ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP RẰN XÂY DỰNG

Người hướng dẫn: ThS. TRẦN NGỌC HẢI
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC DUẨN

Đà Nẵng, 2019


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

LỜI NÓI ĐẦU
Một đất nước phát triển phải có nền cơng nghiệp phát triển, trong đó ngành Cơ
khí là ngành chủ đạo. Thật vậy, trong xu thế phát triển hiện nay, tất cả các ngành cơng
nghiệp trong q trình vận hành và sản xuất đều có sự liên quan gián tếp hay trục tiếp
từ ngành Cơ khí.Vì vậy Cơ khí được xem là ngành mũi nhọn trong việc thực hiện
đường lối chủ trương Cơng nghiệp hố - hiện đại hố đất nước trong hiện nay
Ngành Cơ khí nói chung và Cơ khí chế tạo máy nói riêng muốn có phát triển và
bền vững hay không phần lớn dựa vào sự phát triển của ngành luyện kim, trong đó có
ngành luyện cán thép.
Ngồi ra, đối với cơng cuộc hiện đại hố đất nước hiện nay, thép là một sản
phẩm không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt là trong ngành
xây dựng. Nhu cầu về sản lượng thép ngày một tăng cao, vì vậy tăng năng suất sản

C
C

xuất thép là điều tất yếu.
Qua quá trình học tập ở trường, sau khi kết thúc các học phần, được sự nhất trí
của khoa, em được thầy giáo hướng dẫn giao cho đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán

R
L
T.

thép rằn, với kích thước sản phẩm là Φ16.
Qua hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp, với sự chỉ dẫn tận tình của thầy ThS.

DU

Trần Ngọc Hải, cùng với sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân, đến nay em đã cơ
bản hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp đã được giao. Tuy nhiên, do kiến thức và kinh
nghiệm của bản thân cịn nhiều hạn chế, cộng với thời gian có hạn cho nên việc tính
tốn thiết kế máy khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Kính mong q thầy cơ
góp ý và chỉ bảo thêm để em có thể rút ra được nhiều kinh nghiệm quí báu trong vấn
đề thiết kế máy sau khi ra trường bước vào với thực tế sản xuất!
Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn đến tồn thể q thầy cơ trong trường, q
thầy cơ trong khoa Cơ khí, những người đã dạy dỗ, động viên em từ khi mới bước vào
trường. Và đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy ThS. Trần Ngọc Hải đã trực
tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2019
Sinh viên thực hiện.


Nguyễn Quốc Duẩn

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

1


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1.Tìm hiểu và giới thiệu về sản phẩm thép rằn
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền
kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu như nhu cầu về sử dụng thép
trong cơng nghiệp. Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí
nắm vai trị chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành cơng
nghiệp cán thép lại đóng một vai trị chủ chốt, là khâu khơng thể thiếu được để góp
phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nhgiệp khác. Mà sản phẩm
thép rằn lại đóng vai trị quan trọng trong lĩnh vực xây dựng .

C
C

Thép rằn được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp xây dựng.Thép rằn được

R
L

T.

tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại được biến dạng giữa hai trục cán quay
ngược chiều nhau, giữa hai trục có hệ thống các lỗ hình và có khe hở giữa hai trục cán

DU

nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu. Kết quả làm cho tiết diện ngang của phôi thay đổi
chiều dài tăng lên, tạo thành lỏi thép.

Cán thép rằn có thể được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, với mỗi
phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Thép rằn được phân loại theo
đường kính danh nghĩa của thép: bao gồm thép rằn No12, No14, No16 …
Hình dạng sản phẩm như sau: (hình 1.1)

Hình 1.1: Sản phẩm thép rằn.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

2


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Các thông số của sản phẩm:
d1: đường kính ngồi của thép rằn (mm)
d: đường kính trong của thép rằn (mm)
S: khe hở giữa hai trục cán



Đường kính danh nghĩa của thép rằn:
dd =

d1 + d 17,5 + 14,5
=
= 16(mm)
2
2

Thép rằn được cán theo dung sai âm:
dd = d d +−00,,35 (mm)
Bảng 1.1.Thông số cho các cở thép như sau:
Sản phẩm

d(mm)

d 1 (mm)

Ø12

10,5

13,5

Ø14

12,5


15,5

Ø16

14,5

17,5

Ø18

16,5

Ø20

18,5

C
C

a(mm)

12

2

14

2

16


2

19,5

18

2

21,5

20

2

R
L
.

T
U

D

dd (mm)

Từ sự phân loại đó ta có các dạng thép rằn có kích thước khác nhau để phù hợp
với nhu cầu sử dụng ở mỗi lĩnh vực khác nhau.
Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống cịn thấp, cơng nghệ chưa phát
triển, vấn đề sử dụng thép rằn chưa được quan tâm nhiều. Mặt khác do cơng nghệ cán

thép cịn lạc hậu, mang tính chất thủ cơng chưa được cơng nghiệp hóa hiện đại hóa
như ngày nay, nên tạo ra sản phẩm thép rằn rất khó khăn.
Ngày nay do nhu cầu cuộc sống cao nên sản phẩm thép rằn không thể thiếu
được trong công cuộc đổi mới đất nước, mà đặc biệt là nó được sử dụng nhiều trong
ngành cơng nghiệp xây dựng. Nó được dùng để làm các kết cấu bê tông cốt thép khi
xây dựng nhà cửa, cầu hầm, mái che ở các sân vận động …
Do nhu cầu sử dụng thép rằn như đã nêu trên, nên cần thiết phải có những máy
cán thép với năng suất cao. Đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền
cơng nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, để góp phần vào sự nghiệp
cơng nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà, đưa đất nước ngày càng phát triển.Do đó
ngành cơ khí là một nhân tố khơng thể thiếu được trang bị hồn thiện máy móc để đáp
ứng nhu cầu nói trên.
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

3


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

1.2. Giới thiệu về quá trình cán thép rằn:
1.2.1. Khái niệm về biến dạng kim loại:
Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc nhiệt độ, thế năng của nguyên tử trong kim
loại thay đổi. sự dịch chuyển của các nguyên tử tạo ra sự biến dạng theo các giai đoạn:
biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ.
1.2.1.1. Biến dạng đàn hồi:
Vật thể dưới tác dụng ngoại lực bị biến dạng. Nếu sau khi cất tải biến dạng bị
mất đi, vật thể trở về hình dạng kích thước ban đầu như khi chưa bị tác dụng lực, gọi
biến dạng đó là biến dạng đàn hồi.

Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực và nhiệt độ.
1.2.1.2. Biến dạng dẻo:

C
C

Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng.

Nguyên nhân là do khi tăng tải, nguyên tử của kim loại chuyển dời sang một vị

R
L
T.

trí xa hơn và ổn định hơn, khơng trở về vị trí cân bằng cũ khi thơi lực tác dụng.
1.2.1.3. Phá huỷ:

DU

Phá huỷ là ngoài sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới tác dụng
của ngoại lực, sau khi cất tải chúng khơng cịn giữ nguyên liên kết ban đầu giữa các
nguyên tử hoặc các phần. Phá huỷ là nứt, gãy, vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử do
ứng suất kéo gây nên.
Ta có biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa lực tác dụng và biến dạng đối với vật
liệu dẻo bị kéo như sau:
P

B
PB
PA

A

l

Hình 2.1: Biểu đồ quan hệ1 giữa lực
và biến dạng
-Nếu giá trị của tải trọng đặt vào PPA thì quan hệ giữa P và l là bậc 1. Đây là
giai đoạn biến dạng đàn hồi.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

4


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

-Nếu tải trọng PAthì kim loại vẫn giữ nguyên hình dáng mới. Đây là giai đoạn biến dạng dẻo.
-Nếu P>PB thì mạng tinh thể của kim loại bị xơ lệch, vỡ vụn gây nên phá huỷ
mạng tinh thể của kim loại.
1.2.2. Biến dạng dẻo của kim loại:
1.2.2.1. Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể:
Xảy ra dưới hai hình thức trượt và song tinh.
a) Theo hình thức trượt:
Trượt là một quá trình chuyển động tương đối giữa hai phần tinh thể. Một phần
dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này
gọi là mặt trượt và ln song song với mặt tinh thể (Hình 2a). Trên mặt trượt, các

C
C

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,

R
L
T.

bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực, kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
Trượt chỉ xảy ra trên một số mặt và phương tinh thể nhất định. Trên phương và

DU

mặt tinh thể này thường có mật độ nguyên tử dày đặc nhất hay ở trên đó có lực liên kết
giữa các nguyên tử là lớn nhất so với mặt và phương khác.

(a
)

(b)
Hình 2.2: Biến dạng dẻo trong đơn tinh
thể
P

P

Hình 2.3: Mặt và
phương trượt trong hạt

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

5


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

b) Theo hình thức song tinh
Một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới đỗi xứng với phần cịn
lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (Hình 2b)
Đặc điểm biến dạng song tinh là sự dịch chuyển các nguyên tử tỉ lệ với khoảng
cách mặt song tinh. Càng xa mặt song tinh, dịch chuyển càng lớn, nhưng không quá
một khoảng cách nguyên tử. Biến dạng dẻo do song tinh rất nhỏ.
1.2.2.2. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể:
Sự biến dạng dẻo trong đa tinh thể trước hết là sự biến dạng trong nội bộ các
hạt và sau đó là sự dịch chuyển tương đối giữa các hạt. Sự biến dạng trong một hạt
cũng theo cơ chế trượt song tinh như ở biến dạng dẻo đơn tinh thể. Tuy nhiên, đối với
đa tinh thể có tồn tại phân giới hạn nên có một số đặc điểm biến dạng riêng. Khi kéo

C
C

nén đơn, định hướng thuận lợi nhất cho các hạt biến dạng dẻo đầu tiên đó là các mặt
trượt và phương trượt làm với lực một góc xấp xỉ 45o .

R
L
T.

1.2.2.3. Hiện tượng biến cứng và kết tinh lại
a) Hiện tượng biến cứng:

DU

Trong quá trình biến dạng dẻo phát sinh các hiện tượng sau:
+Hình dáng các tinh thể thay đổi : kéo dài, vặn vẹo, mạng tinh thể bị xô lệch.
+Hướng của các tinh thể thay đổi từ vô hướng thành dị hướng.
+Sinh ra các ứng suất dư tồn tại sau biến dạng.
+Phá vỡ các hạt tinh thể và biên giới hạt.
Kết quả của hiện tượng trên đưa đến: Lực chống biến dạng của tinh thể tăng
lên, ứng suất dư tăng lên làm cho độ cứng và độ bền tăng, độ dẻo và độ dai giảm, tính
dị hướng về cơ tính và lý tính xuất hiện rõ rệt.
Mức độ biến cứng tỉ lệ thuận với mức độ biến dạng và phụ thuộc vào bản chất
kim loại, tốc độ và nhiệt độ biến dạng .
b) Quá trình biến mềm -kết tinh lại:
Khi kim loại biến cứng, trạng thái tổ chức của nó khơng cân bằng, có thế năng
tự do cao. Khi ta nung nóng kim loại, động năng các nguyên tử của nó tăng, dao động
nhiệt mạnh làm cho các ngun tử có xu hướng trở về vị trí có thế năng bé nhất, do đó
tạo ra điều kiện phục hồi mạng tinh thể trong kim loại. Tuỳ theo nhiệt độ q trình có
thể chia làm 2 giai đoạn:

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

6

Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

 Giai đoạn phục hồi:
Khi nung nóng kim loại đến nhiệt độ chưa vượt quá (0,230,3)Tnc (Tnc- là nhiệt
độ nóng chảy tuyệt đối), kim loại sẽ trở về vị trí cân bằng bền, cơ tính, lý tính, hố tính
sẽ phục hồi lại một phần như cũ. Trong giai đoạn này hướng và hình dạng tinh thể
không thay đổi, đồng thời không phục hồi sự phá huỷ đã gây ra giữa các tinh thể mà
chỉ khử ứng suất dư.

