Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu bình chứa CO2 ( thuyết minh + bản vẽ cad)

:
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

h
[ A] Dòng điện hàn
U
h
[ V] Điện áp hàn
n - Số lớp hàn
ED [ %] Hệ số làm việc liên tục, chu kỳ tải của thiết bị hàn
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghiệp hóa là mục tiêu đặt ra với nhiều nước đang phát triển, nhằm
hướng tới cơ cấu kinh tế hiện đại. Trong đó, nghành cơ khí đóng một vai trò
hết sức quan trọng trong quá trình phát triển đó. Hệ thống các nghành cơ khí
thì, công nghệ hàn là một trong những công nghệ gia công kim loại được ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và xây dựng như: Chế tạo máy,
xây lắp công trình, giao thông vận tải, hóa chất
Ngày nay, khi con người đang đứng trước sự phát triển như vũ bão của
khoa học công nghệ. Vì vậy để bắt nhịp được với xu hướng phát triển đó, đòi
hỏi chúng ta phải có sự tìm tòi và nghiên cứu một cách cụ thể. Việc ứng dụng
những lý thuyết vào thực tế sản xuất là một trong những khâu rất quan
trọng. . Chính vì vậy, là một sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, sau
khi đã được học môn học “ Máy và công nghệ hàn “ thì bước vào tiến hành
làm “ Đồ án công nghệ hàn” là việc rất quan trọng và cần thiết để từ đó sinh
viên có cơ hội vận dụng kiến thức đã học nhằm giải quyết các vấn đề trong
2
thực tế sản xuất, thiết kế ra các phương án công nghệ hợp lý, làm thỏa mãn ở
chừng mực nào đó yếu tố kinh tế, yếu tố kỹ thuật…
Với đề tài : “Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu bình
chứa khí CO
2
“, bản thân em thấy còn có nhiều điều mới mẻ, bỡ ngỡ và có
phần lúng túng. Tuy vậy, nhờ có sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS

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,

điện, vật lý…) được sử dụng khi hàn nhằm tạo ra sự liên kết chi tiết hàn.
1.1.2- Phân loại các qúa trình hàn điện nóng chảy
Qúa trình hàn phân loại theo 6 cách sau:
- Phân loại theo theo đặc trưng nguồn điện hàn
Theo nguồn điện hàn có thể chia hàn điện nóng chảy thành: Hàn hồ quang,
hàn điện xỉ, hàn tia điện tử và hàn tia laser.
- Phân loại theo mức độ điều khiển quá trình hàn
Gồm : Hàn tay, hàn bán tự động, hàn cơ giới, hàn tự động, hàn bằng robot,
hàn có điều khiển thích nghi.
- Phân loại theo dòng điện hàn gồm: Dòng điện hàn một chiều cực thuận,
dòng một chiều cực nghịch và dòng xoay chiều.
- Phân loại theo loại hồ quang : Dùng hồ quang trực tiếp, hồ quang gián tiếp,
trong đó hồ quang trực tiếp được sử dụng phổ biến và hiệu quả kinh tế cao.
- Phân loại theo tính chất điện cực: Hàn bằng điện cực nóng chảy và điện
cực không nóng chảy.
- Phân loại theo môi trường bảo vệ vùng hàn: Hàn không có bảo vệ, hàn
trong môi trường bảo vệ của xỉ, hàn trong môi trường bảo vệ của khí và xỉ,
hàn trong môi trường bảo vệ hỗn hợp, hàn trong môi trường khí bảo vệ.
1.2 - Sản phẩm

bình CO
2
và thiết bị hàn điển hình
Cacbon di-oxit (CO2 ) ở điều kiện thông thường là một loại khí trơ không
màu, không mùi và không dẫn điện, có khối lượng phân tử gấp 1.5 lần so với
không khí.
Carbon dioxide khí được hình thành từ sự kết hợp của hai yếu tố: carbon và
oxy. Nó được sản xuất từ việc đốt than hoặc Hydrocacbon, sự lên men của
chất lỏng và hơi thở của con người và động vật.
4

. 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

. Nhà máy sản xuất khí carbon dioxide trong chủ yếu là hai hình thức - chất
lỏng và rắn. Solid CO
2
còn được gọi là "băng khô" và được sử dụng như là
chất làm lạnh trong công nghiệp thực phẩm và cho các lô hàng nhỏ. CO
2

được sử dụng rộng rãi trong việc lưu trữ và vận chuyển của kem và thực
phẩm đông lạnh khác. Một số các ứng dụng CO
2
đang được liệt kê dưới đây:
• Bình chữa cháy: CO
2
dập tắt đám cháy.
• Đồ uống: khí này được sử dụng để làm nước giải khát có ga và nước
soda.
• . Dung môi: lỏng CO
2
được xem như một chất hòa tan tốt cho nhiều
hợp chất hữu cơ. Ở đây nó có thể được sử dụng để loại bỏ caffein từ cà
phê.
• . Các nhà máy: Nhà máy cần CO
2
để thực hiện quang hợp, và các nhà
kính có thể thúc đẩy tăng trưởng thực vật với thêm CO
2.

