Thiết kế máy miết nóng bình khí công nghiệp

tác dụng làm phôi bị biến dạng lõm cục bộ tại điểm tiếp xúc . Trong khi đó , phôi vẫn quay quanh trục của nó với tốc độ cao n . Nhờ đó , kết hợp với chuyển động tịnh tiến của con lăn miêt theo phương dọc trục mà vết lõm được lan toả trên bề mặt của phôi . Sự lan toả này được hình dung như sự lan toả sóng trên mặt nước phẳng . Hình 3. 2. Sự phát triển của vết lõm trên phôi Biến dạng lõm trên phôi tạo ra vết lõm có biên dạng phức tạp do sự biến dạng không đồng đều của kim loại tại vết tiếp xúc . Sự phân bố biến dạng trên vết tiếp xúc phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : lực tác dụng của con lăn , biên dạng con lăn miết , vật liệu phôi và con lăn , nhiệt độ tiến hành miết ... Hình 3. 3. Sự phân bố biến dạng phôi tại vết tiếp xúc phụ thuộc biên dạng con lăn miết Bên cạnh chuyển động của con lăn theo phương dọc trục phôi , chuyển động thích hợp của con lăn miết theo phương hướng kính của phôi làm biến dạng uốn phôi . Phôi được uốn có bán kính cong thay đổi theo phương hướng kính . Đây là biến dạng chính của quá trình miết và lực miết do con lăn tác dụng lên phôi theo phương hướng kính là lớn nhất . Phôi được uốn từ từ theo các bước miết tuỳ thuộc vào mỗi nguyên bịt đáy hay tạo miệng . Sau mỗi bước miết phôi có bán kính cong khác nhau , nhỏ dần phụ thuộc vào quỹ đạo con lăn miết . Với sự phối hợp các chuyển động của phôi và dụng cụ biến dạng , đã tạo nên trên vật liệu 3 vùng biến dạng A , B và C . Hình 3. 4. Vùng biến dạng trên phôi khi miết Vùng A là vùng đã qua biến dạng . Tại vùng này kim loại xuất hiện ứng suất kéo dọc trục do sự tương tác phân tử giữa các vùng ,đồng thời chịu biến dạng kéo dọc trục và biến dạng nén theo phương vòng q . Vùng B là vùng biến dạng tức thời , tại đây phôi chịu ứng suất và biến dạng nén theo 2 phương : phương hướng kính r và phương vòng q , đồng thời chịu kéo ở phương dọc trục z . Vùng C là vùng chưa biến dạng . Tại đây kim loại xuất hiện ứng suất nén dọc trục z , đồng thời chịu biến dạng nén dọc trục z và biến dạng kéo theo phương vòng . Hình 3. 5. Sơ đồ ứng suất của phôi trong quá trình biến dạng Để phân tích bài toán biến dạng nói chung ta sử dụng các phương trình cân bằng , phương trình dẻo , điều kiện biến dạng liên tục , và các điều kiện biên . Song đối với các phương pháp có biến dạng đối xứng trục và chỉ có một mặt tiếp xúc với dụng cụ biến dạng , ta có thể áp dụng điều kiện cân bằng gần đúng trên phân tố tại ổ biến dạng có độ cong không đổi trên mặt cắt kinh tuyến . ở đây phôi dạng ống nên ta xét bài toán trạng thái ứng suất đối xứng trục trong toạ độ trụ . Xét một phân tố trong vùng biến dạng của phôi: Hình 3. 6. Phân tố diện tích trên phôi Phương trình cân bằng với trạng thái ứng suất đối xứng trục: (3.1) Điều kiện dẻo của Huber-Misses trong bài toán trạng thái ứng suất đối xứng trục: (3.2) Điều kiện thể tích không đổi : (3.3) Trong đó: Ri – Khoảng cách tức thời từ điểm khảo sát đến trục phôi hi - Chiều dầy tương ứng với khoảng cách đó của phôi v - tốc độ dịch chuyển của dụng cụ biến dạng Sử dụng 3 phương trình trên trong trạng thái ứng suất trục , kết hợp với các điều kiện