đồ án công nghệ hàn bồn CO2

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, ngành 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 dựng, lắp giáp 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 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 bồn chứa khí
CO2 cỡ lớn ’’, 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 - HV Nông nghiệp VN , 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 !


CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO
1.1- Khái quát về công nghệ hàn
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.
- 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.
1.2. Sản phẩm CO2.
- Cacbon dioxit (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.
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%.



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.

•

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.
1.3. Một số bồn CO2 cỡ lớn.



-

Cấu tạo của bồn chứa CO 2 lỏng gồm 2 vỏ:

+ Vỏ trong bằng vật liệu Q235-B.
+ Vỏ ngoài bằng 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.
-

Các thông số chính của sản phẩm.
Nội dung
Lớp vỏ trong
Lớp vỏ ngoài
Model item
CLF 100/2,2
CLF 100/2,2
Áp suất làm việc
2,2 MPa
Áp suất chân không
Dung tích
100 m3
Nhiệt độ
-40oC
Nhiệt độ ngoài trời
Chất lỏng chứa
Liquid carbon dioxide
Hạt Perlic
Áp suất thử
3 MPa
Áp suất mở van
2,3 MPa
Tốc độ bay hơi
< 0,65
Hệ số bền mối hàn

1
1
Vật liệu
Q235-B
Thép CT3
Bảng 1. Các thông số chính của sản phẩm bồn CO2

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:
•
•

Lớp vỏ ngoài là thép CT3 (Theo tiêu chuẩn của Nga GOST 380-88).
Lớp vỏ trong là thép Q235-B (theo tiêu chuẩn Trung Quốc GB700-88).

2.1.2. Thành phần hóa học của các vật liệu đã chọn.

Vật liệu
CT3

C%
0,12-0,23

Si%
0,050,17

Thành phần hóa học
Mn%

P%
S%
0,45-0,65
0,045
0,045

Cr%
0,3

Ni%
0,3

Cu%
0,3


Q235-B

0,12-0,2

0,3
0,3-0,7
0,045
0,045
0,3
Bảng 2. Thành phần hóa học của vật liệu hàn.

0,3

0,3

2.1.3. Cơ tính của vật liệu cơ bản.
Vật liệu
CT3
Q235-B

Cấp bền
3,6

(MPa)
c (MPa)
362-461
216-235
375-406
225-235
Bảng 3. Cơ tính của vật liệu đã chọn.
b

%
24-27
21-26

2.1.4. Các chú ý khi hàn chủng loại 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:
Si Ni

+
25 100
3Mn + Cr + Mo + V
S +P+

Hcs=1000C.
•
•

Đối với thép CT3: Hcs = 10,61 > 4.  thép có thiên hướng tạo nứt nóng.
Đối với thép Q235-B: Hcs = 8,916 > 4.  thép có thiên hướng tạo nứt nóng.
 Hàm lượng cacbon tương đương CE: Biểu hiện tính hàn của vật liệu, được xác định
bằng công thức sau:
-

•
•

CE = C + + +
Nếu CE > CEth thì thép có tính hàn.
CEth = 0,45 khi chiều dày tấm hàn h < 25mm.
CEth = 0,4 khi chiều dày tấm hàn h < 35mm.

Đối với thép CT3 : CE = 0,508 > CEth  thép không có tính hàn.
Đối với thép Q235-B : : CE = 0,476 > CEth  thép không có tính hàn.
 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:
HD
60

•

• PL = PCM +
+ 6S
Trong đó: + PCM là hệ số đặc trưng cho sự giòn vùng ảnh hưởng nhiệt do chuyển

biến pha:


•

PCM = C +

Si
30

+

Mn + Cr + Cu
20

+

Ni
60

+

V
10

+

Mo
15

+ HD là lượng hydro khuyếch tán tính bằng ml/100g kim loại đắp:
•

HD = 0,78.HIIW – 1,4
• Theo bảng 1-6 trang 57 tập 2 [1] ta có HIIW = 2÷7 chọn HIIW = 5
• HD = 0,78.5 – 1,4 = 3,9
- Đối với thép CT3: PL = 0,6325 > 0,286  thép có thiên hướng nứt nguội.
- Đối với thép Q235-B: PL = 0,64 > 0,286  thép có thiên hướng nứt nguội.
 Xác định nhiệt độ nung nóng sơ bộ (Tp).
- Theo trang 140 [2], ta có:
Tp = 350. (oC).
+ Đối với thép CT3: Tp = 350. = 177,8 (oC).
+ Đối với thép Q235-B: Tp = 350. = 166,4 (oC).
2.2. Phân tích lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng.
Ta thấy các đường hàn của chi tiết là các đường hàn dài, rộng, tư thế hàn khó, thép có
tính hàn kém, yêu cầu chất lượng lại cao nên ta chọn phương pháp hàn bán tự động
bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là CO2 sử dụng dòng điện hàn
một chiều cực nghịch.
2.2.2. Các thông số hàn chính của các quá trình hàn đã chọn.
Theo bảng 186[6], ta chọn được:
Dòng
điện hàn
I (A)

Mật độ
dòng điện
hàn J

450-600

Tốc độ
cấp dây
V
(m/phút)

Điện áp
U (V)

Tốc độ
hàn V
(m/phút)

3,8 – 7,5

27-30

18-35

Đườn Số lớp
g kính hàn (n).
dây
hàn d
(mm)
4-6

2-3

Bảng 4. Các thông số hàn chính của quá trình hàn.
2.2.3. Các thông số kỹ thuật bổ sung của các quá trình hàn đã chọn.

Số lớp hàn

Tiêu hao khí

Góc vát mép
Độ

2-4

lít/phút
18÷23

2.2.4. Kỹ thuật hàn các quá trình hàn đã chọn.

54o

±

6o

Khe hở
hàn
(mm).
1,8-3

Tầm
với
điện
cực.


•

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.
- Dịch chuyển ngắn mạch: góc nghiêng điện cực đối với hàn sấp nên từ 15 –
200, đối với hàn đứng từ dưới lên nên từ 0 – 5 0, đối với hàn đứng từ trên
xuống nên từ 15 – 200. Tầm với điện cực B được chọn thông qua độ nhô E
-

của ống kẹp điện cực B = 6 – 13 mm, E = 0 – 32 mm.
Dịch chuyển tia dọc trục: cần sử dụng tầm với điện cực và độ lùi của đầu
ống kẹp điện cực như sau: E = 32 mm, B = 19,25 mm. Góc nghiêng súng

hàn vào khoảng 0 – 50, bề mặt kim loại phải sạch.
• Cần chú ý đến chế độ nhiệt khi hàn: khi thép cacbon có chiều dày lớn, tính hàn
kém thì nên nung nóng sơ bộ trước.
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: được sử dụng để bổ sung kim loại vào mối hàn. Phải đáp ứng các yêu cầu
sau:
- Thành phần hóa học phải chứa các nguyên tố khử ôxi như Si, Mn, Ti.
- Phải đảm bảo độ bền, tính dẻo, độ dai va đập.
 chọn dây hàn ER 70S-5 theo tiêu chuẩn AWS A5.18-79. (Theo trang 94,95

tập 2 [1]).
•

Khí bảo vệ: chọn là khí CO2.

•

Điện cực: theo dây hàn, nên chọn loại có tính chất hóa học gần giống với vật liệu hàn.
2.3.2. Thành phần hóa học của vật liệu hàn.
Dây hàn ER 70S-5 theo tiêu chuẩn AWS A5.18-79.

Vật liệu
ER70S-5

Thành phần hóa học
C%
Si%
Mn%
P%
S%
AL%

0,07-0,19 0,05-0,17
0,3-0,6
0,025
0,035
0,5-0,9
Bảng 5. Thành phần hóa học của dây hàn ER70S-5.

