Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí
chế tạo máy nói riêng là một trong những ngành quan trọng, có tính
then chốt và cũng là nền tảng để đưa đất nước ta trở thành một nước
công nghiệp hiện đại. Để đáp ứng nhu cầu khoa học kỹ thuật nói
chung và ngành cơ khí nói riêng thì người kỹ sư cơ khí là rất cần thiết
đối với một nước công nghiệp phát triển.
Hiện nay, nhu cầu về ống là rất cần thiết để phục vụ cho nhiều
lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống và trong lao động như: ngành y
tế, hàng tiêu dùng, thuỷ lợi, đóng thuyền, xây dựng... Việc lắp đặt
hay tạo hình các ống có thể sẽ gặp rất nhiều khó khăn vì phải uốn
lượn với những góc độ khác nhau, hay dùng rất nhiều ống nối chữ T,
nối 900 để có thể đưa chất chuyển tải đến nơi cần thiết nói chung,
còn trong lĩnh vực đóng tàu biển thì các đường ống lắp đặt trên tàu
nếu chỉ dùng các ống nối chữ T, nối 90 0 thì sẽ không đáp ứng được vì
các đường ống trên tàu nối với nhau bỡi góc độ.
Trước thực trạng đó để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội nói
chung và ngành đóng tàu nói riêng, với sự nhất trí cho phép của
Khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn chúng em được giao đề tài
“Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép ống” làm đề tài tốt
nghiệp.
Chúng em hy vọng với đề tài này sẽ giúp chúng em kiểm tra lại
kiến thức đã học được và trang bị thêm kiến thức để làm nền tảng
cho em sau này.
Đây là lần đầu tiên chúng em thiết kế đề tài có kiến thức
tổng hợp khá rộng. Trong thời gian thiết kế chúng em đã cố gắng vận
dụng những kiến thức đã học vào nhiệm vụ thiết kế của mình. Tuy đã
rất cố gắng nhưng do thời gian và trình độ kiến thức còn hạn chế nên


DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU
Đề mục

Trang

Hình 1.1. Một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm ống trong công
nghiệp…….........................................................................................10
Hình 1.2. Một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm ống trong sinh
hoạt……….........................................................................................11
Hình 1.3. Các sản phấm ống uốn tại công ty Sông
Thu…………………………....................................................................11
Hình 1.4. Thông số của ống thép.
……………………………………………….................................................11
Hình 1.5. Con lăn và Má kẹp……………………………………………………
..........................................................................................................15
Hình 1.6. Khi kẹp ống………………………………………………………….. 16
Hình 1.7. Chày chống móp ống………………………………………………….
..........................................................................................................16
Hình

2.1.

Mạng

tinh

thể

khi

Hình

2.4.

Phôi

ống

sau

khi

uốn…………………………………………………........................................20
Hình

2.5.

Tính

đàn

hồi

khi

uốn…………………………………………………….....................................22

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân


sản

phẩm

ống......................................................................................30
Hình

2.16.

Uốn

có

dùng

chày………………………………………………………...31
Hình 2.17. Máy uốn ống kiểu dùng chày uốn....................................32
Hình 2.18. Máy uốn bằng các trục lăn...............................................32
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý phương án truyền động dùng bánh răng.34
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý phương án truyền động dùng bộ truyền đai
..........................................................................................................35
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý máy uốn dùng hệ thủy lực......................36
Hình 3.4: Má kẹp...............................................................................37
Hình 3.5: Sơ đồ máy chỉ dùng một xi lanh........................................37
Hình 3.6. Sơ đồ máy dùng 2 xi lanh..................................................38
Hình 3.7. Má động.............................................................................40
GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 4

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
Hình 3.31. Sơ đồ mạch khí nén trong máy........................................71
Bảng 1.1. Thông số ống inox đang sử dụng trên thị trường……. …...12
Bảng 1.2. Bảng thông số ống mạ kẽm…........................................…13