biên của bài toán ta có thể tìm được trường ứng suất của phôi trong nguyên công miết . Sau khi giải được trường ứng suất của nguyên công miết tạo đáy và tạo miệng bình ta có thể tìm được trường biến dạng nhờ sử dụng các phương trình liên hệ giữa ứng suất và biến dạng của Hook . Như vậy ta đã có thể tìm được lời giải cho bài toán biến dạng trong nguyên công miết phôi ống bịt đáy và tạo miệng . ý nghĩa của việc giải quyết bài toán biến dạng trong nguyên công miết phôi ống là từ đó ta có thể hiểu rõ sự biến dạng trong quá trình thực hiện nguyên công , đồng thời có thể tính được lực và công biến dạng cần thiết để thực hiện nguyên công miết . 3.2. Công nghệ miết tóp miệng và bịt đáy bình khí công nghiệp Công nghệ miết tóp miệng và bịt kín đáy bình khí công nghiệp từ phôi ống dựa trên cơ sở là nguyên lý miết phôi trụ trên trục nòng . Nguyên lý của bài toán là phôi quay bị biến dạng cục bộ do lực tác dụng của con lăn miết . Tuy nhiên , bài toán miết tóp miệng và bịt đáy sản phẩm bính khí công nghiệp có những đặc điểm khác biệt . Đó là : Đầu tiên là miết phôi ống trong trường hợp không có trục nòng Thứ hai là chi tiết có kết cấu vỏ dày nên được tiến hành miết ở trạng thái nóng nhằm làm giảm ứng suất và trở lực biến dạng Chi tiết có kích thước lớn : đường kính f 220 mm , chiều dài 1500mm nên phải tiến hành trên các máy miết chuyên dụng có kích thước băng máy và cơ cấu cặp phù hợp . Dựa vào những đặc điểm trên ta tiến hành tính toán , thiết kế quy trình công nghệ miết chi tiết dạng bình chứa khí công nghiệp . 3.2.1. Nhiệt trong quá trình miết Trong quá trình biến dạng tạo hình kim loại ,độ biến dạng tăng là nguyên nhân chính dẫn đến ứng suất bên trong vật thể tăng và kéo theo là công và lực biến dạng cũng tăng theo . hiện tượng đó gọi là hoá bền . Nếu ứng suất vượt qúa giới hạn bền của vật liệu , sẽ gây ra hiện tượng phá huỷ ( nứt gẫy bề mặt , nhăn rách... ) nên cần thiết phải có quá trình nung nóng phôi trong quá trình biến dạng gọi là quá trình thải bền . Trong nhiều trường hợp , người ta sử dụng biến dạng ở trạng thái nóng để giảm công và lực biến dạng , dẫn đến giảm được kích thước khuôn khổ của máy móc , thiết bị kèm theo . Để giảm ứng suất trong ta có thể sử dụng nguồn nhiệt theo hai cách : Nung nóng liên tục trong qúa trình biến dạng Nung nóng độc lập so với qúa trình biến dạng Trong trường hợp cụ thẻ của bài toán ứng dụng phương pháp miết thực hiện nguyên công tóp miệng hoặc bịt kín đáy , người ta sử dụng phương pháp nung nóng cục bộ phần biến dạng liên tục trong quá trình biến dạng . Và để thực hiện phương pháp này ta có các cách sau đây : Sử dụng thiết bị nung cảm ứng : nung trung tần Sử dụng ngọn lửa khò : hỗn hợp Với điều kiện thực tế sản xuất Việt Nam hiện nay , phương pháp nung cảm ứng là không thích hợp do yêu cầu máy móc thiết bị kèm theo phải có trình độ tự động hoá cao . Hơn nữa , trong quá trình biến dạng , phôi giảm nhiệt rất nhanh do có kết cấu vỏ mỏng vì vậy ta phải tính đến phương pháp bù nhiệt cho phôi trong qúa trình biến dạng . Như vậy phương pháp nung phôi bằng ngọn lửa khò là hợp lý , đảm bảo quá trình gá phôi thủ công và bù nhiệt trong quá trình miết