ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******
TÓM TẮT 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
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 máy móc, dây chuyền sản
xuất, có chất lượng tốt tương đương sản phẩm mới hay sản
phẩm nhập ngoại nhưng giá thành được các nhà sản xuất
trong nước chấp nhận là một điều có ý nghĩa to lớn đối với
sự phát triển của nền công nghiệp nước ta trong công cuộc
hội nhập với nền công nghiệp của thế giới. Các chi tiết như :
vanh ép gạch lát nền, chày cối dập chảy, khuôn ép gạch chịu
lửa hay bộ khuôn trong máy đùn ép gạch của các nhà máy
sản xuất gạch tuynel …vv là những ví dụ tiêu biểu cho
trường hợp nói trên. Tuy chúng là những chi tiết hoặc bộ
phận nhỏ trong cả dây truyền sản xuất hoặc thiết bị máy
móc, nhưng chúng có những vai trò hết sức quan trọng trong
hệ thống. Vì phải làm việc trong môi trường có cường độ
mài mòn cao, lực va đập lớn, ma sát lớn …. Nên các bộ

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 trong hệ thống SX gạch tuynel.
- 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.
Chương I
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH
THÔNG TÂM VÀ BỘ KHUÔN ÉP TRONG MÁY ÉP
CHÂN KHÔNG.
I.1 Giới thiệu chung.
Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước ngành
cơ khí nói chung và cơ khí gia công nói riêng cũng không
ngừng phát triển cả về chiều sâu, 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
3
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 kĩ 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

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 xuất các chi tiết thay thế có chất lượng tương đương
nhập ngoại như đề tài nghiên cứu cơ chế mòn khuôn ép gạch
ceramic, tính độ tin cậy và tuổi bền của vanh ép gạch
ceramic đã thu được những thành công nhất định. Tuy nhiên
chưa có đề tài nào đề cập đến vấn đề nghiên cứu để nâng
cao khả năng chống mài mòn hay nâng cao tuổi thọ cho các
chi tiết trong dây chuyền sản xuất gạch tuynel. Chính vì vậy
và dưới sự định hướng của giáo viên hướng dẫn chính
PGS.TS Vũ Quí Đạc tác giả đã quyết định bắt tay vào
nghiên cứu về cơ chế gây ra mòn đối với các chi tiết này và
giải pháp để nâng cao giới hạn chống mài mòn hay nói cách
khác là nâng cao tuổi thọ của chúng.
Để hiểu rõ cấu tạo cũng như quá trình làm việc của khuôn
ép trước tiên tác giả xin giới thiệu tổng quan về sơ đồ và
nguyên lý hoạt động của dây chuyền sản xuất gạch tuynel và
cấu tạo của khuôn ép tạo hình của máy nhào đùn chân
không trong dây chuyền.
I.2.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch tuynel
EVA350
I.2.2 Các thông số và đặc tính kỹ thuật của một số thiết
bị cơ bản trong dây chuyền
I.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dây chuyền
I.2.4 Cấu tạo máy nhào đùn chân không EVA 350
I.2.5 Cấu tạo khuôn ép tạo hình gạch
I.2.6. Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép

đổi trong phạm vi từ 0,1 đến 1 nhưng tốc độ mòn có thể
thay đổi trong phạm vi rất lớn. Điều này được giải thích là
do mòn liên quan đến nhiều hiện tượng đa dạng kết hợp với
nhau theo kiểu không thể dự đoán trước được và thay đổi
trong phạm vi rộng.
Mòn có thể có hại hoặc có ích. Khi viết bằng bút chì,
mài, đánh bóng và cạo là các ví dụ về mòn có lợi. Mòn là
điều không mong muốn trong các bộ phận và chi tiết như ổ,
phớt, bánh răng và cam. Chi tiết có thể phải thay thế khi bị
mòn một lượng rất nhỏ hoặc nếu như bề mặt bị quá ráp.
6
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 ke hở tiếp xúc
có thể tạo nên tác dụng nghiêm trọng hơn là lượng mòn thực
tế.
Trong phần này tác giả sẽ đề cập đến các cơ chế mòn
khác nhau và các dạng hạt mòn cũng như các dữ liệu tiêu
biểu về mòn vật liệu.
II. Các dạng mòn có thể xảy ra:
II.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 ở đỉnh các nhấp
nhô.
Mòn do dính xảy ra khi hai bề mặt rắn, phẳng trượt

