BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -1- PHÒNG VẬT LIỆU
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ Má
*** BÁO CÁO TỔNG KẾT
§Ò tµi :
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ PHỤC HỒI
PISTON GIẢM XÓC XE TẢI HẠNG NẶNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HÀN BÁN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC VÀ KHÍ CO
2
®Ò tµi:
NGHIấN CỨU XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ PHỤC HỒI
PISTON GIẢM XÓC XE TẢI HẠNG NẶNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HÀN BÁN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC VÀ KHÍ CO
2
Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì : Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV
Chủ nhiệm đề tài : KS. Dương Đình Hùng
CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
DƯƠNG ĐÌNH HÙNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -4- PHÒNG VẬT LIỆU
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
MÃ SỐ : 10NN/09
o0o
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -5- PHÒNG VẬT LIỆU
môc lôc
o0o
Trang
LỜI NÓI ĐẦU: 7
ĐẶT VẤN ĐỀ: 8
Chương 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CỤM CHI TIẾT ĐƯỢC PHỤC
HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN DƯỚI LỚP THUỐC VÀ KHÍ BẢO VỆ
CO
2
9
1.1. CỤM GIẢM XÓC XE VẬN TẢI HẠNG NẶNG
1.1.1. Sơ đồ bố trí
1.1.2. Bộ phận giảm xóc
3.1. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐỐI VỚI CHI TIẾT
3.1.1. Khảo sát chi tiết thực
3.1.2. Phân tích, xác định điều kiện làm việc của chi tiết
3.1.3. Xây dựng quy trình công nghệ phục hồi đối với cụm giảm xóc
3.1.4. Lựa chọn thiết bị, nguyên vật liệu để gia công và phục hồi
3.1.5. Kiểm tra chi tiết
3.1.6. Lắp ráp thử nghiệm
3.1.7. Kết luận
3.2. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 36
3.3. THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM
3.3.1. Thiết bị hàn
3.3.2. Đồ gá hàn 38
3.3.3. Nguyên vật liệu phục vụ phươ
ng pháp hàn
3.3.4. Thiết bị mạ
3.3.5. Thiết bị gia công cơ 42
3.3.6. Thiết bị nhiệt luyện
3.3.7. Dụng cụ cầm tay
Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44
4.1. KIỂM TRA THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SẢN PHẨM
4.2. KIỂM TRA ĐỘ CỨNG CỦA PISTON VÀ XILANH GIẢM XÓC
45
4.3. THIẾT BỊ VÀ ĐỒ GÁ PHỤC VỤ PHƯƠNG PHÁP HÀN
4.3.1. Thiết bị và đồ gá 48
4.3.2. Các mẫu được hàn bằng que hàn và dây hàn 50
4.3.3. Mô tả một số đồ gá hàn cổ piston giảm xóc và thùng nghiền vẩy hàn nhóm
đề tài dự kiến chế tạo 53
4.3.4. Một số sản phẩm của cụm giảm xóc xe HD - Nhật và CAT - Mỹ sau khi
hàn bán tự động
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -8- PHÒNG VẬT LIỆU
thọ, thời gian bảo hành trong quá trình sử dụng gần tương đương bằng các cụm chi tiết
của nước ngoài.
Quá trình hoàn thiện đề tài, chúng tôi sử dụng kiến thức, quy trình công nghệ tiên
tiến về hàn và thực hiện trên thiết bị hiện có và tự chế tạo ở trong Vi
ện. Đồng thời tham
khảo tài liệu trong và ngoài nước làm cơ sở khoa học của đề tài.
Nhóm đề tài xin chân thành cảm ơn các cấp quản lý khoa học kỹ thuật của Bộ
Công Thương, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, Viện Cơ khí Năng
lượng và Mỏ - TKV, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Nghiên cứu Cơ khí đã
quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành
đề tài nghiên cứu
khoa học. BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -9- PHÒNG VẬT LIỆU
®Æt vÊn ®Ò
o0o Trước sản lượng khai thác than của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng Sản
2
/MAG của Nhật Bản và thiết kế đồ gá hàn quay, sử dụng 05 loại dây
hàn với khí CO
2
và thuốc hàn cho Viện để phục vụ mục đích trên.