một cách dễ dàng . Những chú ý về nhiệt trong quá trình miết : Nhiệt độ tại phần miệng là vùng con lăn miết chưa đi qua không quá lớn để tránh mất ổn định phần vành do mômen chống uốn giảm đáng kể khi nung nóng tại nhiệt độ cao . Nhiệt độ tại vùng biến dạng không quá chênh lệch so với nhiệt độ tại vùng xunh quanh , nhămg tránh mất ổn định vùng biến dạng do có sự khác biệt về trở lực biến dạng . Từ đó ta tính toán thiết kế ngọn lửa khò có kết cấu , vị trí sao cho hợp lý . Những yêu cầu của quá trình nung nóng Yêu cầu về nhiệt của quá trình tạo hình nóng để tóp miệng và bịt đáy phôi ống dầy tương tự như quá trình rèn và dập thể tích : Phôi phải đạt được nhiệt độ yêu cầu và đồng đều tại phần biến dạng ôxy hóa tối thiểu và không thoát cácbon bề mặt Đảm bảo kim loại không bị nứt Như ta đã biêt , càng nâng cao tốc độ nung thì càng giảm lượng oxy hoá và thoát cacbon bề mặt do đó hiệu quả kinh tế cao . Tuy nhiên tốc độ nung quá nhanh dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn thì có thể xảy ra nứt . Vì vậy cần lựa chọn tốc độ nung sao cho phù hợp dựa vào lý thuyết kết hợp chặt chẽ với thực nghiệm . Việc tính toán khoảng nhiệt độ miết dựa vào các đặc điểm chính sau : Giản đồ pha Fe-C Xác định tính chất của kim loại ở nhiệt độ cao trong các phòng thí nghiệm và kiểm tra lại các kết quả đó trong điều kiện sản xuất . Nghiên cứu cấu tạo của kim loại phụ thuộc vào thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ cao : trị số hạt khi quá lửa , cháy và thoát cacbon Nếu tăng nhiệt độ miết sẽ dẫn tới quá lửa hoặc cháy kim loại , mặt khác nếu kết thúc miết ở nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ cho phép thì sẽ dẫn tới nứt. Theo đồ thị trạng thái hợp kim sắt cacbon chúng ta thấy giới hạn thép đồng nhất về tính chất cũng như kích thước là ở trạng thái austenit . Thông thường phải tiến hành miết ở nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn khoảng 150200C , vì nếu quá nhiệt độ này thì hạt thép rất lớn . Trong quá trình miết phải quan tâm đến nhiệt độ tới hạn dưới của miết . Do đó ta không được phép kết thúc quá trình miết dưới nhiệt độ này , vì nếu kết thúc miết dưới nhiệt độ tới hạn dưới sản phẩm tạo ra sau quá trình miết sẽ giòn và có vết rạn nứt . Đối với các loại thép CT3 có hàm lượng cacbon thấp thì hạt pherit và austenit ít chênh lệch về tính chất cho nên có thể miết có nhiệt độ thôi miết là 850C Trong bài toán miết phôi ống , để thực hiện các nguyên công tóp miệng và bịt kín đáy yêu cầu nung phôi tới nhiệt độ 1220C nên ta sử dụng bộ bù nhiệt . 3.2.2. Qúa trình hàn cháy tạo đáy bình Trong nguyên công miết bịt đáy phôi ống , hàn kín đáy là một quá tình rất quan trọng . Phần đáy phôi sau khi thực hiện quá trình hàn cháy phải có kết cấu vững chắc , đảm bảo đáy bình chịu được áp lực cao trong khi làm việc . Quá trình hàn đáy được bắt đầu khi phần đáy được uốn tới đường kính nhỏ . Khi đó , hai bề mặt kim loại phần đáy dưới tác dụng của lực miết chảy tiến tới gần nhau . Hình 3. 