Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo vỏ bình ngưng tụ áp suất hơi trong thùng khi làm việc khoảng 3 at =3 kgcm2 số lượng sản phẩmsản xuất hàng loạt

Đồ án CNH NC
Lời nói đầu.
Nền kinh tế của đất nớc ngày càng phát triển , sự tác động của nền công nghiệp là một
yếu tố rất quan trọng cho sự phát triển của nền kinh tế ,do đã áp dụng những thành tựu
khoa học kỹ thuật mới vào trong nền công nghiệp .
Nghành hàn là một nghành chế tạo những kết cấu thép và ngày nay nó đợc áp dụng rất
phổ biến ở nhiều nớc trên thế giới .Hàn chế tạo đợc những kết cấu lớn mà các phơng
pháp khác không thể làm đợc , ngày nay hàn có thể thay thế đợc các phơng pháp chế tạo
kết cấu bằng đinh tán hoặc bu lông . Các thiết bị và công nghệ của hàn ngày càng đợc
đổi mới . Hàn là một phơng pháp chế tạo kết cấu rất tiết kiệm kim loại so với các phơng
khác chính vi vậy hàn ngày nay đã đợc áp dụng vào nhiều lĩnh vực nh: trong xây dựng ,
trong chế tạo máy ( chế tạo những kết cấu không tháo đợc), cả trong quân sự ,trong
nông nghiệp...
Nhiệm vụ của em trong đồ án này là áp dụng công nghệ hàn vào để thiết kế quy trình
công nghệ hàn và chế tạo kết cấu gối tựa cần trục .Thiết kế công nghệ hàn làm sao để
cho kết cấu khi làm việc chịu tải trọng rung động đảm bảo bền không bị phá huỷ.Các bớc để chế tạo kết cấu này là : chọn vật liệu cơ bản , chọn chế độ hàn , tính thành phần
hoá học của mối hàn , chọn vật liệu hàn , xác định cơ tính của mối hàn , chọn thiết bị hàn
và lập phiếu công nghệ hàn .

1


Đồ án CNH NC

Nhiệm vụ thiết kế
Đề bài : Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo vỏ bình ngng tụ.áp suất hơi trong
thùng khi làm việc khoảng 3 at =3 kg/cm2.Số lợng sản phẩm:sản xuất hàng loạt
Nội dung gồm hai phần:
PHầN I:

bản vẽ

1. Bản vẽ chung của kết cấu hàn.
2. Bản vẽ khai triển phôI hàn.
3. Bản vẽ gá lắp hàn.

Phần ii:thuyết minh
I.Chọn vật liệu cơ bản và lập quy trình công nghệ chuẩn bị chi tiết hàn.
1. Chọn vật liệu cơ bản.
Thiết bị chịu áp lực lớn nhất là 3 at .Với điều kịên làm việc này ta chọn vật liệu chế tạo
là thép CT3(Theo chọn vật liệu nồi hơi-Sổ tay vật liệu kim loại).
Tra bảng1-III HDTKDACNHNC ta có:
Mác thép
C
0,14ữ0,22
Một số cơ tính:
Mác thép
CT3

Hàm lợng các nguyên tố %
Si
Mn
P
S
Cr
Không lớn hơn
0.05
0.3
0,05ữ0.17 0.40ữ0.60 0.04

ch

ch

5

30

50

21

2.Qui trình công nghệ chuẩn bị phôi hàn:
Ta chia chúng thành ba nhóm sau:
+Nhóm 1 gồm chi tiết 1,3,5
2

%

Ni
0.3



ak

50

8


Đồ án CNH NC

+Nhóm 2 gồm chi tiết 2,7
+Nhóm 3 gòm các chi tiết 4,6
#Qui trình chuẩn bị phôI bao gồm 3 bớc sau:
1.Nắn phẳng:thép tấm để chế tạo chi tiết cần đợc nắn phẳng (nếu tấm bị
cong vênh) trớc khi lấy dấu và cắt phôi.
2.Lấy dấu và đánh dấu :
Lấy dấu và đánh dấu đảm bảo độ chính xác về kích thớc và hình dạng và
đảm bảo công nghệ cắt thực hiện dễ dàng.Đồng thời bố trí sao cho hệ số sử
dụng vật liệu là lớn nhất.
3.Cắt phôi
a. Lập quy trình công nghệ chuẩn bị chi tiết hàn nhóm 1:
+Nắn phẳng lấy dấu và cắt phôi :Các Chi tiết này đợc chế cắt ra từ thép tấm cùng loại có
chiều dày 100mm,kích thớc 1500x1000x100.Đầu tiên phảI tiến hành nắn phăng tấm ở
trạng tháI nắn nóng với điều kiện kỹ thuật là độ không phẳng<1/1000.Sau đó ta tiến hành
xếp phôI để để chộn phơng án tối u sao cho hệ số sử dụng vật liệu là lớn nhất,sau đó lấy
dấu và cắt phôI .
+chọn phơng pháp cắt bằng khí.PhôI cắt để hàn dung sai cho phép là (0,51,6
+phơng pháp cắt:cắt trên đồ gá cho phép mỏ cắt quay.Có thể tiến hành cắt trên đò gá
cắt một loạt hoặc đơn chiếc.
Sơ đồ cắt:

3


§å ¸n CNH NC

Sau khi c¾t ph«I cã h×nh d¹ng nh sau:
1

5

3

b.LËp quy tr×nh c«ng nghÖ chuÈn bÞ chi tiÕt hµn nhãm 2.
Nhãm nµy ®îc khai triÓn tõ ph«i tÊm dµy 10mm

4


Đồ án CNH NC
2

7

+khai triển chi tiết số 2:
S2=3,14.Dtbxh=3,14[(885+865)/2]x1000=2748,89x1000
Sau khi cắt phôI phảI gia công cơ bằng phayvoí lợng d là 1,4mm.Do dó lợng d cho mỗi
chiều của phôI chữ nhật là 2,8mm.Vậy phôI cần cắt là 2752x1002,8x10.
+Chi tiết số 7 sau khi cắt không cần gia công cơ ,yêu cầu độ chính xác khi cắt là
(0,51,5)mm
Chọn phôI cơ bản cho trờng hợp này là tấm 4000x1200x10.
c.Lập quy trình công nghệ chuẩn bị chi tiết hàn nhóm 3.
Chuẩn bị phôI cho nhóm này bằng phơng pháp dập vuốt không làm mỏng thành từ thép
tấm dày 5mm,sau đó chi tiết 4 đạt yêu cầu.

5


§å ¸n CNH NC

r800

Khai triÓn chi tiÕt 6:

r800

Theo tµI liÖu c«ng nghÖ dËp nguéi ta cã:
h1=R-[R2-(Dtb/2]1/2 =800-[8002-(730/2)2]1/2=88
6


Đồ án CNH NC
h0=450-88=352
Theo điều kiện F=F ta có:D62=4[3,14.2.R.h1+(h0+h)3,14.Dtb]=1267mm
+Chi tiết 4: D42=Dtb2+4Dtb(h+s)=7302+4.730(380+5)
suy ra D4=1287mm
II.Chọn phơng pháp hàn.
Các chi tiết liên kết với nhau bằng các mối hàn giáp mối và hàn góc đều ở vị trí hàn sấp.
Mối hàn giáp mối thực hiện ở các mối nối CT1xCT2;CT2xCT5.Với chu vi kín, thực hiện
trên đồ gá chuyên dụng (ESAB 1 RTN), không vát mép và có tấm đệm là chi tiết 4.
Phơng pháp hàn:Hàn tự động dới lớp thuốc.
Mối hàn góc thực hiện ở các mối nối CT2xCT3; CT3xCT5, vị trí hàn sấp , hàn theo chu
vi kín , vật liệu cơ bản có tính hàn tốt . Sử dụng hàn hồ quang tay và yêu cầu mối hàn
đạt chất lợng cao do đó đòi hỏi thợ hàn bậc 4 trở lên .
III.Chọn kiểu liên kết và mối hàn thực hiện .
Theo kiểu liên kết giữa các chi tiết nh trên hình vẽ liên kết và mối hàn thực hiện theo tiêu
chuẩn hoá .
CT2 có kết cấu dạng hình trụ,với chiều dày thành là 10 mm, liên kết dọc đờng sinh là
liên kết giáp mối, mối hàn giáp mối không vát mép,không có tấm lót và hàn một phía.
CT2 liên kết với CT3 theo dờng chu vi kín, thực hiện bằng mối hàn giáp mối cùng

chiều dày ( 10 mm),mối hàn đợc vát mép 60 o,không tấm lót và hàn từ một phía.
CT3 liên kết với CT6 cũng là liên kết giáp mối theo dờng chu vi kín quanh hình trụ,nhng thành CT3 dày 10 mm, thành CT6 dày 5 mm.Do đó mối hàn thực hiện là mối hàn
giáp mối phải vát mép để tạo dáng chuyển tiếp, không có tấm lót và hàn từ một phía.
CT3 liên kết với CT4 theo dờng chu vi kín, thực hiện bằng mối hàn giáp mối cùng
chiều dày ( 5 mm),mối hàn không vát mép,không tấm lót và hàn từ một phía.
CT4 liên kết với CT5 theo kiểu liên kết góc, CT5 có chiều dày lớn ( 30 mm). Do đó
phải vát mép CT5 để tạo sự chuyển tiếp và đạt đợc chiều sâu ngấu cần thiết.Mối hàn thực
hiện là mối hàn góc, chu vi kín.
CT7 liên kết với CT2 theo dờng chu vi kín, thực hiện bằng mối hàn góc cùng chiều dày
( 10 mm), mối hàn không vát mép và hàn từ một phía.
7