Sau khi hoàn thành cụm giảm xóc sẽ được thử nghiệm công nghiệp ở hai mỏ lộ
thiên là Cọc Sáu và Hà Tu để đánh giá chất lượng và thời gian làm việc nhằm đáp ứng
kịp thời cho việc sản xuất than ở vùng mỏ Quảng Ninh. BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -10- PHÒNG VẬT LIỆU
Ch−¬ng 1.
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CỤM CHI TIẾT
ĐƯỢC PHỤC HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN DƯỚI
LỚP THUỐC VÀ KHÍ BẢO VỆ CO
2
1.1 CỤM GIẢM XÓC XE VẬN TẢI HẠNG NẶNG:
1.1.1 Sơ đồ bố trí
Hình 1.
Sơ đồ bố trí các cụm giảm xóc
của hệ thống treo của xe ô tô vận tải hạng nặng
1.1.2 Bộ phận giảm xóc
Theo vị trí lắp đặt trên khung xe, bộ phận giảm xóc được chia ra thành:
- Cụm giảm xóc trước (lắp ở cầu trước xe), số lượng: 2 cụm.
- Cụm giảm xóc sau (lắp ở c
ầu sau xe), số lượng: 2 cụm
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -11- PHÒNG VẬT LIỆU
Các cụm giảm xóc làm việc theo nguyên lý thủy khí. Dầu EO 10-CD và khí
Nito được nạp vào các cụm giảm xóc. Khi xe ô tô vận tải hạng nặng chuyển động
qua bề mặt đường gồ ghề, không bằng phẳng do các cụm giảm xóc làm việc theo
nguyên tắc thủy khí tức là sự chuyển dịch của dầu, khí từ ngăn này sang ngăn khác
qua các van tiết lưu, hay van điều chỉnh sẽ sinh ra lực cản lớn, làm dập tắt hay triệt
tiêu nhanh các chấn động của xe ô tô.
Cụm giảm xóc trước được lắp cùng với cầu trước chức năng tương tự như lò xo
giảm chấn, giữa cụm giảm xóc trước và khung được kết nối bằng càng chữ A, bi
chao, ắc giảm xóc… tạo ra sự thích nghi với bề mặt gồ ghề của đường. Tay lái
được kết nối với cụm giảm xóc trước nhờ thanh giằng, tay đ
òn, chốt, bi chao…
duy trì sự ổn định (tự động quay lại) đối với ô tô theo hướng di chuyển.
Cụm giảm xóc sau được lắp cùng cầu sau với cụm vi sai, thanh giằng cầu và
thanh giằng pông, hai càng chữ Y nhờ ắc và bi chao… có tác dụng duy trì trọng
tâm của ô tô khi chuyển động. Càng chữ Y giúp cho sự di chuyển đối xứng sang
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -12- PHÒNG VẬT LIỆU
Các chi tiết cơ bản của cụm giảm xóc gồm: Piston và xilanh, ngoài ra còn một
số chi tiết khác của cụm giảm xóc.
Đường kính của piston và xilanh cụm giảm xóc trước nhỏ hơn của piston và
xilanh của cụm giảm xóc sau. Nhưng chiều dài của nó lại lớn hơn.
Đối với cụm giảm xóc trước áp suất trong xilanh dao động từ 25 ÷ 40 KG/cm2.
Đối với cụm giảm xóc sau áp suất trong xilanh dao động từ 19,5 ÷ 84,2KG/cm2.
Tương ứng trạng thái không tải và tải trọng lớn nhất.
Các xe vận tải hạng nặng các đời sau được chế tạo để chứa tải trọng lớn hơn.
