Nghiên cứu xây dựng công nghệ, thiết bị phục hồi piston giảm xóc xe tải nặng bằng phương pháp hàn bán tự động dưới lớp thuốc và khí CO2

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.27 MB, 63 trang )

7868
19/4/2010

Hµ Néi, th¸ng 02 - 2010

BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -2- PHÒNG VẬT LIỆU

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ
***

BÁO CÁO TỔNG KẾT

®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

Hµ Néi, th¸ng 02 - 2010

BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -3- PHÒNG VẬT LIỆU
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV
o0o

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

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

CHỦ NHIỆM : DƯƠNG ĐÌNH HÙNG
Kỹ sư : Vật liệu học và nhiệt luyện - Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV.

CÁC CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN

TT HỌ VÀ TÊN
HỌC HÀM, HỌC VỊ,
CHUYÊN MÔN
ĐƠN VỊ
CÔNG TÁC
1
ĐỖ THẾ NGẦN Kỹ sư Chế tạo máy Viện CKNL & Mỏ - TKV
2
PHẠM HÀ TRUNG Kỹ sư Chế tạo máy -nt-
3
NGUYỄN XUÂN TÙNG Kỹ sư Tự động hóa -nt-
4
ĐÀO HỒNG QUÂN Kỹ sư Tự động hóa -nt-
5
NG PHẠM TUYẾT ANH Kỹ sư Chế tạo máy -nt-

1.1.3. Nguyên lý, cấu tạo và điều kiện làm việc 10
1.1.4. Các dạng hư hỏng thực tế thường gặp của cụm giảm xóc trong quá trình
làm việc 11
1.1.5. Phân tích và lựa chọn công nghệ phục hồi 18
Chương 2. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ HÀN KIM LOẠI 20
2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH HÀN KIM LOẠI
2.1.1. Lịch sử phát triển ngành hàn thế giới
2.1.2. Lịch sử phát triển ngành hàn ở Việt Nam
2.2. BẢN CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN C
ỦA
HÀN KIM LOẠI
2.2.1. Bản chất
2.2.2. Đặc điểm
2.2.3. Ứng dụng 21
2.2.4. Khái niệm cơ bản về hàn kim loại
2.2.5. Phân loại các phương pháp hàn 23
2.3. HÀN HỒ QUANG TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ 25
2.3.1. Các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ
2.3.2. Đặc đ
iểm cơ bản của các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ
2.3.3. Các loại khí thường dùng bảo vệ khi hàn
2.3.4. Dây hàn 28
2.3.5. Thiết bị hàn 29
2.3.6. Chế độ hàn trong môi trường khí bảo vệ 30
2.3.7. Hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc hàn 32
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -6- PHÒNG VẬT LIỆU
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 35

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

56

Chương 5. KẾT LUẬN CHUNG 57
5.1. VỀ MẶT Ý NGHĨA KHOA HỌC KỸ THUẬT
5.2. VỀ MẶT HIỆU QUẢ KINH TẾ
5.3. KIẾN NGHỊ

BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -7- PHÒNG VẬT LIỆU
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 60
I. CÁC CHỨNG CHỈ KIỂM TRA
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
III. BẢN VẼ CHI TIẾT VÀ BẢN VẼ CHUNG
IV. TÀI LIỆU KHÁC

