Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để chế tạo các chi tiết dạng bình cỡ lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

.......................................

V Ũ CH Í BANG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ ĐỂ
CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT DẠNG BÌNH CHỨA
CỠ LỚN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS.TS. Phạm Văn Nghệ

HÀ NỘI – 2010


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
LỜI CẢM ƠN

Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
PGS.TS. Phạm Văn Nghệ cùng toàn thể các thầy, cô trong bộ môn gia công áp lực
nói riêng và viện đào tạo sau đại học, viện cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Hà
nội. Tôi đã làm hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học và đạt những kết quả mong
muốn.
Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy,

cô giáo trong bộ môn, khoa, viện và nhà trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tận
tình giúp đỡ, động viên, đóng góp tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn
thành khóa học của mình.
Xin chân thành cám ơn các thầy phản biện đã đóng góp những ý kiến quí báu
và bổ ích để bản luận văn được hoàn thiện.
Ngày 20 tháng 10 năm 2010
Tác giả

Vũ Chí Bang

Học viên: Vũ Chí Bang

1


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Vũ Chí Bang.

Học viên lớp Cao học Công nghệ Cơ khí.

Khoá học: 2008 – 2010.
Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà nội.
Xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để chế tạo các
chi tiết dạng bình chứa cỡ lớn” do tôi thực hiện trong thời gian từ tháng 3/2010
đến tháng 10/2010 tại bộ môn gia công áp lực - Viện cơ khí - Trường Đại học Bách
khoa Hà nội.

Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm Văn Nghệ – Viện Cơ khí – Trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Kết quả nghiên cứu trong Luận văn hoàn toàn trung thực và chưa được công
bố trong công trình nghiên cứu nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về những cam đoan trên.
Ngày 20 tháng 10 năm 2010
Tác giả

Vũ Chí Bang

Học viên: Vũ Chí Bang

2


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU

3

Chương1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỒN CHỨA CÔNG NGHIỆP

5

1.1.

Khái quát sản phẩm bình, bồn chứa công nghiệp

5

1.1.1. Nhu cầu của thị trường về bình, bồn chứa công nghiệp

6

1.1.2. Hướng nghiên cứu

7

1.2.

9

Công nghệ chế tạo bình, bồn chứa công nghiệpdạng chỏm cầu

1.2.1. Đặc điểm và thông số kỹ thuật của bình, bồn chứa công nghiệp

10

1.2.2. Sơ đồ qui trình chế tạo bình, bồn chứa công nghiệp dạng chỏm cầu

14

1.2.3. Qui trình công nghệ chế tạo bình, bồn chứa cỡ lớn.

15

Chương 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ MIẾT ĐÁY

19

BỒN DẠNG CHỎM CẦU

2.1.

Nghiên cứu công nghệ miết

19

2.1.1. Cơ sở lý thuyết quá trình miết

19

2.1.1.1. Khái niệm - Phân loại

19

2.1.1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp miết

21

2.1.1.3. Quá trình miết

22

2.1.2.

23

Đặc điểm công nghệ miết

2.1.2.1. Vùng biến dạng khi miết

23

2.1.2.2. Thông số công nghệ miết

23

2.1.2.3. Động học của quá trình miết

25

2.1.2.4. Năng lượng biến dạng của quá trình miết

26

2.1.2.5. Sự thay đổi chiều dày thành

30

2.2.

Tính toán thiết kế máy miết vê chỏm cầu

31

2.2.1.

Nguyên lý hoạt động của máy miết chỏm cầu

31

2.2.2.

Sơ đồ động của máy miết chỏm cầu

32

2.2.3.

Tính toán cụm trục dẫn động chính

36

2.2.3.1. Tính toán hệ dẫn động

36

2.2.3.2. Thiết kế biên dạng quả cầu tạo hình

42

2.2.3.3. Thiết kế cụm trụ đỡ và trụ kẹp phôi

46

2.2.3.4. Thiết kế cụm con lăn đỡ

47

Học viên: Vũ Chí Bang

3


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

2.2.4. Thiết kế hệ thống thủy lực

47

2.3 . Tính toán công nghệ miết bằng phương pháp mô phỏng số

53

2.3.1. Ưu điểm của phương pháp mô phỏng số và công nghệ ảo

53

2.3.2. Ứng dụng phần mềm mô phỏng số DEFORM để miết đáy chỏm cầu

55

Chương 3. THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THÂN BỒN CHỨA

59

3.1.