7. chuyển động con lăn thực hiện quá trìnhhàn đáy Kim loại chảy rất nhiều về phần đáy bình nhằm đảm bảo quá trình hàn đáy được diễn ra . Do đó có sự biến dày phần đáy bình , chiều dày phần đáy bình lớn hơn nhiều so với chiều dày thân bình. Khi các bề mặt kim loại tiến sát vào tiếp xúc với nhau , các phần tử kim loại sau được nung nóng mang năng lượng rất lớn chuyển động hỗn loạn trong mạng tinh thể . Bên cạnh đó , dưới năng lượng tác dụng bởi lực miết , các hạt phân tử kim loại nằm sát ranh giới tiếp xúc của hai bề mặt có sự khuếch tán qua bề mặt tiếp xúc sang vùng kim loại bên kia Hình 3. 8. Sự khuếch tán của các phần tử kim loại Sự khuếch tán của các phần tử kim loại đã phá vỡ bề mặt tiếp xúc của hai phần kim loại . Do đó , ở đây sẽ xảy ra quá trình kết tinh lại tạo ra một mạng tinh thể mới hoàn chỉnh . Thực vậy , khi nung nóng cao hơn nhiệt độ kết tinh lại (với vật liệu thép ) , trong mạng tinh thể bị xô lệch có quá trình hình thành các hạt mới không có sai lệch do biến dạng dẻo gây ra theo cơ chế tạo mầm và phát triển mầm . Mầm là những vùng không chứa sai lệch do biến dạng dẻo , chúng sinh ra chủ yếu ở những cùng bị xô lệch mạnh nhất , năng lượng dự trữ cao nhất nên kém ổn định nhất ( như mặt trượt , biên giới hạt ) do đó dễ trở về trạng thái cân bằng với ít sai lệch nhất . Một mầm tinh thể muốn tồn tại và phát triển phải đủ lớn và có định hướng tinh thể khác với vùng xung quanh ở mức độ nhất định. Các tâm mầm được hình thành từ sự lớn lên của các siêu hạt đã được tạo ra trong quá trình đa diện hoá. Lệch sẽ di chuyển đến các biên giới siêu hạt gần nó và qua đó mà thủ tiêu dần từng biên giới góc nhỏ, sát nhập các siêu hạt ở gần nhau. Kết quả là mức độ chênh lệch về định hướng giữa các siêu hạt mới tạo thành càng ngày càng tăng . Quá trình này cứ lặp đi lặp lại nhiều lần làm cho mầm đạt tới độ lớn cần thiết . Hình 3. 9. Quá trình lớn lên của mầm Sau khi kết thúc kết tinh lại , có các hạt hoàn toàn mới đa cạnh với mạng tinh thể ít bị sai lệch nhất như trước khi bị biến dạng dẻo và mọi tính chất trở lại mức như trước khi biến dạng : độ dẻo tăng , độ bền và độ cứng giảm đi . Cuối cung sẽ cho ta kết cấu phần đáy bình hoàn chỉnh liền , giống như phần thân bình , đảm bảo an toàn khi sử dụng . 3.2.3. Tính toán chiều dài miết phôi Để tính toán chiều dài miết phôi ta dựa trên nguyên lý cân bằng thể tích . Do trong quá trình biến dạng của nguyên công miết , kim loại ở phần thân phôi ống chảy theo một hướng xác định để tạo ra phần đáy bình nên phần thể tích kim loại ở đáy bình bằng thể tích phôi giới hạn bởi chiều dài miết phôi . Từ nguyên lý trên ta có công thức tính chiều dài miết . 3.2.3.1. Phần đáy bình Hình 3. 10. Sơ đồ tính toán chiều dài miết trong nguyên công bịt đáy Sử dụng công thức tính chiều dài miết phôi dựa trên nguyên lý cân bằng thể tích : : thể tích kim loại trước khi miết giới hạn bởi chiều dài miết : thể tích kim loại sau khi miết , giới hạn bởi phần đáy bình trong đó với h là độ biến dày của đáy bình Ta áp dụng công thức tính trên cho trường hợp cụ thể của bài toán bình chứa khí công nghiệp Với độ biến dày là h = 10 mm Thể tích V = 0 Bán kính R= r= 110 mm Bán kính R = r = 100 mm Từ đó ta tính được Từ đó ta tính ra chiều dài miết phôi : 3.2.3.2. Phần miệng bình Phần miệng bình khí công nghiệp có kết cấu tương đối phức tạp do đó ta có thể tính gần đúng thể tích phần miệng . Ta coi gần đúng thể tích miệng bình bằng thể tích phần đáy bình cộng thêm vào đó thể tích phần hình trụ V. Hình 3. 