5
• Bị áp lực khí: Nó được sử dụng như là không cháy khí nén rẻ nhất. Bị

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.

Phương thức cung cấp: Có thể cung cấp CO
2
ở dạng lỏng và khí tùy theo nhu cầu
và chất lượng yêu cầu
- Cung cấp bằng chai khí cao áp (Cylinder): 10L, 41L, 47L, 50L (Áp suất nạp: 150 – 200
bar)
- Cung cấp bằng bình chứa lỏng mini như: XL-45, XL-45HP
- Cung cấp bằng bồn chứa khí lỏng kèm bộ hóa hơi: SCS-Series (3300L,
6000L, 10.000L, 20.000L,vv )
1.2.1 – Một số sản phẩm tiêu biểu
Bình chứa khí chịu áp lực cao CO
2
được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh
vực với sản phẩm phong phú và đa dạng. Sau đây là một số sản phẩm điển
hình: Hình 1.1: Sản phẩm bình chứa khí CO
2
6
Hình 1.2: Các bình CO
2
với nhiều hình dáng, kích thước khác nhau
7
8
Hình 1.3: Bình chữa cháy CO
2
Bình chứa CO
2
lỏng gồm 2 vỏ
+ Vỏ trong bằng vật liệu AISI 304 chịu áp suất 15 kg/cm2 và nhiệt
độ - 198 độ C.
+ Vỏ ngoài băng vật liệu Thép CT3

+ 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

Kiểu đứng
STT
Tên gọi và thông
số kỹ thuật
Dung
tích
Áp suất
sau khi
nạp
Lượng
co
2
lỏng
tương
đương
(kg)
Độ tinh
khiết lớn
nhất (%)
Đơn giá chưa
VAT
(VNĐ)
1
Chai khí co
2
cao
áp 40 lít áp suất
cho phép 15
MPa
40 lít

≥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

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VẬT CƠ BẢN, LOẠI QUÁ
TRÌNH HÀN VÀ VẬT LIỆU HÀN
2.1. Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản của các chi tiết hàn.
2.1.1. Phân tích lựa chọn vật liệu cơ bản:
Do bình chứa khi CO
2
được sản suất bằng phương pháp hàn và yêu cầu
của bình phải chứa áp suất cao (dạng lỏng) nên vật liệu chọn làm bình phải
đảm bảo hai yêu cầu cơ bản sau:
+ Đảm bảo độ bền khi chứa khí CO
2
vì khí CO
2
hóa lỏng có áp
suất tương đối cao.
+ Vật liệu làm bình phải có tính hàn tốt.
Chọn thép C
25
theo TCVN 3104 – 79, trang 67 [6]
2.1.2. Thành phần hóa học của vật liệu cơ bản.
- Bảng mô tả đầy đủ thành phần hóa học của thép C
25
theo trang 66[6].
C Si Mn
P S Cr Ni
<=
0.17÷0.24 <= 0.07
0.25÷0.5
0

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

07,0
04,004,0
.24,0.1000
3
10025
=
+
+++
=
+++
+++
VMoCrMn
NiSi
PS
Ta thấy HCS > 4 → thép dễ bị nứt nóng.
- Thông số nhạy cảm với nứt nguội: Tính đương lượng cacbon tương
đương C
E
( Đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp có C ≥ 0.16%), theo
trang 59 – tập 2[1] ta có công thức sau:
C
E
= C +
6
Mn
+
5
VMoMn ++
+
15

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

chuyển biến pha:
P
CM
= C +
30
Si
+
20
CuCrMn ++
+
60
Ni
+
10
V
+
15
Mo
= 0,24 +
30
07,0
+
20
25,05,0 +
+
60
25,0
= 0,248
+ H
D

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.