2.3.3. Cơ tính của vật liệu đã chọn.
Dây hàn ER70S-5.

Khí bảo vệ
CO2

Dòng hàn
(cực hàn)
+

Độ bền kéo Giới hạn chảy Độ dãn dài
tối thiểu

tối thiểu

tương đối

MPa
500

MPa
416

%
22

Bảng 6. Cơ tính của dây hàn ER70S-5.
CHƯƠNG 3. CHẾ TẠO PHÔI HÀN.
3.1. Xác định hình dáng kích thước của tất cả các chi tiết hàn.

Cu%
0,5


Hình 1. Bản vẽ chi tiết vật hàn.
Từ hình vẽ ta thấy bồn CO2 gồm các bộ phận chính là: thân bồn (1), hai đáy
(2), hai chân đế (3).
- Thân bồn: chọn phôi tấm vì chiều dài và đường kính khá lớn.
- Đáy bồn: được chế tạo từ phôi tấm sau đó tiến hàn rèn dập theo biên dạng
yêu cầu.
- Chân đế: chế tạo theo phương pháp đúc vì không yêu cầu về khả năng chịu
áp suất, hình dạng khá phức tạp.
• Thân bồn: L = 9340 mm, D = 3550 mm.

Hình 2. Kích thước thân bồn.
• Đáy bồn: h = 215 mm, h’ = 502 mm.


Hình 3. Kích thước đáy bồn.
•

Chân đế:

Hình 4. Kích thước chân đế.
TT
Tên chi tiết hàn
Số lượng
Loại phôi sẽ chọn
1
Thân bình
1
Phôi tấm, chiều dày 20 mm
2
Đáy bình
2
Phôi tấm, chiều dày 20 mm
3
Chân đế
2
Phôi đúc
Bảng 7. Thống kê số lượng các chi tiết của một sản phẩm hoàn chỉnh.
3.2. Khai triển phôi cho các chi tiết hàn.
Ta sử dụng phương pháp diện tích để khai triển.
- Chi tiết thân bồn. Hình khai triển là hình chữ nhật AxB.


Hình 5. Hình khai triển thân bồn.
Có: A = L = 9340 mm.
Cân bằng diện tích 2 hình ta có:
S1 = S 2 ⇔ πD1 L = AB
⇒ B = πD1 = 3,14(3550) = 9896 (mm)

Vậy để chế tạo phôi hàn trên ta chọn phôi tấm cuộn có B.S = 9896.20

Với s = 20 mm tra bảng 4 tr.19 [3] ta có trị số mạch nối a = 7 mm.
- Chi tiết đáy bồn : Hình khai triển là hình tròn đường kính D’.


Hình 6. Hình khai triển đáy bồn.
Có: D = 3550; R = 1750.
h = 215; h’ = 502.
+ Hình khai triển là tấm tròn có đường kính: D’
S'= S

trong đó:

S = П.D.h + 2 П.R.h’
S” = П.D’2/4
→ Dh + 2Rh’ = D’2/4
4( Dh + 2 Rh' )

→ D’ =

(3550.215 + 2.1750.502)

=2

= 3760 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:
Chi tiết chân đế: Ta chế tạo bằng phương pháp đúc nên không cần khai
triển phôi hàn.
3.3. Lựa chọn phôi, kiểm tra và nắn cắt phôi.

