Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
****** LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MÒN CHO BỘ KHUÔN ÉP
GẠCH MỘC THÔNG TÂM TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG
EVA 350. Học Viên: Trần Anh Đức
Lớp: CHK12 CTM
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
HDKH: PGS.TS: Vũ Quí Đạc THÁI NGUYÊN – 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
2
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc chế
tạo các chi tiết, sản phẩm cơ khí để thay thế và sửa chữa trong các thiết bị
tâm trong máy đùn ép chân không của hệ thống sản xuất gạch tuynel.
* Ý nghĩa thực tiễn :
Thiết kế chế tạo được bộ khuôn gạch trong máy đùn ép chân không của hệ
thống sản xuất gạch tuynel có chất lượng cao sẽ đáp ứng được nhu cầu rất cấp
thiết về chất lượng và hiệu quả của các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng ở
nước ta nói chung và ở địa phương tỉnh Thái Bình nói riêng.
3. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Mục đích cơ bản của đề tài là nghiên cứu nâng cao khả năng chống mài mòn
cho bộ khuôn ép gạch mộc thông tâm của máy đùn ép chân không EVA 350
trong hệ thống sản xuất gạch tuynel của một số công ty sản xuất vật liệu xây
dựng trên địa bàn tỉnh Thái Bình.
- Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao chất lượng chế tạo như : chọn vật liệu,
chế độ gia công cơ, nhiệt luyện cho đến cách lựa chọn phối hợp nguyên vật
liệu trong quá trình sản xuất gạch tuynel.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài này sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với nghiên cứu
thực nghiệm.
5. Phạm vi nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
4
Nghiên cứu về các giải pháp nhằm nâng cao độ chống mài mòn và thời
gian làm việc đối với bộ khuôn của máy đùn ép chân không trong hệ thống
dây chuyền sản xuất gạch tuynel EVA 350 do công ty cơ khí xây dựng số 4
sản xuất được sử dụng tại các nhà máy sản xuất gạch ngói, VLXD huyện Vũ
Thư, huyện Hưng Hà tỉnh Thái Bình.
6. Nội dung nghiên cứu
Chương 1 : Tổng quan về dây chuyền sản xuất gạch thông tâm và bộ khuôn
ép trong máy nhào trộn chân không.
Chương 2: Nghiên cứu mòn và các yếu tố ảnh hưởng tới mòn khuôn.
Chương 3 : Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm.
càng lớn nhất là với loại vật liệu xây dựng phổ thông như: gạch lát nền, gạch
xây, ngói. Chính vì vậy, sự ra đời của các dây chuyền sản xuất gạch, ngói của
các Công ty cơ khí trong và ngoài nước là nhu cầu tất yếu. Chúng đa dạng về
chủng loại, kiểu dáng, quy mô… như dây chuyền sản xuất gạch tuynel của
Công ty cổ phần cơ khí số 4 Bộ xây dựng, Công ty cổ phần máy và thiết bị
xây dựng Viglacera, hay dây chuyền của Công ty cổ phần cầu Đuống là
những dây chuyền do các công ty trong nước sản xuất. Còn các công ty nước
ngoài cũng tham gia vào lĩnh vực này như:
Công ty DEYI HEAVY của Trung
Quốc hay Chang Yil của Đài Loan, Công ty Tháng Mười Đỏ (CH
Ucraina)… với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
công suất và giá thành đa dạng theo nhu cầu của các cơ sở sản xuất vật liệu
xây dựng.
Trong quá trình sản xuất, vấn đề được đặt ra là có rất nhiều chi tiết cần
phải sửa chữa hoặc thay thế mà những nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng
phải mua đồng bộ từ phía nhà sản xuất hoặc nhập khẩu dẫn đến làm tăng chi
phí và giảm hiệu quả sản xuất, trong khi sự cạnh tranh về giá thành và chất
lượng của sản phẩm là rất gay gắt. Do đó để có thể sản xuất được các sản
phẩm chi tiết thay thế với chi phí hợp lý và hiệu quả cao là điều mà các nhà
sản xuất vật liệu xây dựng đang rất mong chờ. Đối với dây chuyền sản xuất
gạch thì các chi tiết cơ khí phải sửa chữa và thay thế nhiều nhất nằm trong
thiết bị máy đùn ép chân không của dây chuyền. Ở đó các chi tiết phải sửa
chữa và thay thế thường xuyên như: dao xé đất, trục vít tải sơ cấp và thứ cấp,
xilanh, đầu đùn và khuôn ép tạo hình sản phẩm .
