Mục lục
Mục lục

1

Lời nói đầu

3

CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

4

1.1 Tình hình sản xuất ống trên thế giới

4

1.2 Tình hình sản xuất ống trong nƣớc

5

CHƢƠNG 2 : PHÂN LOẠI CỦA ỐNG THÉP

6

2.1. Phân loại theo phƣơng pháp sản xuất

6

2.2. Phân loại theo hình dạng mặt cắt

7

2.3. Phân loại theo độ dày tƣờng

7

2.4. Phân loại theo nguyên liệu và công dụng

7

CHƢƠNG 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO ỐNG HÀN
10
3.1 Quy trình cơng nghệ

10

3.2 Giới thiệu một số phƣơng pháp hàn

13

3.2.1. Phƣơng pháp hàn lò liên tục

13

3.2.2. Phƣơng pháp hàn điện cao tần

14

3.2.3. Phƣơng pháp hàn cảm ứng


14

3.2.4. Phƣơng pháp hàn hồ quang trong mơi trƣờng khí trơ
15
3.2.5. Phƣơng pháp hàn PLASMA

15

3.2.6. Hàn điện trở

15

3.3 Lựa chọn phƣơng pháp hàn

16

1


CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ

17

4.1 Bề rộng bang kim loại

17

4.2 Xác định số giá cán tạo hình

19


4.3 Xác định các kiểu lỗ hình trên giá tạo hình

19

4.4 Thiết kế trục tạo hình (roll)

20

4.4.1 Xác định biên dạng trục tạo hình

20

4.4.2 Xác định kích thƣớc trục tạo hình

25

1.Kích thƣớc bề rộng trục tạo hình

25

2. Đƣờng kính trục tạo hình

27

4.5 Xác định kích thƣớc hình học của lỗ hình trục đứng khơng
dẫn động

29


4.5.1 Xác định kích thƣớc hình học lỗ hình trục đứng thứ 1

29

4.5.2 Xác định kích thƣớc hình học lỗ hình trục đứng thứ 2, 3, 4, 5, 6 :
30
Kết luận

32

Tài liệu tham khảo

33

2


LỜI NĨI ĐẦU
Sự phát triển của một quốc gia có nền cơng nghiệp hiện đại và tự chủ
địi hỏi phải có một nghành sản xuất ống mạnh. Nhìn chung, ống thép đƣợc
sử dụng trong hầu hết các nghành xây dựng, cầu đƣờng, luyện kim, khai
khoáng, mỏ ... và trong các nghành cơng nghiệp dầu khí. Tuy nhiên do đặc
thù của các nghành có nhu cầu về ống thép thƣờng là loại nhỏ và chịu àp
lực thấp, do đó chủ sử dụng chủ yếu là ống hàn. Ngƣợc lại, các nghành
công nghiệp nặng nhƣ dầu khí có nhu cầu về ống cao, sử dụng nhiều chủng
loại ống và chịu đƣợc áp lực cao.
Trên thực tế, để sản xuất ống ngƣời ta đƣa ra hai phƣơng pháp cơ bản
đó là phƣơng pháp sản xuất ống hàn và phƣơng pháp sản xuất ống không
hàn. Nhƣng cùng với sự phát triển mạnh về công nghệ hàn cho phép ta sản
xuất đƣợc các loại ống có chất lƣợng cao và độ bền vững khơng thua kém

ống không hàn. Hơn nữa, vốn đầu tƣ ban đầu về trang thiết bị cho nhà máy
về ống hàn là khơng lớn, dây truyền sản xuất dễ tự động hố, tổn hao ít
năng lƣợng hơn so với sản xuất ống khơng hàn. Do đó, xu thế sản xuất ống
hàn trên thế giới ngày càng đƣợc ƣa chuộng. Trƣớc thềm thế kỷ mới, chúng
ta cần đầu tƣ, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ống hàn, nhằm đáp
ứng đủ nhu cầu về ống trong nƣớc.
Trong khuôn khổ đồ án môn học “Thiết kế quy trình cơng nghệ sản
xuất ống hàn bằng phương pháp hàn điện liên tục “ với hi vọng sẽ đáp ứng
một phần nhu cầu sử dụng ống trong nƣớc.Tôi xin chân thành cám ơn
PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thanh và ThS Nguyễn Đăng Khoa, các thầy giáo
trong bộ môn đã giúp đỡ tơi hồn thành tốt cơng việc đƣợc giao

3


CHƢƠNG 1:

GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ỐNG TRÊN THẾ GIỚI :
Trong đời sống và trong công nghiệp chúng ta dùng rất nhiều ống
thép và ống kim loại khác, từ cái kim tiêm đến các ống dẫn dầu, dẫn khí
v.v...có đƣờng kính lên tới vài mét. Các loại ống này có loại là ống hàn và
có loại là ống khơng hàn để cán ra chúng, ta có máy cán ống không hàn và
máy cán ống hàn . Cán ống khơng hàn thì ln cán ở trạng thái nóng, sản
phẩm ống khơng hàn có đƣờng kính q nhỏ  = (0,5  20) mm thì ta có
máy kéo ống ở trạng thái nguội khơng có lõi tựa, cịn ống to hơn khi kéo ta
phải dùng lõi tựa.
Đối với ống hàn , có thể cán và tạo hình ở trạng thái nóng nếu ống có
chiều dày lớn, các loại ống nhỏ và mỏng chúng ta nên cán và tạo hình ở
trạng thái nguội. Các loại ống lớn thƣờng sử dụng loại hàn với đƣờng hàn

xoắn, hàn mặt trong mặt ngoài.
Đặc biệt trong ngành cơng nghiệp dầu khí, ống thép chiếm một lƣợng
lớn trong xây dựng các nhà máy lọc dầu và vận chuyển dầu khí. Một số
nƣớc phát triển nhƣ Liên Xơ cũ, CHDC Đức, Tiệp Khắc, Mỹ, Nhật có hàng
trăm nghìn Km đƣờng ống các loại mà chủ yếu là dẫn dầu và hơi đốt. Các
nƣớc này có hệ thống dẫn nƣớc và hơi đốt ngầm trong thành phố, phục vụ
cho nhu cầu về khí gas và nƣớc sinh hoạt cho ngƣời dân. Vào những năm
80, Liên Xô cũ đã xây dựng hệ thống đƣờng ống dẫn khí “ hữu nghị “ với
các nƣớc nƣớc Ba Lan, Tiệp Khắc, Hungari, CHDC Đức, Bungari và
Rumani dài hơn 6000 Km. Đƣờng ống này có đƣờng kính 1420 mm và chịu
4


đƣợc áp suất tới 75 atm. Ngay nhƣ Nhật, do địa hình đất nƣớc gồm nhiều
đảo, việc vận chuyển đầu khí, xây dựng đƣờng ống xuyên biển là một nhân
tố thúc đẩy nghành công ngiệp sản xuất ống của nƣớc này phát triển.

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ỐNG TRONG NƢỚC
Cũng nhƣ máy cán tấm, các máy cán ống không hàn đòi hỏi đầu tƣ
vốn rất lớn và đòi hỏi kỹ thuật cao cho nên đến nay nƣớc ta vẫn chƣa có.
Hiện nay, các nhà máy cán ống hàn của chúng ta có quy mơ rất bé
nhỏ, chƣa phát triển. Sản phẩm chủ yếu là cán các ống thép ống dẫn nƣớc,
làm khung xe đạp, xây dựng, trang trí, chân bàn ghế nhƣ ở công ty cán ống
Đài-nam thuộc công ty Hồ - Phát hoặc ở Cơng ty liên doanh ống thép
VINAPIPE. Sản phẩm ống không hàn của nƣớc ta hiện nay có chiều dày
lớn nhất là 5 mm, đƣờng kính lớn nhất từ : ( 125  140 ) mm, đa số sản
phẩm đƣợc làm ống dẫn nƣớc, ống thép không rỉ dùng làm giƣờng bệnh
nhân và các xƣơng tủ dùng trong bệnh viện.
Dựa vào việc khảo sát nhu cầu về ống thép trên thị trƣờng cho thấy
rằng: các ngành cơng nghiệp nhẹ, ngành xây dựng, cầu đƣờng có nhu cầu

về ống thấp nhƣng vẫn phải thƣờng xuyên phải nhập ống hàn với kích
thƣớc trung bình từ Trung Quốc về. Các cơ sở sản xuất ống trong nƣớc
không dáp ứng đủ cho nhu cầu thép ống trong nƣớc. Theo dự báo của Tổng
cơng ty thép Việt Nam thì nhu cầu về thép ống ở nƣớc ta đến năm 2005 là
240.000 tấn.
Nhà máy lọc dầu ở Khu công nghiệp Dung Quất đi vào hoạt động,
các dự án đầu tƣ cho việc dẫn khí đồng hành từ các mỏ dầu ngồi khơi
đƣợc thực thi, nhu cầu về ống thép ở nƣớc ta tăng lên . Bên cạch đó, chính
phủ đang có sự đầu tƣ cải tạo mạnh vào công nghiệp Luyện Kim, cải tạo
5


khu liên hiệp Gang Thép Thái Nguyên, đầu tƣ các cơng nghệ Luyện Kim
tiên tiến, đón đầu các dây chuyền đúc cán tấm mỏng sẽ tạo điều kiện rất tốt
cho công nghiệp sản xuất ống.

CHƢƠNG 2 :

PHÂN LOẠI CỦA ỐNG THÉP
2.1. PHÂN LOẠI THEO PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT
 Ống thép liền: ống cán thép nóng, cán thép nguội, ống đẩy áp, ống
đỉnh.
 Ống hàn
 Phân loại theo công nghệ: ống hàn hồ quang điện,ống hàn điện
trở(cao tần,tần suất thấp),ống hàn hơi,ống hàn lò.
 Phân loại theo mối hàn: ống hàn mối thẳng, ống hàn xoắn ốc.