Ngoài việc thay đổi công suất, kích thước, kết cấu… các cụm giảm xóc trước có
chiều dài lớn hơn, cụm giảm xóc sau có kích thước xilanh lớn để tăng khả năng
chứa dầu và khí Nito ở các khoang làm việc áp suất trong xilanh gi
ảm xóc tăng lên
chút ít từ 5 ÷ 10%.
1.1.4 Các dạng hư hỏng thực tế thường gặp của các cụm giảm xóc trong quá
trình làm việc
Trong cụm giảm xóc hai chi tiết thường hư hỏng chủ yếu là piston giảm xóc
còn xilanh có hư hỏng, nhưng thời gian lâu hơn và ít bị thay thế hơn.
1.1.4.1 Đối với piston giảm xóc:
- Cổ bị mòn hết rãnh phanh, chiều sâu mòn từ 1÷5mm.
- Cổ bị vặn sang phải, trái.
- L
ỗ nạp dầu, khí bị mòn hết phần ren.
- Thân bị cào xước, xuất hiện vết xước dọc sâu từ 1÷3mm và vết xước ngang
có diện tích từ 1÷6 cm
2
chủ yếu trong chiều dài làm việc.
Hình 3. Khuyết tật ở cổ piston giảm xóc
Hình 4. Cổ piston giảm xóc bị mòn hết rãnh phanh
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -14- PHÒNG VẬT LIỆU Hình 6. Thân cổ piston bị vặn sang phải
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -15- PHÒNG VẬT LIỆU
Hình 7. Lỗ nạp khí trên thân piston giảm xóc bị mòn hết phần ren
H×nh 8. Viên bi đế piston giảm xóc bị mòn hết đường kính
Hình 10. Lỗ ren phải cổ piston giảm xóc bị gãy bu lông
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -17- PHÒNG VẬT LIỆU
Hình 12. Đế piston giảm xóc bị cào xước thành rãnh dọc
trong quá trình làm việc
MẠ CRÔM
DOA, KHOÉT LỖ
KIỂM TRA PHÂN LOẠI
CÁC DẠNG HƯ HỎNG
MÀI THÔ, TIỆN
bề mặt ngoài chi tiết
trước khi hàn
(chuẩn bị cho
nguyên công hàn)
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -20- PHÒNG VẬT LIỆU
Trong nội dung chính của báo cáo tổng kết, nhóm đề tài tập trung vào việc phân
tích cơ sở lý thuyết của 02 phương pháp hàn bán tự động dưới lớp thuốc và khí
bảo vệ CO
2
, vì sử dụng hai phương pháp này có ưu điểm là chất lượng hàn, năng
suất, khả năng cơ khí hóa cao hơn phương pháp thông thường là hàn điện hồ quang
bằng tay. BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -21- PHÒNG VẬT LIỆU
Chương 2. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ HÀN KIM LOẠI 2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH HÀN KIM LOẠI.
2.1.1. Lịch sử phát triển ngành hàn thế giới.
- Thời kỳ đồ đồng, đồ sắt người ta đã biết hàn kim loại.
- Năm 1802 nhà bác học người Nga Pêtơrốp tìm ra hiện tượng hồ quang điện.
- Năm 1882 Kỹ sư Bênađớt đã sử dụng hồ quang đi
ện cực than để hàn kim loại.
- Năm 1886 Tômsơn đã tìm ra phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối và được áp
dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghệ của Mỹ.
- Năm 1887 kỹ sư Bênađớt đã tìm ra phương pháp hàn điểm.
- Năm 1888 Slavianốp đã sử dụng cực điện kim loại để hàn.
- Năm 1907 Kỹ sư Kenbe người Thụy Điển đã sử dụng đi
ện cực có thuốc bọc (
que hàn ) để hàn kim loại.
- Năm 1930 Viện sĩ B.O.Patôn người Nga tìm ra phương pháp hàn dưới lớp
thuốc, phương pháp hàn tự động và bán tự động.