Đồ án CNH NC
CT1 liên kết với CT2 theo dờng chu vi kín, thực hiện bằng mối hàn góc không cùng
chiều dày.(CT1 có dạng hình trụ với chiều dày 20 mm, CT2 dạng hình trụ thành dày 10
mm), mối hàn không vát mép và hàn từ một phía.
IV.Tính toán các kích thớc cơ bản của mối hàn,và xác định chế độ hàn.
1.Tính chế độ hàn hồ quang tay cho mối hàn góc liên kết góc.
Mối hàn góc liên kết giữa CT1 và CT2 đợc thực hiện phơng pháp hàn hồ quang tay.

2

1

- Đờng kính que hàn khi hàn mối hàn góc đợc tính theo công thức sau:
d = + 2 (mm)
d : đờng kính qua hàn (mm)
k : cạnh mối hàn chọn theo bảng: k = 8 mm
vậy d =

8
+ 2 = 6 mm`
2

Theo bảng 6 ta chọn d = 5 mm
- Kinh nghiệm cho thấy khi hàn góc , diện tiết tiết diện ngang của kim loại đắp có thể
tính theo công thức :
Fđ = ky Trong đó:
Ky: hệ số kể đến phần lồi của mối hàn và khe hở hàn phụ thuộc vào cạnh mối hàn .
Với k = 4 mm ky = 1,25
Thay vào công thức ta đợc :
8


Đồ án CNH NC
Fđ = 1,25 . 42/2 = 10 mm2 = 0,1 cm2
- Trị số năng lợng đờng tính theo công thức .
qđ = 14500.Fđ = 14500. 0,1 = 1450 (cal/cm)
- Cờng độ dòng điện hàn .Tính theo công thức (4-2) HDTKĐA-CNHNC
Ih =( + . d).d

;trong đó , là các hệ số thực nghiệm =20; = 6 .

Ih : cờng độ dòng điện hàn (A)
d: đờng kính que hàn = 6 mm
thay số:

Ih =(20 + 6 . 6).6 = 336 A

Vậy Ih chọn bằng 300 A .
- Điện áp hàn .
Uh = a + b.lhq +
Trong đó :
Uh : điện áp hàn (v)
lhq : chiều dài cột hồ quang
lhq = (d+2)/2 = (5+2)/2 = 3.5 mm = 3,5 cm
a : là điện áp rơi trên anôt và catôt (a = 15ữ20 v)
Lấy a = 15 (v)
b: là điện áp rơi trên 1 đơn vị chiều dài hồ quang (b = 15,7 v/cm)
c,d : các hệ số (c = 9,4w , d = 2,5w/cm).
Thay số vào ta có .
Uh = (15..20) + 15,7*0,35 + = (20..25) V
Chọn Uh = 25 V.
- Tốc độ hàn
Tốc độ hàn có ảnh hởng khá lớn đến chất lợng mối hàn .Nếu v nhỏ thì khối lợng kim loại
dắp và kim loại cơ bản nóng chảy quá lớn có thể chảy ra phía trớc hồ quang phủ lên mép
hàn đợc nung nóng , dễ gây râ hiện tợng không dính .Ngợc lại , nếu v lớn thì năng lợng
đờng sẽ không đủ , dễ gây ra hiện tợng hàn không ngấu .
Tốc độ hàn hợp lý có thể tính theo công thức :
Vh =
9


Đồ án CNH NC
Vh : tốc độ hàn (cm/s)
đ: hệ số đắp (đ =7ữ11 g/A.h)
Ih: cờng độ dòng điện Ih = 140 A
: khối lợng riêng của kim loại đắp (g/cm3) .
= 7,8 kg/dm3 = 7,8 g/cm3

Fđ: diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp tính cho 1 lớp hàn :
Fđ = 10 mm2 = 0,1 cm2
Thay số vào ta có :
Vh =

