:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ ĐIỆN
Bộ môn Công nghệ Cơ khí
o0o
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN NÓNG CHẢY
§Ò tµi:
“Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu bình chứa
CO
2
”
Thực hiện : Đoàn Văn Huân
Lớp CKCTM_K51
Hướng đẫn : PGS.TS Đào Quang Kế
Bộ môn : Công Nghệ Cơ Khí
Hµ Néi 11/ 2010
MỤC LỤC
1
Các ứng dụng của CO 2 5
BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ĐÃ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Viết tắt Ý nghĩa
CNHNC Công nghệ hàn nóng chảy
CLH Chất lượng hàn
pWPS Bản quy trình hàn sơ bộ
- Lập 1 bảng giải thích tất cả các ký hiệu đã sử dụng trong đồ án (để ở trang
mới)
BẢNG GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU ĐÃ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
I
Đào Quang Kế, em tự tin hơn, cơ hội hoàn thành đồ án của mình được tốt
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn “ Công nghệ kim
loại “- Khoa Cơ điện - trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đặc biệt là
thầy giáo PGS.TS Đào Quang Kế đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em
hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO
1.1- Khái quát về công nghệ hàn
1.1.1- Một số khái niệm cơ bản
- Hàn là quá trình nối tạo ra sự liên kết vật liệu của các chi tiết bằng cách
nung chỗ nối tới nhiệt độ hàn, có sử dụng áp lực hoặc chỉ thông qua sử dụng
áp lực, có sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ. Hàn được sử dụng để
tạo ra các mối hàn.
- Mối hàn là sự liên kết mang tính cục bộ của các kim loại( hoặc phi kim loại)
được tạo ra bằng cách nung chúng tới nhiệt độ hàn, có sử dụng áp lực hoặc
chỉ thông qua sử dụng áp lực, có sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ.
- Sự liên kết là sự hợp nhất của các vật liệu tại chỗ hàn
- Vật hàn là tổ hợp các bộ phận cấu thành được nối với nhau bằng hàn
- Liên kết là chỗ nối của các phần tử kim loại bao gồm mối hàn và vùng ảnh
hưởng nhiệt.
3
- Kim loại phụ là kim loại hoặc hợp kim được bổ sung vào mối hàn để tạo ra
liên kết hàn.
- Kim loại cơ bản là kim loại hoặc hợp kim của các phần tử được hàn.
- Kim loại mối hàn là toàn bộ phần kim loại cơ bản và kim loại phụ đã được
nung chảy ( hoăch đã được chuyển sang trạng thái dẻo ) trong quá trình hàn
và được giữ lại trong mối hàn.
- Qúa trình hàn là một nhóm các nguyên lý hoạt động cơ bản ( luyện kim,
. Nó được tìm thấy trong tỷ lệ nhỏ trong bầu khí quyển và được đồng hóa bởi
các nhà máy do đó sản xuất ra ôxy. Carbon dioxide là một thành phần nhỏ
nhưng quan trọng của không khí tập trung điển hình của nó là khoảng
0,036% hoặc ppm 360. Thở không khí chứa nhiều như lượng khí carbon
dioxide 4%.
Tính chất vật lý của CO
2
• CO2 khí có mùi hơi khó chịu, không màu và nặng hơn không khí.
• Nó không thể duy trì cuộc sống.
• Nó đóng băng ở -78,5 ° C để tạo thành tuyết carbon dioxide.
• Mật độ chất lỏng: 1032 kg/m3 · lỏng / khí tương đương: 845 vol / vol
• Tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất, CO2 là loại khí tồn tại ở trạng thái
khí, lỏng hoặc rắn.
• Không màu
• Trơ, không dễ cháy
• Không mùi
• Hương vị là trung tính.
• Không độc hại
• Khuẩn
Tính chất Hóa học của CO
2
• Trong một dung dịch nước nó tạo thành axit cacbonic, mà là quá ổn
định để có thể cô lập.
• Ẩn nhiệt nóng chảy: 571,08 kJ / kg
• Áp suất hơi: 58,5 bar
• Nó sẽ không ghi hoặc hỗ trợ quá trình đốt cháy.
Các ứng dụng của CO
2
áp lực CO
2
là bên trong hộp thiếc trong áo phao. Nén khí CO
2
được sử
dụng trong đánh dấu paintball, airguns, cho phình lốp xe đạp.