Khi hàn cần chú ý thép của ta dễ bị nứt nóng trong quá trình hàn. Do
vậy ta cần khắc phục hiện tương này như: chọn thành phần hóa học của kim
loại mối hàn và vật liệu hàn thích hợp, sử dụng các biện pháp kết cấu và chế
độ hàn thuận lợi để tạo điều kiện kết tinh tốt nhất cho kim loại mối hàn.
2.2. Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết
cấu.
2.2.1. Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng
Do thép của ta bị nứt nóng thiên tích ở vùng ảnh hưởng nhiệt và đường
hàn của ta khá rộng nên yêu cầu vùng ảnh hưởng nhiệt phải nhỏ. Yêu cầu chất
lượng của mối hàn cao, dạng sản xuất là hàng khối nên ta chọn phương pháp
hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là CO
2
.
2.2.2. Các thông số chế độ hàn chính của quá trình hàn.
Theo bảng 3.40[6] ta chọn đường kính dây đường kính dây hàn bằng d = 3
mm, I
h
= 450 A
Khi đó mật độ dòng điện trong dây sẽ là j =
2
4
d
I
h
π
=
2
3.14,3
450.4
= 63,09

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
−

= 20 +
450
3
10.50
5,0
3−
= 31,8 V → chọn U
h
= 32 V
Với U
h
= 32 theo hình 21[3] chúng ta tìm được hệ số ngấu ψ
n
= 2,2.
Công suất hữu ích của hồ quang là q = 0,24.32.450.0,75 = 2592 cal/s
Theo công thức 5-5[3] ta có chiều sâu chảy của mối hàn:
)(35,5
2,2
2592
156,0156,0 mm
q
h
n
d
===
ψ
Theo công thức 5-10[3] chiều rộng của mối hàn là:
b = ψ
n
.h = 2,2.5,35 = 11,77 mm

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

F
c
d
===
Theo công thức 2-26 [2] chiều cao toàn bộ mối hàn là:
H = 5,35 + 3,26 = 8,61 (mm)
Theo công thức (5-28) chiếu cao của kim loại đắp sau lớp hàn thứ nhất là:
C’=
2
.
α
tg
aHF
dl
−
=
2
54
28
tg
= 7,41 mm
Theo công thức (6-6) ta xác định chiều sâu chảy của phần không vát mép ở
phía thứ nhất :
h’ =H - C’= 8,61-7,41 = 1,2 mm
14
Hình 2.1: Tiết diện ngang của phần vát mép
Diện tích tiết diện ngang của phần vát mép ở phía thứ nhất:
F
v =
10,8

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
= F
v
+ F
1
= 78,06 mm
2
Từ đó, chúng ta tìm được diện tích tiết diện ngang của các lớp hàn sau là:
F
s
= F
d
- F
dl
= 50,06 mm
2
Bây giờ chúng ta xác định chế độ hàn để hàn các tiếp theo.
Theo bảng 3.40[6] ta chọn đường kính dây đường kính dây hàn bằng d =4
mm, j = 45 A/mm
2

I
h
=
4
2
d
π
.j = 565 A
Trên hình 22 ta tìm được hệ số đắp

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−

≈ 34 V
Trên hình 21 ta tìm được hệ số ngấu là ψ
n
= 2,2
Công suất hữu ích của dòng hồ quang là:
q = 0,24 .34.565.0,75 ≈ 3458 cal/s
Theo công thức 5-5[3] ta có chiều sâu chảy của mối hàn khi hàn lớp thứ 2:
mm
q
h
n
18,6
2,2
3458
156,0156,0 ===
ψ
Theo công thức (5-10), chiều rộng của mối hàn sau lớp hàn thứ 2:
b = ψ
n
.h = 2,2.6,18 = 13,6 mm
Diện tích tiết diện ngang của lớp thứ 2 là:
F
2
=
2
10.48,24.8,7
565.17
= 0,503 cm
2
= 50,3 mm

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.

Số lớp hàn Tiêu hao khí
lít/phút
Góc vát mép
Độ
16
2 18÷20 54
o

±
6
o
2.2.4. Kỹ thuật hàn của các quá trình hàn đã chọn
• Chuẩn bị trước khi hàn: công tác chuẩn bị ảnh hưởng đáng kể đến chất
lượng mối hàn. Ta tiến hành vát mép theo yêu cầu.
• Chọn dạng lót đáy mối hàn: ta không cần tấm lót đáy vì bên trong bình
rất khó dùng chọn a = 0.
• Kiểm tra thiết bị trước khi hàn bao gồm:
- Kiểm tra độ kín của mọi mối nối đường dẫn khí bảo vệ,
- Kiểm tra dòng điện hàn và lưu lượng khí bảo vệ đã đặt trước,
- Chọn cỡ chụp khí bảo vệ và đường kính điện cực thích hợp,
- Kiểm tra lưu lượng nước làm mát mỏ hàn
- Kiểm tra việc đấu dây của vật hàn.
• Chế độ hàn
- Cường độ dòng điện hàn cho tư thế hàn đã chọn,
- Thời gian tăng dòng điện hàn lên đến giá trị đã chọn,
Thời gian giảm cường độ dòng điện hàn khi tắt hồ quang( để điền
đầy miệng hàn),
- Đường kính điện cực,
- Tốc độ hàn,
- Lưu lượng khí bảo vệ và cỡ chụp khí ( đường kính miệng phun

