1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHO BỘ KHUÔN ÉP GẠCH BLOCK
BÊ TÔNG CỠ 200*100*50 NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU TƢ
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
Học viên : Trần Phƣơng Thảo
Lớp : K13 CTM
Hướng dẫn KH: PGS.TS. Vũ Quí Đạc

Thái Nguyên - 2012

2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gạch đất sét nung (ĐSN) là loại vật liệu xây dựng có từ rất lâu đời.
Nhiều tài liệu nghiên cứu cho rằng gạch ĐSN xuất hiện khoảng năm 7000 -
7500 trước công nguyên. Hiện nay, ngay ở những nước tiên tiến như các nước
châu Âu và Nhật Bản, người ta cũng vẫn sản xuất và sử dụng gạch ĐSN. Ở
nước ta, gạch đất ĐSN (còn gọi là gạch đỏ) cũng có từ rất sớm. Người ta đã
tìm thấy gạch đỏ trong trong những công trình cổ cách đây hàng ngàn năm.
Năm 2011, cả nước sản xuất khoảng trên 22 tỷ viên gạch đỏ. Theo dự báo của
Viện VLXD, nhu cầu gạch xây vào năm 2020 ở nước ta là khoảng 42 tỷ viên
quy tiêu chuẩn. Tuy là vật liệu xây truyền thống, có nhiều ưu điểm nhưng tỷ
lệ sản xuất và sử dụng gạch đỏ trên thế giới ngày càng giảm vì các lý do:
nguồn nguyên liệu cho sản xuất ngày càng cạn kiệt, công nghệ sản xuất gây ra
nhiều chất thải có hại, việc tiếp tục khai thác sét cho sản xuất gạch đỏ làm
giảm diện tích trồng lương thực, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh
thái, Ngày nay, người ta đã sáng tạo ra nhiều loại vật liệu thay thế gạch đỏ
với những ưu điểm vượt trội cả về tính năng kỹ thuật, mỹ thuật và công nghệ
sản xuất, đồng thời ít ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Đó là các loại vật
liệu không nung khác nhau [4]. Gạch không nung có thể là gạch bê tông, có
thể là bê tông nhẹ sản xuất theo phương pháp sử dụng các chất tạo bọt và
cũng có loại bê tông nhẹ nhưng là loại cao cấp sử dụng chất tạo khí và được
chưng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao. Đối với các công trình cao tầng, sử dụng
gạch bê tông trong các kết cấu vách ngăn và tường bao che sẽ mang lại hiệu
quả kinh tế và kỹ thuật rất lớn. Gạch block bê tông ngoài các ưu điểm của bê
tông thông thường còn có tính cách âm, cách nhiệt tốt hơn và đặc biệt là tổng
giá thành của công trình nhà cao tầng xây dựng bằng gạch block bê tông
thường thấp hơn đáng kể so với các công trình sử dụng gạch sét nung. Công

5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa khoa học :
Kết quả của việc nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết
về tương tác ma sát và mòn giữa nguyên liệu làm gạch và khuôn, từ đó đưa ra
các giải pháp công nghệ chế tạo khuôn, đặc biệt là bộ khuôn làm gạch block
bê tông của hệ thống sản xuất gạch không nung.
* Ý nghĩa thực tiễn :
Thiết kế chế tạo được bộ khuôn gạch block bê tông của hệ thống sản
xuất gạch không nung 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 hiện nay.
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 block bê tông trong hệ thống sản xuất gạch
không nung của một số công ty và cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng trên địa
bàn ngoại thành Hà Nội.
- 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 block bê tông.
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
Nghiên cứu về các giải pháp nhằm nâng cao độ chống mài mòn và thời
gian làm việc đối với bộ khuôn ép gạch block bê tông trong hệ thống dây
chuyền sản xuất gạch không nung do công ty CP thương mại và sản xuất cơ khí
Phú Thành sản xuất được sử dụng tại các nhà máy sản xuất gạch ngói, VLXD

