Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
LI NểI U
Trong các ngành kĩ thuật cơ khí hiện nay, ngành hàn giữ một vai trò rất quan
trọng, nhất là trong công cuộc công nghiệp hoá- hiện đại hoá ở nớc ta hiện
nay.Ngành hàn đã và đang đơc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành kĩ thuật
nh: làm kết cấu nhà xởng, xây dựng công trình, lắp ghép các chi tiết, đắp tạo các
trục, phục hồi các chi tiết máy sau một thời gian làm việc, với nhiều tính năng u
việt, năng xuất chất lợng cao trong thời đại ngày nay, với trình độ khoa học ngày
càng phát tiển mạnh mẽ,thì ngành hàn đã đợc cung cấp, nâng cấp các trang thiết bị
hiện đại để đáp ứng đợc tốt các yêu cầu kĩ thuật.
Ơ trong các trờng dạy nghề lớn, nhất là trờng ĐHSPKT Hng Yên đã áp dụng
đợc phơng châm, học đi đôi với thực hành và sản xuất, với nhiều máy hàn hiện đại
nhằm nâng cao chất lợng giảng dạy và tay nghề cho ngời thợ hàn . Với em là
một sinh viên trong trờng, sau nhiều năm học em đã đơc các thầy cô trong khoa,
đặc biệt là các thầy trong tổ bộ môn đã tận tình dạy bảo, truyền đạt cho em một l-
ợng kiến thức cũng nh kinh nghiệm về nghề hàn để đem kiến thức đó để phục vụ
đất nớc. Để tổng tổng kết lại những kiến thức về lý thuyết cũng nh quá trình thực
tập sản xuất trên xởng, em đã đợc các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án thiết
kế Vỏ bộ phận điều chỉnh để giữ cho áp suất hơi trong nồi hơi không đổi, áp suất
làm viêc là 5at. Qua thời gian tìm tòi, nghiên cứu, học hỏi và với vốn kiến thức
chút ít của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là
thầy Nguyễn Minh Tân đã trực tiếp hớng dẫn chúng em, đến nay đồ án của em đã
hoàn thành. Đây là lần đầu em làm đồ án công nghệ, nhng với lợng kiến thức còn
yếu kém về nhiều mặt, em không thể tránh khỏi những vớng mắc và thiếu sót kính
mong thầy và các thầy trong tổ bộ môn chỉ bảo và cho em các ý kiến đóng góp để
em hoàn thành tốt đồ án của mình và cho em thêm chút kinh nghiệm về nhiều mặt.
Em xin trân thành cảm ơn!
1
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
đồ án môn học
Công nghệ hàn điện nóng chảy
Xây dựng quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu nh hình vẽ
2
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Mục Lục
Lời nói đầu 1
CHƯƠNG I: PHÂN TíCH KếT CấU 3
1. Chi tiết số 1 5
3
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
2. Chi tiết số 2 5
3. Chi tiết số 3 6
4. Chi tiết số 4 7
5. Chi tiết số 5 7
6. Chi tiết số 6 8
7. Chi tiết số 7 8
CHƯƠNG II: chọn vật liệu và QUY TRìNH CÔNG NGHệ CHế Tạo
các CHI tiết 9
1. Chọn vật liệu cơ bản 9
2. Quy trình chế tạo các chi tiết 12
2.1. Chi tiết số 1 12
2.2. Chi tiết số 2 12
2.3. Chi tiết số 3 18
2.4. Chi tiết số 4 21
2.5. Chi tiết số 5 22
2.6. chi tiết số 6 25
2.7. Chi tiết số 7 26
CHƯƠNG III: CHọN PHƯƠNG PHáP HàN 28
CHƯƠNG IV: CHọN VậT LIệU HàN Và THIếT Bị HàN 28
CHƯƠNG V: Chọn liên kết hàn 30
CHƯƠNGVI:Tính toán chế độ hàn và kích thớc mối hàn. 1.Chế
độ hàn giáp mối 32
1.1. Đờng kính que hàn 32
1.2. Số lớp hàn 32
4
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
1.3. Cờng độ dòng điện hàn 33
1.4. Điện áp hàn 34
1.5. Tốc độ hàn 34
1.6. Năng lợng đờng 35
2. Chế độ hàn góc 36
2.1. Đờng kính que hàn và số lớp hàn 36
2.2. Cờng độ dòng điện hàn 40
2.3. Điện áp hàn 41
2.4. Tốc độ hàn 41
2.5. Năng lợng đờng 42
CHƯƠNGVII: Xác định thành phần hoá học của mối hàn 43
CHƯƠNGVIII: Kiểm tra cơ tính của liên kết hàn 46
CHƯƠNG IX: lậP QUY TRìNH CÔNG NGHệ Để CHế TạO CHI TIếT 49
CHƯƠNG X: chọn đồ gá 50
CHƯƠNG XI: chọn phơng pháp kiểm tra kết cấu chế tạo 51
CHƯƠNG I:PHÂN TíCH KếT CấU
Vỏ của bộ phận điều chỉnh áp suất trong nồi hơi làm việc với áp suất là 5at gồm
có7 chi tiết, ta thấy các chi tiết đợc liên kết với nhau bằng các mối hàn. Vì làm việc
ở điều kiện này do đó các chi tiết phải đảm bảo đợc các yêu cầu sau:
Các mối hàn phải đảm bảo về hình dáng và kích thớc.