2.2. PHÂN LOẠI THEO HÌNH DẠNG MẶT CẮT
 Ống thép mặt cắt đơn giản: ống thép trịn, ống thép vng, ống thép
bầu dục, ống thép hình tam giác, ống thép hình sáu giác, ống thép

hình thoi, ống thép tám giác, ống thép hình nửa cung trịn.
 Ống thép mặt cắt phức tạp: ống thép hình sáu giác khơng đều , ống
thép hình hoa mai 5 cánh, ống thép hình hai lồi, ống thép hình hai
lõm, ống thép hình hạt dƣa, ống thép hình nón, ống thép hình gợn
sóng, ống thép vỏ mặt ngoại, loại khác
2.3 PHÂN LOẠI THEO ĐỘ DÀY TƢỜNG
Ống thép tƣờng mỏng, ống thép tƣờng dày
2.4 PHÂN LOẠI THEO NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG DỤNG

6


Ống thép dùng cho đƣờng ống, ống thép dùng cho thiết bị công nống
nhiệt, ống thép dùng cho ngành công nghiệp máy móc, dầu mỏ, ống thép
dùng cho khoan thăm dò địa chất, ống thép đồ đựng, ống thép dùng cho
cơng nghiệp hóa học, ống thép có cơng dụng đặc biệt, loại khác:
GB/T3092-1993,GB/T3091-1993 ( ống hàn mạ kẽm áp lực thấp) : Chủ
yếu dùng dẫn nƣớc, khí, khơng khí, khí chƣng, các loại dung dịch áp lực
thấp và các mục đích khác. Loại thép dùng là Q235A.
GB/T14291-1992 ( ống hàn dẫn dung dịch khoáng sản): Chủ yếu
dùng ống hàn thẳng dẫn nƣớc thải trên núi. Nguyên liệu chủ yếu là
Q235A.
GB/T142980-1994 ( ống hàn điện đƣờng kính lớn dẫn dung dịch áp
lực thấp) . Chủ yếu dùng dẫn nƣớc, khí, khơng khí và các mục đích khác.
Nguyên liệu chủ yếu là Q235A.
GB/T12770-1991( ống hàn không gỉ dùng trong kết cấu cơ khí) : Chủ
yếu dùng trong các kết cấu cơ khí, xe hơi , xe đạp ,đồ gia dụng, khách
sạn. Nguyên liệu chủ yếu là thép 0Cr13, 1Cr17, 00Cr19Ni11, 1Cr18Ni9,
GB/T12771-1991 ( ống hàn không gỉ dùng dẫn dung dịch) : Mác thép
chủ yếu là 0Cr13, 0Cr19Ni9, 00CrNi11, 00Cr17, ….


Hình 1. Ống hàn xoắn ốc

Hình 2. Ống hàn mối thẳng

7


Hình 3. Ống thép hàn mạ kẽm cỡ nhỏ

Hình 4. Ống thép hàn mạ kẽm cỡ lớn

Hình 5. Ống thép hàn điện

Hình 6. Ống thép vng

8


CHƢƠNG 3

QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH ỐNG HÀN
3.1 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ :
Chọn thép CT3 làm đại diện, dạng tấm cuộn trụ trịn
- Đƣờng kính trong :762 - 50 mm
- Trọng lƣợng cuộn : 12 - 20 tấn.
- Dung sai chiều rộng 20 mm.
- Chiều dày S = 2,9 mm.
- Thành phần hố học :
CT3


%C
0,14 ÷ 0,18

%S
≤ 0,025

%P
≤ 0,025

%Mn
0,2 ÷ 0,4

- Thông số kỹ thuật :
+ Giới hạn bền : b = 380 - 490 N/mm2.
+ Giới hạn chảy : ch> 210 N/mm2.
+ Môdun đàn hồi : E = 200 KN/mm2.
+ Môđun đàn hồi trƣợt : G = 84 KN/mm2.

Sơ đồ quy trình cơng nghệ

9

%Si
0,12 ÷ 0,3


* Cắt xẻ phơi : Nhằm cắt ra băng có chiều rộng theo yêu cầu. Dùng dao
cắt song song có đƣờng kính trục dao 250 mm và đƣờng kính dao 300 - 350
mm.

* Máy tháo dỡ : Dùng cơ cấu thuỷ lực để giữ các cuộn phôi đã đƣợc cắt
nhằm đƣa phơi vào các giá cán. Máy có cơng suất 5,5 - 7,5 Kw.
* Cán phẳng : Từ máy tháo dỡ phơi có thể đƣợc đƣa qua một hộp chứa
phơi ( hộp này để chứa phôi , tạo lƣợng dự trữ phơi để khơng làm gián đoạn
q trình cán khi hàn nối phôi từ cuộn phôi khác) hoặc máy tạo vòng, sau