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.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.
Các nghiên cứu thực nghiệm về mòn do hạt cứng
cho thấy hiện tượng cào xước trên bề mặt mềm hơn thể hiện
bằng hàng loạt các rãnh song song với hướng trượt. Trên
mặt cắt ngang biến dạng dẻo của các lớp dưới bề mặt ít hơn
so với mòn do dính.Tuy nhiên độ cứng tế vi của bề mặt mòn
tăng từ 10 -80%.
II.2.1.Mòn do cào xước bằng biến dạng dẻo
Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo
trong qua trình mòn do cào xước có thể xảy ra theo vài chế
độ biến dạng bao gồm cày ( plowing), dồn ép vật liệu
( wedge formation) và cắt.
Cày là hiện tượng tạo rãnh do hạt cứng trượt và gây
ra biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn. Trong qúa trình cày,
8
vật liệu bị biến dạng bị dồn sang 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. Qúa 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

9
bình phương vận tốc. Các hạt mòn do va chạm tách ra khỏi
bề mặt sau một số chu kỳ va chạm nhất định.
Đối với vật liệu dẻo, người ta đã quan sát được hai cơ chế
mòn cơ bản do va chạm của hạt cứng đó là cắt ( cutting
erosion) và cày ( ploughing erosion). Tuy nhiên mức độ
mòn gây bởi hai chế này cũng phục thuộc vào góc chạm. ở
chế độ cắt mòn xảy ra mạnh nhất theo phương grazing và
chế độ cày theo phương vuông góc. Độ cứng bề mặt và tính
dẻo là hai tính chất quan trọng nhất của vật liệu chống lại
mòn do va chạm cắt và biến dạng dẻo của hạt cứng.
Mòn do va chạm của các hạt cứng là một vấn đề
quan tâm trong máy móc như sự va chạm của các hạt cát
vào cánh tua bin, cánh máy bay lên thẳng, cánh quạt máy
bay, chắn gió máy bay, đầu phun cắt, tua bin than, tua bin
thuỷ lực bơn ly tâm sử dụng bơm bùn than. Tuy nhiên va
chạm cứng cũng có nhiều ứng dụng có lợi trong việc làm
sạch các bề mặt của chi tiết máy.
II.3.2. Mòn do va chạm của các vật liệu rắn ( percussion)
Percussion là va chạm có chu kỳ của vật thể rắn
thường gặp ở đầu búa in trong máy in, các ứng dụng điện cơ
cao tốc va trong các nhấp nhô bề mặt nhô cao trong ổ bôi
trơn khí. Trong phần lớn các ứng dụng va chạm liên quan
đến trượt nghìa là bao gồm cả thành phần pháp và tiếp. Mòn
do percussion xảy ra nhờ cơ chế hybrid là sự kết hợp của
một loạt cơ chế: dính, hạt cứng, mỏi bề mặt, nứt tách và
tribochemical.
II.4. Mòn hoá học
Mòn hoá học xảy ra khi các bề mặt đối tiếp hoạt
động trong môi trường có hoạt tính hoá học. Trong không