5
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Phải đảm bảo độ bền chắc trong khi làm việc.
Đảm bảo mối hàn không bị nứt nóng, nứt nguội trong khi làm việc ở mọi
nhiệt độ.
Phải đảm bảo mối hàn không bị ăn mòn, hoen rỉ khi làm việc.
1. Chi tiết số 1
Là một chi tiết trụ rỗng có chiều dài là 150mm,chiều dày ống là 5mm,có đờng
kính ngoài là 70mm.
Gồm có 1 chiếc
Nó làm nhiệm vụ dẫn không khí từ bên ngoài vào trong chi tiết số 2
Nó đợc nối với thân số 2 bằng mối hàn vòng khép kín
2. Chi tiết số 2
Có dạng hình trụ có hình dạng và kích thớc nh hình vẽ
6
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Gọi là thân ,gồm có một chiếc
Thân kết nối các chi tiết lại với nhau,làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao và chịu áp
suất 5at,
Có tác dụng giữ áp suất không đổi
Nó liên kết với các chi tiết khác bằng các đờng hàn
3. Chi tiết số 3
7
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Gọi là nắp thân. Số lợng một chiếc
Nó có nhiệm vụ lắp kín thân số 2,làm việc ở nhiệt độ cao và chịu áp suất
Nó liên kết với thân bằng mối hàn vòng khép kín
4. Chi tiết số 4
Là một ống trụ rỗng có kích thớc và hình dạng nh hình vẽ
Nó có nhiệm vụ tơng tự nh chi tiế số 1
Sô lợng gồm 1 chiêc
Nó liên kết với chi tiết số 3 bằng liên kết hàn vòng
5. Chi tiết số 5
Gọi là đáy thân
Có hình dạng và kích thớc nh hình vẽ
Có số lợng một chiếc
8
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Làm việc ở nhiệt độ cao,chịu áp suất,
Có tác dụng giữ nhiệt và ổn định áp suất
Nó đợc liên kết với thân bằng các liên kết hàn vòng khép kín
6. Chi tiết số 6
Số lợng có 3 chiếc có kích thớc và hình dạng nh hình vẽ
Đợc liên kết với chi tiết thân số 2 bằng các đờng hàn
Làm việc trong điều kiện chịu lực
7. Chi tiết số 7
Số lợng có một chiếc có hình dạng và kích thớc nh hình vẽ
Có nhiêm vụ luân chuyển không khí vào và ra khỏi thân
Nó đợc liên kết với chi tiết số 5 bằng liên kết hàn
9
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
CHƯƠNG II: chọn vật liệu và QUY TRìNH CÔNG NGHệ CHế
Tạocác CHI tiết.
1. Chọn vật liệu cơ bản
+ Vỏ của bộ phận điều chỉnh để giữ cho áp suất hơi trong nồi không đổi gồm 7
chi tiết, mỗi chi tiết có chức năng, điều kiện làm việc khác nhau. Do đó phải căn
cứ vào yêu cầu kĩ thuật của kết cấu, điều kiện làm việc của từng chi tiết, để chọn
vật liệu cơ bản hợp lý, đảm bảo về các yêu cầu về chất lợng tốt, dễ chế tạo và có
làm việc tốt.Tức là phải đảm bảo hai chỉ tiêu quan trọng đó là giá thành và chất l-
ợng sản phẩm.
+Dựa vào hình dáng của các chi tiết hàn, ta thấy các chi tiết hàn đợc chế tạo từ
các vật liệu dạng tấm và vật liệu dạng ống và đợc chế tạo bằng phơng pháp hàn,
dập.