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

với tốc độ đủ tạo mối hàn có chiều rộng cần thiết
2.3. Phân tích, lựa chọn các loại vật liệu hàn.
2.3.1. Phân tích, lựa chọn các loại vật liệu hàn.
Vật liệu hàn bao gồm khí bảo vệ, điện cực và dây hàn phụ
Do ở phần 2.1.4 mối hàn của ta bị nứt nóng, một trong các biện pháp
khắc phục là biện pháp luyện kim như chọn thành phần hóa học kim loại mối
hàn và vật liệu hàn thích hợp.
• Dây hàn phụ: chọn dây hàn ER 70S-2 theo tiêu chuẩn AWS A5.18-79
• Khí bảo vệ: do đường kính dây hàn chúng ta khá lớn nên ta không thể
dùng khí CO
2
, ta chọn khí bảo vệ là khí trơ Ar.
• Điện cực:
2.3.2. Thành phần hóa học của các vật liệu hàn ER 70S-2.
Bảng thành phần hóa học của dây hàn ER 70S-2.
Thành phần hóa học, %
18
C Mn Si P S Cu Ti Zr Al
0,07 0,9÷1,4 0,4÷0,7 0,025 0,035 0,5
0,05÷0,1
5
0,02÷0,1
2
0,05÷0,15
2.3.3. Cơ tính của vật liệu hàn ER 70S-2.
Bảng cơ tính kim loại mối hàn ER 70S-2 theo tiêu chuẩn AWS A5.18-
79 trang 95,tập 2[1].
Khí bảo vệ
Dòng hàn
(cực 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.

Hình 3.2: Bản vẽ thân bình
+ Chi tiết thân bình có các kích thước cơ bản:
D = 450
L = 960
+ Hình khai triển của nó là phôi tấm hình chữ nhật AxB
20
Ta có A = L = 960
Cân bằng diện tích 2 hình ta có:
)(1432)2/12450(14,3
1
121
mmDB
ABLDSS
=+==⇒
=⇔=
π
π
Để chế tạo phôi hàn trên ta chọn phôi tấm cuộn có b.S = 1450.12
Với s = 12 mm tra bảng 4 tr.19 [2] ta có trị số mạch nối a = 6 mm
Để cắt phôi ta xếp hình sản phẩm theo kiểu song song như hình vẽ sau:
Hình 3.3: bản vẽ khai triển phôi
- Chi tiết đáy bình
+ Chi tiết đáy bình có các kích thước cơ bản:
21
Hình 3.4: Bản vẽ kích thước đáy bình
D = 450; L = 300; R = 250;
h = 159; h’ = 141
+ Hình khai triển là tấm tròn có đường kính: D
2
SS ='

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

c
được tính theo công thức 2-28 trang 59[7]
P
c
= 0,58.L.s.σ
b
Trong đó:
s là chiều dày của phôi; s = 12 (mm)
L là chu vi đường tròn có đường kính D’ ; L = Π. D’ = 754. Π (mm)
P
c
= 0,58.12.50.754. Π ≈ 8,2.10
5

kN
3.5.3. Lựa chọn máy ( thiết bị) cắt phôi phù hợp
Khuân cắt đế bình:

Hình 3.6: Khuôn cắt phôi
Ta tiến hành cắt đế bình trên máy ép thủy lực và khuôn dập cắt:
23
Hình 3.7: Máy ép thủy lực
-Thiết bị tạo hình thân bình chọn máy uôn lốc có bàn:
Hình 3.8: Thiết bị cuốn lốc
3.5. Tạo mép hàn
3.6.1. Yêu cầu về hình dáng, kích thước và chất lượng mép hàn của các
mối hàn.
Việc xác định các kích thước cơ bản và hình dáng kích thước cơ bản mép hàn
có ý nghĩa quan trọng trong việc lự chọn chế độ hàn
Dựa vào TCVN 1691_75 ta chọn: liên kết hàn giáp mối vát hai mép chi tiết

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