với sự ăn mòn trong môi trường hoạt tính cao. Hiện tượng
này kết hợp vợi sự trượt bề mặt có thể gây ra mòn mạnh
giống như sự ăn mòn của một pha trong hợp kim ổ hai pha.
Hiện tượng ăn mòn hoá học đôi khi cũng có lợi, lớp màng
ôxy hoá và các sản phẩm của sự ăn mòn có thể ngăn cản
dính giữa các nhấp nhô và giảm mòn kim loại trong chân
không.
II.5. Mòn Tribochemical
II.6. Mòn fretting
III . Mòn vật liệu
III. 1. Mòn kim loại và hợp kim
III .1.1.Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mòn ôxy hoá
III.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành III.2. Ma sát
và mòn chất dẻo
11
III.2.1 Ma sát của chất dẻo
III. 2.2. Mòn chất dẻo
III. 2.2.1 Với tiếp xúc phẳng
III. 2.2.2 Với tiếp xúc trụ
III. 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới mòn của ổ chất dẻo:
IV.1. Ảnh hưởng của các lớp màng bề mặt
IV.1.1. Mòn trong chân không
IV.1.2. Lớp màng ôxy hóa
IV.1.3. Bôi trơn nửa ướt ( boundary)
IV.2. Tác dụng của nhiệt độ
IV.3. Tác dụng của tải trọng
IV.5. Ảnh hưởng của cấu trúc tế vi
IV.6. Ảnh hưởng của biên giới hạt
IV.7. Quan hệ giữa ma sát và mòn
V. Thành phần nguyên liệu và ảnh hưởng của chúng tới

già hơn so với gạch có tỷ trọng thành phần đất cát thấp hoặc
không có (điều đó cũng giúp cho nhà sản xuất dễ bán sản
phẩm hơn)
Đối với khuôn ép tạo hình hay các chi tiết trong máy
nhào đùn chân không thì cát là một trong những vật liệu gây
ra lượng mài mòn lớn nhất. Nó đóng vai trò như những hạt
mài với kích thước nhỏ nhưng sắc, nhọn làm cho bề mặt các
chi tiết máy tiếp xúc và chuyển động đối tiếp với chúng
nhanh chóng bị mài mòn các bề mặt ,làm giảm kích thước,
hình dáng và làm giảm năng suất, hiệu quả làm việc của
máy đi nhiều lần khi đã bị mòn.
V.3. Than.
Than là thành phần không thể thiếu trong hỗn hợp
nguyên liệu được sử dụng làm gạch nó chiếm tỷ lệ từ
khoảng 4% - 8% tỷ trọng trong khối lượng của hỗn hợp (tùy
thuộc vào chất lượng của than) . Nó đóng vai trò là nhiên
liệu kết hợp với than rời được đốt bên ngoài để nung gạch
hay đóng vai trò của vật liệu liên kết trong viên gạch. Ngoài
ra sau khi nung nó biến thành xỉ than và làm cho viên gạch
có trọng lượng nhẹ hơn.
Xét về góc độ ảnh hưởng của than với khuôn thì than
có tác động giống như những hạt mài ở kích thước to (thô)
làm cho bề mặt khuôn bị cào xước mạnh (cày xới). Dưới áp
lực của trục vít tải thứ cấp nó kết hợp với các thành phần
trong hỗn hợp nguyên liệu làm cho bề mặt khuôn bị mài
mòn nhanh chóng.
V.4. Xỉ than
Để tăng độ xốp, nhẹ của viên gạch giảm tỷ lệ của các
thành phần khác và chủ yếu là tận thu những phế liệu của
13