10


đó phơi đƣợc đƣa qua một số máy cán phẳng và một số con lăn đứng dẫn
hƣớng ( không dẫn động) trƣớc khi vào các giá tạo hình.
* Tạo hình : Dải phôi đƣợc đƣa qua các giá cán tao hình ống. Sau khi qua
các giá tạo hình thì dải băng đã có hình dạng ống và đƣợc uốn tới góc : 2500
- 2800.
* Hàn : hai mép băng kim loại đƣợc hàn kín lại với nhau tạo thành ống.
* Vát phẳng và cán định kính : ống sau khi hàn đƣợc qua hai lƣỡi dao để
vát phẳng mối hàn ( một lƣỡi bên trong, một lƣỡi vát ngoài). Sau khi vát
đƣợc đƣa qua một giàn làm nguội sau đó qua khoảng 3 giá cán định kính
nhằm ổn đinh lại mối hàn và đảm bảo kích thƣớc ống. Sau khi cán định
kính có thể qua 2 giá cán hình nếu muốn cán luôn ra thép ống vuông.
* Cắt ống : ống sau khi cán định kính dùng máy cƣa để cắt ra sản phẩm
theo kích cỡ yêu cầu ( thƣờng là 6m ). Dùng máy cƣa : ống nhỏ dùng lƣỡi
cƣa đƣờng kính 480 - 510 mm cịn lớn hơn thì dùng 580 - 610 mm.
* Kiểm tra sơ bộ : đây là việc kiểm tra sơ bộ bằng mắt thƣờng để loại một
số ống sai về kích thƣớc và dùng máy ép thử ngẫu nhiên một số ống về chất
lƣợng mối hàn và các vết nứt có thể xuất hiện trong qua trình cán.
* Doa đầu ống : sau khi cƣa ống thƣờng ống bị bavia nên cần doa phẳng
lại ống ở cả hai đầu ống. Dùng 3 lƣỡi dao xoay tròn đặt nghiêng nhau 0 0,
450, 900 (với ống nhỏ có thể dùng 2 lƣỡi dao).
* Nắn thẳng : Dùng 3 giá cán nghiêng để nắn thẳng lại ống.

* Kiểm tra áp lực : Bơm đầy nƣớc vào ống sau tăng áp suất trong ống để
kiểm tra chất lƣợng ống ( với ống 50 dùng để làm ống dẫn nƣớc thì kiểm
tra)
* Mạ ống và làm ren : mạ kẽm ống hoặc làm ren ống nếu sản phẩm u
cầu nếu khơng thì bơi dầu cho ống để chống gỉ.
11


* Đóng gói : đóng bó ống theo tiêu chuẩn. Với ống có kích thƣớc 50 thì
đóng gói : 37 ống/bó.

 3.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP HÀN :
Trong quy trình cơng nghệ sản xuất ống hàn, khâu hàn là một trong
những khâu quan trọng của dây truyền. Có thể nói : chất lƣợng của ống
thành phẩm phụ thuộc nhiều vào chất lƣợng của mối hàn. Các khâu tạo hình
và cán định kính cho phép chúng ta tạo hình ống từ băng kim loại và định
kích thƣớc ống nằm trong miền dung sai cho phép. Do vậy, ứng với mỗi
phƣơng pháp tạo hình, hình dạng trục tạo hình mà ta chọn phƣơng pháp hàn
cụ thể sao cho phù hợp với phƣơng pháp đó. Việc lựa chọn phƣơng pháp
hàn phụ thuộc vào một số chỉ tiêu sau :
 Phƣơng pháp tạo hình.
 Kiểu trục tạo hình
 Vận tốc tạo hình.
 Các yêu cầu kỹ thuật của ống thành phẩm.
 Công suất của nhà máy.
 Vốn đầu tƣ ban đầu cho thiết bị cần thiết để sản xuất.

3.2.1. Phƣơng pháp hàn lò liên tục :
Sau khi uốn băng kim loại, hai mép băng kim loại tiếp xúc nhau, ống
đƣợc ép nhỏ lại và tạo một áp lực cần thiết trên hai mép băng kim loại làm

cho hai mép hàn khít với nhau.
Chất lƣợng mối hàn phụ thuộc vào áp lực tạo nên mép băng kim loại
trên trục hàn và mức độ nén. Để tăng độ bền vững của ống, ngƣời ta làm
tăng độ chênh lệch nhiệt độ nung băng kim loại theo chiều rộng.

12


3.2.2. Phƣơng pháp hàn điện cao tần :
Phƣơng pháp hàn điện cao tần 450- 500 KHz dựa trên nguyên tắc:
Dòng điện ở tần cao không chuyển động theo hƣớng điện trở nhỏ nhất mà
theo hƣớng cảm ứng từ nhỏ nhất. Phƣơng pháp hàn điện trở cao tần sử dụng
hiệu ứng gần và hiệu ứng bề mặt để nung nóng mép băng kim loại. Hiệu
ứng gần xuất hiện khi có dịng điện có tần số tới vài chục đến vài nghìn
KHz chạy qua dây dẫn. Dƣới tác dụng của từ trƣờng xoay chiều, trên phần
ống phơi đƣợc tạo hình xuất hiện dịng điện xốy Vicre. Các đƣờng dẫn
điện trong những vùng gần nhau của dây dẫn và mép phôi ống cần nung ở
bất kỳ thời điểm nào cũng trái ngƣợc nhau về hƣớng và tác dụng lên nhau
một lực hút. Chính vì vậy, mà điện trƣờng tập trung cao nhất tại vùng tiếp
xúc đó. Hiện tƣợng đó gọi là hiện tƣợng gần. Hiệu ứng bề mặt là hiện tƣợng
điện tích tập trung chủ yếu trên bề mặt phôi. Hai hiện tƣợng trên là cơ sở lý
luận để xây dựng phƣơng pháp hàn cao tần.