Hiện nay, một số công ty chế tạo cơ khí đã sản xuất các chi tiết phục vụ
cho việc thay thế, sửa chữa cho các dây chuyền, thiết bị trong ngành sản xuất
vật liệu xây dựng như khuôn, trục xoắn ruột gà (vít tải), đầu đùn Hay một số
cá nhân đã có những đề tài nghiên cứu nhằm cải tiến công nghệ, thiết kế sản
3. Các thông số và đặc tính kỹ thuật của một số thiết bị cơ bản trong dây
chuyền
Than/phụ gia
(trấu,mùn cưa,
xỉ than)
Thùng cấp liệu
Nguyên liệu
(đất sét, đất
pha cát)
Máy nghiền xa
luân
Máy cán thô
Máy nhào lọc
hai trục
Máy cán mịn
Ra gạch, phân
loại và xếp kho
Kiểm tra
SP, nghiệm thu
nhập kho
Vận chuyển,
xếp, phơi khô
Sấy, nung lò
tuynel
Máy cắt viên
Phân loại, vận
chuyển,xếp gòng
Máy nhào đùn
chân không
Nước
Máy nghiền trộn trục đôi SJ3200
Máy thùng cấp liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
9
Máy trộn hai trục có chức năng: Trộn, đùn, cắt và tách các tạp chất.
Thông số máy:
Tên
Đơn vị
SJ3200
Năng suất
m
3
/h
30 - 40
Chiều dài trộn
Mm
3200
Khoảng cách tâm trục
Mm
350
Công suất điện năng
kW
37
3.3 Máy nghiền trục lô SGP 800 x 600
Hình I.4. Máy nghiền trục lô SGP 800 x 600
Thông số máy:
Tên
Đơn vị
Đường kính đầu đùn
Mm
350
Áp lực đùn cao nhất
Mpa
2.5 - 3.0
Áp suất chân không
Mpa
- 0.092
Kích thước máy
Mm
6625 x 1800 x 1608
Trọng lượng máy
Kg
15000
Công suất điện năng
kW
18.5
3.5 Bơm hút chân không
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
11
Hình I.6. Bơm chân không
Thông số kỹ thuật:
Tên
Đơn vị
2SK-6
Công suất hút
m
chân không, ở đây một trục vít tải thứ cấp có nhiệm vụ đùn toàn bộ nguyên
liệu này đi qua khuôn tạo hình. Sau khi đạt được hình dáng, kích thước (về
tiết diện mặt cắt ngang) thì các dây gạch này đi qua máy cắt để cắt chia viên
và vận chuyển tới bãi, kho phơi - sấy nhờ hệ thống băng tải hoặc công nhân
xếp dỡ. Như vậy quy trình tạo hình mộc đã được hoàn tất và tiếp theo là quy
trình sấy nung. Gạch được vận chuyển xếp lên goòng đưa vào lò qua các công
đoạn sấy, nung. Sau khi gạch đã chín thì được đưa ra ngoài phân loại và xếp
kho, đây cũng là công đoạn cuối cùng của dây chuyền sản xuất gạch tuynel.