Công nghệ uốn lốc ống trên máy 3 trục

60

3.1.1. Trạng thái ứng suất biến dạng của vật liệu trong quá trình uốn

60

3.1.2. Tính toán công nghệ uốn lốc chi tiết thân bồn chứa

63

3.1.3. Lực uốn và mô men uốn

65

3.2. Ứng dụng phần mềm mô phỏng số DEFORM để tính toán uốn lốc ống.

67

3.3.

Thiết kế máy uốn ống 3 trục dẫn động thủy lực

71

3.3.1.

Sơ đồ nguyên lý máy

71

3.3.2. Thiết kế các cụm chi tiết máy uốn ống
Chương 4: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN VÀ ĐỒ GÁ TỔ HỢP HÀN

73
74

4.1.

Phân tích và lựa chọn công nghệ hàn.

74

4.2.

Công nghệ và thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ.

77

4.2.1. Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

77

4.2.2. Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

84

4.3.

89

Thiết kế đồ gá hàn

4.3.1. Sơ đồ nguyên lý

90

4.3.2. Thông số kỹ thuật của máy

91

4.3.3. Tính toán động học

91

4.3.4. Thiết kế con lăn đỡ phôi

98

4.3.5. Tính toán khung giá đỡ

99

Chương 5: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

100

5.1.

Qui trình kiểm định chất lượng và các chỉ tiêu kỹ thuật

100

5.2.

Các phương pháp và thiết bị kiểm tra

103

KẾT LUẬN

110

TÀI LIỆU THAM KHẢO

111

PHỤ LỤC

Học viên: Vũ Chí Bang

4

Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền công nghiệp hiện nay ngành cơ khí đóng một vai trò rất quan
trọng trong tất cả mọi lĩnh vực. Đặc biệt nó còn có nhiệm vụ chế tạo, sản xuất các
thiết bị, công cụ cho nhiều ngành công nghiệp khác trong nền kinh tế quốc dân.
Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu,
thiết kế các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí trong điều kiện qui mô sản xuất cụ
thể. Hơn thế, việc chế tạo các máy chuyên dụng để hoàn thiện một số sản phẩm
trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau đang là nhu cầu cần thiết. Một trong
những thiết bị chuyên dụng siêu trừơng siêu trọng mà hiện nay Việt nam đang phải
nhập ngoại là công nghệ và máy miết để chế tạo các bình, bồn chứa công nghiệp .Ví
như các loại bồn, bình chứa công nghiệp có đường kính lớn, để chế tạo chúng cần
tiến hành bằng các phương pháp công nghệ chính sau: công nghệ gia công áp lực,
công nghệ cắt gọt, công nghệ hàn v.v.
* Công nghệ gia công áp lực:
-Tạo ra phần chỏm cầu thực hiện trên máy miết.
-Tạo ra phần thân hình trụ thực hiện trên máy uốn 3 hoặc 4 trục
*Gia công cơ khí (cắt gọt)
* Công nghệ hàn : Hàn ghép tổ hợp các phần chỏm cầu và thân, cũng như
các phụ kiện khác để hoàn chỉnh sản phẩm .
Nước ta hiện nay các thiết bị dùng trong gia công áp lực rất đa dạng về mẫu
mã và chủng loại, chúng ta đã tự chế tạo được các thiết bị này nhưng thường là cỡ
nhỏ, chủ yếu vẫn phải nhập từ nước ngoài hầu hết các loại máy chuyên dùng và đặc
biệt loại lớn . Trong số các thiết bị phải nhập đó có thiết bị miết chuyên dùng là máy
miết chi tiết lớn dạng chỏm cầu.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thì hàng loạt các khu chế xuất
công nghiệp được xây dựng nên nhu cầu về các sản phẩm bồn chứa công nghiệp có

dung tích từ vài m3 đến hàng nghìn m3 là rất lớn.
Theo tìm hiểu của tôi thì việc ứng dụng công nghệ miết vào vê chỏm cầu cầu
đường kính lớn đặc biệt có hiệu quả, hiệu quả cả về kinh tế lẫn chất lượng sản phẩm
mà gần như không sử dụng các công nghệ khác để chế tạo. Trong luận văn tốt