3.2.3. Phƣơng pháp hàn cảm ứng :
Phƣơng pháp hàn cảm ứng đƣợc ứng dụng để sản xuất ống dẫn nƣớc,
ống dẫn khí và ống kết cấu có đƣờng kính từ 21,5 - 21,9 mm. Để nung nóng
mép biên phôi ống ngƣời ta sử dụng cuộn cảm ứng thẳng với đƣờng dẫn từ
để tăng mật độ từ thông.
Các mép biên phôi ống đặt sát cuộn cảm ứng từ. Từ thơng đƣợc tạo
bởi dịng qua cuộn cảm tạo nên dịng cảm ứng chạy dọc theo hai mép biên

phôi ống mà không chạy qua khe hở giữa hai mép biên phôi ống chƣa hàn.
Nhờ vậy kim loại ở mép biên phôi ống đƣợc nung tới nhiệt độ hàn.
Thời gian hàn ống với chiều dày thành ống 2,5 - 9 mm nằm trong
khoảng từ 1- 3 (s). Chiều dài cuộn cảm ứng từ thƣờng nhỏ hơn 500 mm,
chính vì vậy mà đơi khi phải sử dụng tới vài cuộn cảm ứng từ.
13


3.2.4. Phƣơng pháp hàn hồ quang trong mơi trƣờng khí trơ :
Khi trong mơi trƣờng khí trơ, cầu hồ quang đƣợc tạo nên giữa que
hàn không chảy và mép ống đƣợc bảo vệ bằng khí argơng hoặc gelia. Máng
hàn tạo nên chỉ do kim loại của mép ống nóng chảy. Do có tác dụng lực của
cầu hồ quang, kim loại lỏng chuyển động về phía ngƣợc hƣớng với chuyển
động của que hàn. Tất cả kim loại lỏng đều có chu kỳ nhiệt độ nhƣ nhau và
đƣợc nung nóng nên khơng lớn hơn nhiệt độ hàn. Tại đây kim loại lỏng
chảy mạnh và chuyển động về phía sau. Nhiệt độ kim loại lỏng tăng lên.
Phía sau của máng mất nhiệt nhiều hơn lƣợng nhiệt dẫn tới nên nhiệt độ
kim loại giảm và bắt đầu kêt tinh lại. luồng khí trơ dẫn đi lƣợng nhiệt đáng
kể góp phần vào làm tăng nhiệt độ làm lạnh kim loại.
Phƣơng pháp này thƣờng dùng cho sản xuất ống 15 - 426 và chiều
dày thành ống 0,5 - 5 mm. Đây là phƣơng pháp thƣơng để dùng sản xuất
ống thép hợp kim cao, nhƣng vận tốc hàn thấp 0,5 - 1,5 m/phút và chỉ sản
xuất đƣợc ống có đƣờng kính nhỏ dến trung bình.

3.2.5. Phƣơng pháp hàn PLASMA :
Plasma là loại khí ion hố cao, nó bao gồm các điện tích dƣơng (ion)
và điện tích âm (điện tử). Plasma đƣợc tạo nên bằng con đƣờng ion hố,
nhiệt năng, phóng xạ, phá huỷ ngun tử. Trong khi chuyển động, sự va
chạm của các điện tử với ion, nguyên tử sinh ra nhiệt rất lớn.
Dựa trên đặc điểm toả nhiệt của plasma, ngƣời ta đƣa ra phƣơng pháp

hàn plasma.

3.2.6. Hàn điện trở :
Nguyên lý phƣơng pháp hàn điện trở là nung nóng mép biên phơi ống
hàn bằng dịng điện có tần số 50 - 700 Hz. Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng
14


để hàn ống có đƣờng kính tới 530 mm từ các loại thép các bon C15,
C20 ...và một số thép hợp kim khác. Vận tốc hàn phụ thuộc nhiều vào tần
số dịng điện, với dịng có tần số 50 - 700 Hz vận tốc hàn có thể đạt tới 20 75 m/phút. Dịng điện dẫn tới phơi ống bằng phƣơng pháp tiếp xúc qua các
điện cực hình vành khăn. Các điện cực đó là bộ phận chính của máy biến
thế hàn quay. Vành điện cực cùng với các trục hàn tạo thành lỗ hình kín.
Dƣới tác dụng của áp lực từ phía dƣới trục hàn và vành điện cực, các mép
phôi ống tiến sát lại gần nhau. Vành điện cực truyền tới phơi ống dịng điện
có hiệu điện thế vài vơn, cƣờng độ dịng thì tới vài chục nghìn ampe.
Nhờ vậy, hai mép ống đƣợc nung nóng mạnh, trục hàn và vành điện
cực gây một áp lực lớn lên phôi kim loại khiến cho hai mép ống hoà lẫn với
nhau và tạo thành mối hàn.