+Vì áp suất làm việc là 5at, do đó chi tiết có nhiệm vụ giữ áp suất trong nồi hơi
luôn ổn định ở 5at.Từ các yêu cầu đó ta phải chọn vật liệu có các yêu cầu sau:
- Về đặc tính:Vật liệu chế tạo phải có độ bền cao, tính dẻo tốt, chịu đợc
nhiệt độ cao và áp suất tối thiểu là 5at.
- Về tính hàn :Vật liệu hàn phải có tính hàn tốt,Có khả năng chống ăn
mòn, không bị rỉ trong mọi điều kiện, (VD: thép các bon chất lợng th-
ờng: CT3, CT38, BCT38, ).
- Chất lợng mối hàn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật là: không bị nứt,
không bị rỗ xỉ, rỗ khí, có tính bền nhiệt và chịu đợc áp suất tối thiểu là
5at.
- Về kinh tế: Phải đảm bảo về kinh tế trong quá trình chế tạo và quá
trình hàn.
+ Vì yêu cầu của chi tiết trong khi làm việc có áp suất là 5at
Ta có: 1at = 9,81.10
4
N/m
2
10
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
5at = 5.9,81.10
4
=49,05.10
4
N/m
2
=49,5 .10
-2
N/mm
2
+ Khi làm việc chi tiết phải chịu áp suất tối đa là 5at do đó để đảm bảo
chọn đợc vật liệu để làm chi tiết ta tính ra ứng suất lớn nhất của tình chi
tiết rồi so sánh với giới hạn bền của thép sao cho ứng suất lớn nhất của
từng chi tiết không vợt quá giới hạn bền của thép . Từ đó ta tìm ra đợc vật
liệu phù hợp.
Theo phơng trình Laplace ta có: (1)
Trong đó
k
: bán kínhkinh tuyến (
k
= )
v
: bán kính vĩ tuyến (
v
=a)
:ứng suất vĩ tuyến
:ứng suất kính tuyến
11
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
2a: đờng kính thành ống(a=385mm)
Từ phơng trình (1) ta có:
Phơng trình cân bằng với một phần vỏ mỏng:
Pa
2
=
K
.2a
K
= = = 19,05N/mm
2
Ta thấy ứng suất này là lớn nhất của chi tiết .Căn cứ vào yêu cầu liên kết
bằng phơng pháp hàn, làm việc ở nhiệt độ cao và đảm bảo về cơ tính,
thành phần hoá học của thép ta thấy thép BCT38(TCVN 1695-75)
Thép này tơng đơng với: BCT3CII của NGA
A36 (ASTM) của Mĩ
Q235A( GB700-88) của Trung Quốc
Đạt yêu cầu và thép đó rất thông dụng trên thị trờng và giá thành không
cao.
Tra bảng2-III trang 221 sách hớng dẫn đồ án ta có cơ tính của
thépBCT38.
Nhãn hiệu thép
Độ bền
( )
2
mm
N
C
Giới hạn chảy
2
mm
N
C
độ dãn dài
tơng đối.
BCT38 380- 490 250 26%
Tra bảng1-III trang 219 sách hớng dẫn đồ án ta có thành phần hoá
học của thép BCT38.
12
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Nhãn hiệu thép TCVN C(%) Mn(%) Si(%) P(%) S(%)
BCT38 1695-75
0,14-0,22
0,40-0,65 0,12-0,30 <0,04 <0,05
2. Quy trình chế tạo các chi tiết.
Vỏ của bộ phận điều chỉnh để giữ cho áp suất hơi trong nồi hơi không đổi có 7 chi
tiết khác nhau do đó quy trinh chế tao các chi tiết là khác nhau
2.1. Chi tit s 1
Đây là ống trụ thép co đờng kính trong , đờng kính ngoài
Và có chiều dài là 150mm. Ông thép này có sẵn trên thị trờng ta có thể mua sau
đó cắt trực tiếp chi tiết với kích thớc đúng yêu cầu.
Ta dùng ca để cắt , trớc khi cắt ta phải vạch dấu sẵn chi tiết với chiều dài 151
mm(để lợng d là 1mm để ta gia công cơ lại sau khi cắt để đạt độ chính xác).
Sau khi kiểm tra đờng kính và cắt chiều dài chi tiết xong ta đợc chi tiết có hình
dạng.
2.2. Chi tiết số 2( thân)
Là một ống trụ tròn có chiều cao 1500mm.
13
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
đờng kính ngoài
đờng kính trong
Do chi tiết có đờng kính tơng đối lớn và chiều dày là 5mm,để chế tạo đợc
chi tiết số 4 ta phải dùng phơng pháp lốc trên máy 3 trục : 2 trục đỡ và một
trục ép.Vật liệu dùng là thép tấm.