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CÁC SẢN PHẨM UỐN, CÔNG NGHỆ
VÀ THIẾT BỊ UỐN HIỆN NAY.
I.1. Lịch sử phát triển và hình thành của máy uốn ống.
I.1.1. Lịch sử phát triển của ống.
Lịch sử của việc sản xuất ống được bắt đầu từ việc sử dụng
những khúc gỗ rỗng để cung cấp nước cho các thành phố thời trung
cổ. Việc sử dụng những ống gang ở Anh và Pháp trở nên phổ biến
vào đầu thế kỉ XIX.
Những ống thép đúc đầu tiên được tìm thấy ở Philadenphia vào
năm 1817 và ở New York vào năm 1832. Sự phân phối khí cho các
đèn khí đảo được tìm thấy đầu tiên ở Anh, người ta đã sử dụng thép
tấm cuộn qua con xúc xắc tạo thành ống và hàn mép lại với nhau.

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống



Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
khoan thêm các giếng dầu. Kết quả là nhu cầu sản xuất ống thép
cho ngành khoan giếng dầu sẽ giảm xuống.
Một ví dụ tương tự là sản xuất ống thép trong các ngành công
nghiệp. Tổng sản lượng trên toàn thế giới là sự tổng hợp các ảnh
hưởng từ các khu vực kinh tế địa phương ở từng nước trên toàn thế
giới.
I.1.3. Lịch sử phát triển của máy cán, uốn ống.
Từ xưa con người đã biết sử dụng những vật thể tròn xoay bằng
đá hoặc bằng gỗ để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép
các loại dầu lạc, hướng dương... Những vật thể tròn xoay này dần
được thay thế bằng kim loại như: nhôm, thép, đồng thau và từ việc
cán bằng tay được thay thế bằng các trục cán để dễ dàng tháo lắp
trên các máy có gá trục cán, từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian
phát triển thì nó ngày càng được hoàn thiện dần. Ví dụ như ban đầu
các trục cán còn dẫn động bằng sức người, nhưng khi sản xuất đòi
hỏi năng xuất cao hơn nên máy ngày càng to hơn thì con người
không thể dẫn động được các trục cán này, do đó ta lại dẫn động
bằng sức trâu, bò, ngựa...Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công
suất động cơ là mã lực (sức ngựa).
Năm 1771, máy hơi nước ra đời, lúc này máy cán nói chung được
chuyển sang dùng động cơ hơi nước. Năm 1864, chiếc máy cán 3
trục đầu tiên được ra đời. Vì vậy sản phẩm cán, uốn được phong phú
hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm, đồng dây. Do kỹ
thuật ngày càng phát triển, nhu cầu vật liệu thép tấm phục vụ cho
công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ... mà
chiếc máy cán 4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870. Sau đó là chiếc

Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được sử dụng rất rộng rãi,
nhưng nhu cầu sử dụng của con người ngày càng cao đòi hỏi các mặt
GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
hàng không những đảm bảo về chất lượng (độ bền, độ chịu nhiệt, độ
tin cậy…) mà còn mang tính thẩm mỹ cao, sản phẩm ống Inox có thể
đáp ứng nhu cầu đó. Thường thấy nhiều như: Lan can, bàn ghế…Bên
cạnh đó những vật dụng làm từ thép ống cũng rất phố biến.

Hình 1.2. Một số hình ảnh minh họa cho sản phẩm ống trong sinh
hoạt.

Hình 1.3. Các sản phấm ống uốn tại công ty Sông Thu.
I.3. Các thông số phôi ống.
I.3.1. Một số loại ống inox đang sử dụng trên thị trường.