-


3.3.1. La chn nhp phụi.
- Chn thộp cú kớch thc ó chn cỏc phn trờn.
3.3.2. Yờu cu v cht lng v phng phỏp kim tra phụi.
- Yờu cu cht lng phụi: Phi m bo v mt c tớnh, m bo v
thng, phng, khụng song song,
- Ta s dng cỏc cụng c nh : thc thng chia , thc dõy, thc cun,
thc kim tra thng, khụng vuụng gúc, thc cp, ng h o cú
mt s,
3.3.3. Nn phụi trc khi ct.
Sau khi kim tra phụi nu khụng t yờu cu thỡ ta tin hnh un, nn , chnh
phụi sao cho phự hp.
3.4. Ly du v ỏnh du phụi.
Tấm thép sau khi đợc nắn xong, tiến hành xép phôi lên đó để chọn lấy phơng án tối u. Khi đã chọn phơng án tối u rồi, tiến hành lấy dấu và đánh dấu phôi. Lấy dấu
dù là vi việc cần thiết vì không những đảm bảo độ chính xác kích thớc và hình dạng của
phôi khi cắt mà còn tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình cắt. Khi lấy dấu cần chú ý một
điểm cơ bản là phải tính đến lợng gia công cơ tiếp theo và độ co của kim loại sau khi hàn.
Để tránh sự nhầm lẫn trong các nguyên công tiếp theo đặc biệt là nguyên công lắp
ghép - hàn và để dễ kiểm tra khi mất mát, sau khi lấy dấu xong cần phải đánh dấu các
phôi. Tuy nhiê, việc này chỉ cần thiết đối với trờng hợp sản xuất đơn chiếc hay loại nhỏ
mà thôi, còn đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối có thể không cần thiết, bởi vì
trong trơng hợp này, khi chuyển sang từ nguyên công từ nguyên công này sang nguyên
công khác, Các phôi thờng đợc chứa trong các thùng riêng, do dó ít xảy ra hiện tợng
nhẫm lẫn và mất mát, đồng thời nâng cao đợc năng suất lao động.
3.5. Ct phụi.
3.5.1. Phõn tớch la chn phng phỏp ct phụi.
Ta s dng phng phỏp ct bng laser. Vỡ lng phụi ln, kớch thc ln, cn
chớnh xỏc cao, ct bng laser cho nng sut cao.

3.5.2. Xỏc nh cỏc thụng s ch ct phụi.
Theo ti liu [4], ta cú:
- B rng ct: 1mm.
- Tc ct : 22,4 m/phỳt.
3.6. To hỡnh phụi.
3.6.1. Phõn tớch, la chn phng phỏp ch to phụi.
- Phn thõn bn chn phng phỏp un lc to hỡnh tr.
- ỏy bn thc hin trờn mỏy ộp thy lc v khuõn dp ct.
- Mt s thit b to hỡnh:


Hình 7. Máy tạo hình phôi.
3.7. Tạo mép hàn (vát mép hàn).
3.7.1. Yêu cầu về hình dáng, kích thước và chất lượng mép hàn của các mối hàn.
- Theo trang 13, [5], ta chọn liên kết hàn giáp mối vát mép hai chi tiết hàn ở một
mặt vát thep kiểu chữ V.


Hình 8. 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.
Ta sử dụng thiết bị vát mép chuyên dùng Bevel.

Hình 9. Máy tạo mép hàn.
3.7.3. Cắt, sửa lại phôi/mép hàn sau khi tạo hình.
- Các yêu cầu về chất lượng phôi hàn:

+ Dung sai với kích thước dài:


D = 3150 6 (mm).
L = 9340 10 (mm).
+ Dung sai độ phẳng, độ thẳng, độ song song là:
D = 3150 là t = 6mm.
L = 9340 là t = 10mm.
Tiến hành kiểm tra nếu không đạt yêu cầu thì chỉnh sửa lại.
CHƯƠNG 4. GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH KẾT CẤU HÀN.
4.1. Phân tích, lựa chọn, thiết kế mới đồ gá hàn.
4.1.1. Lựa chọn, thiết kế mới đồ gá hàn.
- Ta sử dụng hai loại đồ gá là :
+ Đồ gá lăn xoay điều chỉnh được để hàn nối thân bồn.
+ Đồ gá tròn xoay trục (mặt bích) dùng để hàn nối đáy với thân bồn.
• Đồ gá lăn xoay điều chỉnh được.
-

Hình 10. Đồ gá lăn xoay điều chỉnh được.