8.140
= 0,85 cm/s
3600.7,8.0,12

Tính chiều sâu chảy theo công thức :
r = 0,0112. q =0,0112. 1740 =0,42 cm =4,2 mm.
Nh vậy mối hàn không đạt yêu cầu .Cần phải vát mép và tính lại diện tích tiết diện kim
loại đắp theo hình 19.
Theo hình 19,chọn cạnh mối hàn k =10 mm,Fđ =100 mm2 =1 cm2.
Số lớp phải hàn là :
N=(Fđ - F1)/Fn + 1 = ( 100 - 42)/60 + 1 =1,96.
Vậy số lớp hàn là 2
Thời gian hàn là thời gian hoàn thành 1 mối hàn và đợc tính theo công thức :
Th = T0 + Tph
Do việc thời gian phụ phức tạp vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố để đơn giản cho tính
toán ta dùng công thức .
Th = ;Trong đó:
m; hệ số kể đến sự tổ chức làm việc , đối với hàn hồ quang tay m = 0,3 ữ 0,5.
T0 =L/Vh
L = 2..R = 2x3,14x17 =106,7 mm .vối R-bán kính trụ = 17 cm.
Vh =0,85 cm/s.
T0 = 106,7/0,85 = 125,6 (s).
10

Đồ án CNH NC
suy ra:
Th = 125,6/0,3 = 418,7 (s) =7 phút.
Vậy thời gian hàn một mối hàn góc chu vi kín (giữa CT1 với CT2) là:
T=2 . 7 = 14 phút.
Bảng thông số mối hàn góc.
Chế độ hàn
d(mm) Ih(A)
6

300

U(V)
25

kích thớc mối hàn
Vh(m/h) h(mm) c(mm) b(mm) Fđ(mm2) k(mm)
30,6

100

10

.Chọn vật liệu hàn và tính toán thành phần hoá học mối hàn .+ Tra bảng 1- IV (hớng
dẫn thiết kế CNHNC) .
Loại

Nhãn

Loại

điện

hiệu

dòng

cực

điện

và cực

cực

hàn
Dòng

42

Omm5

xoay
chiều
và1

Các hệ số

ch

đ

Gtb

g/A.h

g/A.h

%

T

b



ak

(N/m

(N/m

%

(N.m/c

m2 )

m2 )

8.5ữ95 6.5ữ75 33ữ38

- khả năng làm việc của que của que hàn ở tất cả các vị trí trong không gian
+ Thành phân thuốc bọc của lõi que hàn .
Tra bảng 10-IV (HDTKCNHNC).
- Tỷ số khối lợng của thuốc bọc đối với lõi que.
= 30 ữ 35 = ktb
+ fêro mangan (80% Mn) = 20%
+ferotitan=37%
+Thạch anh (SiO2) = 15%
+ tinh bột =9%
11

m2)


Đồ án CNH NC
+ fénpat=13%
+ fêro silic (75%Ti) = 15%
Thành phần hoá học của kim loại cơ bản
Mác thép
C
0,14ữ0,22

Hàm lợng các nguyên tố %
Si
Mn
P
S
Cr

Không lớn hơn
0.05
0.3
0,05ữ0.17 0.40ữ0.60 0.04

Ni
0.3

+ Tra bảng 20 (HDTKCNHNC)
Các hệ số chuyển nguyên tố khi hàn bằng que có thuốc bọc (ommNguyên tố

5)
Kt
0.14ữ0.20
-

Mn
Si
Ni

K1
0,50ữ0,60
-

Thành phần thuốc bọc :
+ fêrô mangan (80% Mn) 20%
[Mn] = 20.0,8 = 16%
+ fêrô Silic (75% Si) 15% [Si] = 0,75.15 = 11.2%
+ fêrô titan (25% Ti) 37% [Ti] = 37.0,25 = 9,25%
Thành phần của lõi điện cực :

[Mn]l = 0,35 ; [Si] l= 0,03 ;[Ni] = 0,25
Trờng hợp dùng que hàn này có kể đến sự hợp kim hoá mối hàn : do vậy ta dùng công
thức (8-6) HDTKCNHNC .
[X]đ = {kt.ktb.[X]t + k1[X]l} (8-6)
+ [Mn]đ = {0,5.0,4.1,6 + 0,7.0,35} = 0,55%
Trong đó A: hệ số kể đến sự tăng của kim loại đắp (A= 1,030 ),ktb = 0,4
+ [Si]đ = {0,35.0,4.2,25} = 0,31%

12


Đồ án CNH NC
VI. Xác định cơ tính của mối hàn
Để xác định tốc nguội của thép ta xác định xem thành phần các bon tơng đơng của
kim loại cơ bản nh thế nào .
Đơng lợng các bon CE đợc xác định nh sau:
CE = C + + +

+ + ++

Các nguyên tố trên là những nguyên tố của kim loại cơ bản thay số vào ta đợc :
CE = 0,2 + + +

+ = 0,387 %

CE = 0,387% < 0,45 do vậy ta không phải nung nóng sơ bộ .
Để xác định tốc độ nguội :
Vng = . (1)
(Khi hàn tấm có chiều dày S)
- Xác định

=

(2)

