Định hình khốiCán kim loại

Cán phẳng (Flat-Rolling) và cán hình (Shape-

Rolling)

Hình .1 Sơ đồ phân loại các phương pháp cán phẳng và cán hình. Nguồn: After the American Iron and Steel Institute.

Nguyên lý cán phẳng

Hình.2 (a) Sơ đồ nguyên lý cán phẳng. (b) Lực ma sát tác động lên bề mặt. (c) Lực cán , F, và moment xoắn, T, tác động lên trục cán (rolls). Bề rộng băng cán (strip), w, thường sẽ gia tăng chút ít trong quá trình cán (Hình. 5.)

Bố trí trục cán

Hình .3 Sơ đồ bố trí trục cán: (a) giá cán 4 trục ( four-high rolling mill). Độ võng của thân giá cán (housing), trục cán (rolls), và ổ đở trục (roll bearings) là các yếu tố quan yếu để kiểm soát và duy trì bề dày cán.(b) giá cán hai trục (two-hill mill); (c) ba trục (three-high mill); và (d) giá cán chùm (cluster - Sendzimir mill).

Sự uốn trục khi cán

Hình .4 (a) Trục hình trụ bị uốn dưới tác dụng của lực cán. (b) Trục cán có biên dạng vồng (camber) có thể duy trì được bề dày cán nhờ vào độ võng được bù thích hợp.

Sự trải rộng phôi khi cán

Hình .5 sự gia tăng bề rộng phôi khi cán phẳng. Tương tự như khi cán bột với ống lăn.

Ảnh hưởng của quá trình cán

Hình .6 Quá trình cán (nóng) kéo dài các hạt theo phương cán sau đó các hạt tái cấu trúc khi kết tinh lại (recrystal) thành cấu trúc mịn hơ, nhờ đó cơ tính được cải thiện.

Nắn thẳng bằng trục cán (Roller Leveling)

Hình .7 (a) Phương pháp nắn thẳng bằng trục cán ( roller leveling) áp dụng để nắn thẳng tôn. (b) Nắn thẳng thanh thép kéo bằng (Roller leveling).

Khuyết tật khi cán phẳng

Hình .8 Các khuyết tật điển hình khi cán phẳng (a) gợn mép (wavy edges); (b) rạn ( zipper cracks) ở tâm dãy cán (c) Nứt biên (edge cracks); và (d) tách lớp (alligatoring).

Sự gia tăng ứng suất dư (Residual Stresses) khi cán

Hình .9 (a) Sự gia tăng ứng suất dư khi cán với trục cán nhỏ. (b) Sự gia tăng ứng suất dư khi cán với trục cán lớn. Ngược nhau

Xưởng cán (Rolling Mill)

Hình .10 Toàn cảnh xưởng cán. Nguồn: Courtesy of Ispat Inland.

Cán liên tục (Tandem-Rolling)

Hình .11 Sơ đồ quá trình cán liên tục

Cán hình (Shape Rolling) thép “H”

Hình .12 Các bước cán hình chế tạo thép “H”

Cán rèn (Roll-Forging)

Hình .13 Hai ví dụ về ứng dụng phương pháp cán rèn , còn gọi là cán ngang cross-rolling. Nguồn: After J. Holub.

Phương pháp sản xuất bi thép

Hình .14 (a) Sản xuất bi bằng phương pháp các trục xéo (skew-rolling process). (b) sản xuất bi thép bằng phương pháp chồn phôi trụ .

Cán vành (Ring-Rolling)

Hình .15 (a) Sơ đồ nguyên lý cán vành. Giảm bề dày tăng đường kính (b-d) Các tiết diện ngang điển hình chi tiết được cán vành.

Cán ren (Thread-Rolling)

Hình .16 Sơ đồ cán ren: (a) & (c) Các trên khuôn phẳng (reciprocating flat dies); (b)Cán trên khuôn hai trục ( two-roller dies). Nguồn : Courtesy of Central Rolled Thread Die Co.

Phân biệt ren tiện & ren cán

Hình .17 (a) Đặc trưng kích thước ren (b) ren tiện không có cấu trúc thớ theo định dạng ren (c) Ren cán có cấu trúc thớ nên cung cấp lực siết cao hơn.

Quá trình cán tạo lổ hổng trên phôi.

Hình .18 Sơ đồ nguyên lý cán tạo lổ hổng (tạo phoi cán soi (piercing) sản xuất ống không có mối hàn .

Các phương pháp cán ống

Hình .19 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp cán ống: (a) với lỏi cố định; (b)với lỏi nổi ( floating mandrel); (c) không lỏi (d) Cán xoay tuần hoàn (pilger rolling) trên trục cán và lỏi. Ngoài ra ống còn được chế tạo từ các phương pháp khác như kéo (drawing) , ép (extrusion) và dựng / miết (spinning).

Định hình vỏ tên lữa

Hình .20 Tàu con thoi Nguồn: Courtesy of NASA.

Hình .21 Vỏ tên lữa được định hình phương pháp cán vành đặc biệt.