+Ta khai triển phôi chi tiết số 4.
Đờng kính trung bình của phôi
2
tn
tb
dd
d
+
=
. Sách khai triển hình gò
Trong đó d
n
: Đờng kính ngoài
d
t
: Đờng kính trong
Chiều dài phôi : Lp =
.d
tb
= 3,14.765=2402,1(mm).
Phôi của chi tiết số 4 là hình chữ nhật có chiều rộng là 1500mm và chiều
dai 2402,1mm.
14
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Để tạo đợc phôi có kích thớc nh vậy ta chọn phơng pháp cắt bằng ngọn lửa
khí (oxy+ khí ga) từ vật liệu là thép tấm có chiều dày là 5mm.
Mục đích của việc chọn khí cháy là ga bởi so voi axetylen thì năng xuất
không cao bằng nhng so về kinh tế lại rẻ hơn nhiều mà mép cắt vẫn đảm
bảo độ phẳng.
Khoảng cách cắt hợp lý nhất giữa đầu mỏ cắt và chi tiết cắt đợc tra theo
bảng trang 200 sách Cẩm nang hàn.
Khoảng cách cắt(mm) 2
ữ
3
Chiều dày tấm cắt(mm) 3
ữ
10
Chế độ cắt đợc tra theo bảng 57 trang 203 sách cẩm nang hàn
Chiều dày tấm cắt(mm) 5
Ap suất khí cắt(kg/cm )(gas) 0,1-0,5
Ap suất o xy(kg/cm
2
)
3,5
Cỡ đầu ngoài 1
Cỡ đầu trong 2
Chiều rộng cắt(mm) 3
Tốc độ cắt(mm/p) 540
ữ
550
15
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Trớc khi cắt ta phải dùng thớc và vặch dấu vặch phôi có chiều dài
2402,1+2=2404,1mm và chiều rộng 1502mm(lấy thêm 2mm do có chiều
rộng rãnh cắt khi cắt)
Khi vạch dấu xong ta làm sạch chỗ vạch dấu bằng ngọn lửa khí mạnh rồi
mới tiến hành cắt.
Khi cắt ta đặt đầu mỏ cắt vào đúng đờng vạch dấu để cắt cho chính xác.
Khi cắt xong ta đợc phôi có lợng d là 0,5mm ta tiến hành gia công để hoàn
thiện phôi.
Khi cắt đợc phôi ta tiến hành lốc trên máy 3 trục.W11Y 16 x 2500
Thông số kỹ thuật :
Các thông số kỹ thuật Đơn vị
W11Y 16 x 2500
Chiều dày tối đa của tôn mm 16
Chiều rộng tối đa của tôn mm 2500
Tốc độ lốc mm/p 4
Đờng kính tối thiểu của ống
cuốn
mm 700
Đờng kính trục trên mm 280
Đờng kính trục dới mm 250
Khoảng cách giữa hai trục
dới
mm 360
Công suất động cơ KW 15
16
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Do chi tiết có chiều dày là 5mm và chiều dài đờng hàn không quá lớn ta có
thể tiến hành hàn hai phía. Sau khi lốc xong ta tiến hành hàn đính, các mối
hàn đính phải đảm bảo độ bền, chắc.do có sự co ngót trong quá trình hàn
nên khoảng cách các mối hàn đính không quá 300mm.
Khi hàn đính xong ta tiến hành hàn toàn bộ đờng hàn, theo sách Cẩm
nang hàn ta có 2 cách: - Hàn từ giữa ra 2 đầu.
-Hàn ngắt bậc.
Vì đờng hàn dài (L=1500mm) nên ta chọn phơng pháp hàn phân đoạn nghịch (mỗi
đoạn 150-250mm,hớng hàn ngợc với hớng hàn chung)
Hớng hàn chung
17
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Trên thân số 2 còn gia công một lỗ :
Ta tiến hành gia công lỗ này sau khi đã tiến hành hàn xong đờng trên. Trớc
hết ta tiến hành vạch dấu sau đó tiến hành cắt bằng ngọn lửa khí (ga+oxy) nh chi
tiết số 4,5
18
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
2.3. Chi tiết số 3
+Chi tiết số 1 là một chi tiết dạng tròn có chiều dày S = 4mm, có đờng kính
ngoài ,ở giữ có gia công một lỗ tròn.
19
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
+Trớc hết ta phải chuẩn bị vật liệu là thép tấm có chiều dày là 4mm và ta tiến
hành cắt để tạo hình dạng chi tiết bằng phơng pháp cắt bằng ngọn lửa khí.