 Giai đoạn kết tinh lại
Khi nung nóng kim loại ở nhiệt độ cao hơn, do động năng của các nguyên tử
phát triển mạnh, mức độ thay đổi vị trí của nó tăng lên. Lúc đó hình dạng và kích
thước tinh thể sẽ thay đổi, q trình nảy mầm, phát triển mầm xuất hiện, tổ chức kim
loại từ trạng thái không cân bằng về trạng thái cân bằng. Quá trình này gọi là quá trình

C
C

kết tinh lại.

Quá trình kết tinh lại gồm hai bước: chuẩn bị kết tinh lại và tụ hợp kết tinh lại.

R
L
T.

Kết tinh lại làm giảm biến cứng, tăng tính dẻo, thay đổi cơ tính, lý tính của kim

DU

loại.

Nhiệt độ kết tinh lại: Là nhiệt độ tại đó xảy ra q trình tạo mầm và phát triển
mầm trong kim loại bị biến dạng dẻo với tốc độ đáng kể.
TKte = K.Tnc
Với

Tnc- Nhiệt độ nóng chảy của kim loại (OK)
K- Hệ số phụ thuộc độ sạch của kim loại, K thay đổi từ (0,30,8)

Nhiệt độ kết tinh lại phụ thuộc vào các yếu tố:
+Mức độ biến dạng: biến dạng ít thì TKtl cao
+Thời gian giữ nhiệt: giữ nhiệt lâu thì TKtl thấp
+Độ lớn ban đầu của hạt: hạt càng lớn thì TKtl càng cao.
1.2.2.4. Tính dẻo và những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng:
a) Tính dẻo:
Tính dẻo của kim loại là khả năng thay đổi hình dáng và kích thước của kim
loại khi chịu lực tác dụng mà không bị phá huỷ.
Các đặc trưng của tính dẻo:
• Độ giãn dài tương đối (a1): là độ giãn về chiều dài khi kim loại chịu kéo so với
độ dài ban đầu.
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

7


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

l
.100%
lo

a1 =
l =l1-l2

lo- là độ dài trước biến dạng
l1-là độ dài sau biến dạng
• Độ thắt tương đối (af): là độ giảm về tiết diện ngang khi kim loại giãn dài so với
tiết diện ban đầu của nó.
• Độ dai va đập: là công cần thiết sinh ra để phá huỷ một đơn vị diện tích mẫu.
A=

A
(KGm/cm2 hay KJ/cm2)
FO

• Số vịng xoắn đứt: là số vòng xoắn tương đối giữa hai tiết diện tác dụng momen

C
C

xoắn trước khi vật bị phá huỷ.
• Số lần bẻ gãy.

R
L
T.

b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại:

DU

• Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất:

Khi tác dụng của ứng suất kéo càng ít, ứng suất nén càng nhiều thì tính dẻo của
kim loại càng cao.
• Ảnh hưởng của ứng suất dư:
Ứng suất dư sinh ra là do sự biến dạng không đều đặn, chỗ biến dạng nhiều sinh
ra ứng suất dư nén, chỗ biến dạng ít sinh ra ứng suất dư kéo. Bình thường, ứng suất dư
này cân bằng nhau.
Sự tồn tại của ứng suất dư làm tăng khả năng chống biến dạng của kim loại, làm
giảm tính dẻo của kim loại, giảm độ dai va đập, giảm khả năng chịu đựng của vật thể.
Vì vậy cần phải khử ứng suất dư như ủ non, kết tinh lại; gõ đập bằng búa gỗ, phun bi
thép, phun cát, hoặc chọn phương pháp biến dạng phôi hợp lý.
• Ảnh hưởng của thành phần hố học và tổ chức của kim loại:
Mức độ liên kết giữa các hạt càng lớn, mật độ kim loại càng cao, thành phần
hố học đều đặn, kích thước hạt đều, tạp chất phân bố đều, mặt trượt nhiều thì tính dẻo
của kim loại càng cao, kim loại dễ dàng biến dạng.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

8


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Các chất hợp kim và các tạp chất trong kim loại cũng có tác dụng lớn đến tính
dẻo của kim loại.
Kim loại đúc có tổ chức hạt khơng đều, tính dẻo sẽ thấp, nếu qua gia cơng áp
lực thì tính dẻo sẽ tăng lên.
Tổ chức kim loại càng nhiều pha càng kém dẻo.
Hạt tinh thể càng nhỏ thì kim loại càng dẻo.
• Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ. Hầu hết các kim loại khi
tăng nhiệt độ, tính dẻo tăng, kim loại dễ biến dạng.
Mặt khác, khi nung kim loại có sự thay đổi về thành phần hoá học (hiện tượng
thoát cacbon, lưu huỳnh, phốt pho,…) nên làm thay đổi tính dẻo của nó.

C
C

Trong vùng nhiệt độ kết tinh lại và nhiệt độ chuyển biến pha, thì tính dẻo giảm.
Lí do là ứng suất dư của kim loại xuất hiện, do cấu trúc không đồng nhất và có biến

R
L
T.

cứng.

• Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng :

DU

Tốc độ biến dạng khác nhau có thể làm giảm hoặc tăng tính dẻo của kim loại.
Nếu tốc độ sinh ra biến cứng cao hơn tốc độ sinh ra biến mềm thì tốc độ biến dạng sẽ

làm giảm tính dẻo của kim loại và ngược lại.
1.2.2.5. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại
a) Trong quá trình biến dạng dẻo, hình dáng và kích thước hạt thay đổi rất nhiều.
Khi chịu kéo, hạt sẽ bị kéo dài theo phương của lực. Khi bị nén, hạt sẽ bị bẹp đi, mạng
tinh thể xung quanh mặt trượt bị xô lệch và biến dạng không đều.
Nếu mức độ biến dạng lớn: ( = 4050%) hạt sẽ bị phân nhỏ ra, các tạp chất và
pha thứ 2 sẽ bị kéo dài ra và tạo thành tổ chức thớ.
Cơng thức tính biến dạng:
=
Với

S O − S1
.100%
SO

So: tiết diện trước biến dạng
S1: tiết diện sau biến dạng

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

9


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Khi độ biến dạng rất lớn ( = 7090%), các hạt bị quay đến mức độ các mặt và
phương có ký hiệu giống nhau sẽ song song với nhau, và lúc này vật liệu đa tinh thể
thể hiện tính có hướng.

b) Trong biến dạng dẻo, trong các kim loại tồn tại khá nhiều ứng suất dư do xô
lệch mạng và do biến dạng không đều của các hạt ứng suất dư làm giảm cơ tính của
vật liệu.
c) Sau biến dạng dẻo, mạng tinh thể bị xơ lệch nên cơ tính của kim loại bị thay đổi
nhiều: độ cứng, độ bền tăng, độ dẻo và độ dai giảm. Đó là hiện tượng hố bền.
d) Biến dạng dẻo làm thay đổi đáng kể tính chất vật lý của vật liệu: điện trở tăng,
từ kháng tăng, chống ăn mịn về điện hố.
1.2.2.6. Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo:

C
C

Giả sử trong vật thể hồn tồn khơng có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng
ứng suất chính sau:
❖ Ứng suất đường:

R
L
T.

 max =

DU

❖ Ứng suất mặt:

 max =

❖ Ứng suất khối:

 max =

σ1

1
2

.

1 −  2
2

.

 max − max
2

.
σ1

σ1

σ3

σ2
Hình 2.4: Trạng thái ứng suất
Nếu  1 =  2 =  3 thì  = 0 và khơng có biến dạng. Ứng suất chính để kim
loại biến dạng dẻo là giới hạn chảy  ch .
Điều kiện biến dạng dẻo.
❖ Khi kim loại chịu ứng suất đường:

 1 =  ch   max =

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

 ch
2
Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

10


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

❖ Khi kim loại chịu ứng suất mặt:  1 −  2 =  ch
❖ Khi kim loại chịu ứng suất khối:  max −  min =  ch .
1.2.3. Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực:
1.2.3.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo:
Khi biến dạng dẻo xảy ra đồng thời có cả biến dạng đàn hồi tồn tại. Quan hệ
giữa biến dạng đàn hồi và lực tác dụng biểu thị bằng định luật Húc.
Định luật này giúp chúng ta khi thiết kế hệ thống lỗ hình phải tính đến biến
dạng đàn hồi, có nghĩa là kích thước sau khi gia cơng sẽ khác với kích thước của hệ
thống lỗ thiết kế.
1.2.3.2.Định luật thể tích khơng đổi khi biến dạng dẻo:
Thể tích kim loại trước và sau khi biến dạng là khơng đổi.

C
C

V1=V2=const

R
L
T.

V1 và V2 là thể tích kim loại trước và sau khi biến dạng.

Định luật này có ý nghĩa thực tiễn, nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới
tác dụng của ngoại lực.

DU

1.2.3.3. Định luật trở lực bé nhất:

Khi biến dạng dẻo kim loại, thì mỗi phần tử của kim loại biến dạng dẻo sẽ dịch
chuyển theo hướng có trở lực bé nhất (hoặc hướng có pháp tuyến ngắn nhất).
Nhờ định luật này ta có thể xác định được quy luật chảy, tức hướng chảy của
kim loại khi gia công kim loại bằng áp lực.
1.2.3.4. Định luật ứng suất dư:
Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng được sinh ra một ứng suất dư
cân bằng nhau. Ứng suất dư này tồn tại bên trong vật thể đến khi biến dạng làm giảm
tính dẻo, độ bền và độ dai va đập làm cho vật thể biến dạng hoặc phá huỷ. Khi phân
tích ứng suất chính cần tính đến ứng suất dư và khắc phục hậu quả của nó sinh ra.
1.2.4. Phương pháp gia cơng kim loại bằng áp lực:
Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản để chế
tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia
công cắt gọt.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

11


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng làm
cho kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội bị biến dạng dẻo, kết quả là sẽ làm thay đổi
hình dạng của vật thể kim loại mà khơng phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng.
Đặc điểm của phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là:
- Gia công kim loại ở trạng thái rắn.
- Là dạng gia công không phoi.
- Sau khi gia cơng, kim loại khơng những thay đổi hình dạng kích thước mà cịn
thay đổi về cơ lý tính như: kim loại mịn chặt hơn, hạt kim loại đồng đều hơn, tổ chức
của hạt kim loại thay đổi thành tổ chức thớ, khuyết tật do đúc được khử, cơ tính và độ
bền của kim loại được nâng cao.
- Có khả năng cho ra chi tiết có chất lượng bề mặt, độ bóng, độ chính xác cao.