11. Sơ đồ tính toán chiều dài miết trong nguyên công tạo miệng Chiều dài miết : 3.2.4. Tốc độ quay của phôi khi miết Tốc độ quay của phôi khi miết được xác định phụ thuộc vào nhiều yếu tố . Tốc độ quay của phôi ảnh hưởng đến những thông số công nghệ như lực miết , bước miết , tốc độ miết ... Với những quá trình miết có tốc độ quay của phôi lớn sẽ cần lực miết lớn hơn so với những phôi quay với tốc độ thấp hơn . Ngoài ra tốc độ quay của phôi là cơ sở cho ta trong việc tính toán thiết kế thiết bị chuyên dụng thực hiên nguyên công miết Vật liệu Tốc độ (vũng/phỳt) Thộp Carbon thấp 400 á 600 Nhụm 800 á 1200 Đuyra 500 á 900 Đồng 600 á 800 Đồng thau 800 á 1100 Bảng 3.1. Lựa chọn tốc độ miết theo vật liệu Đối với phôi thép CT3 , ta chọn tốc độ quay của phôi là n = 600 vòng/phút. Với tốc độ quay tương đối lớn như vậy có thể chịu một phần lực công tác tác dụng lên phôi , do đó làm giảm lực miết . Mặt khác , với việc chọn tốc độ quay lớn có thể cho ta sản phẩm có chất lượng bề mặt tốt hơn . 3.2.5. Bước tiến con lăn Bước tiến con lăn miết được định nghĩa là lượng dịch chuyển của dụng cụ miết theo phương trục trong một vòng quay của phôi . Bước miết là một thông số công nghệ quan trọng , việc lựa chọn giá trị bước miết hợp lý sẽ ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của sản phẩm như : chất lượng bề mặt sản phẩm , yêu cầu về chất lượng chảy của kim loại , yêu cầu kỹ thuật , mỹ thuật của sản phẩm ... Thông thường bước miết đối với vật liệu thép , bước miết có giá trị trong khoảng : 0,1 á 1 mm/vòng tương ứng với tốc độ quay của phôi . Bước miết phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ quay của phôi trong quá trình miết . Bước miết có thể chọn tăng ứng với giá trị tốc độ quay lớn và ngược lại với phôi quay với tốc độ thấp nên chọn bước miết nhỏ . Đối với chi tiết dạng bình chứa khí công nghiệp , việc tiến hành miết ở trạng thái nóng đã làm giảm đáng kể lực biến dạng . Do đó việc chọn tốc độ quay khi miết và bước miết lớn không ảnh hưởng tới quá trình công nghệ mà còn hạn chế hiện tượng dính giữa phôi và dụng cụ miết trong quá trình miết nóng .Với kích thước chi tiết tương đối lớn và tốc độ quay là 600 vòng/phút , ta chọn bước miết có giá trị s=0,5mm/vòng Việc chọn bước miết hợp lý ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng bề mặt sản phẩm miết . Độ nhấp nhôn bề mặt chi tiết phụ thuộc vào bước miết theo quan hệ như trên hình : Hình 3. 12. Sơ đồ tính toán độ nhấp nhô bề mặt Trong đó s: là bước miết . s= 0,5 mm/vòng h : độ cao nhấp nhô bề mặt sản phẩm miết . R : bán kính cong con lăn miết . R = 10 mm . Ta có quan hệ giữa h và stheo công thức sau : 3.2.6. Tính số bước miết Nghiên cứu nguyên công miết tóp miệng và bịt đáy phôi ống thực chất là quá trình miết phôi ống ở trạng thái nóng không có trục nòng. Để tính toán số lần miết phôi trong một nguyên công ta dựa vào mức độ biến dạng của phôi ống trong mỗi lần miết , khái niệm này tương tự như hệ số dập vuốt trong các nguyên công dập tấm . Nguyên công