CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH UỐN 1. Khái niệm về uốn ống: Uốn là phương pháp gia công áp lực kim loại bằng biến dạng dẻo để tạo thành một góc chữ U hoặc một góc cong theo mong muốn. Ví dụ trong quá trình uốn ống bề mặt lồi của ống dài hơn bề mặt lõm.
Để làm cách bề mặt ngoài dài hơn bề mặt trong có hai cách: • Uốn cho thớ bên ngoài được kéo dài hoặc được đặt trong sức kéo trong khi các thớ bên trong được nén hoặc rút ngắn lại. • Vuốt – các thớ bên ngoài được kéo dài đến mức dài hơn các thớ bên trong. Hiện nay có rất nhiều sản phẩm uốn làm từ những vật liệu khác nhau chứ không đặc thù là ống bằng sát thép hay inox. Ví dụ uốn những ống dẫn dầu bằng thép hợp kim niken hoặc trong những ngành công nghiệp hang không vũ trụ người ta dùng hợp kim Titan để làm phôi uốn.
Phôi uốn sắt thép inox được sử dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô, vân tải hoặc trong xây dựng. Lịch sử về máy uốn: Máy uốn là một sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo dùng để uốn những phôi liệu thành những sản phẩm có ích cho đời sống của con người. Nó góp phần đáng kể vào việc giảm sức lao động của con người trong quá trình làm ra sản phẩm. Máy uốn có rất nhiều loại và được dùng phổ biến ở rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam chúng ta.
Máy uốn ống có nhiều loại như máy uốn ống bằng thủy lực, máy uốn ống bằng điện, máy uốn ống bằng điện thủy lực… Sự phát triển của máy uốn ngày càng mạnh, trước đây mấy chục năm những sản phẩm uốn chỉ tạo nên bằng tay rồi sau đó phát triển dần lên uốn bằng máy để giảm sức người và uốn bán tự động rồi đến tự động cho tới tận khâu cấp phôi. Đặc điểm của máy uốn ống CNC Máy uốn ống điều khiển số (CNC) được phát triển để khắc phục các vấn đề liên quan đến các phương pháp uốn khác. Công nghệ máy tính hiện đại liên kết với điều khiển động cơ servo cho phép điều khiển ba trục uốn. Giống như máy gia công CNC toàn bộ thiết lập thông số đều được thực hiện trên máy tính thông qua phần mềm đều khiển.
NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN UỐN 1. Vật liệu làm phôi uốn Máy uốn ngày nay được chế tạo đa dạng phù hợp cho nhiều loại phôi uốn như thanh rỗng, thanh đặc, thép hộp, thép cán và tất nhiên là ống đặc và ống cán. Nói chung, hầu hết các kim loại phổ biến đều có thể uốn nguội miễn là chúng có độ giãn đủ để đạt được góc và bán kính mong muốn trước khi đạt ngưỡng chịu đựng. Vật liệu thường được tạo hình dễ dàng bao gồm thép cacbon thấp và thép không gỉ, nhôm, 2 Luan van đồng thau và đồng.
Các thao tác tạo hình đơn giản có thể được dùng đối với Magie, Titan, hợp kim đồng và niken. Các dụng cụ và kỹ thuật uốn đặc biệt cho phép uốn một số kim loại được gọi là exotic và vật liệu chịu lửa.1: Thép cacbon và thép hợp kim chuẩn AISI (Viện thép Hoa Kỳ) Các loại và thành phần hóa học Basic and acid open-hearth and acid-Bessemer 10xx carbon-steel grades, nonsulphurized and nonphosphorized Basic open-hearth and acid-Bessemer carbon-steel 11xx grades, resulphurized and rephosphorized Basic, open-hearth carbon-steel grades, 12xx rephosphorized and resulphurized 13xx Manganese 1.50% 40xx Molybdenum 41xx Chromium-molybdenum 43xx Nickel-chromium-molybdenum 46xx Nickel 1.25% 51xx Medium chromium 52xx Chromium, high-carbon 61xx Chromium-vanadium 86xx Nickel 0.45%, chromium 3 Luan van 0.25% Mác thép trên bảng trên được dùng nhiều ở thị trường Châu Mỹ về chất lượng thì không cần bàn cãi, còn chủ yếu ở thị trường Việt Nam sử dụng mác kim loại theo tiêu chuẩn ISO. Và ống inox mác 3xx. Ví dụ ống inox 304 là loại ống inox tầm trung giá thành tương đối rẻ được bán phổ biến trên thị trường Việt Nam.