Trong đó : qd: năng lợng đờng qd = UIt/v= (cal/cm)
C: nhiệt dung thể tích c = 0,5(calcm3.độ)
: hệ số dẫn nhiệt = 0,06 (cal/cm.độ)
: khối lợng riêng = 7,852 g/cm3
Tm: nhiệt độ ostenit kém ổn định Tm = 5000C
T0: nhiệt độ ban đầu của vật T0 = 00
S: chiều dày chi tiết = 20 mm = 2 cm
Thay vào (2) ta có :
Đồ thị để xác định chuẩn không thứ nguyên .
= f()
Tra hình 47 (HDTKCNHNC).
= 0,6
Tính Vng = ?
qd = k1.qd = *4640 = 3093 (cal/cm)
Thay vào công thức (1 ) ta có :
13


Đồ án CNH NC
Vng = 0.6 = 8,4 (0C/s)
Bây giờ ta xác định cơ tính của liên kết hàn .
bh = f(b).bo ; sh = f(s).so; HBh = f(HB)HB0 ;
h = f().0 ; h = 0.43h
ở đây :
- bh ,sh , HBh , h , và h giới hạn bền , giới hạn chảy , độ cứng ,độ thắt tơng đối và
độ dãn dài tơng đối của mối hàn.

- bo ,so , HBo , o - giới hạn bền , giới hạn chảy , độ cứng và độ thắt tơng đối của kim
loại cơ bản .
- f(b) , f(s),f(HB), f() các hệ số không thứ nguyên có thể xác định trên hình 45.
Với Vng = 8,4 (0C/s) tra ta đợc :
F() = 0,9

f(b) =f(HB) = 1,15

F(s) = 1,4
2.Xác định chế độ hàn tự động dới lớp thuốc .
a)Xác định chế độ hàn cho mối hàn giữa chi tiết 3,chi tiết 4 và chi tiét 6 .
Chiều dày thành chi tiết đều là 5 mm.
Chiều sâu chảy khi hàn giáp mối một phía không vát mép, không có khe hở, với chiều
dày chi tiết 5 mm, đợc xác định theo công thức:
h1 = s/2 + (2...3) mm.
s là chiều dày chi tiết
h1 = 5/2 +(2...3) = (4,5..5,5) mm.
b)Cờng độ dòng điện hàn.
Căn cứ vào thuốc hàn sử dụng, chọn sơ bộ đờng kính dây hàn, rồi dựa vào bảng 8
(HDTKĐA môn học CNH NC )để xác định hệ số kh, sau đó tính cờng độ dòng điện hàn
theo công thức sau.

14


Đồ án CNH NC
Ih =

h1
.100 A

kh

Thay số: Với kh tra đợc 1,3.

Ih = (5/1,3).100 = 384,6 A

Lấy Ih = 400 A.
c) Xác định lại đờng kính dây hàn
d = 1,13.

Ih
400
=1,13.
=2,26 mm
j
100

Trong đó : j là mật độ dòng cho phép (A/mm2). Xác định theo bảng 9:j = 100A/mm2
Lấy d = 2 mm.
d) Tốc độ hàn.
Vì công suất hữu ích của hồ quang q phụ thuộc chủ yếu vào cờng độ dòng hàn Ih, cho lên
muốn giữ cho hình dạng hình học của vũng hàn luôn luôn không đổi thì tích Ih.Vh phải
luôn luôn nằm trong một giới hạn xác định .Tức là Ih.Vh = const (không đổi).Do đó
chúng ta có:
N

Vh = I (m/h).
h
Với d =2 mm, theo bảng 10 ta có N = (8...12).103
Vh =

(8...12)10 3
= (20...30) m/h
400

Lấy Vh = 25 m/h.
e) Điện áp hàn.
Theo công thức (6.5) chúng ta có điện áp hàn là:
Uh = 20+
Thay số:

Uh = 20+

50.10 3
.Ih +1 ( V ).
d 0,5
50.10 3
2

.400 = 34 V.

Trên hình 21.Với U = 34 (V), Ih =400A xác định đợc hệ số ngấu n = 2,2

f) Công suất hữu ích hồ quang hàn.
15


Đồ án CNH NC
q = 0,24xUhxIhx = 0,24.34.400.0,75 = 2448 cal/s
Tính lại chiều sâu chảy.

h = A.

qd
; A là hằng số
n

đối với thép C và hàn dới lớp thuốc A = 0,0156, qđ là năng lợng đờng .
h = 0,0156