lêi nãi ®Çu
o0o

Trước sự phát triển của các ngành kinh tế trong cả nước, nhiều Tập Đoàn, Tổng
Công ty, Công ty nhập và sử dụng nhiều thiết bị của các nước trên thế giới. Trong quá
trình vận hành và làm việc các thiết bị này sẽ bị hư hỏng theo thời gian. Đòi hỏi phải
thay thế chi tiết hoặc cụm chi tiết mới đảm bảo tính năng làm việc của thiết bị. Để giải
quyết hiện trạng trên đặt ra cho các Viện, Công ty cơ khí chuyên gia công chế tạo các
chi tiết, cụm chi tiết, các Công ty thương mại hai hướng giải quyết, khắc phục:
Hướng thứ nhất : Nhập các chi tiết, cụm chi tiết của nước ngoài về thay thế.
Hướng thứ hai : Chế tạo, phục hồi lại các cụm chi tiết trên dựa vào thiết bị, nguyên
vật liệu, con người trong nước.
Đối với các thiết bị
nhập nước ngoài nhất là các nước tư bản giá thành cao, phải
mua bằng ngoại tệ, thời gian chờ đợi lâu.
Để giải quyết vấn đề này cần dựa vào thiết bị sẵn có, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ
thuật, đội ngũ kỹ sư và công nhân lành nghề trong nước trên cơ sở nghiên cứu điều kiện
làm việc, lựa chọn nguyên vật liệu và lập quy trình công nghệ
gia công chế tạo đưa ra
được các giải pháp đảm bảo yêu cầu làm việc của chi tiết, cụm chi tiết về chất lượng,
thời gian, giá thành hạ, kích thích gia công chế tạo trong nước.
Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu khoa học này trên cơ sở nghiên cứu phục hồi
cụm piston giảm xóc của xe tải hạng nặng, nhóm đề tài có nghiên cứu xây dựng công
nghệ, thiết bị bằng phương pháp hàn bán tự động dưới lớp thu
ốc và khí CO
2
nhằm mục
đích nâng cao năng suất chất lượng bề mặt của cụm chi tiết trên nhờ vậy sẽ tăng tuổi

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

Việt Nam không ngừng tăng lên hàng năm, đòi hỏi các thiết bị trong lĩnh vực khai thác
và vận chuyển than của các mỏ phải hoạt động với công suất cao mới đáp ứng được tình
hình đó. Trong số các thiết bị vận chuyển than đa số là các xe ô tô vận tải hạng nặng
nhập từ các nước Liên Bang Nga, Nhật, Mỹ
, Thụy Điển do Việt Nam chưa chế tạo
được. Các xe ô tô vận tải hạng nặng do tính chất công việc có tải trọng lớn, hoạt động
trên địa hình phức tạp, thời gian hoạt động liên tục nên các chi tiết và cụm chi tiết theo
thời gian sẽ hư hỏng cần chế tạo, phục hồi để thay thế. Số lượng các xe ô tô vận tải
nặng của các hãng KOMATSU, CATEPILA, KOCKUM ở các mỏ lớ
n như Cọc Sáu,
Cao Sơn, Hà Tu tính đến tháng 12/2008 khoảng gần 150 xe, trong các chi tiết cần thay
thế và phục hồi có cụm giảm xóc của các xe trên, chỉ cần tính 01 quý phục hồi một lần,
một năm số lượng này sẽ lên tới 400 ÷ 500 cụm (Piston giảm xóc chiếm 85% ÷ 90%, xi
lanh giảm xóc từ 5% ÷ 10%).
Một số các Công ty cơ khí của Than, Công ty Cơ khí Hà Nội đã tiến hành cùng
với một số Viện tiến hành ph
ục hồi cụm chi tiết này song chất lượng sản phẩm, tuổi thọ,
thời gian bảo hành chưa cao so với cụm phụ tùng nhập của chính hãng, năng suất thấp.
Chính vì vậy, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV tập trung nghiên cứu phục
hồi cụm giảm sóc để đáp ứng được yêu cầu phục vụ sản xuất ở các mỏ khai thác lộ
thiên.
Công nghệ phục hồi ngoài vi
ệc đưa các cụm giảm xóc về kích thước ban đầu, còn
sử dụng công nghệ hàn dưới lớp thuốc và khí bảo vệ CO
2
thay cho phương pháp hàn tay
để nâng cao năng suất, chất lượng bề mặt nhằm tăng thời gian sử dụng của cụm chi tiết
này.
Trong đề tài nghiên cứu khoa học lần này, nhóm đề tài đã tự trang bị thêm máy hàn
bán tự động CO

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

- Trên xe vận tải hạng nặng trong hệ thống treo thường bố trí 04 cụm giảm xóc
trên hình 1:

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

trái hoặc sang phải.
Nguyên lý hoạt động của các cụm giảm xóc được mô tả ở hình 2

Hình 2.
Hoạt động của cụm giảm xóc trước và sau
khi ô tô di chuyển trên mặt phẳng gồ ghề.