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống


Đường kính ống: Ø = 9,7÷150 mm.
Bảng 1.1. Thông số ống inox đang sử dụng trên thị trường.
S
Ø

0,5

0.6

0,7

0,8

0,9

1,0

9,7

0,11 0,13 0,15 0,17 0,15 0,21 0,23 0,25
3
5
5
5
9
4
3
1


15,8

0,19 0,22 0,26 0,29 0,33 0,36 0,43 0,43 0,53 0,68
1
7
3
9
4
9
0
6
4
7

19,1

0,23 0,27 0,32 0,36 0,40 0,43 0,49 0,53 0,65 0,85
2
7
1
5
8
1
3
5
8
2

22,3


6
2
8
3
7
1
5
2
0

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
I.3.2. Ống mạ kẽm. (Tham khảo ở công ty vinapipe corp).
Bảng 1.2. Bảng thông số ống mạ kẽm.
Hạn
g

Đường kính
trong danh
nghĩa

Class

Normal size

15

2-Jan

Ø21.2

1.9

6

0.914

168

921

20

4-Mar

Ø26.6
5

2.1

6

1.284

113

2.26

61

827

Ø48.1

2.5

6

2.83

52

883

Ø59.9

2.6

6

3.693

37

820


8.763

16

841

2

6

0.947

168

955

2.3

6

1.381

113

936

2.6

6


Ø59.9

2.9

6

4.08

37

906

80

1/1/20
02
2
2/1/20
02
3

100

4

15

2-Jan

20

BS-L
(vạc
h

Đườn
Chiều Chiề
g kính
dày
u dài
ngoài
Outsid
W
e
all
Lengt
diamet thickn
h
er
ess

32
40
50

Ø21.2
Ø26.6
5
Ø33.5

Kg/bun

02
80
3

Đườn
Chiều Chiề
g kính
dày
u dài
ngoài

Tr/lượ
ng

Số
cây/bó

Trọng
lượng
bó

Ø75.6

3.2

6

5.71

27


1.22

100

4

15

2-Jan

Ø88.3
Ø113.
45
Ø21.4

20

4-Mar

Ø26.9

2.6

6

1.56

113


Ø48.4

3.2

6

3.57

52

1.114

Ø60.3

3.6

6

5.03

37

1.117

Ø76.0

3.6

6


32
40
50

1/1/20
04
1/1/20
02
2

80

2/1/20
02
3

100

4

65

I.3.3. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm ống uốn.
Trong cuộc sống hiện nay, sản phẩm của ống uốn được ứng dụng
cực kỳ rộng rãi cả trong sinh hoạt lẫn trong công nghiệp. Đặc biệt là
trong công nghiệp, sản phẩm ống uốn giữ một vai trò quan trọng vì
nó được dùng để dẫn nhiên liệu khí lẫn lỏng từ nơi sản xuất đến nơi
sử dụng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu xuyên quốc gia. Nó
còn được coi như cầu nối giữa các khu công nghiệp, giữa nguồn
nhiên liệu với các nhà máy. Sản phẩm ống uốn không thể thiếu trong

- Má tĩnh cùng với chày uốn và má động có nhiệm vụ kẹp
chặt ống.
- Má tĩnh gồm có nhiều con lăn có chiều dài lớn hơn má
động để định hướng và kẹp chặt.
c.
Puly động.
- Dùng để vừa kẹp chặt ống với đầu kẹp má động và vừa có
nhiệm vụ tạo góc độ ống cần uốn.
d.

Chày uốn.
- Chày uốn dùng để chống dập cho ống có đường kính phù

hợp với các ống khác nhau.
e.
Cơ cấu dẫn động chày uốn.
- Gồm có píttông xi lanh dẫn động dùng thay đổi khoảng
cách của chày uốn so với các má kẹp. Các con lăn đỡ chày,
f.

đỡ ống được bố trí trên thân máy.
Xi lanh dẫn động đầu trượt má động.
- Dẫn động đầu trượt chuyển động tịnh tiến để kẹp chặt.
Điều khiển hoạt động của máy là các van điều khiển theo

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 15




Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
Trên puly có gắn một má kẹp kết hợp với má kẹp di động tạo
thành một cơ cấu giúp ta uốn ống theo hình dáng yêu cầu.
Puly uốn có cấu tạo như hình minh họa nhằm đảm bảo ống
không bị trượt trong quá trình uốn (Hình 1.5)

Hình 1.6. Kẹp ống.
I.4.4. Chày uốn.