2448
= 0,6 cm = 6 mm
0,75.2,2

chiều rộng mối hàn b = n .h = 2,2.6 = 13,2 mm
Ih = 400 A, trên hình 22 xác định đợc đ = 16 g/A.h. Từ đó tính đợc diện tích tiết diện
ngang của KL đắp
Fđ =
Chiều cao mối hàn: c =

d
16.400
Ih =
= 0,32 cm2 = 32 mm2.
.Vh
7,8.2500

32
Fd
=
=3,2 mm

0,73.b 0,73.13,2

Chiều cao toàn bộ mối hàn là H=5+3,2 =8,2 mm
Hệ số hình dạng mối hàn là mh =b/c = 13,2/3,2 = 4,1
mh < 7. Do đó phảI điều chỉnh lại chế độ hàn cho phù hợp.Ta thấy chiều cao mối hàn c

khá lớn , cần phảI giảm chiều cao c bằng cách nâng cao tốc độ hàn từ 25m/h thành
32m/h .đồng thời nâng điện áp hàn lên 40 V.
Tính toán lại ta đợc các thông số sau:
Fđ = 25 mm2
Theo hình 21 :

U = 40 V, I = 400 A suy ra n = 3
q = 2880 cal/s suy ra h = 0,56 cm = 5,6 mm

chiều rộng mối hàn b = 3x5,6 = 16,8 mm
chiều cao mối hàn

c = 25/(0,73.16,8) = 2 mm.

hệ số hình dạng mối hàn mh = b/c = 16,8/2 = 8,4.
g) Thời gian hàn một mối hàn.
Thời gian hàn một mối hàn đợc tính nh sau:
16


Đồ án CNH NC
Th =
T0 thời gian hồ quang cháy T0 =L/Vh
Vh là vận tốc hàn 0,89 cm/s, m = 0,5 cho tổ choc hàn tự động ,đối với một mối hàn

vòng ,chiều dàI mối hàn là L =2x3,14xR=2.3,14.36,25 =227,6 cm thì
T0 =227,6/ 0,89 = 255,7 (s) suy ra Th =255,7/0,5 = 511 (s) = 8,5 phút.
Vậy tổng thời gian hàn tự động mối hàn này là: (8,5.2) = 17 phút.

Bảng kết quả tính toán chế độ hàn tự động
Chế độ hàn
d(mm)

Ih(A)

U(V)

2

400

40

Kích thớc mối hàn
Vh(m/h) h(mm) c(mm) B(mm) Fđ(mm2)
32

5,6

2

16,8

25

n

mh

3

8,4

.Chọn vật liệu hàn và tính toán thành phần hoá học mối hàn .
+ Tra bảng 3 IV(HDTKCNHNC) ta có :
Thành phần hoá học của dây hàn CB-08A
C

Mn

Si

Cr

Ni

S

P

Không lớn hơn
0,10

0.35ữ0.60

0,25
0,03
0.10
Thành phần hoá học của kim loại cơ bản

Mác thép
C
0,14ữ0,22

0,03

Hàm lợng các nguyên tố %
Si
Mn
P
S
Cr
Không lớn hơn
0.05
0.3
0,05ữ0.17 0.40ữ0.60 0.04

b)Xác định chế độ hàn cho mối hàn giữa chi tiết 3 và chi tiét 2 .
17

0,03

Ni
0.3

Đồ án CNH NC
Chiều dày thành chi tiết đều là 10 mm.vát mép 600,khe hở từ 1 đến 5 mm,cạnh đáy từ
1,5 đến 2,5 mm.Chế độ hàn tra theo bảng 6-2 (Vật liệu và công nghệ hàn-NXB KHKT).
d,mm

Ih ,A

Uh ,V

Vh ,m/h

5

840

38

25

Với chế độ hàn nh trên,theo hình 21(HDLĐA) tra đợc hệ số ngấu n = 2,4.
q = 0,24xUhxIhx = 0,24.38.840.0,75 = 5745 cal/s
Tính lại chiều sâu chảy.
h = A.

qd
; A là hằng số
n

đối với thép C và hàn dới lớp thuốc A = 0,0156, qđ là năng lợng đờng .

h = 0,0156

2448
= 0,88cm = 9 mm ( Sửa căn)
0,75.2,2

chiều rộng mối hàn b = n .h = 2,4x9 = 21,6 mm
Theo kiểu liên kết hàn đã chọn,diện tích tiết diện ngang phần vát mép đợc tính:
Fv = f2.tg(/2).
Với là góc vát bằng 600,f là chiều sâu vát bằng 9 mm.Thay số ta đợc
Fv =81.tg300 =46,7 mm2.
Theo công thức (5.28) chiều cao mối hàn khi có vát mép bằng
c' = 46,7/(0,73.21,6) =2,96 mm
Hệ số hình dạng mối hàn:
mh =21,6/2,96 =7,3 .
Nh vậy với kiểu liên kết hàn đã chọn ở trên là phù hợp
Chiều cao toàn bộ mối hàn là H=9+2,96 =12 mm
Mối hàn dọc đờng sinh chi tiết 2 hàn cùng chế độ trên.
Thời gian hàn một mối hàn.
18


