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 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 phận này có tuổi thọ rất kém, luôn phải sửa chữa và thay thế, dẫn đến năng suất sản xuất và hiệu quả kinh tế bị giảm đi đáng kể. Chính vì vậy, mà việc nghiên cứu để tìm ra biện pháp nâng cao chất lượng của các bộ khuôn là một sự cần thiết cho khoa học và cho thực tiễn. Đây là cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo các bộ khuôn, đặc biệt là bộ khuôn dành cho máy đùn ép gạch trong dây truyền sản xuất của các nhà máy sản xuất gạch tuynel. Nó đáp ứng được nhu cầu rất cấp thiết hiện nay của các nhà máy sản xuất gạch tuynel trên cả nước nói chung và các nhà máy sản xuất gạch ở tỉnh Thái Bình nói riêng. Vì vậy 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.” nhằm nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm là rất cần thiết cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 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 thông 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. Chương 4 : Kết quả và bàn luận. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH THÔNG TÂM VÀ BỘ KHUÔN ÉP TRONG MÁY NHÀO ĐÙN CHÂN KHÔNG. 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 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 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 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 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 và cấu tạo khuôn ép tạo hình của máy nhào đùn chân không trong dây chuyền sản xuất gạch tuynel. 2. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch tuynel EVA350 Hình I.1. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch tuynel EVA350 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 3.1 Máy thùng cấp liệu Đặc tính máy: Thiết bị bao gồm các phần: chứa, dẫn động, vận chuyển. Hình I.2. Máy thùng cấp liệu Thông số: Tên Đơn vị GD 80 Năng suất m 3 /h 22 - 23 Rộng Mm 800 Chiều rộng tiếp liệu Mm 100 Điện năng tiêu thụ kW 7.5 3.2. Máy nghiền trộn trục đôi Hình I.3. Máy nghiền trộn trục đôi SJ3200 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 SGP 800 x 600 Năng suất m 3 /h 23 – 35 Kích thước lô Mm 800 x 600 Khe hở Mm 2 - 3 Công suất điện năng kW 18.5 3.4 Máy nhào đùn chân không Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Nguyên liệu đã qua xử lý được đưa vào buồng đùn dẻo rồi đưa sang buồng chân không sau đó được đùn ra ngoài tạo hình dây gạch. Hình I.5. Máy nhào đùn chân không Thông số kỹ thuật của máy: Tên Đơn vị EVA 350 Năng suất SP gạch/h 1000 – 1300 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 [...]... vào từng cơ sở sản xuất mà người ta có những bộ khuôn tương ứng 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 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình I.10 Hình ảnh khuôn ép và sản phẩm gạch 340 ±1 290... 440C thép loại Nitronic cho khả năng chống mòn tốt khi bản thân chúng trượt với nhau trong điều kiện không bôi trơn Tốc độ mòn của thép hợp kim niken cao nằm trong khoảng giữa thép trắng macténit và ốtstennit Các hợp kim trên nền Co cũng có tính chống mòn cao Sự phối hợp vật liệu khác nhau như thép với đồng Si và hợp kim Stellite Các dữ liệu về mòn cũng chỉ ra rằng có thể cải thiện khả năng chống mòn. .. (tiết diện ngang của viên gạch) a Thành và lõi khuôn b Khuôn ngoài Hình I.13 Hình ảnh lõi khuôn, thành khuôn và khuôn ngoài 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... 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 18 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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... 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... độ mòn cao Các kim loại có cấu trúc lục giác xếp chặt như Co và Mg cũng như các kim loại không có cấu trúc này như Mo, Cr đều biểu hiện ma sát và mòn thấp Do đó Co, Mo và Cr là các nguyên tố hợp kim thông dụng trong thép để giảm ma sát và mòn đồng thời tăng khả năng chống ăn mòn Nói chung mòn của hợp kim thấp hơn các nguyên tố nguyên chất Hệ số mòn k cho một loạt các kim loại giống và khác nhau Thép... 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 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. .. 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. .. : ± 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... là dạng vật liệu thông dụng nhất sử dụng trong cả ứng dụng cấu trúc và tribological Trên cơ sở của thành phần hoá học ( tỷ lệ % của nguyên tố hợp kim và các bon) và đặc điểm quá trình gia công, một loạt các tính chất vật lý và cấu trúc tế vi khác nhau được hình thành Khả năng chống mòn của thép có cấu trúc khác nhau chỉ ra trên hình II.13 Các dữ liệu về mòn chỉ ra rằng trong số các loại thép thí nghiệm . máy sản xuất gạch tuynel trên cả nước nói chung và các nhà máy sản xuất gạch ở tỉnh Thái Bình nói riêng. Vì vậy đề tài: Nghiên cứu nâng cao khả năng chống mài mòn cho bộ khuôn ép gạch mộc thông. thông tâm trong dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng EVA 350.” nhằm nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm là rất cần thiết cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay. Số hóa bởi Trung tâm. 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,