Các phương pháp uốn phổ biến: Uốn quay là phương pháp phổ biến nhất sử dụng trên máy uốn quay, cái mà có thể được cấp bằng năng lượng (thủy lực, khí nén, điện/cơ khí), điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng chương trình số. Máy đó giải quyết khoảng 95% về sự hoạt động của máy uốn ống. Các dụng cụ cần thiết cho uốn cong bao gồm khối tạo hình uốn, khuôn kẹp. Trong uốn quay, phôi được gắn chặt khối tạo hình uốn bằng khuôn kẹp.
Khi khuôn uốn cong quay, nó tạo hình ngược lại cho phôi bằng khuôn ép, nếu cần thiết ngăn chặn gãy phôi sẽ có trục gá bên trong. Khuôn ép có thể cố định hoặc di chuyển với phôi để loại bỏ ma sát trượt.1: Uốn quay Uốn cuộn phương pháp uốn đơn giản để uốn một hình tròn đều. Nguyên lý của ống uốn cuộn là ba con lăn tạo hình có cùng đường kính được sử dụng. Chúng được sắp xếp theo hình chóp trong các mặt phẳng thẳng đứng hoặc nằm ngang.
Tất cả các máy uốn cuộn sử dụng cùng một nguyên tắc cơ bản giống nhau áp dụng lực giữa ba con quay. Để đạt được bán kính khác nhau bằng cách thay đổi vị trí của một hoặc hai trong số các con quay này. Phôi đi vào con quay và áp lực quay làm cho nó sinh ra biến dạng mặt dưới của con quay trung tâm. 4 Luan van Hình 1.2: Uốn cuộn Hình 1.3: Máy uốn cuộn dọc và ngang Uốn ép hay uốn nén là một phương pháp uốn lâu đời nhất sử dụng một khuôn ép và tiến hành ép ống sát vào khuôn đẻ ra được hình dạng theo như khuôn ép.
Ống được đặt trên cụm wing type die. Các khuôn đồng thời tách ra và xoay với ống khi nó bị tác dụng lực và uốn cong với áp suất được áp dụng bởi khuôn ram giảm dần. Xi lanh đệm duy trì mô-men xoắn không đổi trên wing die. Lực đệm này giữ phôi trong khuôn dưới áp suất phù hợp, kiểm soát ống chính xác.
Khuôn ram di chuyển thẳng xuống dưới tác dụng lên wining die. Khi ram tạo áp lực xuống dưới, wining die quay trên trục quay, tạo áp lực hướng lên so với xi lanh đệm được gắn ở mỗi bên của máy ép. Máy có một điểm dừng sâu cung cấp một số vị trí để thay đổi hành trình của ram và góc uốn. 5 Luan van Hình 1.4: Máy uốn ép dọc Ưu điểm chính của uốn ép là khả năng sản xuất cao.
Uốn thường có thể được thực hiện nhanh hơn ba đến bốn lần so với thiết bị thông thường. Máy uốn ép sử dụng công cụ đơn giản và nhanh chóng và dễ dàng thiết lập.5: Biên dạng dễ gặp trong uốn ép 1. Các dạng máy uốn ống và ưu nhược điểm của chúng: 1. Uốn thủ công: Phương pháp uốn thủ công là phương pháp uốn ban đầu của con người.
Mặc dù uốn ống bằng tay tính kinh tế rất cao, nhưng nó là không có năng suất tốt, chất lượng hoặc độ đồng nhất không cao. Bộ khuôn đơn giản kết hợp với cách thức thủ công là tạo ra đòn bẩy đã được áp dụng để chống lại các tác động bất lợi của một phép uốn bằng tay. Bộ khuôn làm tăng chất lượng uốn và nâng cao năng suất. Làm giảm sức người cần thiết.