• Y học: Trong y học, lên đến 5% CO
2
được thêm vào oxy nguyên chất.
Điều này giúp thở gây ra và để ổn định O2/CO
2
cân bằng trong máu.
• Laser CO
2:
Các laser CO
2,
một loại phổ biến của laser khí công
nghiệp sử dụng CO
2
như một phương tiện. cũng tìm thấy việc sử dụng
nó như là một bầu không khí để hàn.
• Dầu Wells: Carbon dioxide thường tiêm vào hoặc bên cạnh sản xuất
các giếng dầu để vẽ bị mất dấu vết của dầu thô.
• Công nghiệp hóa chất: Nó được sử dụng như một nguyên liệu trong
ngành công nghiệp quá trình hóa học, đặc biệt là đối với phân urê và
methanol sản xuất.
• Công nghiệp kim loại: Nó được sử dụng trong sản xuất đúc ảnh hưởng
để tăng cường độ cứng của họ.
• Xông hơi khử trùng: Được sử dụng như là một fumigent để tăng thời
hạn sử dụng và loại bỏ phá hoại.
+ Giữa 2 lớp vỏ được dồn bột cách nhiệt và hút chân không
Các phụ tùng kèm theo: đồng hồ đo mức, đồng hô đo áp suất, đồng hồ đo
chân không, van an toàn và các van công nghệ và dàn bốc hơi tăng áp.
9
- Một số thông số của sản phẩm để tham khảo:
Bồn
chứa
Dung tích
chứa thực
tế
trọng
lượng co
2
chứa
Thông số chính Ghi chú
5 m3 4.500 lít 5.130 kg
Bao ngoài: f1.900 x
H5.100 (mm)
kiểu đứng
10 m3 9.000lít 10.260 kg
Bao ngoài: f2.250
x H6.700 (mm)
kiểu đứng
16 m3 14.400 lít 16.400 kg
Bao ngoài: f2.550 x
H7.500 (mm)
kiểu đứng
20 m3 19.000 lít 21.200 kg
Bao ngoài: f2.550 x
H9.000 mm
≥130
kg/cm
2
≥6,6 99,4% Liên hệ
2
Chai khí co
2
cao
áp 10 lít áp suất
cho phép 15
MPa
10 lít
≥100
kg/cm
2
≥1,3 99,6% Liên hệ
3
Chai khí Nito
cao áp 40 lít áp
suất cho phép
15 MPa
40 lít
≥130
kg/cm
2
≥6,1 99,6% Liên hệ
Hình 1.4: Một số thông số sản phẩm
10
Hình 1.5: Bản vẽ chi tiết bình chứa CO
2
0.040 0.040 0.25 0.25
11
2.1.3. Cơ tính của vật liệu cơ bản.
- Bảng mô tả đầy đủ cơ tính của của thép C
25
theo trang 66[6].
Giới hạn chảy
KG/mm
2
Giới hạn bền
KG/mm
2
Độ giãn dài
%
Độ thắt
%
Độ dai va đập
KG.m/cm
2
28 48÷58 24 50 10
2.1.4. Các chú ý khi hàn chủng loại vật liệu đã chọn.
- Thông số nhạy cảm với nứt nóng HCS dùng để đánh giá nứt nóng
thiên tích ở vùng ảnh hưởng nhiệt của thép cacbon và thép hợp kim thấp. Do
thép của ta là thép cacbon nên theo trang 54 – tập 2[1] ta có:
HCS=1000C.
472,20
25,025,30
100
25,0
25
CuNi +
= 0,24 +
6
5,0
+
5
5,0
+
15
25,0
= 0,35
Vậy C
E
< 0,45 → thép không bị nứt nguội.
- Thông số nhạy cảm với nứt tầng P
L
, đối với thép cacbon và thép hợp
kim thấp, theo trang 64 và 59 tập [2] ta có:
P
L
= P
CM
+
60
D
H
+ 6S
Trong đó: + P
CM
là hệ số đặc trưng cho sự giòn vùng ảnh hưởng nhiệt do
là lượng hydro khuyếch tán tính bằng ml/100g kim loại đắp:
H
D
= 0,78.H
IIW
– 1,4
Theo bảng 1-6 trang 57 tập 2 [1] ta có H
IIW
= 2÷7 chọn H
IIW
= 5
12
H
D
= 0,78.5 – 1,4 = 3,9
Vậy P
L
= 0,248 +
60
9,3
+ 6.0,04 = 0,553
P
L
< 40 → thép không bị nứt tầng.