Cấu tạo gồm một bộ phận quay lực xung động, một thiết bị ngừng quay, một
hộp điều khiển điện và hộp điều khiển từ xa. Bộ quay xung động sở hữu hai bộ bánh xe
lăn di chuyển và đế. Đế có cấu trúc hộp để bảo vệ trục vít ở trong và cũng có thể nối hai
bộ phận quay lực xung động. Bằng cách xoay vít hai bộ bánh xe cùng một lúc có thể
đồng thời di chuyển về phía trước hoặc phía sau. Bộ quay được nối với động cơ điện
thông qua một bộ giảm tốc trục răng cưa. Bộ quay lực xung động có thể cung cấp điện
luôn phiên ổn định để đảm bảo hiệu quả hoạt động và hộp điều khiển được trang bị một
màn hình kỹ thuật số hiển thị tốc độ quay chính xác của bộ quay.
• Đồ gá tròn xoay trục (mặt bích).

Hình 11. Đồ gá mặt bích.
Chuyên dùng hàn các loại mặt bích trong mối nối ống hoặc các loại đường ống
ngắn đặt nghiêng từ 00- 900. Chi tiết gá lên bàn quay bằng các vấu kẹp hoặc măm cặp.
Tốc độ quay mâm gá điều chỉnh vô cấp phù hợp với tốc độ hàn bằng biến tấn Kết cấu
chắc chắn được thiết kế chống rung , lắc khi hàn.
4.2. Kỹ thuật gá lắp định vị và cố định phôi trên đồ gá.
4.2.1. Chuẩn gá kẹp và định vị phôi trên đồ gá hàn.
- Chọn chuẩn là bề mặt ngoài của phôi sau khi đã tạo hình vừa làm nhiệm vụ
tỳ vừa làm nhiệm vụ định vị.
- Cách định vị: Do trọng lượng phôi lớn nên không cần kẹp chặt, tiến hành
đặt lên đồ gá và di chuyển đồ gá.
4.2.2. Trình tự các nguyên công và các bước gá lắp phôi lên đồ gá.
 Sơ đồ nguyên công.
- Nguyên công 1: Hàn tạo các phần của thân bồn.


•

Nguyên công 2: Hàn hai đáy vào một phần của thân bồn.
Nguyên công 3: Hàn các đường chu vi để nối thân bồn.
Nguyên công 4: Lồng hai lớp vỏ trong và vỏ ngoài với nhau.
Nguyên công 5: Hàn hai chân đế.

Nguyên công 1. Hàn tạo các phần của thân bồn.
- Bước 1: Đặt phôi hình trụ đã tạo hình lên đồ gá lăn xoay sao cho đường hàn nằm
ở vị trị cao nhất.
- Bước 2: Tiến hành hàn đính theo chế độ sẽ chọn.
• Nguyên công 2. Hàn hai đáy vào một phần của thân bồn.
- Bước 1: Đặt một phần của thân bồn lên đồ gá mặt bích.