C
C

Gia cơng kim loại bằng áp lực có nhiều phương pháp và có thể chia thành 2
ngành chính:

R
L
T.

+ Cán, kéo, ép thuộc ngành luyện kim

+ Rèn tự do, rèn khn, dập tấm thuộc ngành cơ khí.

DU

Hình thức gia cơng kim loại bằng áp lực có thể là gia cơng nóng (nhiệt độ kết
thúc gia cơng lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại) hoặc là gia công nguội (nhiệt độ bắt đầu gia
công nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh lại).
1.3.1. Quá trình cán và các đặc điểm của quá trình cán kim loại
a) Định nghĩa quá trình cán:
Là q trình gia cơng kim loại bằng bằng áp lực trong đó kim loại bị biến dạng
dẻo liên tục giữa các vật thể quay tròn, được gọi là trục cán.
b) Cơ sở của quá trình cán:
Cơ sở của quá trình cán là dựa vào sự biến dạng dẻo của kim loại để tạo ra
những sản phẩm có hình dạng và kích thước theo u cầu thơng qua các lổ hình trên
trục cán.
c) Đặc điểm của quá trình cán
Quá trình cán là một q trình tạo phơi kim loại bằng phương pháp gia cơng áp
lực do đó nó có đầy đủ các đặc điểm của phương pháp gia công áp lực:
- Q trình cán là q trình gia cơng khơng phoi.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

12


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

- Trong quá trình làm việc, kim loại bị thay đổi về tổ chức tế vi; hạt kim loại bị

kéo dài theo hướng cán thành sớ, tính chất cơ lý cũng thay đổi: kim loại có tính dị
hướng.
- Phơi di chuyển và biến dạng nhờ sự quay liên tục của trục cán và ma sát giữa
trục cán với phơi.
- Hình dạng sản phẩm cán phụ thuộc và lổ hình giữa hai trục cán.
1.2.4.2. Phân loại quá trình cán:
Tuỳ theo cơ sở dựa vào để phân loại mà người ta có các kiểu:
a) Phân loại theo chuyển dịch tương đối của kim loại so với trục cán:Gồm 3
dạng:
- Cán dọc

C
C

- Cán ngang
- Cán nghiêng (cán ngang xoắn)

R
L
T.

b) Phân loại theo trạng thái kim loại biến dạng:

Dựa vào nhiệt độ của kim loại khi biến dạng mà phân ra làm 2 loaị là cán nóng
và cán nguội.

DU

c) Phân loại theo thông số đặc trưng trong biến dạng:
Chia làm 2 loại

- Cán đối xứng: Khi mọi yếu tố của quá trình cán giống nhau trên cả hai trục.
- Cán khơng đối xứng: Khi có một vài yếu tố của q trình cán trên hai trục
khơng giống nhau.
d) Phân loại theo sản phẩm cán:
- Cán phôi: tạo ra các thỏi kim loại để tiếp tục gia công theo các phương pháp
khác, hoặc cán thơ.
- Các hình: tạo ra các sản phẩm hình như cán thép chữ I, U, L…
- Cán tấm: sản phẩm tạo ra dạng tấm.
- Cán ống: Cán ra các ống thép trụ tròn rỗng.
e) Phân loại theo mức độ liên tục:
- Cán không liên tục: là sản phẩm cán bị gián đoạn trong các lần cán.
- Cán liên tục: phôi được cán một cách liên tục cho đến thành phẩm.
- Cán bán liên tục.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

13


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

1.2.4.3. Vùng biến dạng và các thông số của vùng biến dạng
a) Vùng biến dạng:
Khi hai trục cán quay liên tục và ngược chiều nhau, nhờ ma sát mà vật cán được
ăn vào liên tục và được biến dạng. Bề mặt của kim loại tiếp xúc với trục cán gọi là
vùng tiếp xúc, phần kim loại nằm trong
vùng tiếp xúc gọi là vùng biên dạng
Như vậy vùng biến dạng là vung

kim loại xảy ra biến dạng dẻo, nằm
trong phạm vi tác dụng của trục cán.
Theo hình vẽ, vùng ABCD là vùng biến
dạng.

C
C

b) Các thơng số đặc trưng của
vùng biến dạng:

R
L
T.

+ Góc : là góc ăn kim loại.

DU

+ ltx = AB= CD là chiều dài của
vùng biến dạng .

+ h1, h2: chiều cao của vật trước
và sau khi cán.

Hình 2.5: Sơ đồ vùng biến dạng của
kim loại khi cán .

+ b1, b2:chiều rộng của vật trước và sau khi cán.
+ l1, l2: chiều dài của vật trước và sau khi cán.

1.2.4.4. Các đại lượng đặc trưng cho biến dạng kim loại khi cán
Xét một vật thể kim loại có tiết diện hình chữ nhật có chiều dài l được cán giữa
hai trục cán phẳng (hình 2.6)
a) Biến dạng theo chiều cao:
h

- Lượng ép tuyệt đối h:
h=h1-h2(mm)
- Lượng ép tương đối %:
h −h
h
= .100% = 1 2 .100%
h1
h1

- Hệ số ép:

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

b

Hình 2.6: Tiết diện kim loại.

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

14


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

=

h1
h2

- Mối quan hệ giữa h,  và l:
Từ hình 1.4 ta có:
h h1 h2
= −
= BE
2
2 2

Mà BE = OB − OE = R − R. cos = R (1 − cos ) = 2 R sin 2
Vì  quá nhỏ nên sin
Do đó BE =
Suy ra:


2




2


2

2 R 2

4

h 2 R 2
 =
=
2
4

h
=
R

2(h1 − h2 )
D

C
C

(rad)

()

R
L
T.