5. Cấu tạo máy nhào đùn chân không EVA 350
Hình I.7. Hình ảnh máy nhào đùn chân không EVA 350
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
13 Hình I.8. Hình vẽ sơ đồ cấu tạo của máy nhào đùn chân không
Ghi chú:
STT
Tên gọi
1
Bộ ly hợp
2
Cánh gạt đất (cánh chém đất)
3
Bộ trục vít tải sơ cấp (2 trục)
4
Buồng chân không
5
Họng (khoang) đùn
6
dành cho những loại sản phẩm khác nhau .Ví dụ khuôn cho gạch đặc, khuôn
cho gạch 2 lỗ, 4 lỗ, 6 lỗ, 8 lỗ hay gạch thẻ lát nền, ngói
Trong đề tài luận văn này tác giả chỉ đề cập đến loại khuôn của gạch
thông tâm 2 lỗ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
15
Hình I.10. Hình ảnh khuôn ép và sản phẩm gạch
60
±1
±1
±0,5
18
220
120
100
10
184
±1
±0,5
±0,5
±0,5
±1
10
50
25
6 l? Ø16
60
60
60
7. Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép
Khuôn ép có nhiệm vụ tạo hình cho sản phẩm trong quá trình sản xuất
tạo mộc của dây chuyền. Khi sản phẩm đi ra khỏi khuôn yêu cầu không bị
nứt, rạn. Bề mặt của sản phẩm phải đạt độ nhẵn bóng và quan trọng nhất là
sản phẩm phải đạt độ chính xác cần thiết về hình dáng và kích thước
* Chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật của khuôn:
- Khuôn ngoài được bắt chặt vào thành khuôn bằng 8 đai ốc M10.
- Khuôn trong được hàn chặt vào thành khuôn và liên kết với nhau nhờ các
thanh giằng.
- Dung sai chế tạo lỗ tạo hình của khuôn ngoài theo chiều dài : ± 0,2mm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
17
- Dung sai chế tạo lỗ tạo hình của khuôn ngoài theo chiều rộng : ± 0,1mm.
Trong quá trình làm việc mặt trong của thành khuôn tiếp xúc trực tiếp
với nguyên liệu, lực ép lớn và điều kiện làm việc liên tục lên bị mòn rất mạnh.
Chính vì vậy khuôn phải có độ cứng cao mà không bị nứt (độ cứng đạt từ 40
HRC trở lên). Khuôn ép ngoài khi còn mới có kích thước lỗ tạo hình là 60 x
100 bị mòn cho đến khi kích thước lên đến 63 x 104 hoặc kích thước 62 x 100
bị mòn cho đến khi lên đến 65 x 105 thì chi tiết khuôn đó phải thay thế. Đôi
khi kích thước khuôn không mòn đều mà nó mòn lệch dẫn đến sai lệch về
hình dáng của sản phẩm thì cũng phải thay thế khuôn mới. Đường kính chuẩn
của lỗ khi khuôn chưa mòn là Ø30 và mòn xuống còn Ø26 thì phải thay thế.
* Kích thước gạch chuẩn của các cơ sở sản xuất này cụ thể như sau:
- Công ty CP VLXD Quang Lân và Công ty CP Long Hưng đều có
kích thước khuôn là 60 x 100 và với kích thước lỗ đều là Ø30.
- Công ty CP VLXD Vũ Thư có kích thước khuôn là 62 x 100 và với
kích thước lỗ là Ø30.
CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU VỀ MÒN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
MÒN KHUÔN
khi bị mòn một lượng rất nhỏ hoặc nếu như bề mặt bị quá ráp. Trong các hệ
được thiết kế tốt về ma sát, mòn và bôi trơn, quá trình mòn xảy ra rất chậm
nhưng ổn định và liên tục. Tuy nhiên sự sinh ra và tuần hoàn của các hạt mài
trên các bề mặt tiếp xúc chung có kích thước lớn hơn khe hở tiếp xúc có thể
tạo nên tác dụng nghiêm trọng hơn là lượng mòn thực tế.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
19
Trong phần này tác giả sẽ đề cập đến một vài cơ chế mòn và các dạng
mòn cũng như các yếu tố làm mòn vật liệu khuôn.
2. Các dạng mòn có thể xảy ra đối với chi tiết khuôn ép
2.1 Mòn do dính:
Mòn do dính xảy ra khi hai bề mặt rắn, phẳng trượt so với nhau. Dính
xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô dưới tác dụng của tải trọng pháp
tuyến, khi sự trượt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trượt ( biến dạng dẻo) dính
sang bề mặt đối tiếp hoặc tạo thành các mảnh mòn rời. Một số mảnh mòn còn
được sinh ra do quá trình mòn do mỏi ở đỉnh các nhấp nhô.