chiều rộng. Cơ khí được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực từ nông nghiệp,
sản xuất dân dụng, y tế, xây dựng, quốc phòng v v…
Đối với ngành công nghiệp xây dựng, cơ khí đóng một vai trò then
chốt trong việc cơ giới hóa quá trình sản xuất, từ các thiết bị vận chuyển,
nâng hạ đến sản xuất vật liệu xây dựng. Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất
vật liệu xây dựng như: khai thác cát, đá, sản xuất xi măng, gạch, ngói, đá
ốp lát…ngày càng được áp dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật.
Trong đó có sự góp mặt của ngành cơ khí với mức độ, quy mô ngày càng
tiên tiến và đa dạng hơn.
Số lượng các công trình xây dựng bao gồm: xây dựng dân dụng và xây
dựng công nghiệp ngày càng tăng, làm cho nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày
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 block bê tông
của Công ty cổ phần cơ khí số 4 Bộ xây dựng, hay dây chuyền của Công ty cổ
phần thương mại và sản xuất cơ khí Phú Thành 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 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
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(1) Cấp nguyên liệu: Sử dụng các phễu chứa liệu (PL1200 đến
PL1600), băng tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu. Sau khi
nguyên liệu được cấp đầy vào các phiễu (nhờ máy xúc), chỉ một phần
nguyên liệu được đưa xuống ban cân theo công thức phối trộn đã cài đặt từ
trước (cấp phối bê tông đã quy định). Qua khâu này, nguyên liệu được cấp
theo công thức phối trộn đã cài đặt.
(2) Máy trộn nguyên liệu: Cùng với các cốt liệu (mạt đá, cát, xỉ nhiệt
điện, phế thải công nghiệp,…), nước và xi măng được đưa vào máy trộn một
cách hoàn toàn tự động theo quy định cấp phối. Sau đó nguyên liệu được trộn
ngấu đều theo thời gian cài đặt. Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào
ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo block
(4)) nhờ hệ thống băng tải.
(3) Đây là khu vực chứa khay (palet) làm đế trong quá trình ép và
chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền. Khay (palet) này có thể làm
bằng gỗ ép, tre ép,… nhưng tốt nhất là bằng nhự tổng hợp siêu bền, chịu lực
nén, rung động lớn.
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(4) Máy tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ
chế ép kết hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành lên các viên
gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định. Cùng với việc phối trộn
nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan
trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn.
(5) Tự động ép mặt: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự
chèn. Nó sẽ trở lên không cần thiết nếu ta không muốn sản xuất gạch tự chèn,
gạch trang trí.
(6) Tự động chuyển gạch: Đây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch
vào vị trí định trước một cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản
xuất ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất.

kW
2x37

1.3.3 Máy ép gạch block

Máy ép gạch block có chức
năng: Ép nhiên liệu sau khi đã
trộn để tạo hình cho viên gạch
block.
Hình 1.4. Máy ép gạch block

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Thông số máy:
Tên
Đơn vị
QT40
Năng suất
Viên/ca
2600 - 3000
Chu kì ép
giây
40
Lực ép
KN
33

nguyên vật liệu, một pallet sắt được đẩy vào bằng xi lanh thủy lực và được
định vị trên bàn máy. Khuôn dưới hạ xuống mặt pallet. Hộp nạp liệu tiến vào
và nạp liệu cho khuôn có gây rung và khuấy. Cánh khuấy quay được dẫn
động qua bộ mô tơ - bộ truyền xích, nhằm đảm bảo cho việc nạp liệu được
hoàn hảo. Sau khi nạp liệu xong, hộp nạp liệu rút ra và khuôn trên sập xuống
thực hiện quá trình rung ép tạo hình. Sau đó khuôn dưới được nhấc lên bằng
một xi lanh thủy lực để dỡ khuôn. Khi khuôn dưới ra khỏi chiều cao viên gạch
thì khuôn trên cũng tự động được nhấc lên theo. Tiếp đó xi lanh thủy lực sẽ
đẩy một pallet rỗng vào bàn máy và đẩy pallet có gạch thành phẩm ra ngoài
băng tải xích của thiết bị xếp gạch tự động. Một chu trình rung ép tạo hình
mới lại bắt đầu trên máy chính.
Pallet gạch mới tạo hình được Thiết bị xếp gạch tự động xếp lần lượt
lên các tầng của giá thép. Các giá thép này được định vị trên Thiết bị chở
giá. Khi giá thép đầy pallet, thiết bị này chạy tự động sang một bên đưa giá
rỗng vào xếp gạch tiếp. Một xe nâng sẽ đưa giá thép đẩy ra khu dưỡng hộ
sản phẩm.
Sau 24 giờ, gạch đã tương đối khô, xe nâng sẽ chở giá có pallet gạch
khô lại và đặt lên thiết bị chở giá. Các pallet gạch được Thiết bị dỡ gạch tự
động hạ lần lượt xuống băng tải xích và đưa đến Thiết bị tách gạch. Tại đây
gạch được tách tự động ra khỏi các tấm pallet và đẩy sang băng tải chở sản
phẩm. Công nhân đứng hai bên băng tải này sẽ bốc gạch ra xếp khối và chở
đi. Các tấm pallet sau khi qua Thiết bị dỡ gạch, được đưa sang Băng tải xích
chuyển pallet, quay trở lại nạp tự động vào máy chính, tiếp tục chu trình sản
xuất mới.
14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Các giá thép sau khi được giải phóng hết pallet tại vị trí của thiết bị dỡ
gạch, được chuyển tự động sang vị trí của Thiết bị xếp gạch để xếp pallet
gạch mới.

