kính uốn.
Muốn xác định đợc vị trí của lớp trung tính là ta phải đi xác định đợc
bán kính lớp trung tính tức là bán kính tính từ tâm uốn đến đờng trung tính.
Ta gọi:
r là bán kính uốn
là bán kính lớp trung tính
là góc tơng ứng của phần uốn
là hệ số giản mỏng tức là tỉ số chiều dày sau và trớc khi uốn.
=

t1
t

b1, b2 là chiều rộng trên và dới sau khi uốn
bcp = b1 + b2 = chiều rộng trung bình sau khi uốn
2

bcp

b

= hệ số biến rộng; hệ số này ta có thể tham khảo bảng sau:


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

b
bcp

3t

2,5t

2t

1,5t

1t

0,5t

1

1,005

1,01


1,025

1,05

1,09

3
0,992

4
0,995

b

Hệ số giảm mỏng tính theo tỉ số r/t theo bảng
r/t

0,1
0,82



0,25
0,87

0,5
0,82

1

0,96

2
0,985

Căn cứ vào thể tích trớc và sau khi uốn không thay đổi
Vtrớc = Vsau
Vtrớc = a . b . t
Vsau bằng diện tích một phần vành khăn ABCD

O

r



A

B

t
C

D

x0
Đuờng
trung
tính


Diện tích một phần hình vành khăn ABCD bằng diện tích hình quạt
ODC, trừ đi diện tích hình quạt OAB.
Vtrớc = Vsau
a.b.t = [

1
1
(r + t ) 2 ( r 2 ) ] bcp
2
2

a.b.t = bcp[( r + t ) 2 r 2 ]
1
2

Vì chiều dài của đờng trung tính không đổi, nên ta có:


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát
a

a

a = . hay = . Thay = . vào ta có
a.b.t =

[


1a
2
bcp ( r + t ) r 2
2

]

Giải phơng trình trên ta có:
=

bcp r
t ( + )
b
t 2

Trên thực tế xác định vị trí lớp trung tính ta thờng dùng công thức
đơn giản:
= r + xt
x là hệ số do thí nghiệm mà lập lên.
Trong trờng hợp uốn cong r/t > 6,5 tâm thiết diện coi nh không di
động , ta có x = 0,5 và khi đó coi nh đờng trung tính nằm ở giữa chiều dày
của nguyên vật liệu :
=r+

t
2

Khi uốn những phôi liệu hình ống ta có thể tính bán kính đờng trung tính
theo công thức sau:

d
= ( r + 1 ) 1
2

1 =

d1
; d, d1 là đờng kính ống trớc và ống sau khi uốn
d

r là bán kính uốn.


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát



Song ta cũng có thể dùng công thức đơn giản
= r + xd
Hệ số x có thể nghiên cứu ở bảng sau
3- Bán kính uốn nhỏ nhất.
Bán kính uốn r
1,5d

d

0,5d


0,25d

Hệ số x
0,5d
0,51d
0,53d
0,55d
Bán kính uốn r hoặc là bán kính lợn của chày, rất quan trọng . nếu bán kính
này nhỏ quá thì những thớ ngoài nguyên vật liệu có thể bị đứt gây ra hiện tợng h hỏng hoặc không cho ta có thể tiến hành uốn đợc.
Bán kính uốn nhỏ nhất rmin phụ thuộc vào tính chất kim loại uốn, cách sắp
xếp đờng uốn tơng đối với thớ nguyên vật liệu.
Muốn tính toán bán kính uốn nhỏ nhất r min ta hãy xét trong một trờng
hợp khi r/t > 6,5 có nghĩa là khi x = 0,5 và khi đó thì
= r + 0,5t
Phía ngoài chịu kéo; độ dãn dài tơng đối kéo tính bằng
l lo
kéo = l =
o

t
t
r ( r + )
2 = 2
t
t
(r + )
r+
2
2


Nh vậy không kể bên trong chịu nén , bên ngoài chịu kéo độ biến
dạng đều phụ thuộc tỉ lệ nghịch với bán kính uốn, bán kính uốn càng nhỏ
biến dạng càng lớn.
Thay đổi công thức trên ta rút ra đợc:
r = t/2 - t/2


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

Nếu ta cứ giảm bán kính uốn đi mãi thì độ dãn dài ngày càng tăng nhng
mỗi một loại vật liệu độ dãn dài có giới hạn nên uốn nhỏ nhất xác định theo
công thức sau:
rmin = t/2max - t/2
trong này max là độ dãn dài lớn nhất tham khảo ở bảng sau
Song mặt khác ta lại biết độ dãn dài tơng đối và độ co hẹp tiết diện
có liên quan với nhau
=


cho nên ta có thể tính rmin theo
1

r=

t
t

=
2 2

rmin =

t
t t 1
= (
1)

2 2
2
1

t (1 2 max )
2 max

Khi r/t 6,5 biến dạng lớn hơn nên còn phải nhắc đến biến mỏng
nữa.
max và max tra theo bảng sau
(khi uốn 90o đối với thép 10 ữ 20)


Đồ án tốt nghiệp
học

Bộ môn máy & ma sát

Chỉ số biến
dạng


Chiều
rộng tơng
đối B/t

0,1

0,25

0,5

01

2

3

4

Độ dãn dài tơng đối

>3

120

88

6,1

38


21,6

15

11,5

1

111

81

55

33

17

10,2

7

0,5
>3

104
55

74

47

49
38

28
27,6

12
18

6,5
13

32
10,3

1

53

44,6 35,6 25,2 14,5

10

7

1,5

51


42,5

6

3

Độ co hẹp
tiêt diện tơng
đối

Bán kính uốn tơng đối r/t

33

21,8 11,2

max(%)
Bán kính uốn phụ thuộc vào
%
62
55
50
45
40

r
0,1t
0,2t
0,3t

0,49t

%
25
20
18
15
10,9
8,5

r
1,15t
1,7t
2,0t
4,0t
5,0t

Nhng trong thực tế ta thờng xác định bán kính uốn nhỏ nhất theo công
thức
rmin = K.t
(k = hệ số trong bảng sau)

Nguyên vật liệu

Nhôm
Đồng đỏ
Đồng thau168

Trạng thái ram hoặc ủ
Trạng thái hoá cứng

Hớng đờng uốn
vuông góc song song vuông góc song song
với thớ kim với thớ kim với thớ kim với thớ kim
loại
loại
loại
loại
0
0,2
0,3
0,8
0
0,2
1,0
2,0
0
0,2
0,4
0,8


Đồ án tốt nghiệp
học
Sắt
Thép 0.5-10, CT1,
CT2

Bộ môn máy & ma sát

0

0

0,2
0,4

0,2
0,4

0,5
0,8

Thép 15ữ20 CT3

0,1

0,5

0,5

1,0

Thép 25ữ30 CT4

0,2

0,6

0,6

1,2


Thép 35ữ40 CT5

0,3

0,8

0,8

1,5

Thép 45ữ50 CT6

0,5

1,0

1,0

1,7

Thép 55ữ60 CT7

0,7

1,3

1,3

2,0


Đua ra mềm
1,0
1,8
1,5
2,5
Đua ra cứng
2,0
3,0
3,0
4,0
Thực ra rmin còn chịu nhiều ảnh hởng của nhiều yếu tố khác nên cần phải
xét vào điều kiện cụ thể mà hiệu chỉnh; những nhân tố ảnh hởng lớn gồm:
a) Cơ lý tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luỵên. Nếu vật liệu có
tính dẻo tốt và không bị biến cứng ta có thể giảm nhỏ rmin.