3.3 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP HÀN
Trên cơ sở cần thiết kế quy trình cơng nghệ sản xuất ống hàn Ø50 và
chiều dày là 2,9 mm với phôi ban đầu là bang théo CT3 ta chọn phƣơng
pháp hàn ống bằng dịng cao tần xoay chiều có tần số 450 kHz là hiệu quả
và kinh tế nhất.Vận tốc hàn cho phép của phƣơng pháp này lên tới
60m/phút. Hệ thống lỗ hình đơn giản, gọn nhẹ, vơn đầu tƣ ban đầu nhỏ.

15



CHƢƠNG 4

TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ
4.1 BỀ RỘNG BĂNG KIM LOẠI :
Khi sản xuất ống có đƣờng kính (6 ÷ 529) mm bằng phƣơng pháp hàn
điện trở trên máy tạo hình liên tục, độ chính xác cảu đƣờng kính ống phụ
thuộc vào các yếu tố:
- Lƣợng mất mát kim loại trong q trình hàn ( kim loại oxy hóa,
cháy và bị đùn tạo thành gờ khe trên thành ống ).
- Lƣợng giảm đƣờng kính ống trên máy hiệu chỉnh.
- Lƣợng giảm đƣờng kính ống trên máy cán hiệu chỉnh.
Vì vậy khi tính tốn bề rộng bang kim loại để tạo hình ống ta phải xét
đến các yếu tố trên để sản xuất ống có đƣờng kính chính xác.
Do ta chọn công nghệ cán ống hàn bằng phƣơng pháp điện trở khơng
dùng máy tóp ống ( để phù hợp quy trình cơng nghệ, sau q trình tạo hình
ta chỉ cán định kính) nên ta sử dụng cơng thức tính bề rộng bang kim loại :
Bl = .(DT + DK - ST) + B + BC
Trong đó :
- Cơng thức : Bl = .(DT + DK - ST) + B + BC
Trong đó
- DT: Đƣờng kính ống thành phẩm
- DK : Lƣợng giảm đƣờng kính
- ST : Chiều dày ống thành phẩm

16

(3.1)


- B : Lƣợng giảm bề rộng băng kim loại trong quá trình

tạo hình.
- BC : Lƣợng giảm bề rộng băng kim loại trong quá trình
hàn
Các giá trị DK, B, BC đƣợc chọn theo bảng sau :
Bảng 4.1 .Các giá trị dự trữ cho bề rộng băng kim loại :
Chiều
dày ống
ST
(mm)

Sự nhỏ đi của bề rộng
bang trong (mm)
Hàn hồ
Hàn điện
quang
trở BC
BC

Tỉ lệ
DT
ST

Đƣờng kính
ống
(mm)

10  15

006  022
022  035

035  048

15  25

048  070
070  095
095  121

14

0,6  2,6

25  40

121  146

14

40  60

146  172
172  200

46

13

B

0,6  0,8


0,7
1,0
1,3

1,0  2,6

0,6  1,2

1,5
2,0
2,6

0,8  3,0

1,2  3,0

0,8  1,5

2,9

4,0  6,0

2,0  3,0

1,5  2,2

3,2
3,5


0,5  1,5

Với :
DT = 50 (mm) với ST = 2,9 (mm)


DK

DT 50

 17,3
ST 2,9

Tra bảng 3.1 ta đƣợc:
DK = 1,5
B = 1,5
BC = 2
17

-

0,8  1,0


Từ đó theo cơng thức (3.1) ta có
Bl = .(DT + DK - ST) + B + BC
= 3,141.(50 + 1,5 - 2,9) + 1,5 + 2
 156 (mm)
Vậy chiều rộng băng kim loại cần thiết cho quá trình tạo ống Ø50 là :
Bl = 156 (mm)


4.2 XÁC ĐỊNH SỐ GIÁ MÁY CÁN TẠO HÌNH
Máy uốn hình có các cặp trục với trục nằm ngang.Tùy theo kích
thƣớc của ống hàn mà số máy tạo hình có thể tới 5-7 giá, các giá này đƣợc
dẫn động chung
Căn cứ vào điều kiện cần tạo hình ống hàn 50 ta ta chọn số lƣợng
giá cán tạo hình là 7 giá.
Chiều dài vùng tạo hình đƣợc giới hạn :
LC ≥ (40  50).DTmax = (2000  2500) mm

(3.2)

 Chọn chiều dài vùng tạo hình : LC = 3000 mm
 Khoảng cách giữa các giá là : 500 mm