- Thông số nhạy cảm với nứt do ram tại vùng quá nhiệt của vùng quá
nhiệt mối hàn P
SR
hoặc ΔG, theo trang 66 và 67 tập 2 [1] ta có
∆G = 10C + Cr + 3,3Mo + 8,1V – 2 = 10.0,24 + 0,25 – 2 = 0,65
∆G < 2 → thép không bị nứt do ram.
Theo bảng 14[3] ta có j = 50÷85 → j nằm trong giới hạn cho phép
Với đường kính dây d = 3,2 mm theo bảng 10[3] ta có hằng số N =
(12÷16).10
3
lấy N = 15.10
3
Theo công thức 6-4[3] tốc độ hàn:
V
h
=
h
I
N
=
450
10.15
3
= 33 m/h = 9,16 mm/s
Theo công thức 6-5[3] điện áp hàn:
13
U
h
= 20 +
h
I
d
5,0
3
10.50
−
Trên hình 22[3] tìm được hệ số
d
α
= 16 g/A.h
Theo công thức 5-11[3] diện tích tiết diện ngang của kim loại là:
F
dl
=
h
hd
V
I
γ
α
3600
.
=
6,91.8,7.3600
450.16
= 0,28 cm
2
= 28 mm
2
Chiều cao mối hàn được tính theo công thức 2-25 [3]
)(26,3
77,11.73,0
28
73,0
mm
b
2
.0.509 =59,37 mm
2
Gi¶ sö mèi hµn ®îc hoµn thµnh sau mét líp th× chiÒu réng cña nã lµ:
b = 2.10,08.
2/
α
tg
+2,5.2 = 16 mm
Nếu lấy hình dạng mối hàn ψ
m-h
= 10 thì diện tích tiết diện ngang của phần lồi
mối hàn là:
F
1
= 0,73.b.c = 0,73.
hm
b
−
ψ
2
= 0,73.
10
16
2
= 18,69 mm
2
Như vậy diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp bằng:
F
d
α
= 17 g/A.h
Theo công thứ 5-11[3], tốc độ hàn bằng:
V
h
=
s
F 3600
565.17
γ
= 6,8 mm/s = 0,68 cm/s
Theo công thức (5-5) điện áp hàn bằng :
15
U
h
= 20 +
h
I
d
5,0
3
10.50
−
=20 +
565
4
10.50
5,0
3−
2
Để đơn giản cho việc tính toán ta coi diện tích các lớp hàn sau bằng nhau. Khi
đó số lớp hàn là:
n =
n
s
F
F
=
3,50
6,50
= 1
Vậy chúng ta cần hàn 2 lớp để đảm bảo yêu cầu.
Hình 2.2: Số lớp hàn
Theo bảng 3.40[6] ta có bảng chế độ công nghệ hàn:
Lớp hàn
d
mm
I
h
A
U
h
V
V
h
mm/s
1 3.2 450 32 9,16
2 4 565 34 6,8
2.2.3. Các thông số kỹ thuật bổ sung của các quá trình hàn đã chọn.
của khí chụp ),
- Thời gian tác dụng của khí bảo vệ trước và sau khi hồ quang hoạt
động.
• Kỹ thuật hàn
- Kỹ thuật gây hồ quang tiếp xúc:
1. Bật dòng điện hàn; giữ mỏ hàn ở tư thế nằm ngang cách bề mặt
vật hàn khoảng 50 mm
2. Quay nhanh đầu điện cực trên mỏ hàn về phía vật hàn cho tới
khoảng cách 3 mm, tạo thành góc khoảng 75
0
hồ quang sẽ tự hình
17
thành do hoạt động của bộ gây hồ quang tần số và điệ áp cao có sẵn
trong thiết bị hàn.
- Kỹ thật kết thúc hồ quang: Để kết thúc hồ quang , có thể đưa điện
cực về tư thế nằm ngang . Thiết bị hàn cũng có thể được trang bị
điều khiển từ xa để gây hồ quang , thay đổi cường độ dòng điện hàn
và kết thúc hồ quang mà không cần thông qua chuyển động của mỏ
hàn.