Mặc dù máy móc đã được chế tạo với đòn bẩy để xử lý ống 2 in (50.8 mm), uốn thủ công thường phù hợp cho ống 1 in (25.4 mm) hoặc ống nhỏ hơn. Vận hành máy uốn cầm tay yêu cầu người vận hành đặt ống trong khu vực dụng cụ ngay tại vị trí cần uốn, chỉnh dụng cụ vào vị trí, và kéo bằng sức, cơ cấu máy sẽ tạo ra một uốn cong. Các máy đơn giản có một mặt số, thước đo hoặc cử dừng có thể điều chỉnh để tạo ra một phép uốn mong muốn. Khi có nhiều hơn một phép uốn cho mỗi sản 6 Luan van phẩm, người vận hành phải lập thông tin cho điểm uốn tiếp theo và lặp lại quá trình điều chỉnh góc uốn thứ hai như mong muốn.
Uốn thủ công sử dụng tốt nhất đối với: • Thể tích ống thấp. • Đường kính nhỏ. • Cấu tạo các bộ phận đơn giản. • Nhân công trình độ thấp.6: Thiết bị uốn cuộn thủ công 1.
Uốn bán tự động: Máy uốn ống bán tự động về cơ bản là kết hợp động cơ thủy lực hoặc động cơ điện và máy uốn. Các linh kiện có sẵn trong nhiều kích cỡ và hình dạng, và với nhiều đặc trưng. Máy uốn bán tự động cơ bản nhất dừng uốn bằng cách kết nối với bảng điều khiển. Dừng một cách chủ động bằng cách thiết lập các công tắc hành trình hoặc bằng hệ thống role điện từ.
Những máy này yêu cầu định vị thủ công dụng cụ hoặc cung cấp năng lượng cho hệ thống định vị thông qua bảng điều khiển. Máy được vận hành thông qua một nút ấn và máy uốn theo giá trị góc đã thiết lập trước. Sau khi uốn xong, người vận hành lập lập thông số đến vị trí uốn tiếp theo, thực hiện lại chuỗi lúc nãy và quá trình uốn được lặp lại. Máy uốn bán tự động tiên tiến hơn gần giống như điều kiển máy CNC.
Các nhà sản xuất máy uốn hiện đang cải tiến để giảm bớt những nhược điểm cơ bản của máy. Ưu điểm đáng kể của thiết bị uốn bán tự động này so với máy thủ công là: • Tăng khả năng làm việc. • Ít thao tác thủ công hơn. • Nhiều sự lựa chọn hơn.
• Phù hợp với ống to hơn. 7 Luan van • Máy tiêu chuẩn chính xác hơn. • Có khả năng ứng dụng rộng hơn. Nhược điểm là: • Yêu cầu người vận hành phải làm quen với máy tính có kinh nghiệm.
• Cần có một bộ phận bảo trì. • Cần bộ phận thay thế Hình 1.7: Máy uốn quay bán tự động NC 1. Máy uốn CNC Máy uốn ống điều khiển số (CNC) được phát triển để khắc phục các vấn đề liên quan đến các phương pháp uốn khác. Công nghệ máy tính hiện đại liên kết với điều khiển động cơ servo cho phép điều khiển ba trục uốn.
Máy uốn CNC được định nghĩa là máy uốn ống tự động. Người vận hành đưa cho máy một chi tiết, kích hoạt nút khởi động và máy uốn cong chi tiết đó. Sau đó người vận hành tháo chi tiết đó ra và thực hiện lắp chi tiết khác lên, lặp lại thao tác.8: Máy uốn CNC 3D 8 Luan van Ưu điểm của máy uốn CNC là: • Độ chính xác và độ lặp tối đa; • Đầu vào lao động thấp cho chuỗi sản xuất; • Nhanh chóng thay đổi sản phẩm; • Tính linh hoạt; • Khả năng uốn chi tiết phức tạp.