320
±1
220
±1
540
±1
100
±1
100
±1
100
±1
100
±1
100
±1
280
±1
25
±1
50
±1
200
±1
270
±1
10
10
6 l
ç

HRC trở lên). 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. Khi
khuôn bị mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay thế khuôn.
* Kích thước gạch chuẩn của các cơ sở sản xuất này cụ thể như sau:
- Công ty Cổ phần XD & Thương Mại Cường Thành và Công ty vật
liệu xây dựng Sài Sơn có kích thước khuôn gạch là 200x100x50.
18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU VỀ MÒN
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN MÒN KHUÔN

2.1. Khái niệm về mòn
Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay sự tách vật liệu từ một hoặc cả
hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau.
Hay nói cách khác mòn xảy ra do sự tương tác của các nhấp nhô bề mặt.
Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt
tiếp xúc có thể bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới
hạn dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không chút vật liệu nào tách ra.
Sau đó vật liệu bị tách ta từ một bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra
thành những hạt mài rời. Trong trường hợp vật liệu chỉ dính từ bề mặt này
sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng
không mặc dù một bề mặt vẫn bị mòn.
Giống như ma sát, mòn không phải là tính chất của một vật liệu mà là
sự phản ứng của một hệ thống. Các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởng trực tiếp
tới mòn ở bề mặt tiếp xúc chung. Rất sai lầm đôi khi cho rằng ma sát lớn trên
bề mặt tiếp xúc chung là nguyên nhân mòn với tốc độ cao. Ví dụ các cặp bề
mặt tiếp xúc sử dụng chất bôi trơn rắn và chất dẻo cho ma sát tương đối thấp
nhưng mòn lại tương đối cao. Thường hệ số ma sát trượt của đa số cặp vật
20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2.2.2 Mòn do cào xước

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.
Mòn do cào xước xảy ra khi các nhấp nhô của một bề mặt cứng và ráp
hoặc các hạt cứng trượt trên một bề mặt mềm hơn và phá huỷ bề mặt tiếp xúc
chung bằng độ biến dạng dẻo hoặc nứt tách. Trong trường hợp vật đối tiếp là
vật liệu dẻo có độ dai và đập cao (kim loại và hợp kim), đỉnh các nhấp nhô
cứng hoặc các hạt cứng sẽ gây nên biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn trong
cả trường hợp tải nhẹ nhất. Trong trường hợp vật liệu giòn có độ dai đập thấp,
mòn xảy ra do nứt tách khi đó trên vùng mòn nứt tách là biểu hiện chủ yếu.
Có hai trường hợp mòn do cào xước. Trong trường hợp thứ nhất (cào
xước hai vật) bề mặt cứng là bề mặt cứng hơn trong hai bề mặt trượt (hình a).
Mòn sẽ không xảy ra nếu bề mặt cứng hơn tuyệt đối phẳng và nhẵn.Trong
trường hợp thứ hai (cào xước ba vật), bề mặt cứng là bề mặt thứ ba, các hạt
cứng nằm giữa hai bề mặt khác và đủ cứng để mài một trong hai bề mặt này
21
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(hình b). Mòn cũng không thể xảy ra nếu các hạt mài quá bé hoặc mềm hơn
các bề mặt trượt. Trong nhiều trường hợp mòn bắt đầu do dính tạo nên các hạt
mòn ở vùng tiếp xúc chung, các hạt mòn này sau đó bị ôxy hoá, biến cứng và
tích tụ lại là nguyên nhân tạo nên mòn hạt cứng ba vật. Trong một số trường
hợp hạt cứng sinh ra và đưa vào hệ thống trượt từ môi trường.

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 2.2(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.
23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (a) (b) (c)
Hình 2.3. Chỉ ra chế độ cắt, vật liệu phía trước của hạt cứng bị cắt ra
do bị biến dạng trong vùng biến dạng thứ nhất tạo thành phoi (b) chỉ ra chế
độ hình thành vật liệu bị dồn ép ở phía trước hạt cứng. Sự dính xảy ra giữa
mặt trước của hạt cứng và vật liệu bị đẩy dồn ra khỏi bề mặt. Một phần vật
liệu này bị dồn sang hai bên, phần còn lại dính ở phía trước hạt cứng và cuối
cùng bị tách ra giống như trường hợp cắt. Đối với kim loại dẻo, các cơ chế
cày, dồn ép và cắt được quan sát trên hình 2.5; (c) chỉ ra chế độ cắt, vật liệu
phía trước của hạt cứng bị cắt ra do bị biến dạng trong vùng biến dạng thứ
nhất tạo thành phoi.
Hokkirigawa và Kato đã nghiên cứu lực liên quan đến từng chế độ này.
Các yếu tố quyết định là góc tiếp xúc Ө, mức độ chìm sâu của hạt cứng và sức
bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung. Mức độ chìm sâu của hạt cứng là tỷ số
giữa chiều sâu rãnh và bán kính tiếp xúc, sức bền cắt bề mặt là tỷ số giữa sức
bền bề mặt và sức bền trong lòng vật thể. Trong trường hợp hạt cứng có đầu



trong đó H/K
c
gọi là chỉ số độ giòn,
H là độ cứng và K
c
là độ dai va đập.
W
Sharp asperity
Plastic groove
Surface
Direction
of motion
c
Plastic zone
Median crack
Lateral crack
Potential wear zone
25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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 2.5 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