Hình 1.7. Chày chống móp ống.
Qua tìm hiểu ta được biết các loại ống đã và đang được sử dụng rất
nhiều trong thực tế, trong cuộc sống , không chỉ có trong sản xuất mà
còn được sử dụng trong các nhu cầu trang trí , giải trí và đặc biệt là
trong công nghệ đóng tàu...Ống được chế tạo bằng nhiều phương pháp
khác nhau. Để có được các biên dạng ống chính xác, đảm bảo tiêu
chuẩn theo yêu cầu thì ta cần có một thiết bị rất quan trọng đó là máy
uốn ống.
GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
CHƯƠNG II. NGUYÊN LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP UỐN ỐNG.
II.1. Bản chất của uốn ống.

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
nguyên tử kim loại dịch chuyển không vượt quá 1 thông số mạng,
nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể trở về trạng thái ban đầu.

a

c

b

Hình 2.1. Mạng tinh thể khi bị biến dạng đàn hồi.
a. Trước khi biến dạng.

b. Khi bị biến dạng.

c. Sau khi bị

biến dạng.
+ Biến dạng dẻo: Là biến dạng vẫn tồn tại khi bỏ tải trọng tác
dụng, nó xảy ra khi tải trọng lớn hơn giới hạn đàn hồi.
Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim
loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh.
Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song
song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này
gọi là mặt trượt. Trên mặt trượt, các 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, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng
thái ban đầu.

ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính 1 góc bằng
hoặc xấp xỉ 450, sau đó mới đến các hạt khác. Như vậy biến dạng
dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng
đều. Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng
bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau. Do sự
trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt
thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
Uốn thay đổi hướng thớ của kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ
dần kích thước. Trong quá trình uốn, kim loại phía góc uốn bị co lại
theo hướng dọc thớ và đồng thời bị giãn ra theo hướng ngang, còn
phần phía ngoài góc uốn bị giãn ra bởi lực kéo. Giữa lớp co ngắn và
giãn dài là lớp trung hoà không bị ảnh hưởng bởi lực kéo nó vẫn ở

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
trạng thái ban đầu. Ta sử dụng lớp trung hoà để tính sức bền của vật
liệu khi uốn.
Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dày ở tiết diện
ngang bị sai lệch về hình dạng lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính
nhỏ.
Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng
vật liệu nhưng không có sai lệch về tiết diện ngang, vì trở kháng của
vật liệu có cùng chiều rộng lớn sẽ chống lại biến dạng theo hướng
ngang. Khi uốn phôi có bán kính nhỏ thì lượng biến dạng lớn và

tính dẻo giảm. Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc
nhiều pha các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô
lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại.
a. Ảnh hưởng của ứng suất dư.

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch
mạng tăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh
(hiện tượng biến cứng). Khi nhiệt độ kim loại đạt từ (0,25 ÷ 0,30) Tnc
(nhiệt độ nóng chảy) ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính
dẻo kim loại phục hồi trở lại (hiện tượng phục hồi). Nếu nhiệt độ
nung đạt tới 0,4Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh
lại, tổ chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn,
mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng.
b. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính.
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo
của kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khối chịu
ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất nén kéo. Ứng suất
dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim
loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm.
c. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.

Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi
phía nên chai cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng kim loại sẽ lớn
hơn, đồng thời khi nhiệt độ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ. Nếu tốc
GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 22




B + B2
2

B: chiều rộng của phôi ban đầu (mm).
S: chiều dày vật liệu (mm).
r: bán kính uốn phía trong (mm).
ξ: hệ số biến mỏng.

GVHD: Th.S Bùi Trương Vỹ
SVTH: Bùi Ngọc Cường - Lê Duy Quân

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép
ống
Btb
Tỷ số B gọi là hệ số biến rộng.
S1
ξ = S với S1 là hệ số vật liệu sau khi uốn.

Trong thực tế bán kinh lớp trung hoà có thể xác định theo công
thức:
p = r + x.S

r - bán kính uốn phía trong.
x - hệ số xác định khoảng cách lớp trung hoà đến bán kính uốn
phía trong.
II.1.5. Tính đàn hồi khi uốn.


Trang 25