Học viên: Vũ Chí Bang

5


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

nghiệp này bên cạnh việc tìm hiểu công nghệ miết và nghiên cứu các thiết bị miết
hiện có trên thế giới cũng như Việt nam, luận văn tập trung nghiên cứu, thiết kế mô
hình các cụm chi tiết của máy, cải tiến các cụm cho khả năng làm việc tốt nhất.
Hàn là công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong công việc gia công, sửa chữa và
lắp ghép các chi tiết máy. Kỹ thuật hàn tiên tiến hiện nay cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ vật liệu cho phép chúng ta tạo ra những sản phẩm có chất
lượng tốt và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Việc nghiên cứu, thiết kế áp dụng công
nghệ hàn nóng chảy tự động dưới lớp thuốc bảo vệ với bộ đồ gá hàn để liên kết
phần thân hình trụ với phần đáy dạng chỏm cầu của bình chứa có đường kính lớn
nhằm nâng cao năng suất, chất lượng trong chế tạo bình, bồn công nghiệp (riêng
phần kết cấu các chi tiết, phụ kiện liên kết của bình chứa không đi sâu vào nghiên
cứu do đó không thể hiện trong luận văn ) .
Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù đã được sự giúp đỡ của thầy:
PGS.TS: Phạm Văn Nghệ cùng các thầy trong bộ môn, cùng các đồng nghiệp, các
công ty cổ phần công nghiệp Hoàng Anh, tổng công ty LILAMA, tổng công ty Dâù
khi... Song với kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên luận văn không thể

tránh khỏi những khiếm khuyết, mong các thầy, cùng bạn bè đồng nghiệp cho ý
kiến để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả

Vũ Chí Bang

Học viên: Vũ Chí Bang

6


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Chương1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỒN CHỨA CÔNG NGHIỆP
1.1 Khái quát sản phẩm bình, bồn chứa công nghiệp.
1.1.1 Nhu cầu của thị trường về bình, bồn chứa công nghiệp.
Cùng với sự hội nhập của Việt Nam vào nền kinh tế thế giới, hàng loạt các
khu chế xuất công nghiệp được xây dựng. Nên nhu cầu về các sản phẩm bồn chứa
công nghiệp có dung tích từ vài m3 đến hàng nghìn m3 là rất lớn, do vậy một vấn đề
đặt ra cho chúng ta phải chế tạo được thiết bị để sản xuất ra những sản phẩm này
nhằm phục vụ trong công cuộc đổi mới của đất nước.

Hình 1.1: Các sản phẩm bồn chứa công nghiệp có kích thước
lớn và rất lớn :

Học viên: Vũ Chí Bang

7

Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Hình 1.2- Các sản phẩm ứng dụng

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

8


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

1.1.2 Hướng nghiên cứu
Ở nước ta hiện nay vấn đề chế tạo các dạng bình, bồn chỏm cầu và dạng côn
có đường kính lớn trong công nghiệp hầu như vẫn phải nhập ngoại. Trong điều kiện
hội nhập hiện nay, vấn đề đặt ra là ta phải tự chế tạo ra các sản phẩm dạng này để
phục vụ nhu cầu trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đaị hóa đất nước và đưa
nước ta trở thành một nước có nền công nghiệp hiện đại.
Bồn chứa công nghiệp là sản phẩm được chế tạo từ tổng hợp 3 loại hình công
nghệ chính sau:.
Công nghệ miết: Tạo ra phần chỏm cầu.
Công nghệ uốn lốc ngang trên máy uốn: Tạo ra phần thân hình trụ.
Công nghệ hàn : Hàn ghép tổ hợp phần chỏm cầu với thân.
* Chế tạo đáy dạng chỏm cầu có các phương pháp khác nhau:
+ Dập vuốt.

+ Dập nổ
+ Hàn ghép các tấm
+ Miết/vê.
Đối với mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm nhất định.
Với phương pháp dập vuốt đòi hỏi phải có thiết bị dập rất lớn, và việc chế
tạo những bộ khuôn lớn có giá trị đến hàng triệu đô la, hơn nữa những sản phẩm
dạng này không sản xuất hàng loạt một kích cỡ, do vậy phương pháp này không
hiêu quả.
Phương pháp dập nổ là phương pháp không thông dụng cho tất cả các loại
sản phẩm, nó chỉ sử dụng trong quốc phòng là chính, hơn nữa lại không an toàn và
không có môi trường tốt.
Phương pháp hàn ghép là phương pháp tương đối đơn giản và hiệu quả. Tuy
vậy nó lại cho sản phẩm không có chất lượng tốt, đặc biệt với những sản phẩm dùng
để chứa chất lỏng hay khí có áp suất cao. Thời gian tạo sản phẩm lâu.
Với phương pháp miết sẽ khắc phục những nhược điểm của các phương pháp
trên. Chính vì thế hướng nghiên cứu của luận văn là:

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

9


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

*Nghiên cứu, tính toán, thiết kế công nghệ và máy miết chỏm cầu để chế tạo
bình chứa công nghiệp có đường kính lớn.