Có thể nhận thấy  tỉ lệ thuận với h và tỉ lệ nghịch với D(D là đường kính trục
cán)

DU

Ta lại có: AB= R. = l =

D
. = l
2

Thay  từ () vào ta có:
l=

D
.h (mm)
2

Chiều dài cung tiếp xúc tỉ lệ thuận với D và h.
b) Biến dạng theo chiều rộng:
- Lượng giãn rộng tuyệt đối: b = b2 − b1 (mm)
- Lượng giãn rộng tương đối: b =
- Hệ số giãn rộng:

=

b
.100%
b1
b2
b1

Cơng thức tính lượng giãn rộng của Baxtino:
+Đối với lượng giãn rộng tự do (khi cán phẳng)

b = 1,15.

h
h
( R.h −
)
2h1
2f

(mm)

+Đối với lượng giãn rộng khi cán trong lỗ hình:
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

15


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

b = n.

h
. R.h
h1

Trong đó:
+ n=0,30,5 là hệ số phụ thuộc kiểu dáng lỗ hình và phơi cán trong lỗ
hình đó.

+ Các giá trị R, h, h1 là các giá trị trung bình.
+ f là hệ số ma sát f=(1,05-0,0005t), t là nhiệt độ vật cán.
c) Biến dạng theo chiều dài:
Hệ số giãn dài:
=

l2
l1

 ln lớn hơn 1 vì l2 ln lớn hơn l1

C
C

Quan hệ giữa hệ số giãn dài() và lượng ép() theo công thức sau:

R
L
T.

1

 = (1 − ).100%


DU

Từ 3 hệ số ,  và  ta thấy rằng:
.. =

h2 .b2 .l 2
h1 .b1 .l1

=

V2
= 1 (theo định luật thể tích khơng đổi)
V1

d) Cách tính số lần cán n:
Theo định nghĩa của hệ số giãn dài ta có:
tổng=

l n Fo
=
l o Fn

()

Trong đó:
tổng

: hệ số giãn dài tổng cộng của vật cán sau n lần cán

ln, lo

: chiều dài của vật cán sau n lần cán và của lúc ban đầu

Fo, Fn : diện tích tiết diện của phơi cán ban đầu và của thành phẩm sau n lần
cán.

Từ phương trình () ta có thể viết:
tổng=

F0 F1
F
. ........ n −1
F1 F2
Fn

tổng= 1 . 2 ...... n

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

(II)

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

16


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Vì  có trị số khác nhau nên để tiện tính tốn người ta đưa ra khái niệm về hệ
số giãn dài trung bình tb
Với  tb =

1 +  2 + .......+  n

(III)

n

Kết hợp (I), (II) và (III) ta có:
F0
= tổng=tb.tb...........tb= (tb)n
Fn

Logarit hoá hai vế ta được:
lg F0 − lg Fn = n. lg  tb

Vậy n =

lg F0 − lg Fn
lg  tb

Như vậy nếu biết được tiết diện ngang ban đầu của phôi cán, tiết diện sản phẩm

C
C

và biết được hệ số giãn dài trung bình thì tính được ngay số lần cán n (lấy n là 1 số

R
L
T.

nguyên).

1.2.4.5. Điều kiện để kim loại ăn vào trục khi cán:
a) Điều kiện:

DU

Khi máy cán làm việc, trục cán quay và lơi vật cán vào trục để cán, ép làm cho
nó biến dạng.
Từ hình bên ta thấy:
Muốn vật cán ăn vào được trục cán
Thì

2Tx>2Nx

Nghĩa là Tx>Nx
Với

N = N . sin 
Tx = T . cos = N . f . cos

Như vậy:
N.f.cos>N.sin


f>tg

(f là hệ số ma sát)

Vì  nhỏ nên tg  f>
Mà  =

h
R

Hình 2.7: Sơ đồ phân
bố lực khi vật cán tiếp
xúc với trục cán

Kết hợp ta có:

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

17


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

f 

h
R

h
Vậy để vật cán ăn được vào trục cán phải đảm bảo điều kiện:
h  R. f

2

b) Các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục cán khi cán dọc:
Từ điều kiện f> để vật cán dễ ăn vào trục ta tìm các biện pháp để tăng f và

giảm .
• Làm tăng f, tức là tăng góc ma sát bằng cách:
+ Làm trục cán nhám.
+ Tạo gờ hoặc xẻ rãnh trên trục.
+ Dùng lỗ hình thích hợp.

C
C

+ Giảm bơi trơn trên rãnh cán.
• Làm giảm góc  bằng cách:

R
L
T.

+ Giảm h nhờ đập bẹp đầu phơi.

DU

+ Tăng đường kính D của trục cán.

Trong thực tế, phương pháp làm tăng hệ số ma sát f người ta thường dùng hơn.
1.2.4.6. Hiện tượng vượt trước và hiện tượng trễ sau khi cán:
Từ thực tế người ta thấy rằng: khi cán tại vùng biến dạng có hiện tượng sau:
Tốc độ cán tại điểm tiếp xúc với trục cán Vh cho tới tiết diện trung hồ ln nhỏ
hơn tốc độ trục cán V
Tức

Vh < V

Từ tiết diện trung hoà theo hướng cán ra
khỏi trục cán ln có hiện tượng
V < VH
Tại tiết diện trung hồ thì
Vh=V=VH
Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim
loại có VhHiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim
loại có V
Hình 2.8: Hiện tượng vượt
trước và trễ

Tiết diện mà có VH=V=Vh hay tiết diện có góc trung hồ  gọi là tiết diện trung hồ.
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

18


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

1.2.4.7. Ma sát trong quá trình cán:
Ta xét đến ma sát sinh ra tại tiết diện cán.Nó là ngun nhân chính giúp cho
thép được ăn vào liên tục và hình thành quá trình cán.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tai tiết diện cán:
a) Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt trục:
Độ bóng bề mặt và độ cứng bề mặt trục càng cao thì hệ số ma sát càng giảm.