miết tóp miệng và bịt đáy phôi ống trước tiên là quá trình miết đưa miệng phôi ống từ đường kính ban đầu f220 về đường kính nhỏ hơn . Để thực hiện công việc đó ta phải tiến hành miết phôi trong n bước , với hệ số biến dạng trong mỗi bước là , trong đó là đường kính của phôi sau n bước miết , là đường kính của phôi sau (n-1) bước miết . Giống như hệ số dập vuốt trong dập tấm , hệ số biến dạng trong nguyên công miết nóng cũng phụ thuộc vào một số yếu tố như : tính chất cơ học và trạng thái bề mặt của vật liệu , chiều dày vật liệu ,hình dáng kích thước của chi tiết , ... Do nguyên công tóp miệng và bịt đáy phôi ống được thực hiện ở trạng thái nóng 1220, nên quá trin hoá bền gần như cân bằng với phục hồi , ứng suất chảy của vật liệu không thay đổi nhiều sau mỗi bước miết . Vì vậy ta chọn chung một hệ số biến dạng cho mỗi bước miết . 3.2.6.1. Số bước miết tóp miệng Nguyên công tóp miệng bao gồm quá trình miết đưa miệng phôi ống từ đường kính ban đầu f220 về đường kính f80 , sau đó con lăn miết chuyển động theo quỹ đạo thẳng để tạo ra phần miệng bình . Do khối lượng biến dạng ở nguyên công này tương đối nhỏ nên ta lấy hệ số biến dạng m = 0,7. Để thực hiện công việc đó ta phải tiến hành miết phôi trong bước . Ta có công thức tính như sau Lấy . Ta tính được kích thước của phôi tại các bước trung gian : Bước miết 1 : kích thước ban đầu D = 220 mm , hệ số = 0,5 = .D = 0,5. 220 = 110 mm Hình 3.13. Hình dạng phôi sau bước miết tóp đầu tiên Bước miết 2 : kích thước ban đầu = 110 mm , kích thước cuối cùng nên ta có hệ số biến dạng của bước thứ 2 sẽ là : Hình 3. 14. Hình dạng phôi sau bước miết tóp thứ hai Sau khi đã đạt được kích thước f80 , ta tiến hành tạo ra phần lõm trên miệng bình . a) Miết tạo miệng lần 1 b) Miết tạo miệng lần 2 Hình 3.15. Hình dạng phôi sau bước miết tạo phần miệng ống Để tạo được phần miệng bình con lăn cũng phải thực hiện 2 bước miết . Qua hai bước miết , con lăn thực hiện chuyển động thích hợp để tạo dần phần cung chuyển tiếp giữa phần thân bình và phần miệng bình. Hình 3.16. Sơ đồ bước miết trong nguyên công tạo miệng 3.2.6.2. Số bước miết bịt đáy Nguyên công tóp miệng bao gồm quá trình miết đưa miệng phôi ống từ đường kính ban đầu f220 về đường kính f20, sau đó con lăn miết chuyển động theo quỹ đạo riêng để tạo ra phần đáy bình thực hiện qúa trình hàn cháy . Do khối lượng biến dạng ở nguyên công này tương đối lớn so với nguyên công tóp miệng nên ta chọn hệ số m = 0,6 cho mỗi bước miết . Để thực hiện công việc đó ta phải tiến hành miết phôi trong bước. Ta có công thức tính như sau Lấy . Ta tính được kích thước của phôi tại các bước trung gian : Bước miết 1 : kích thước ban đầu D = 220 mm , hệ số = 0,4 = .D = 0,4. 220 = 88 mm Hình 3. 17. Hình dạng phôi sau bước miết bịt đáy thứ nhất Bước miết 2 : kích thước ban đầu = 88 mm , hệ số = 0,4 Hình 3.18. Hình dạng phôi sau bước miết bịt đáy thứ hai Bước miết 3 : kích thước ban đầu ; kích thước cuối cùng nên ta có hệ số biến dạng của bước cuối cùng sẽ là : Hình 3.19. Hình dạng phôi sau bước miết bịt đáy thứ ba Sau khi đã đạt được kích thước f20 , ta tiến hành tạo ra phần đáy bình . Khi đó con lăn thực hiện quỹ đạo vuông góc với hướng trục để thực hiện quá trình hàn cháy đáy bình. Trong các bước miết thực hiện quá trình hàn cháy , con lăn chuyển động thẳng đơn giản . Dưới tác dụng của lực miết khá lớn , phần kim loại tại phần đáy bình được chảy theo phương hướng kính nhờ lực ma sát giữa con lăn và phôi . Nhờ đó quá trình hàn cháy được diễn ra , tạo cho phần đáy bình có kết cấu liền với chất lượng tốt . Hình 3. 