1.1.3 Nguyên lý, cấu tạo và điều kiện làm việc
Phần này được trình bày rõ ở báo cáo tổng kết đề tài mang mã số 04NN/05:
Nghiên cứu phục hồi cụm giảm xóc của xe ô tô tải hạng nặng HD của hãng
KOMATSU Nhật Bản.
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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.

- Đế bị cào xước vết xước dọc, các vai lắp bạc phíp bị vẹt gờ từ 1÷4mm
- Đáy bị lõm trên mặt phẳng tiếp xúc.
- Các viên bi giữa thân và đế bị mất, mòn.
Các dạng hư hỏng trên không tập trung trên một sản phẩm.
1.1.4.2 Đối với xilanh giảm xóc:
- Bị méo theo đường kính.
- Đường kính trong của xilanh bị cào xước thành vết xước dọc và ngang như
piston.
- Cổ bị mòn hết rãnh phanh.
- Các lỗ lắp bu lông mòn hết ren.
1.1.4.3 Nguyên nhân gây ra các dạng hư hỏng
- Đường xấu.
- Tải trọng phân bố không đều nhất là chở đất đá.
- Thời gian làm việc liên tục trong 3 ca.
- Chế độ bảo dưỡng khi hết ca làm việc.
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -13- PHÒNG VẬT LIỆU
Những hư hỏng thường gặp nhất còn cụ thể nội dung và hình ảnh của sản phẩm
hư hỏng được trình bày ở hình 3÷12 là piston giảm xóc và hình 13 là xilanh giảm
xóc.

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 5. Lỗ cổ piston bị mòn lệch sang trái

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 11. Thân piston giảm xóc bị vào thành vết xước dọc và bong từng mảng

BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -18- PHÒNG VẬT LIỆU

Hình 12. Đế piston giảm xóc bị cào xước thành rãnh dọc
trong quá trình làm việc

Hình 13. Xilanh giảm xóc bị rỗ, xước trong quá trình làm việc
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -19- PHÒNG VẬT LIỆU
1.1.5 Phân tích và lựa chọn công nghệ phục hồi
Việc phân tích và lựa chọn công nghệ phục hồi cụm giảm xóc được mô tả trong
đề tài mã số 04NN/05, ở đây lựa chọn theo công nghệ thứ 3 hiện đang sử dụng có
độ tin cậy nhất. Chủ yếu là hàn kim loại.

Hình 14.
Công nghệ phục hồi cụm giảm xóc
HÀN
- Hàn hồ quang điện
bằng que hàn.
- Hàn bán tự động
khí bảo vệ CO
2

- Hàn bán tự động
dưới lớ
p
thu
ố
c hàn.
TIỆN
NGUỘI

MÀI

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.

Những năm tiếp theo hàng loạt các phương pháp hàn nối được ra đời như hàn
bằng tia điệ
n tử, hàn siêu âm, hàn ma sát… Hiện nay trên thế giới có khoảng 120
phương pháp hàn khác nhau đang được ứng dụng.
2.1.2. Lịch sử phát triển ngành hàn ở Việt Nam.
- Từ xa xưa ông cha ta đã biết sử dụng hàn để làm các dụng cụ cần thiết cho đời
sống, làm đồ thủ công mỹ nghệ.
- Sau cách mạng tháng 8 năm 1945, đặc biệt sau hoà bình năm 1954. Ngành hàn
được nhà nước quan tâm và thực sự phát triển nhất là sau thời kỳ đổi mớ
i. Hiện
nay chúng ta có đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công nhân hàn lành nghề
được đào tạo chính quy ngày càng đông đảo. Về cơ bản vẫn sử dụng thiết bị của
nước ngoài, ứng dụng công nghệ hàn vào các ngành công nghiệp của Việt Nam
như xây dựng, ôtô, cơ khí, tàu thủy…