- Năm 1940 tìm ra phương pháp hàn trong môI trường khí bảo vệ đó là khí
( Hêli, Ácgong ở Mỹ và khí cacbonic ở Liên Xô ).
- Năm 1949 thì B.O.Patôn người Nga ở Kiép tìm ra phương pháp hàn điện xỉ.
- Tiết kiệm kim loại
So với liên kết bulông, đinh tán thì hàn tiết kiệm từ 10 ÷ 20% khối lượng kim
loại.
So với đúc thì hàn tiết kiệm đến 50% khối lượng kim loại.
- Hàn cho phép chế tạo được nh
ững kết cấu phức tạp.
- Hàn tạo ra các liên kết có độ bền và độ kín cao như: vỏ tàu, nồi hơi, thiết bị chịu
áp lực.
- Hàn có tính linh động và năng suất cao, dễ dàng tự động hoá, cơ khí hoá.
- Mức độ đầu tư cho quá trình sản xuất thấp.
- Nhược điểm của hàn: Do nguồn nhiệt nung nóng cục bộ dễ tạo ứng suất dư lớn.
Tổ chứ
c kim loại ở gần mối hàn bị thay đổi theo chiều hướng xấu đi làm giảm khả
năng chịu tải trọng của mối hàn, dễ gây biến dạng các kết cấu hàn. Trong mối hàn
cũng dễ bị các khuyết tật như rỗ, nứt …
2.2.3. Ứng dụng.
Do nhiều ưu điểm hơn nên các phương pháp hàn ngày càng được sử dụng rộng
rãi trong nhiều ngành công nghiệp củ
a nền kinh tế quốc dân như: Chế tạo máy,
giao thông vận tải, xây dựng, hoá chất …
2.2.4. Khái niệm cơ bản về hàn kim loại.
2.2.4.1. Lý thuyết nhiệt ứng dụng trong hàn kim loại.
Hàn điện hồ quang hay hàn hơi đều sử dụng nguồn nhiệt tập trung đốt nóng
cục bộ kim loại hàn. Hàn điện sử dụng dòng điện một chiều hay xoay chiều
biến điệ
n năng thành nhiệt năng đốt nóng kim loại hàn và được xác định bằng
công thức sau (Sách Công nghệ Hàn kim loại - Phạm Văn Tỳ)
Q = 0,24.U.I.
η
(cal)
loại cơ bản.
- Khi hàn kim loại trong không khí bình thường xuất hiện sự xâm nhập của các
khí ôxy, nitơ, hiđrô… làm hạ thấp, suy yếu cơ tính của mối hàn.
+ Ôxy tạo phản ứng với kim loại ở dạng mối hàn ngậm xỉ.
mM +
2
n
0
2
M
m
0
n
Víi M - kim lo¹i nµo ®ã
+ Nitơ tạo phản ứng với sắt, có thể chiếm tới 0,12 ÷ 0,20% làm giảm cơ tính
của mối hàn đặc biệt là giới hạn dẻo.
4Fe + 2N = 2Fe
2
N
8Fe + 2N = 2Fe
4
N
2.2.4.3. Tính hàn của kim loại.
- Tính hàn của kim loại là đặc điểm của kim loại cho phép liên kết với nhau bằng
công nghệ hàn và mối hàn đạt được những yêu cầu kỹ thuật nhất định. Không phải
tất cả kim loại đều có thể hàn được do tính hàn của chúng khác nhau, dựa trên tính
hàn cuả kim loại người ta chia thành 4 nhóm.
+ Kim loại dễ hàn: Tất cả kim loại thuộc nhóm này cho phép liên kết bằng
++=
Trong đó: Hàm lượng các nguyên tố thành phần như C, Mn, Cr… được tính
theo %.
«x
y
hãa kh
ö
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -24- PHÒNG VẬT LIỆU
Giá trị đương lượng của C
E
còn được sử dụng để tính độ cứng Vicker của mối
hàn.