Khi hai vật liệu khác loại kết hợp với nhau, các mảnh mòn của cả hai
loại vật liệu đều được tạo thành tuy nhiên các mảnh từ vật liệu mềm hơn
thường lớn hơn. Sự tồn tại các khuyết tật và vết nứt trong vật liệu cứng hơn
tạo nên các vùng cục bộ có sức bền thấp. Khi những vùng này trùng với các
vùng cục bộ có sức bền cao của vật liệu mềm hơn sẽ tạo nên các mảnh mòn
của vật liệu cứng hơn. Những mảnh mòn loại này cũng có thể tạo nên do mỏi
sau một số chu kỳ chịu tải và bỏ tải.
2.2 Mòn do cào xƣớc:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
20
Hình 2.1 : Sơ đồ (a) bề mặt cứng và nhám hoặc bề mặt gắn các hạt
cứng trượt trên bề mặt mềm hơn (b) các hạt cứng tự do kẹt giữa các bề mặt
trong đó ít nhất một bề mặt có độ cứng thấp hơn hạt cứng.
hai bên của rãnh mà không bị tách ra. Tuy nhiên sau nhiều lần như thế phần
vật liệu này có thể bị tách ra khỏi cơ chế mỏi chu kỳ thấp. Quá trình cày cũng
gây nên biến dạng dẻo của các lớp dưới bề mặt và có thể góp phần vào sự
hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình chịu tải và bỏ tải tiếp theo ( mỏi
chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt phát
triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh mòn mỏng. Trong
trường hợp vật liệu rất mềm như indium và chì, khối lượng mòn sinh ra rất
nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bên của rãnh.
Sự hình thành lượng vật liệu dồn ép ở phía trước của hạt cứng là một
dạng mòn do cào xước. Một hạt cứng khi trà sát trên bề mặt sẽ tạo nên một
rãnh và một lượng vật liệu bị dồn ép ở phía trước của nó. Điều này thường
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
22
xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung đối với sức bền
cắt trong lòng vật liệu cao ( 0,5 – 1). Khi này chỉ một phần vật liệu bị biến
dạng sang hai bên rãnh còn phần lớn sẽ dồn ép về phía trước của hạt cứng tạo
nên hiện tượng này.
Dạng cắt của mòn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn
di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dưới dạng mảnh mòn có
dạng giống như phoi dây hoặc vụn. Quá trình này xảy ra chủ yếu là do cắt còn
lượng vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh là rất nhỏ.
Challen và Oxley đã phân tích ba chế độ biến dạng phân biệt trên của
mòn do cào xước sử dụng vùng đường trượt gây ra bởi một phấp nhô bề mặt
lý tưởng ( chêm 2D). Theo phân tích này vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và
các đỉnh phấp nhô chỏ chịu biến dạng phẳng. Hình 2.5 (a) chỉ ra chế độ này
trong đó vật liệu bị dồn sang hai bên của rãnh tạo nên bởi hạt cứng.
Hình 2.2. Sơ đồ vùng đường trượt của ba chế độ biến dạng của vật liệu
rắn, tuyệt đối dẻo gây ra bởi sự trượt của hình nêm phẳng cứng từ phải qua
trái (a) cày (b) sự hình thành vật liệu dồn ép (c) cắt.
3
trong đó H/K
c
gọi là chỉ số độ dòn, H
là độ cứng và K
c
là độ dai va đập.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
25
Hình 2.5. Sự hình thành và phát triển của vết nứt trong các chu kỳ
chịu và nhấc tải của kính đá vôi sử dụng mũi hình tháp nhọn.
Từ hình 2.10 có thể thấy rằng các vết nứt ngang phát triển từ ứng suất
dư gây ra khi vật liệu bị biến dạng. Chiều dài lớn nhất của vết nứt vì thế chỉ
được phát hiện khi hạt cứng rút ra khỏi bề mặt. Khi hạt cứng trượt trên bề
mặt, các vết nứt ngang sẽ phát triển lên phía trên tới bề mặt từ vùng dưới bề
mặt bị biến dạng. Các mảnh mòn được tách ra dưới dạng các mảnh đa điện từ
vùng giới hạn bởi các đường nứt ngang tới bề mặt trượt.
Chiều dài vết nứt của hạt cứng trượt trên bề mặt vật dòn trên hình 2.9
được xác định như sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©