H ình 1.3: Một số h ình ảnh máy miết

* Nghiên cứu công nghệ uốn, lốc ngang: Lốc ống để tạo ra thân của bình, bồn
chứa. Để chế tạo ra thân bình có đường kính lớn ta phải chọn máy lốc ống 3 trục
hoặc 4 trục.

Hình 1.4: Máy uốn ngang 3 trục

* Để lắp ghép các bộ phận lại với nhau thì ta lựa chọn công nghệ hàn và
thiết kế tổ hợp đồ gá hàn.
Trong quá trình gia công để hoàn thiện sản phẩm ta cần sử dụng công nghệ
hàn để tổ hợp kết nối các chi tiết, cụm chi tiết. Trong công nghệ hàn có nhiều
phương pháp và để thực hiện công nghệ đó cần có nhiều dạng kết cấu đồ gá khác
nhau.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

10


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Để liên kết các thành phần của bồn chứa lại với nhau ta chọn phương pháp
hàn nóng chảy. Trong đó chủ yếu sử dụng phương pháp hàn điện hồ quang tay và
hàn tự động dưới lớp thuốc. Và một nội dung quan trọng khác là nghiên cứu thiết kế
chế tạo bộ giá đỡ hàn tự động.

H ình 1.5 mô hình đồ gá thiết bị hàn chuyên dụng

1.2: Công nghệ chế tạo bình, bồn chứa công nghiệp dạng chỏm cầu.
Bồn chứa công nghiệp được chế tạo từ tổng hợp các công nghệ chính.
Công nghệ miết : Tạo ra phần chỏm cầu.
Công nghệ uốn ngang trên máy lốc 3 hoặc 4 trục: Tạo ra phần thân bồn chứa.
Công nghệ hàn : Hàn ghép tổ hợp các thành phần chi tiết.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

11


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

1.2.1. Đặc điểm và thông số kỹ thuật của bình, bồn chứa công nghiệp.
Bảng 1.1: ĐẶC ĐIỂM CỦA BÌNH

Tên các bộ Áp
TT

phận

suất Áp suất Nhiệt độ Dung

chịu tính tóan thử lớn thành lớn tích

áp lực của (bar)

nhất

bình

(bar)

0

nhất ( C)

1

Thân bình

10

15

<75

2

Nắp bình

10

15

<75

(lít)

2000
3

Cửa người 10

15

Môi

chất

làm

việc
Tên

Đặc

gọi

điểm

Không

Không

khí

ăn mòn

<75

chui
4

Các đường

10

15

<75

ống
Bảng 1.2: SỐ LIỆU KĨ THUẬT VỀ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA BÌNH

Kích thước (mm)

Kim loại chế
tạo

Số
TT

Tên Gọi

lượng

ĐK

(Cái)

ngoài

Chiều
Dài
Dầy

1

Thân bình

01

1066

8

Phương

Mã

Số

hiệu

t/c

pháp chế

tạo

của

hoặc

VL

cao
2000

Lốc - hàn
GB

2

Đầu chỏm

02

1066

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

8

12

245

Q235

7009
- 93

ép - vê


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
(CT3)

3

4

Cửa người 01

450x35

chui(elip)

0

Đường khí 02

Dy50

20

?

Đúc -hàn

3,5

150

Đúc -hàn

vào ra

Bảng 1.3: SỐ LIỆU VỀ KIM LOẠI CHẾ TẠO BÌNH

T

Tên

Mã

T

các bộ hiệu
phận

kim

của

loại

bình

Cơ tính

Hoá tính

Giới

Giới

Độ

hạn

hạn

dãn

bền

chảy dài

(kG/

(%)

mm2)

tương

C

Mn

0,12

0,3

~

~

0,2

0,7

0,12

0,3

~

~

0,2

0,7

0,12

0,3

~

~

0,2

0,7

S

Si

P

≤ 0,3

≤ 0,045 ≤ 0,045

≤ 0,3

≤ 0,045 ≤ 0,045

≤ 0,3

≤ 0,045 ≤ 0,045

đối
(%)