của khuôn nhưng theo một cách khác không giống như các
thành phần trong hỗn hợp nguyên liệu. Đó là chúng gây lên
các phản ứng hóa học tạo nên các lớp màng ô xít rất mỏng
và sau đó lớp màng này nhanh chóng bị bóc tách ra khỏi bề
mặt khuôn bởi quá trình trượt của nguyên liệu trên khuôn
VI. Kết luận chương II
14
Qua các nghiên cứu lý thuyết và bằng các thực
nghiệm về xác định mòn khuôn trong dây chuyền sản xuất
gạch Tuynel, có thể thấy rằng quá trình mài mòn của khuôn
bị tác động do nhiều yếu tố và gây ra những cơ chế mòn
khác nhau. Tuy nhiên những yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất
tới lượng mòn của khuôn là các hạt cát, hạt xỉ than và hạt
than có trong hỗn hợp nguyên liệu làm gạch, chúng gây ra
mòn theo cơ chế mòn do cào xước là chủ yếu. Ngoài ra
khuôn còn bị mòn do ăn mòn hoá học bởi các thành phần
nước và khí có trong hỗn hợp nguyên liệu.
Chương III
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
III.1. Những hạn chế của chi tiết khuôn hiện đang được
các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng sử dụng.
Sau khi tìm hiểu qua phân tích thành phần hoá học
và đo độ cứng bề mặt của những loại vật liệu mà hiện đang
được sử dụng làm khuôn ép gạch ở các cơ sở sản xuất vật
liệu xây dựng trên địa bàn làm thực nghiệm tác giả nhận
thấy rằng những loại vật liệu đang được sử dụng đều là
những loại thép thông thường, có độ cứng thấp không có
tính năng chống mòn
Do không có điều kiện trang bị những loại khuôn có
khả năng chống mòn cao mà chỉ sử dụng những loại vật liệu

chuyên hàn khuôn. Nhưng vật liệu sử dụng là vật liệu thép
có khả năng chống mài mòn cao.
* Thiết kế theo kiểu mới, đó là sử dụng các phương
pháp gia công cơ để phay hoặc xọc vv tạo ra chi tiết khuôn
có độ chính xác về hình dáng cũng như kích thước sau đó
nhiệt luyện để đạt độ cứng cần thiết trước khi sử dụng.
III.3. Lựa chọn vật liệu làm khuôn
III.3.1 Thép chống mài mòn
III.3.2 Thép dụng cụ
Để nâng cao tuổi thọ của chi tiết khuôn khâu chọn vật liệu
có cường độ bền cao phải đặt lên hàng đầu, tức là là tập hợp
các đặc trưng cơ lý, hóa tính đảm bảo cho vật liệu có thể
làm việc lâu bền và tin cậy trong các điều kiện làm việc
Với mục tiêu đề tài nâng cao tuổi thọ của chi tiết sau
khi gia công, ta có thể chọn vật liệu chế tạo khuôn có tỷ lệ
các thành phần hợp kim chủ yếu như sau:
16
% C % Cr % Mo % V % Si % Mn
1,45 –
2,3
11 –
12,5
0,4 –
0,6
0,15 –
0,3
≤
0,35
≤ 0,35
III.4. Lựa chọn phương pháp gia công

liệu chế tạo khuôn. Cụ thể đó là vật liệu thép dụng cụ X12M
với các thành phần hóa học chính như sau:
17
C% Cr% Mo% V% Si% Mn%
0,11 ÷
0.26
10 ÷
12,5
0,4 ÷
0,6
0,1 ÷
0,3
0.35 0,35
III.5 .2 Phương pháp gia công:
Do vật liệu thép dụng cụ X12M làm vật liệu chế tạo
khuôn cho nên phương pháp chế tạo cụ thể như sau:
Do không có nguồn cung cấp phôi thép cán tấm nên
phôi thép tròn Φ120 được lựa chọn sử dụng làm phôi rèn.
Kích thước chiều dài phôi L được tính toán để đảm bảo sau
khi rèn đủ lượng dư gia công cơ. L = 450.
a) Nguyên công rèn:
b) Nguyên công gia công cắt gọt:
c) Nguyên công nhiệt luyện:
Với số lượng khuôn là ba chiếc với các kích cỡ khác
nhau do cấu tạo thành khuôn của từng cơ sở sản xuất vật
liệu xây dựng là khác nhau. Cụ thể như sau:
• Khuôn 1 :
Kích thước cơ bản : 382 x 172 x 25 (mm)
Kích thước lỗ tạo hình gạch 62 x 100 (mm)
Kích thước độ dầy vách ngăn 6 (mm)