4.3 XÁC ĐỊNH CÁC KIỂU LỖ HÌNH TRÊN GIÁ TẠO HÌNH
Việc chọn hệ thống lỗ hình phải đƣợc dựa trên những ƣu nhƣợc điểm
của hệ thống lỗ hình đó, năng suất cảu dây chuyền tạo hình, phƣơng pháp
hàn và vốn đầu tƣ vào dây chuyền đó.Trên cơ sở các yêu cầu cần thiết khi
chọn kiểu thiết kế lỗ hình :
 Độ dãn dài mép biên khi tạo hình phải nhỏ nhất.
 Đảm bảo độ bền vững của băng kim loại trong các lỗ hình.
 Các lỗ hình phải có tính tổng hợp và dễ thay thế.
18


Do các yêu cầu trên ta chọn kiểu lỗ hình có một bán kính Ri giảm dần
từ giá này tới giá khác tiếp theo. Đây là kiểu thiết kế phổ biến, đảm bảo tính
tổng hợp cao, dễ thay thế và dễ chế tạo lỗ hình.Do hệ thống này đã đƣợc
đảm bảo đƣợc một số yêu cầu chính sau :

 Đảm bảo đƣợc tính tổng hợp cao.
 Dễ chế tạo lỗ hình và thay thế.
 Đảm bảo độ bền vững của băng kim loại trong lỗ hình.
 Độ chênh lệch hai mép biên thành ống nhỏ, phù hợp với
phƣơng pháp hàn điện trở.
 Thích hợp cho việc sản xuất ống hàn có đƣờng kính ống sản
phẩm : d < 100 mm.

4.4 THIẾT KẾ TRỤC TẠO HÌNH (ROLL)
4.4.1 Xác định biên dạng trục tạo hình
Do đặc điểm của lỗ hình mà ta đã chọn để tạo hình là các lỗ hình
giảm dần cho tới ống thành phẩm.Do vậy, để xác định bán kính tạo hình Ri
và góc trung tâm biên dạng trục tạo hình Øi
1. Khi góc trung tâm khn hình i < 2700 thì khn hình có dạng :

19


* Bán kính trục tạo hình dƣới đƣợc xác định bởi cơng thức :
n. DT
RiH =
2.i

(3.3)

Trong đó :
 n : số thứ tự từ bệ máy thứ 1 tới bệ máy cuối cùng.thì :
n = N – 1 = 7 – 1 = 6.
 DT : Đƣờng kính ống sản phẩm.
 i : Số thứ tự bệ máy

* Bán kính trục tạo hình trên
RiB = RiH - ST

(3.4)

Với ST là chiều dày thành ống thành phẩm.
* Góc trung tâm của khuôn:

B
φi = l
RiH

(3.5)

Với B1 là chiều rộng băng kim loại. Đối với sản xuất ống 50 thì
Bl = 156(mm).
a. Giá tạo hình thứ I :
- Bán kính trục tạo hình dƣới :
20


R1H 

n.DT
6.50

 150
2.i
2.1


mm

- Bán kính trục tạo hình trên :
R1B = R1H – ST = 150 – 2,9 = 147,1 (mm)
- Góc trung tâm của khn tạo hình :
φ1 

Bl
156

≈1,04rad   600
R1H
150

b. Giá tạo hình thứ II :
- Bán kính trục tạo hình dƣới :
n. DT
R2 H =
2.i

6.50
=
=
75
2.2

( mm)

- Bán kính trục tạo hình trên :
R2B = R2H – ST = 75 – 2,9 = 72,1 (mm)

- Góc trung tâm của khn tạo hình :

2 

Bl 156

 2,08rad   1200
R2 H 75

c. Giá tạo hình thứ III :
- Bán kính trục tạo hình dƣới :

R3 H 

n.DT 6.50

 50 mm 
2.i
2.3

- Bán kính trục tạo hình trên :
R3B = R3H – ST = 50 – 2,9 = 47,1 (mm)
- Góc trung tâm của khn tạo hình :

3 

Bl 156

 3,12rad   1800
R3 H 50


d. Giá tạo hình thứ IV :
- Bán kính trục tạo hình dƣới :
21


R4 H 

n.DT 6.50

 37,5 mm 
2.i
2.4

- Bán kính trục tạo hình trên :
R4B = R4H – ST = 37,5 – 2,9 = 34,6 (mm)
- Góc trung tâm của khn tạo hình : DH

4 

Bl
156

 4,16rad   240 0
R4 H 37,5

Từ tính tốn trên ta lập thành bảng các giá trị nhƣ sau :
Bảng 4.2 : Các giá trị RiB, RiH và góc Øi :
Sơ thứ tự
giá cán tạo

hình
1
2
3
4

i

RiH
(mm)

RiB
(mm)

Rad

§é

150
75
50
37,5

147,1
72,1
47,1
34,6

1,04
2,08

3,12
4,16

60
120
180
240



2. Khi góc trung tâm trục tạo hình có i > 2700 thì khn hình có dạng :

22


Trên lỗ hình trục cán của trục cán trên có thiết kế vành đệm, vành
đệm này có tác dụng dẫn hƣớng cho ống trong quá trình tạo hình. Theo
thiết thì ta có 3 lỗ hình cuối có đƣờng kính i > 2700 . Giá trị của vành đệm
Sđ đƣợc chọn theo giá trị bảng kinh nghiệm(3.3)
* Bán kính tạo hình và góc trung tâm đƣợc xác định bởi hệ phƣơng trình
sau

i .Ri  S T   Bl

2.  i Ri  S T   S d

(3.6)