- Chế độ làm việc 2 nhịp và 4 nhịp (2T/4T) của mỏ hàn :
Chế độ làm việc 2 nhịp (2T,tức là chỉ ấn công tắc 2 lần trong 1
lượt hàn )
- Kỹ thuật hàn mối hàn giáp mối :
+ Sau khi gây hồ quang, giữ mỏ hàn ở góc 75
0
so với bề mặt vật
hàn
+ Nung điểm bắt đầu hàn bằng cách cho mỏ hàn xoay tròn cho tới
khi thấy xuất hiện vũng hàn
+ Khi vũng hàn sáng và lỏng , dịch chuyển chậm và đều mỏ hàn
Độ bền kéo
tối thiểu
MPa
Giới hạn chảy
tối thiểu
MPa
Độ dãn dài
tương đối
%
Ar + 500 416 22
CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO PHÔI HÀN
3.1. Xác định hình dáng, kích thước của tất cả các chi tiết hàn.
Hình 3.1: Bản vẽ chi tiết vật hàn.
Từ hình vẽ ta thấy bình chứa gồm 3 phần chính: thân bình, đáy bình và
chân đế.
- Thân bình ta chọn phôi tấm vì chiều dài và đường kính thân bình khá lớn
nên việc chế tạo bằng các phương pháp khác như: đúc, gia công cắt gọt, gia
công áp lực đều không hợp lý.
19
- Đáy bình được chế tao từ phôi tấm sau đó tiến hành rèn(dập vuốt) theo biên
dạng và kich thước yêu cầu.
- Do đế của ta không yều cầu về khả năng chịu áp suốt nên ta chọn phương
pháp chế tạo là đúc.
Thống kê số lượng các chi tiết của một sản phẩm hoàn chỉnh:
TT Tên chi tiết hàn Số lượng Loại phôi sẽ chọn
1 Thân bình 1 Phôi tấm, chiều dày 12 mm
2 Đáy bình 2 Phôi tấm, chiều dày 12 mm
3 Chân đế 1 Phôi đúc
3.2. Khai triển phôi cho các chi tiết hàn.
trong đó:
S = П.D.h + 2 П.R.h’
S” = П.D’
2
/4
→ Dh + 2Rh’ = D’
2
/4
→ D’ =
)'2'(4 RhhD +
= 2
)141.250.2159.450( +
= 754 mm
Để chế tạo phôi ta chọn trị số mạch nối phôi tấm cuộn kích thước như
phôi chế tạo chi tiết thân bình. Xếp hình sản phẩm theo kiểu song song như
hình vẽ sau:
Hình 3.5: Bản vẽ xếp hình sản phẩm
3.4. Lấy dấu và đánh dấu phôi.
Do ta tiến hành trên các máy dập nên việc lấy dấu và dánh dấu phôi
không cần vì việc tính toán phôi đã được xác định bằng khuông và cữ phôi.
3.5. Cắt phôi
3.5.1.Phân tích, lựa chọn phương pháp cắt phôi.
Ta sản xuất kiểu hàng khối nên lựa chọn phương án cắt phôi đảm bảo
năng suất và chất lương là khá quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất
lượng và thời gian chế tạo binh chứa do vây các phương pháp cắt phôi là:
- Thân bình ta cắt bằng máy cắt bằng cưa.
22
- Đáy bình ta cắt bằng khuôn.
3.5.2. Xác định các thông số chế độ cắt phôi.
Lực cắt P
hàn ở một mặt vát theo kiểu chữ V.
24
Hình 3.9: Bản vẽ kích thước mép hàn
Để ngăn ngừa nứt tầng giảm ứng suất tập trung, hơn nữa bình chứa oxi chịu
áp lực lớn phải làm đều hệ số tác động lực vào các mối hàn
Lưu ý chất lượng mép hàn phải thẳng đủ kích thước
- Nếu thiếu kích thước thì không đủ lượng mối hàn làm giảm sức chịu lực
- Nếu thừa làm cho khả năng chịu lực của kim loại đó giảm đi
3.7.2. Lựa chọn phương pháp và thiết bị tạo mép hàn
Vát mép với phoi dày 10mm ta lựa chọn thiết bị máy vát mép chuyên dùng
Bevel
Để đạt được kích thước theo yêu cầu và không làm cong vênh phôi hàn
Hình 3.10: Máy tạo mép hàn
CHƯƠNG 4: GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH KẾT CẤU HÀN
4.1. Phân tích, lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn
25
Copyright: Tài liệu đại học ©