Khi cán vật liệu mềm thường xảy ra dính trục nên làm tăng hệ số ma sát.
b) Ảnh hưởng của tiết diện thành phần hoá học kim loại cán và trục cán
Khi cán nóng thép, hàm lượng Cacbon trong thép tăng thì hệ số ma sát giảm và
ngược lại khi Mn tăng thì hệ số ma sát tăng.

f

c) Ảnh hưởng của tốc độ cán:

C
C

Quan hệ giữa tốc độ cán với hệ số ma
sát thể hiện ở biểu đồ hình 2.9.

R
L
T.

d) Ảnh hưởng của nhiệt độ kim loại cán:
o

o

o

- Nếu t =500 C800 C thì f tăng do tạo ra vẩy
oxít cứng

DU

V

Hình 2.9: Quan hệ
giữa v cán với f

- Nếu t >800 C thì tạo ra vẩy oxít mềm đóng vai trị như chất bôi trơn nên làm
o

o

hệ số ma sát giảm.
e)Ảnh hưởng của áp lực:
Khi cán nguội, áp lực tăng thì hệ số ma sát giảm.
f) Ảnh hưởng của hình dạng lỗ hình:
Lỗ hình làm tăng hệ số ma sát.
g) Ảnh hưởng của điều kiện cán:
Hệ số ma sát khi ăn vào lớn hơn khi cán đã ổn định.
Khi cán có chất bơi trơn thì hệ số ma sát giảm.
1.2.5. Máy cán:
1.2.5.1. Định nghĩa
Tổ hợp các máy móc và thiết bị như nguồn năng lượng, các bộ phận truyền
động, giá cán có chứa các trục cán,…. để cho ra được các sản phẩm cán bằng kim loại
gọi là máy cán kim loại.
1.2.5.2. Phân loại

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

19


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Có thể phân loại máy cán theo công dụng, theo số giá cán trong máy, theo số
trục cán có trong giá cán, theo kích thước sản phẩm, theo cách bố trí trục cán,…
a)Phân loại theo cơng dụng:
- Máy cán phơi
- Máy cán hình: cán ra sản phẩm có hình dạng theo u cầu như trịn, vng,
chữ I, U, L,…..
Máy cán hình được chia làm 3 loại tuỳ theo đường kính  của trục cán:
+ Máy cán hình cỡ lớn: >500 mm
+ Máy cán hình cỡ trung bình: =350500 mm
+ Máy cán hình cỡ nhỏ: =250350 mm
- Máy cán tấm: Tuỳ theo chiều dày sản phẩm dạng tấm tạo ra mà có máy cán tấm dày

C
C

(b4 mm), máy cán tấm mỏng (b=0,23,75 mm) và máy cán tấm cực mỏng (b<0,2 mm).

R
L
T.

- Máy cán ống: dùng để cán ra các ống tròn.

- Máy cán chuyên dùng: thường được gọi theo tên sản phẩm như: máy cán bi,

DU

máy cán bánh răng, máy cán vành bánh xe lửa,….

b) Phân loại theo cách bố trí thiết bị chính:

- Máy cán một giá (máy cán đơn)(hình 2.10a)
- Máy cán bố trí theo hàng:
Có các giá cán bố trí thành một hay nhiều hàng ngang. Tuỳ thuộc ý đồ công
nghệ mà nó được dẫn động từ một hay nhiều động cơ.
b.

a

c

e

d

f

Hình là
2.10:
loạitrímáy
theo cách bố trí giá cán
Hình 2.10b
máyPhân
cán bố
mộtcán

hàng.
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

20


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Hình 2.10c là máy cán bố trí hai hàng.
Hình 2.10d là máy cán bố trí ba hàng.
- Máy cán bán liên tục (hình 2.10e)
- Máy cán liên tục (hình 2.10f)
c) Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán:
- Máy cán 2 trục
- Máy cán 3 trục
- Máy cán nhiều trục: có thể 4, 6, 12 hay 20 trục …Máy này thường dùng để
cán tấm với độ chính xác cao.
- Máy cán vạn năng: trục bố trí vừa ngang, vừa thẳng đứng, có khi nghiêng một
góc trong mặt phẳng ngang. Dùng để cán loại thép hình đặc biệt.

C
C

1.2.5.3. Cấu tạo máy cán

Máy cán thường gồm có các bộ phận chính sau: (hình 2.11)

R

L
T.

1- Động cơ: dùng rộng rãi là động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ.
2- Bánh đà: đối với máy cán 1 chiều thì đặt thêm bánh đà để làm đều chuyển

DU

động cho máy giữa những lần cán phơi. Nghĩa là bánh đà sẽ tích luỹ năng lượng khi
chạy không tải và sẽ bù một phần năng lượng khi máy mang tải. Giúp ổn định tốc độ
cán. Khi mơmen cán thay đổi khơng nhiều người ta có thể không lắp bánh đà.
3- Khớp nối: thường sử dụng các loại:
+ Trục khớp nối vạn năng
+ Trục khớp nối hoa mai
+ Trục khớp nối vng
+ Trục khớp nối xích

Hình 2.11: Sơ đồ động máy cán
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

21


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

4- Hộp giảm tốc: phần lớn hộp giảm tốc của máy cán dùng cặp bánh răng chữ V
để khử lực dọc trục và làm kết cấu hộp nhỏ gọn hơn.
5- Hộp phân lực: dùng để chia đều momen quay cho các trục cán

Đường kính vịng lăng của bánh răng hộp phân lực gọi là đường kính danh
nghĩa của máy cán .
6- Trục truyền: truyền momen xoắn từ hộp phân lực đến các trục cán.
7- Trục cán: cấu tạo gồm 3 phần: thân, cổ và đầu trục. Thân trục cán có dạng
trơn hoặc có rãnh tạo lỗ hình.
8- Gía cán: là bộ phận cơ bản của máy cán
Bao gồm thân giá cán và các chi tiết khác như trục cán, gối đỡ trục cán, cơ cấu
điều chỉnh lượng ép, các cơ cấu dẫn hướng, …được lắp đặt trên thân giá cán.