H
V
= 1200.C
E
-260 Độ cứng nhỏ nhất
H
V
= 1200.C
E
-200 Độ cứng lớn nhất
Độ cứng vùng này không vượt quá 250 ÷ 300 H
V
Thép dễ hàn là loại thép chứa thành phần cacbon không quá 0,25%, còn hàm
lượng các nguyên tố khác phụ thuộc vào cacbon và có giá trị:
tác.
+ Tính hàn kết cấu phụ thuộc vào loại mối hàn, kích thước cơ bản, tiết diện
mối nối, độ cứng vững của kết cấu hàn …
2.2.5. Phân loại các phương pháp hàn.
Có nhiều cách phân loại phương pháp hàn. Tuy nhiên thông d
ụng nhất có hai
cách phân biệt đó là: Phân loại theo dạng năng lượng sử dụng và theo trạng thái
kim loại mối hàn ở thời điểm hàn.
2.2.5.1. Phân loại theo dạng năng lượng sử dụng có 4 nhóm.
- Các phương pháp hàn điện: Bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến
thành nhiệt năng để cung cấp cho quá trình hàn như hàn điện hồ quang, hàn điện
tiếp xúc, hàn TIG, MIG, MAG …
- Các phương pháp hàn cơ họ
c: Bao gồm các phương pháp dùng cơ năng để
làm biến dạng kim loại hàn tại khu vực cần hàn tạo ra liên kết hàn như hàn nguội,
hàn ma sát, hàn siêu âm …
- Các phương pháp hàn hoá học: Bao gồm các phương pháp sử dụng năng
lượng do phản ứng hoá học tạo ra để nung nóng kim loại như hàn khí, hàn hoá
nhiệt …
- Các phương pháp hàn kết hợp: Bao gồm các phương pháp sử dụng kết hợp
các dạng năng lượng nêu trên như hàn đ
iện cơ, hàn điện tiếp xúc.
2.2.5.2. Phân loại theo trạng thái kim loại mối hàn ở thời điểm hàn.
Theo cách phân loại này người ta chia tất cả các phương pháp hàn thành hai
nhóm hàn nóng chảy và hàn áp lực, theo sơ đồ thể hiện ở hình15
- Hàn nóng chảy: Đối với phương pháp hàn này yêu cầu nguồn nhiệt có công
suất đủ lớn (ôxy - axêtylen, hồ quang điện, plasma…) đảm bảo nung nóng cục bộ
phần kim loạ
i của vật liệu cơ bản và que hàn (vật liệu hàn) tới nhiệt độ chảy.
BO CO TNG KT Nghiờn cu cụng ngh bng phng phỏp hn
Hỡnh 15: Phõn loi cỏc phng phỏp hn theo trng thỏi hn.
1.Hn lade 2.Hn h quang plasma 3.Hn chựm tia in t 4.Hn h quang in
5.Hn in x 6.Hn khớ
7.Hn nhit nhụm 8.Hn h quang tay 9.Hn t ng v
bỏn t ng di lp thuc 10.Hn h quang trong mụi trng khớ bo v 11.Hn
h quang tay in cc núng chy 12.Hn h quang tay in cc khụng núng chy
13.Hn trong mụi trng khớ Argon 14.Hn trong mụi trng khớ Hờli 15.Hn
trong mụi trng khớ Nit 16.Hn trong mụi trng khớ CO
2
17.Hn siờu õm
18.Hn n 19.Hn ngui 20.Hn in tip xỳc 21.Hn ma sỏt 22.Hn khuch tỏn
trong chõn khụng 23.Hn cao tn 24.Hn rốn 25.Hn giỏp mi 26.Hn im
27.Hn ng 28.Hn bng in cc gi 29.Hn im bng t.
(Theo ti liu Cm nang hn ca Hong Tựng, Nguyn Thỳc H, Ngụ Lờ Thụng
v Chu Vn An.)
Copyright: Tài liệu đại học ©