- Bước 2: Đặt đáy lên trên phần thân bồn.
- Bước 3: Tiến hành hàn đính.
• Nguyên công 3. Hàn các đường chu vi để nối thân bồn.
- Bước 1: Đặt các phần thân bồn đã hàn ở nguyên công 1 lên đồ gá lăn xoay.
- Bước 2: Điều chỉnh đồ gá sao cho các phần lại sát nhau và các đường hàn ở
nguyên công 1 của các phần không thẳng hàng nhau.
- Bước 3: Tiến hành hàn đính.
Chú ý: Chỉ hàn kín một lớp vỏ trong, lớp vỏ ngoài chưa hàn kín hết mà để lại một
đường hàn để tiến hành thực hiện nguyên công 4.
• Nguyên công 4. Lồng hai lớp vỏ vào với nhau.
- Bước 1: Đặt lớp vỏ trong đã hàn ở nguyên công 4 lên đồ gá lăn xoay.
- Bước 2: Tiến hành hàn tạo các gờ trên lớp vỏ trong (chiều dài gờ là 30mm).
- Bước 3: Tiến hành lồng lớp vỏ ngoài vào.
- Bước 4: Tiến hành hàn đính.
• Nguyên công 5. Hàn hai chân đế vào bồn.
- Bước 1: Đặt bồn lên hai chân đế.
- Bước 2: Tiến hành hàn (không cần hàn đính).
4.2.3. Cách kiểm tra phôi trên đồ gá.
Ta sử dụng các các loại thước đo; dưỡng kiểm, các miếng nêm, miếng đệm
chuyên dụng để đo đạc và căn chỉnh các kích thước lắp ghép đúng với yêu cầu của tiêu
chuẩn.
4.3. Chế độ và kỹ thuật hàn đính.
4.3.1. Phân tích, lựa chọn loại quá trình hàn đính.
Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn, nhằm bảo đảm vị
trí tương đốicủa chúng trong liên kết hàn.
Để tiết kiệm và thuận lợi thì ta chọn loại quá trình hàn đính giống với quá trình
hàn chính là hàn bằng hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là CO2.
Dựa vào bản vẽ chi tiết hàn ta thấy các đường hàn số 1, và số 2 cần phải hàn đính.
Đường hàn số 3 không cần hàn đính vì đã được gá lắp đảm bảo kích thước lắp ghép của
liên kết hàn..

4.3.2. Tính toán/lựa chọn chế độ hàn đính.
- Đường kính que hàn:


Đường kính que hàn đính khi hàn giáp mối: d=

+1=

+1=7

Trong sản xuất ít dùng que hàn có d > 6mm do không an toàn cho người thợ hàn.
Chọn que hàn đính đường kính d= 4mm.
Đường kính que hàn đính khi hàn góc: d=

-

-

+2=

+2=7

Chọn d= 4mm
Cường độ dòng điện hàn:
Ih= k.d
k= 35-50 là hệ số thực nghiệm
vậy Ih= (140-200)A
Khi hàn đính ta lấy tăng cường độ dòng hàn lên 20-30% so với dòng điện hàn bình
thường cho đường kính que hàn đó.
Do vậy Ih= (182-260)A

Điện áp hàn :
Uh=a+b.Lhq
a là tổng điện áp rơi trên A và K, a=15-20 V
b là tổng điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài hồ quang, b=15,7 V/cm
Lhq là chiều dài hồ quang, Lhq=d=4mm
Vậy Uh=(21,28-26,28 ) V

4.3.3. Kỹ thuật hàn đính.
- Hàn đính thành đoạn có chiều dài từ 100 – 120mm.
- Bố trí các mối hàn như hình vẽ.

Hình 12. Vị trí các mối hàn đính của đường hàn số 2.


Hình 13. Vị trí các mối hàn đính của đường hàn số 1.
4.4. Quá trình xử lý trước khi hàn.
4.4.1. Xử lý nhiệt trước khi hàn – preheating.
 Xác định nhu cầu nung nóng trước khi hàn.
- Do vật liệu hàn là thép CT3 và thép Q235-B có tính hàn kém nên cần nung nóng
sơ bộ trước khi hàn theo nhiệt độ đã tính ở phần trước.
 Xử lý cơ hóa.
- Tất cả các mối hàn cần phải được làm sách trước khi hàn để tang tính hàn, độ
ngấu, đảm bảo về chất lượng.
- Ta có thể làm sạch mối hàn bằng các biện pháp cơ học như: sử dụng máy mài,
chổi mài,…
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ HÀN VÀ
LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN PHÙ HỢP.
5.1. Tính toán các thông số chế độ công nghệ hàn cho từng mối hàn.
5.1.1. Tính toán lựa chọn các thông số chế độ hàn chính.
• Mối hàn giáp mối.