Đồ án CNH NC
Thời gian hàn một mối hàn dọc đờng sinh.
Th =
T0 thời gian hồ quang cháy T0 =L/Vh = 100/0,89 =112 (s).Với chiều dàI mối hàn
L =100 cm ,vận tốc hàn 0,89 cm/s,
m = 0,5 cho tổ chức hàn tự động
Th = 112/0,5 = 224(s) = 3,8 phút.
Đối với một mối hàn vòng ,chiều dàI mối hàn là L =2x3,14xR=2.3,14.44,3 =278 cm thì:

T0 =278/0,89 = 312(s)
suy ra

Th =312/0,5 = 624 (s) = 10,4 phút.

Vậy tổng thời gian hàn tự động 2 mối hàn này là:
10,4 + 3,8 = 14,2 phút.

Bảng kết quả tính toán chế độ hàn tự động
Chế độ hàn
d(mm)

Ih(A)

U(V)

5

840

38

Kích thớc mối hàn
Vh(m/h) h(mm) c(mm) b(mm) Fđ(mm2)
25

12

2,96

21,6

46,7

n

mh

2,4

7,3

c). Xác định chế độ hàn cho mối hàn góc giữa CT4 với CT5
Chiều dày thành CT5 là 30 mm,CT4 tại đó là 5 mm.Nh vậy cần tính toán sao cho
CT4 ngấu hoàn toàn.Tức là chế độ hàn xác định theo CT4
Chọn sơ bộ đờng kính dây hàn d=2 mm, mật độ dòng j = 100A/mm2.(theo bảng 14). Cờng độ dòng :
Ih = (d2/4) .j =314 A
Điện áp hàn :

( Lấy I = 300 A)

Uh = 20 + 50.10-3.Ih/d0,5 =30,6 V
19


Đồ án CNH NC
Diện tích kim loại đắp:Fđ = ky . k2/2 =12 mm2. Với k =4,ky =1,5
Vh = đ .Ih/( 3600..Fđ)

Tốc độ hàn:

( cm/s). Trong đó đ tra theo hình 22.

thông số tra là d =2 mm, Ih =300 A . đ =15 g/Ah.
Thay số:

Vh =1,3 cm/s =48 m/h

Công suất nhiệt hồ quang
q = 0,24 . 30 . 300 . 0,8 = 1728 cal/s
Theo công thức 5.5 chiều sâu chảy bằng:
h =0,0156 {1728/(0,8/2,2)}0,5 = 0,49 cm.
Vậy chế độ hàn đảm bảo ngấu hết thành mỏng.h =5 mm
Kiểm tra điều kiện mối hàn phẳng, lõm hay lồi.Trị số Ih và Vh đảm bảo mối hàn phẳng
gọi là cờng độ dòng tới hạn.
Ith = I0 + m . Vh
Với I0 là dòng giả định tốc độ hàn bằng 0. I0 =350 A, m =2 .Suy ra:
Ih = 350 + 2. 1,3 =352,6 A > Ih.
Vậy mối hàn thu đợc là mối hàn lõm.
V) Chọn vật liệu hàn và tính toán thành phần hoá học mối hàn .
Thuốc hàn loại AN348 sản xuất tại Việt Nam theo mác của Nga.Thành phần thuốc tra
theo bảng 2-1<68> ( sách vật liệu và công nghệ hàn nóng chảy-Nguyễn Văn Thông).
Mác thuốc SiO2
%

MnO

CaO

MgO

Al2O3

S

P

FeO

%

%

%

%

%

%

%

20


Đồ án CNH NC
AN 348-A 41-44

34-38

<6,5

5-7,5

<4,5

0,15

0,12

2

Dây hàn do công ty thép Thái Nguyên sản xuất, theo mác Sv-08 của Nga.Tra bảng2-19.
Que hàn dùng cho hàn hồ quang tay
+ Tra bảng 1- IV (hớng dẫn thiết kế CNHNC) .
Loại

Nhãn

Loại

điện

hiệu

dòng

cực

điện

và cực

cực

hàn

42A

YOH1

Xoay

3/45

chiều

Các hệ số

ch

đ

Gtb

g/A.h

g/A.h

%

9ữ10

8ữ9

30ữ40

T

b



ak

(N/m

(N/m

%

(N.m/c

m2 )

m2 )

m2)

- khả năng làm việc của que của que hàn ở tất cả các vị trí trong không gian
+ Tra bảng 14.2.T42 cẩm nang hàn
e42a yoh -13/45 thì mác dây hàn GOST 2246 70 là CB 08A.
+ Tra bảng 3 IV(HDTKCNHNC) ta có :
Thành phần hoá học của dây hàn
C