20. Sơ đồ bước miết trong nguyên công bịt đáy Như vậy quá trình miết bịt đáy phôi ống chế tạo bình khí công nghiệp được tiến hành trong 5 bước miết gồm : 3 bước miết thực hiện biến dạng uốn tạo hình và 2 bước miết thực hiện quá trình hàn cháy . Do qúa trình miết được thực hiện ở trạng thái nóng , nên hệ số biến dạng trong mỗi bước miết được lấy khá lớn nhằm tận dụng tính dẻo cao của kim loại. Trong quá trình thực hiện hàn cháy tạo đáy bình , kim loại được chảy dồn về phía tâm đáy , làm cho chiều dày của đáy bình tăng lên so với phần thành , như vậy đã có quá trình biến dày . Với sơ đồ bước miết phôi như trên , làm cho quá trình miết diễn ra một cách dễ dàng , kim loại chảy đồng đều trên tiết diện của phôi , dễ dàng cho thao tác của dụng cụ . 3.2.7. Tính vết tiếp xúc Trong quá trình miết con lăn tiếp xúc và tác dụng lực lên phôi nhằm mục đích tạo hình phôi như mong muốn . Trong quá trình tiếp xúc với con lăn dưới một lực tác dụng tương đối lớn , phôi bị biến dạng lún xuống . Vết tiếp xúc mà con lăn tạo ra trên phôi là một hình có biên dạng phức tạp , nó là giao tuyến của hai đường tròn nên có dạng đường cong bậc 4 . Tính chất này của vết tiếp xúc đã gây khó khăn cho việc tính toán diện tích của vết tiếp xúc . Tuy nhiên , vết tiếp xúc ở đây có kích thước tương đối nhỏ , chiều cao của vết tiếp xúc : h = 0,625 mm , nó là rất nhỏ so với bán kính con lăn . Do đó ta có thể làm đơn giản việc tính toán bằng cách coi giao tuyến vết tiếp xúc giữa phôi và con lăn là một hình phẳng . Hình 3. 21. Hình ảnh vết tiếp xúc giữa phôi và con lăn Hình chiếu của vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục z là hình được giới hạn bởi một phần của hình tròn bán kính R110 của con lăn và có chiều cao h ( Hình 3. 21. a) . Hình chiếu của vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục r là một hình chữ nhật có kích thước , ( Hình 3. 21. b) . Hình chiếu của vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục q cũng là một phần của hình tròn bán kính R10 của con lăn và có chiều cao h . Hình 3. 21. c . Để tính các kích thước của vết tiếp xúc ta xét tam giác vuông AMD : Hình 3. 22. Sơ đồ tính đường kính vết tiếp xúc (*) Tính : Với AM = /2 ; AD =110 mm ; DM = R-h = 110 - 0,000625 = 109,999375 mm , thay vào biểu thức (*) ta tính được d = 0,74162 mm . Tính : Với AM = /2 ; AD =10 mm ; DM = R-h = 10 - 0,000625 = 9,999375 mm , thay vào biểu thức (*) ta tính được d = 0,2236 mm . Tính diện tích các hình chiếu của vết tiếp xúc : Diện tích hình chiếu vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục r : Diện tích hình chiếu vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục z : Do việc tính chính xác là rất phức tạp , nên ta thay tiến hành đơn giản hoá bằng tính gần đúng . Với chiều