C
C

1.2.6. Nung nóng kim loại trước khi cán:
1.2.6.1. Mục đích:

R
L
T.

Nung nóng kim loại trước khi cán nhằm để kim loại đạt tính dẻo cao, trở kháng
biến dạng thấp, để giảm tiêu hao năng lượng khi cán, tăng tuổi thọ và giảm kích thước

DU

thiết bị, để đạt được chất lượng sản phẩm cao, kích thước chính xác, hình dáng phức
tạp.

1.2.6.2. Chất lượng nung:
Một vật nung gọi là đạt chất lượng khi nó đạt nhiệt độ nung đồng đều tại mọi
điểm và không bị khuyết tật do nung như: cong, vênh, rạn nứt, chảy, cháy, quá nhiệt,

oxy hoá nhiều, thay đổi thành phần hoá học của kim loại như: thoát cacbon, …
1.2.6.3. Chế độ nung:
Gồm 2 yếu tố là nhiệt độ nung và thời gian nung.
a) Nhiệt độ nung: là nhiệt độ được xác định trên bề mặt vật nung. Tuỳ theo mác
kim loại, điều kiện biến dạng và nhiệt độ kết thúc cán yêu cầu mà xác định nhiệt độ
nung hợp lý.
Đối với thép cacbon, dựa trên giản đồ Fe-C để chọn khoảng nhiệt độ gia cơng
và kết thúc cán cho thích hợp, nhiệt độ này phụ thuộc vào hàm lượng cacbon trong
thép.
Trong sản xuất, để xác định khoảng nhiệt độ của các kim loại và các hợp kim
thường tra bảng.

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

22


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Cũng có thể xác định nhiệt độ nung theo công thức kinh nghiệm như sau:
Tnung= Tnc- (200250)0C
Với Tnc là nhiệt độ nóng chảy của kim loại hoặc hợp kim.
b) Thời gian nung:
Gồm 2 yếu tố là thời gian tăng nhiệt và thời gian giữ nhiệt (đồng nhiệt)
- Thời gian tăng nhiệt: là thời gian cấp nhiệt để đạt nhiệt độ nung trên bề mặt
vật nung.
- Thời gian giữ nhiệt: là thời gian để giữ cho nhiệt độ bề mặt không tăng, đồng
thời nhiệt độ bên trong vật nung tăng lên đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép.

Công thức tổng quát về thời gian nung:
 = C. .H

C
C

Trong đó:

C: là hệ số phụ thuộc bản chất kim loại nung, độ dẫn nhiệt của kim loại

R
L
T.

: là hệ số tính đến điều kiện trao đổi nhiệt

DU

H: là bề dày thấm nhiệt của vật nung
1.2.6.4. Thiết bị nung kim loại:
Gồm các lò nung sau đây:
a) Lị rèn thủ cơng:

Loại này đơn giản, rẻ tiền nhưng khống chế được nhiệt độ, năng suất nung
thấp, hao tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật nung không đều, … loại này chỉ phù hợp với
dạng sản xuất nhỏ, thủ cơng.
b) Lị buồng (lị phản xạ):
Lị này có nhiệt độ khoảng khơng gian cơng tác của lị đồng nhất. Là một buồng
kín, khống chế được nhiệt độ nung. Có thể xếp nhiều phơi vào lị, sự hao phí kim loại
ít, phơi khơng trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu nên nhiệt độ nung khá đồng đều.

Nhược điểm của loại lò này là làm việc theo chu kỳ, tổn thất nhiệt do tính nhiệt
cao.
Thích hợp với các phân xưởng sản xuất tương đối lớn.
c) Lị nung liên tục:
Q trình nung kim loại diễn ra 1 cách liên tục nhờ sự dịch chuyển dần của vật
nung từ cửa vào đến cửa ra của lò.
SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

23


Thiết kế máy cán thép rằn xây dựng

Loại này thường dùng khi nung thép hợp kim và nung thép cán. Nhiên liệu
thường dùng là khí đốt.
d) Lị nung dùng năng lượng điện:
Thường dùng để nung vật nhỏ, vật quan trọng bằng kim loại màu.
1.2.7. Làm nguội kim loại sau khi cán:
Tuỳ theo thành phần hoá học và cấu trúc tế vi của kim loại, chế độ cán, dạng
sản phẩm, yêu cầu về cơ lý tính của sản phẩm, yêu cầu sử dụng sản phẩm mà chọn chế
độ làm nguội thích hợp sau khi cán. Có 4 dạng làm nguội sau:
- Làm nguội bằng khơng khí: dùng cho kim loại màu và thép cacbon thấp và
trung bình.
- Làm nguội chậm trong các lò ủ, dùng cho thép hợp kim.

C
C

- Làm nguội tăng dần: làm nguội trong nước sau khi thu sản phẩm.
- Làm nguội nhanh: làm nguội ở nhiệt độ tôi trong môi trường tôi.

R
L
T.

DU

SVTH: Nguyễn Quốc Duẩn – Lớp 14C1B

Hướng dẫn: ThS. Trần Ngọc Hải

24