Mn

Si

Cr

Ni

S

%

%

%

%

%

Không lớn hơn

0,10

0.35ữ0.60
0,03
0.10
+ Thành phân thuốc bọc của lõi que hàn .
Tra bảng 10-IV (HDTKCNHNC).
- Tỷ số khối lợng của thuốc bọc đối với lõi que.
21

0,25

0,03

P

0,03


Đồ án CNH NC
= 30 ữ 40 = ktb
+ fêro mangan (80% Mn) = 2%
+Thạch anh (SiO2) = 9%
+ Granhit {SiO2 70% ; Al2O3 18% ; Fe2O3 5% ; Na2O + CaO 7%}
+ Huỳnh thạch 18%
+ fêro silic (75%Ti) = 15%
Thành phần hoá học của kim loại cơ bản
Mác

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

thép
CT3
Không lớn hơn
0,04
0,04
0,25
0,25
Tra theo tiêu chuẩn OCT 1050 60 .Bảng 19.II (sổ tay vật liệu chế tạo máy thép và
0,27ữ0,35

0,17ữ0,37

0,50ữ0,80

gang) .
chế độ hàn : Ih = 300 A , Uh = 25 V , Vh = 0,33 (cm/s)
+ Tra bảng 20 (HDTKCNHNC)
Các hệ số chuyển nguyên tố khi hàn bằng que có thuốc bọc
Nguyên tố

(YOH13/45)
Kt
0,5ữ0,6
0,35ữ0,50
0,95ữ0,98

Mn
Si
Ni

K1
0,70ữ0,80
1,0

Thành phần thuốc bọc :
+ fêrô mangan (80% Mn) 2%
[Mn] = 2.0,8 = 1,6%
+ fêrô Silic (75% Si) 3% [Si] = 0,75.3 = 2,25%
+ fêrô titan (25% Ti) 15% [Ti] = 15.0,25 = 3,75%
Thành phần của lõi điện cực :
[Mn]l = 0,35 ; [Si] l= 0,03 ;[Ni] = 0,25
22


Đồ án CNH NC
Trờng hợp dùng que hàn này có kể đến sự hợp kim hoá mối hàn : do vậy ta dùng công
thức (8-6) HDTKCNHNC .
[X]đ = {kt.ktb.[X]t + k1[X]l} (8-6)
+ [Mn]đ = {0,5.0,4.1,6 + 0,7.0,35} = 0,55%

Trong đó A: hệ số kể đến sự tăng của kim loại đắp (A= 1,030 ),ktb = 0,4
+ [Si]đ = {0,35.0,4.2,25} = 0,31%
+ [Ni]đ = {0,95.0,4.0 + 1,0.0,25} = 0,24%
- Ta tính đợc :
Fđ = 12 mm 2 = 0,12 cm2
qđ = 1740 (cal/cm)
Theo công thức (8.10),(8,11). Ta có :
h = (0,4ữ0,6)r
r = 0,0112
Trong đó : h: chiều sâu chảy
R: khoảng cách từ nguồn nhiệt hàn(hồ quang) đến đờng nhiệt nóng chảy .
r = 0,0112 1740 = 0,467 (cm) = 4,7 mm
h = (0,4ữ0,6)4,7 = (1,8ữ2,8) mm
Chọn h = 4,5 mm
Theo công thức (8-9)
Fch = (ữ ) b.h
Trong đó : b: bề rộng của mối hàn góc b= k =5 mm
Thay vào ta đợc :
Fch = (ữ) 5.4,5 = (15ữ17) mm2
Chọn Fch = 15 mm 2
+ theo công thức (8.13) và (8.14) ta có :
(8.13) = = = 15/47
(8.14) = = = 32/47
+ Theo công thức (8.12)
23


Đồ án CNH NC
[X]mh = [X]cb +[X]đ (8.12)
Ta có :

[Mn]mh = .0,6 + 0,55 = 0,57% ([Mn]cb = 0,6)
[Si]mh = .0,3 + .0,31 = 0,31% ([Si]cb = 0,3)
[Ni]mh = .0,25 + 0,24 = 0,24
VI) Chọn thiết bị hàn , chọn (hay thiết kế )gá lắp hàn.
1) Thiết bị gá lắp hàn cho hàn tự động.
a) Thiết bị gá đính sau khi lốc tròn:
Chọn cơ cấu kẹp và định vị nh hình vẽ sau:

b) Đồ gá hàn chu vi kín.
Chọn đồ gá chuyên ding để thực hiện mối hàn vòng.

1+-1

24

Gá đính mối hàn đường sinh
chi tiết 2


§å ¸n CNH NC

A-A

c) §å g¸ hµn ®Ýnh CT3 ,CT4 vµCT5.

25