Bảng 4.3 : Các giá trị chiều dày vịng đệm :
Đƣờng

kính ống
(mm)

8
10
12
20
24
32
38
51  60
76  89
102

Chiều dày vịng đệm
(mm)
Thø 1
Thø 2

5,6
8,5
10,0
16,8
17,0
18,0
12,0
13,0
15,4
16,6


1,9
1,6
2,4
2,4
3,2
3,8
4,0
4,4
5,2
5,5

Đƣờng
kính ống
(mm)

Chiều dày vòng đệm
(mm)
Thø 1 Thø 2 Thø 3

25
32
38
51
57  60
65  70
76
89  95
102

9,5

9,5
10,0
11,0
13,0
14,0
15,0
16,5
16,5

4,5
5,5
6,5
7,2
8,9
9,2
9,4
11,0
11,0

3,0
3,3
4,0
4,0
4,7
5,0
5,3
55,0
55,0

a. Giá tạo hình thứ 5 V :

Với đƣờng kính ống sản phẩm cuối cùng DT = 50 (mm), chiều rộng băng
V
kim loại là Bl = 156 mm và dựa theo bảng (3.3) ta đƣợc Sd  11mm thay

vào hệ phƣơng trình (3.6) ta đƣợc :

5 .R5  ST   Bl

V 



2
.



R

S

S

5
5
T
d
Giải hệ phƣơng trình trên ta đƣợc:
23


5 .R5  2,9  156

2.  5 R5  2,9  11


- Bán kính góc tạo hình R5 = 29,5 (mm)
- Góc trung tâm khn hình 5 = 5,87(rad) = 336o
b. Giá tạo hình thứ VI :
Với đƣờng kính ống sản phẩm cuối cùng DT = 50 mm, chiều rộng băng
VI
kim loại Bl = 156 mm và dựa vào bảng (3.3) ta có đƣợc Sd  7,2mm thay

vào hệ phƣơng trình (3.6) ta đƣợc :

6 .R6  ST   Bl
6 .R6  2,9  156

VI  



2
.



R

S


S
2.  6 R6  2,9  7,2

6
6
T
d
- Bán kính góc tạo hình R6 = 28,9 (mm)
- Góc trung tâm khn hình 6 = 6,01 (rad) = 345o
c. Giá tạo hình thứ VII :
Với đƣờng kính ống sản phẩm cuối cùng DT = 50 (mm), chiều rộng băng
VII
kim loại Bl = 156 mm và dựa vào bảng (3.3) ta có đƣợc Sd  4mm thay

vào hệ phƣơng trình (3.6) ta đƣợc :

7 .R7  ST   Bl
7 .R7  2,9  156

VII  
2.  7 R7  2,9  4
2.  7 R7  ST   Sd
- Bán kính góc tạo hình R7 = 28,4 (mm)
- Góc trung tâm khn hình 7 = 6,13(rad) = 351o
Bảng 4.4 : Tổng kết các thơng số của giá tạo hình :
Số thứ tự
giá cán
i
ii
iii

iv
v
vi
vii

Sd
(mm)
11
7,2
4

RiH
(mm)
150
75
50
37,5
29,5
28,9
28,4

RiB
(mm)
147,1
72,1
47,1
34,6
29,5
28,9
28,4

24

i
Rad
1,04
2,08
3,12
4,16
5,87
6,01
6,13

§é
60
120
180
240
336
345
351


4.4.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC TRỤC TẠO HÌNH :
1. Kích thƣớc bề rộng trục tạo hình :
* Khi góc trung tâm khn hình i ≤ 1800 thì:
- Bề rộng trục cán trên :

 
BB  2.RiB . sin  i   3  5
2


(mm)

(3.7)

(mm)

(3.8)

- Bề rộng trục cán dƣới :

 
BB  2.RiH . sin  i   20  50
2

* Khi góc trung tâm khn hình 1800 < i < 2700 th× :
- Bề rộng trục cán trên :

 
BB  1,9.RiB . sin  i 
2

(mm)

(3.9)

- Bề rộng trục cán dƣới :

BB  2.RiH  40  80


(mm)

(3.10)

* Khi góc trung tâm khn hình 2700 ≤ i < 3600 th× :
Bề rộng trục cán trên và dƣới bằng nhau :

BB  2.Ri  40  80

(mm)

(3.11)

a. Giá cán I :
- Bề rộng trục cán trên :

 
 1,04 
BB  2.R1B . sin  1   3  5  2.147,1. sin 
  4  150
2
 2 

(mm)

- Bề rộng trục cán dƣới :

 
 1,04 
BB  2.R1H . sin  1   20  50  2.150. sin 

  35  185 (mm)
2
 2 
b. Giá cán II :
25