- Theo bảng 3.40[2] ta chọn đường kính dây đường kính dây hàn bằng d = 4 mm, I h
= 550A


Khi đó mật độ dòng điện trong dây sẽ là j =

4I h
πd 2

4.550
3,14.4 2

=

= 55,49

Theo bảng 14[3] ta có j = 50÷85 → j nằm trong giới hạn cho phép
Với đường kính dây d = 4 mm theo bảng 10[3] ta có hằng số N = (16-20)10 3 lấy N =
17.103
-

Theo công thức 6-4[3] tốc độ hàn:

Vh =
-

N
Ih

=

17.10 3
550

= 30,09 m/h = 8,78 mm/s

Theo công thức 6-5[3] điện áp hàn:

Uh = 20 +

50.10 −3
Ih
d 0, 5

= 20 +

50.10 −3
450
4 0,5

= 33,75 V → chọn Uh = 34 V

Với Uh = 34 theo hình 21[3] chúng ta tìm được hệ số ngấu ψn = 2,2.
-

Công suất hữu ích của dòng hồ quang là:
q = 0,24 .34.565.0,75 ≈ 3458 cal/s
b

a

Theo công thức 5-6[3] ta có chiều sâu

-

chảy của mối hàn:
h = 0,156

qd
3458
= 0,156
= 5,35(mm)
ψn
2,2

Theo công thức 5-10[3] chiều rộng của mối hàn là:
b = ψn.h = 2,2.5,35 = 11,77 mm


Trên hình 22[3] tìm được hệ số

αd

= 16 g/A.h

Theo công thức 5-11[3] diện tích tiết diện ngang của kim loại là:

Fdl =

α d .I h

3600γVh

16.550
3600.7,8.91,6

= 0,28 cm2 = 28 mm2

=

Chiều cao mối hàn được tính theo công thức 2-25 [3]
c=

Fd
28
=
= 3,26(mm)
0,73b 0,73.11,77

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’=

Fdl − H .a
α
tg
2

=

28
54
tg
2

= 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
Diện tích tiết diện ngang của phần vát mép ở phía thứ nhất:
Fv = 10,82 .0.509 =59,37 mm2
Gi¶ sö mèi hµn ®îc hoµn thµnh sau mét líp th× chiÒu réng cña nã lµ:
b = 2.10,08.

tg α / 2

+2,5.2 = 16 mm

Nếu lấy hình dạng mối hàn ψm-h = 10 thì diện tích tiết diện ngang của phần lồi mối hàn là:

F1 = 0,73.b.c = 0,73.

b2
ψ m−h

= 0,73.

16 2

10

= 18,69 mm2

Như vậy diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp bằng:
Fd = Fv + F1 = 78,06 mm2
Từ đó, chúng ta tìm được diện tích tiết diện ngang của các lớp hàn sau là:


Fs = Fd - Fdl = 50,06 mm2
Bây giờ chúng ta xác định chế độ hàn để hàn các tiếp theo.
Ta chọn đường kính dây đường kính dây hàn bằng d =4 mm, j = 45 A/mm 2

Ih =

πd 2
4

.j = 565,2 A

Trên hình 22 ta tìm được hệ số đắp

αd

= 17 g/A.h

Theo công thứ 5-11[3], tốc độ hàn bằng:

Vh =

17.565
3600.γ .Fs

= 6,8 mm/s = 0,68 cm/s

Theo công thức (5-5) điện áp hàn bằng :

Uh = 20 +

50.10 −3
Ih
d 0,5

=20 +

50.10 −3
565
4 0,5

≈ 34 V

Trên hình 21 ta tìm được hệ số ngấu là ψn = 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:
h = 0,156

q

ψn

= 0,156

3458
= 6,18mm
2,2

Theo công thức (5-10), chiều rộng của mối hàn sau lớp hàn thứ 2:
b = ψn.h = 2,2.6,18 = 13,6 mm
Diện tích tiết diện ngang của lớp thứ 2 là:
17.565
7,8.24,48.10 2

F2 =

= 0,503 cm2 = 50,3 mm2

 Ta nhận thấy sau lớp hàn thứ 2 chiều rộng và sâu của mối hàn đã đủ nên không cần

hàn thêm.
Mối hàn chồng.
- Đường kính que hàn: theo bảng 5 [3], chọn d = 3mm.

•