Thân
1

bình

CT3

395

235

26

Đầu
2

3

chỏm

CT3

395

235

26

Cửa
người
chui

CT3

395

235

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

26

13


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Bảng 1.4: ĐẶC ĐIỂM ỐNG CÚT, MẶT BÍCH VÀ CÁC CHI TIẾT BẮT CHẶT CUẢ BÌNH

Kích
TT Tên Gọi

Số
lượng

Kim loại chế tạo

thước

Mã

(mm)
hoặc

số

hiệu

liệu theo
bảng phân
loại
1

Ống dẫn 01

Dy50

CT3

Cơ tính

Hoá tính

σb
Kg/

σc

cm2

-

38

22

δ% C

Mn

Si

28

0,14

0,28

<

-

-

0,032

0,18

0,30

0,14

0,28

<

-

-

0,032

0,18

0,30

0,14

0,28

<

-

-

0,032

0,18

0,30

0,14

0,28

<

-

-

0,032

0,18

0,30

khí vào

2

Ống dẫn 01

Dy50

CT3

38

22

28

khí ra

3

Ống lắp 01
van

Dy40

CT3

38

22

28

an

toàn
4

Ống lắp 01
van

Dy15

CT3

xả

đọng

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

14

38

22

28


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ
Bảng 1.5: SỐ LIỆU VỀ HÀN

Công

nghệ Mã hiệu

hàn

hoặc

Đặc điểm của que hàn, dây hàn
Cơ tính ( kG/cm2)

đinh tán

σb

σc

Thân hàn tự F6A0-

415-

300

động, giáp mí EXXX

550

Hoá tính
δ

C

Mn

0,07 1,40-

1 phía

1,85

22

-

22

0,07 1,50-

Si

P

0,80-

0,02

1,15

5

0,50-

0,02

0,80

5

0,15

Đáy bình hàn
tự động, giáp F7A0mí 1 phía
EXXX

480-

370

655

2,0

0,15

Bảng 1.6: TIÊU CHUẨN ĐÁY CHỎM CẦU

H = 0.20∅i

Øi
R

Dfôi = Dofôi + 1.5t

x- chiều sâu sau ép

∅i

H

h

r

R

Dofôi

V, lit

x

1050

210

50

100

976

1236

164

209

1100

220

50

100

1004

1288

187

220

1150

230

50

100

1033

1340

211

232

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

15


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

1200

240

50

100

1063

1392

237

243

1250

250

50

150

1328

1471

266

219

1300

260

50

150

1341

1523

296

232

1350

270

50

150

1358

1574

329

245

1400

280

50

150

1378

1626

364

257

1450

290

50

150

1401

1678

402

269

1500

300

50

150

1425

1729

442

281

1.2.2. Sơ đồ quy trình chế tạo bình, bồn chứa công nghiệp đáy dạng chỏm cầu.

ép
chỏm
cầu

Tạo phôi theo
bản vẽ

Vê
chỏm
cầu

Tổ hợp

Hàn Tự động

Lốc
ống
(thân)

Kho thành
phẩm

Sơn bảo vệ

Phun cát

Siêu âm
Chụp chiếu

Hình 1.6: Sơ đồ quy trình chế tạo bồn chứa công nghiệp

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

16


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

1.2.3. Quy trình công nghệ chế tạo bình, bồn chứa cỡ lớn.
1.2.3.1. Các công đoạn chế tạo đáy hình chỏm cầu :

Hình 1.7 Bản vẽ chi tiết chỏm cầu

Hình 1.8 Bản vẽ khai triển chi tiết chỏm cần

Chọn phương pháp gia công và lập quy trình công nghệ tiến hành gia công cho
từng bước dưới đây;
+ Chuẩn bị phôi:
-Tính toán phôi tấm

- Vẽ khai triển, vạch dấu trên thép tấm;
- Cắt pha theo dấu, làm sạch ba via sau cắt;
- Ghép và hàn nối ( nếu kích thước thép tấm không đủ lớn ).
+ Gia công tạo hình bằng biến dạng dẻo:
- Bằng máy miết: ép mặt có bán kính cong lớn trên máy ép thuỷ lực và miết
phần bán kính cong nhỏ trên máy miết.
- Bằng máy ép thủy lực: Làm khuôn dập thành hình.
+ Lấy dấu, cắt phần thừa sau tạo hình;
+ Làm vát mép cạnh chuẩn bị cho hàn nối thân bình;
Yêu cầu: Hình dạng, kích thước, dung sai phôi phẩm phải đảm bảo theo thiết
kế và quy phạm kỹ thuật an toàn bình chịu áp lực.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