phần Long Hưng (Địa chỉ Xã Tiến Đức - Hưng Hà – Thái
Bình)
III.6.4 Quy trình đo
III.6.5 Kết quả đo
Chương IV
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
IV.1 Phân tích kết quả của quá trình làm thực nghiệm
Từ bảng số liệu đo được từ quá trình mòn khuôn ta
lập được các đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lượng mòn
khuôn và thời gian, quan hệ giữa lượng mòn của các khuôn
với nhau như sau :
Từ đồ thị biểu diễn lượng mòn của 3 chi tiết khuôn ta có
nhận xét sau:
* Cả 3 khuôn đều có lượng mòn trong khoảng thời
gian đầu lớn hơn so với những khoảng thời gian còn lại, các
khoảng thời gian sau đó thì lượng mòn của cả 3 khuôn đều
mòn với tốc độ ổn định (gần như là tuyến tính). Điều này
19
cũng có thể giúp ta dự đoán khoảng thời gian khuôn còn có
thể làm việc được (tuổi thọ của khuôn). Do thời gian trong
quá trình làm thực nghiệm còn ngắn nên chưa đủ thời gian
kiểm chứng để xác định chính xác khả năng chống mài mòn
của khuôn mới thông qua thời gian sử dụng của khuôn.
Nhưng qua các đồ thị mòn có thể thấy rằng lượng mòn của
các khoảng thời gian sau gần như bằng nhau ( mòn ổn định -
lượng mòn gần như tuyến tính). Với lượng mòn lớn nhất
trong dây chuyền số 2 (1.96 mm/40 ca sản xuất) để kích
thước lòng khuôn tăng từ 62x100 lên 65x103 thì cũng phải
mất khoảng thời gian từ 60 - 70 ca sản xuất tương đương với
khoảng thời gian hơn hai tháng. So với khuôn cũ thì tuổi thọ

đều hơn. Điều này sẽ làm giảm lượng mòn khuôn do vật liệu
này gây ra.
- Giảm tỷ trọng của thành phần đất cát và tăng tỷ
trọng thành phần đất sét đối với hỗn hợp nguyên liệu làm
gạch cho hợp lý. Tuy điều này có thể làm ảnh hưởng đền chi
phí sản xuất nhưng bù lại số lượng gạch phế phẩm trong quá
trình tạo mộc cũng như quá trình nung và vận chuyển giảm
đi đáng kể. Và việc này cũng làm giảm đáng kể lượng mòn
của khuôn.
- Đặc biệt không nên sử dụng xỉ than trong thành
phần của nguyên liệu làm gạch. Có thể nó làm ảnh hưởng
tới việc tái sử dụng nguyên liệu phế thải trong quá trình sản
xuất của dây chuyền công nghệ. Bởi vì đây là thành phần
gây ra lượng mòn lớn nhất đối với khuôn và các chi tiết
khác trong máy. Thay vì việc cho vào làm nguyên liệu sản
xuất gạch tuynel có thể sử dụng chúng làm nguyên liệu
trong quá trình sản xuất gạch siêu nhẹ hay gạch blốc vv
IV.2.2 Đề xuất về việc chọn và sử dụng vật liệu làm
khuôn.
Sử dụng vật liệu làm khuôn có khả năng chống mài
mòn cao tương đương với việc sử dụng vật liệu có độ cứng
cao. Nhưng để tối ưu hóa giữa các yếu tố độ cứng của khuôn
với chi phí và hiệu quả sản xuất thì đây là một bài toán phức
tạp đối với các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng. Tuy nhiên
tác giả đưa ra những đề xuất đối với các nhà sản xuất gạch
tuynel trong việc sử dụng vật liệu làm khuôn như sau:
- Nếu tiếp tục sử dụng kiểu khuôn cũ dạng kết cấu
thì nên lựa chọn các loại thép tấm có khả năng chống mài
mòn tốt với những mác thép sau đây:
* Hadrox.400/450/500

tiết khác đồng thời đưa ra các giải pháp công nghệ tiên tiến
hơn tạo ra sự đồng bộ trong quá trình hoạt động của dây
chuyền.

22