cao h rất nhỏ, nên diện tích vết tiếp xúc được giới hạn bởi cung tròn ABC và đoạn AC được xấp xỉ bằng diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp cung tròn . Diện tích hình chiếu vết tiếp xúc trên mặt phẳng vuông góc với trục q : Như vậy ta đã tính được : ; ; 3.2.8. Tính lực miết Để tính toán và thiết kế cụm con lăn trong máy miết , ta phải dựa điều kiện biến dạng toàn phần của con lăn tác dụng lên phôi. Đối với trường hợp sử dụng phương pháp miết nóng để tóp miệng ống và bịt kín đáy phôi ống là trường hợp đặc biệt của phương pháp miết các chi tiết hình côn với góc nửa hình côn : a = 0 . Các giả thiết cho bài toán miết nóng phôi ống: Biến dạng trong quá trình miết với tốc độ đặt trước của con lăn và trục chính là biến dạng cục bộ , nên mức độ biến dạng tại một thời điểm bất kỳ là nhỏ hơn rất nhiều so với các nguyên công dập vuốt hay ép chảy . Do đó có thể coi trong quá trình biến dạng , ứng suất chảy của vật liệu không thay đổi. Diện tích tiếp xúc toàn phần giữa con lăn và phôi là rất nhỏ . Lực míêt ban đầu là lớn nhất trong toàn bộ quá trình miết . Luôn đảm bảo nhiệt độ của phôi trong quá trình miết vào khoảng 11501200C . Các thực nghiệm cho thấy rằng , phôi ống trụ bị xoắn quanh trục của nó , đồng thời cũng bị uốn theo một trục vuông góc với trục của nó trong suốt quá trình biến dạng . Tuy nhiên sự vặn xoắn và uốn này không đồng nhất theo chiều dầy của kim loại . Do đó biến dạng là rất phức tạp , nên việc phân tích lực miết đều dựa trên phương pháp năng lượng biến dạng . Phương trình cân bằng năng lượng : Trong đó : dA = F. dl : là công của ngoại lực bằng tích số giữa thành phần lực pháp tuyến tức thời và chiều dài tiếp xúc trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ. A= .ũ , trong đó và là ứng suất hiệu dụng và biến dạng hiệu dụng vô cùng nhỏ. Theo tài liệu (1) ta có công thức tính lực tiếp tuyến tức thời theo công thức : Hình 3. 23. Các thành phần lực miết : là ứng suất hiệu dụng trung bình , được tính từ biến dạng hiệu dụng . Với vật liệu thép C35 , và nhiệt độ biến dạng là khoảng 1200 thì =120 (N/mm) : là bước miết . = 0,5 mm/vòng : độ dày của phôi ống . = 10 mm a : góc nửa hình côn . a = 0 Các thành phần lực tiếp tuyến và theo phương hướng kính và hướng trục có thể đạt được khi biết . Lực tiếp tuyến được tính nhờ gỉa thuyết áp lực phân bố đều trong vùng tiếp xúc giữa con lăn và phôi : ; Trong đó : lần lượt là các hình chiếu của diện tích tiếp xúc giữa con lăn và phôi lên các phương r, z , q . Từ kết quả tính toán ta nhận thấy : diện tích vết tiếp xúc trên phương r có giá trị lớn hơn rất nhiều so với diện tích của vết tiếp xúc trên các phương còn lại . Đồng thời ta có giá trị lực tác dụng có quan hệ tỷ lệ thuận với diện tích của vết tiếp xúc trên các phương . So sánh kết quả vừa tính toán được với những thí nghiệm trong luận văn cao học với đề tài " ứng dụng công nghệ miết để tóp miệng và bịt kín đáy phôi ống dày " . Trong tài liệu đã tiến hành thí nghiệm đo lực miết để tóp miệng và bịt đáy phôi ống ,với các thông số ban đầu như sau : Quá trình thí nghiệm được tiến hành trên trên máy tiện . Trục chính máy tiện quay với tốc độ n=300 vòng/phút.