+ Khoảng cách cắt hợp lý nhất giữa đầu mỏ cắt và bề mặt chi tiết đợc tra theo
bảng trang 200 sách cẩm nang hàn
Khoảng cách cắt(mm) 2 - 3
Chiều dày tấm cắt(mm) 3 - 10
Chế độ cắt đợc tra theo bảng 57 sách cẩm nang hàntrang 203.
Chiều dày tấm cắt(mm) 4
áp suất khí cắt(kg/cm
2
)(ga)
0,1-0,5
áp suất o xy(kg/cm
2
)
3
Cỡ đầu ngoài 1
Cỡ đầu trong 1
Chiều rộng cắt 3
Tốc độ cắt( mm/p) 540 -550
+Trớc khi cắt ta phải dùng com pa để vạch dấu, vì đờng kính ngoài của chi
tiết là , từ chế độ cắt ta thấy chiều rộng cắt là 3mm.Do vậy
ta phải vạch phôi có đờng kính ngoài là .Tơng tự đối
với đờng kính trong ta vạch dấu phôi có đờng kính .
20
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Khi cắt ta đặt mỏ cắt vào đúng dấu vạch sẵn để cắt cho chinh xác.Cắt xong
chi tiết ta còn lợng d là 0,25mm ta tiến hành gia công cơ để hoàn thiện chi
tiết.
Sau đó ta tiến hành vát mép chi tiết.
Ta sử dụng máy mài
Máy mài cầm tay BoschGWS 7-100
Thông số kỹ thuật:
- Đờng kính đĩa: 100 mm
- Tc : 11.000 vòng/phút
- Công suất: 720 W
21
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
*Chú ý :trớc khi cắt lỗ trong ta khoan một lỗ nhỏ để cho dễ cắt
Sau khi chế tạo xong chi tiết có kích thớc.
2.4. Chi tiết số 4
Đây là ống trụ thép có đờng kính trong , đờng kính ngoài
Và có chiều dài là 150mm. Ông thép chịu này có sẵn trên thị trờng ta có thể mua
sau đó cắt trực tiếp chi tiết với kích thớc đúng yêu cầu.
Ta dùng ca đĩa để cắt , trớc khi cắt ta phải vạch dấu sẵn chi tiết với chiều dài 151
mm(để lợng d là 1mm để ta gia công cơ lại sau khi cắt để đạt độ chính xác).
22
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Sau khi kiểm tra đờng kính và cắt chiều dài chi tiết xong ta đợc chi tiết có hình
dạng.
2.5. Chi tiết số 5
+Chi tiết số 1 là một chi tiết dạng tròn có chiều dày S = 4mm, có đờng
kính ngoài ,ở giữ có gia công một lỗ tròn.
+Trớc hết ta phải chuẩn bị vật liệu là thép tấm có chiều dày là 4mm và ta tiến
hành cắt để tạo hình dạng chi tiết bằng phơng pháp cắt bằng ngọn lửa khí.
23
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
+ Khoảng cách cắt hợp lý nhất giữa đầu mỏ cắt và bề mặt chi tiết đợc tra theo
bảng trang 200 sách cẩm nang hàn
Khoảng cách cắt(mm) 2 - 3
Chiều dày tấm cắt(mm) 3 - 10
Chế độ cắt đợc tra theo bảng 57 sách cẩm nang hàntrang 203.
Chiều dày tấm cắt(mm) 4
áp suất khí cắt(kg/cm ) 0,01-0,5
áp suất o xy(kg/cm
2
)
3
Cỡ đầu ngoài 1
Cỡ đầu trong 1
Chiều rộng cắt 3
Tốc độ cắt( mm/p) 540 -550
+Trớc khi cắt ta phải dùng com pa để vạch dấu, vì đờng kính ngoài của chi
tiết là , từ chế độ cắt ta thấy chiều rộng cắt là 3mm.Do vậy
ta phải vạch phôi có đờng kính ngoài là .Tơng tự đối
với đờng kính trong ta vạch dấu phôi có đờng kính .
24
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Cơ Khí
Khi cắt ta đặt mỏ cắt vào đúng dấu vạch sẵn để cắt cho chinh xác.Cắt xong
chi tiết ta còn lợng d là 0,25mm ta tiến hành gia công cơ để hoàn thiện chi
tiết.Chi tiết sau khi hoàn thiện có hình dạng.
Sau đó ta tiến hành vát mép chi tiết.
Ta sử dụng máy mài
Máy mài cầm tay BoschGWS 7-100
Thông số kỹ thuật:
- Đờng kính đĩa: 100 mm
- Tc : 11.000 vòng/phút
- Công suất: 720 W
25