2.2. BẢN CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, ỨNG DỤNG VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA
HÀN KIM LOẠI.
2.2.1. B
ản chất.
Hàn là phương pháp công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử thành một liên kết bền
vững không tháo rời. Việc nối này được thực hiện bằng nguồn nhiệt để nung chỗ
nối đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc dẻo). Sau đó kim loại lỏng tự kết tinh
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -22- PHÒNG VẬT LIỆU
hoặc dùng áp lực ép (ứng với trạng thái dẻo) để các phần tử liên kết với nhau tạo
thành mối hàn.
2.2.2. Đặc điểm.
- Liên kết hàn là liên kết cứng không thể tháo rời được.

- 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)

Trong đó: I - Cường độ dòng điện hàn (A)
U - Điện áp hàn (V)

η
- Hệ số hiệu suất đốt nóng
Đối với hàn tay
η
= 0,7
÷
0,87
Đối với hàn tự động
η
= 0,8
÷
0,95
2.2.4.2. Quá trình luyện kim trong hàn điện hồ quang.
Hiện tượng này xảy ra trong quá trình hàn khác với hiện tượng luyện kim
thông thường ở những điểm sau:
- Nhiệt độ rất cao ở các cực anốt, katốt và trong vùng cột hồ quang.
BÁO CÁO TỔNG KẾT Nghiên cứu công nghệ bằng phương pháp hàn

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
VIỆN CKNL VÀ MỎ - TKV -23- PHÒNG VẬT LIỆU
«x
y
hãa
- Vùng kim loại hàn có thể tích nhỏ và thời gian tồn tại ở trạng thái lỏng rất
ngắn.
- Các tác động lý hoá của kim loại que hàn nóng chảy với các chất khí xung
quanh, xỉ lỏng và kim loại cơ bản ngay từ thời điểm dy chuyển nhập vào vùng kim

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

nguyên công hàn một cách dễ dàng, không đòi hỏi ph
ải nguyên công phụ trợ nào
trước hoặc sau khi hàn.
+ Kim loại hàn được gồm kim loại khi hàn dùng que hàn lớn hơn bình thường,
dòng điện hàn lớn và tốc độ hàn chậm hoặc phải giữ nhiệt trước khi hàn.
+ Kim loại khó hàn là kim loại phải áp dụng những bước công nghệ như đối
với kim loại hàn được và phải áp dụng những nguyên công phụ trợ như nhiệt
luyện sau khi hàn.
+ Kim loại không hàn được: Không cho phép liên kết bằng nguyên công hàn
mặc dù đã áp dụng tất cảc các phương pháp phụ trợ.
Ngoài ra người ta có thể phân biệt tính hàn như tính hàn luyện kim, tính hàn
công nghệ và tính hàn kết cấu.
+ Tính hàn luyện kim phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc, tổng thể tích
rỗ hơi, số lượng tạp chất, ứng suất riêng của kim loại. Được xác định bằng công
thức trên cơ sở thành phần hóa học của nó thông qua xác định lưu lượng cacbon
trong thành phần kim lo
ại (Sách Công nghệ Hàn kim loại - Phạm Văn Tỳ)
15
CuNi
5
VMoCr
6
M
CC
n
E
+
+
+
+

++=
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:

%60,0
%40,0
%35,0
≤+++
≤+
≤+
VMoCrC
VC
CrC

%3
%40,1
≤+
≤
+
NiC
MnC

%1,0
%50,0
≤+
≤
+
SP
MoC

(Thân của piston và xilanh giảm xóc qua phân tích thành phần hóa học
tương đương với thép 45)
+ Tính hàn công nghệ phụ thuộc vào phương pháp hàn, cường độ hàn,
đường kính que hàn, dây hàn, tốc độ hàn, nhiệt độ môi trường, kỹ thuật thao

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.)

Trích đoạn

Thiết bị hàn

Nghiên cứu xây dựng công nghệ, thiết bị phục hồi piston giảm xóc xe tải nặng bằng phương pháp hàn bán tự động dưới lớp thuốc và khí CO2

Trích đoạn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về