17


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

1.2.3.2. Tính toán công nghệ chế tạo thân bình .
Căn cứ kích thước thực của đầu bình sau khi gia công hoàn chỉnh, lập quy trình
công nghệ tiến hành gia công từng bước dưới đây:

Hình 1.9 Bản vẽ chi tiết thân bình

Hình 1.10. Bản vẽ khai triển thân bình

+ Chuẩn bị phội:

-tính toán phôi
- Vẽ triển khai, lấy dấu trên thép tấm;
- Cắt pha theo dấu, làm sạch ba via sau cắt;
- Làm vát các mép cạnh chuẩn bị cho hàn nối;
+ Gia công tạo hình: Bằng máy cuốn thép tấm.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

18


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

+ Gá hàn và hàn đính; Chọn phương pháp và tiến hành hàn đính mối hàn nối dọc
thân hình trụ.
+ Kiểm tra chất lượng phôi sản phẩm sau gia công;
Yêu cầu: Hình dạng, kích thước, dung sai phôi phẩm phải đảm bảo theo thiết kế
và thỏa mãn quy phạm kỹ thuật an toàn bình chịu áp lực.
1.2.3.3. Các bộ phận, chi tiết chịu áp lực khác
- Bao gồm cụm lỗ – cửa, vách ngăn, mặt sàng, mặt bích, ống nối, chi tiết bắt
chặt vv...
- Căn cứ đặc điểm hình dạng và kích thước, xác định phương pháp gia công và
lập quy trình công nghệ tiến hành gia công.
1.2.3.4. Lắp ghép tổng thể sản phẩm
- Xác định phương pháp lắp ghép và lập quy trình công nghệ thực hiện lắp ghép;
- Kiểm tra kích thước của bộ phận cần lắp ghép;
- Tiến hành lắp ghép và gá hàn đính;
Yêu cầu: Dung sai sau lắp ghép phải đảm bảo theo thiết kế và quy phạm kỹ thuật

an toàn bình chịu áp lực.
1.2.3.5. Hàn nối
Lập quy trình công nghệ hàn cho từng bước công việc;
- Trước khi hàn, cần tiến hành kiểm tra tình trạng chất lượng các mối ghép ( kích
thước dung sai );
- Vệ sinh làm sạch các mối ghép cần hàn theo quy định;
- Tiến hành hàn theo quy trình hàn đã xác lập: Hàn thân theo đường sinh (hàn
đường thẳng), hàn thân với đáy chỏm cầu (hàn tròn xoay), hàn các chi tiết phụ kiện.
Yêu cầu: Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu của quy phạm kỹ thuật và tiêu chuẩn về hàn.
1.2.3.6. Kiểm tra chất lượng mối hàn nối
- Vệ sinh làm sạch bề mặt mối hàn và phần kim loại nền dọc theo hai bên mối hàn;
- Xác định các phương pháp kiểm tra không phá hủy;

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

19


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

- Kiểm tra ngoại quan các mối hàn: tình trạng bề mặt, kích thước;
- Kiểm tra chất lượng bên trong mối hàn bằng phương pháp không phá hủy ( X
quang, siêu âm, từ trường, thẩm thấu vv... )
- Xử lý khuyết tật mối hàn đã phát hiện;
Yêu cầu: Chất lượng các mối hàn nối phải thỏa mãn yêu cầu quy định trong tiêu
chuẩn hàn.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

20


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Chương2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ MIẾT
ĐÁY BỒN DẠNG CHỎM CẦU:
2.1 Nghiên cứu công nghệ miết
2.1.1 Cơ sở lý thuyết quá trình miết.
2.1.1.1 Khái niệm và phân loại
*Khái niệm.
Miết là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo hình chi tiết
rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng dựa vào chuyển động quay của phôi dưới tác
dụng của lực công tác làm biến dạng dẻo cục bộ tại một điểm trên phôi quay.
Phương pháp miết được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp quốc phòng,
hàng không để chế tạo các sản phẩm đòi hỏi chất lượng và độ chính xác cao như
tuabin, đầu đạn tên lửa cũng như trong các ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu
dùng, v.v… Ưu điểm của phương pháp miết ở chỗ cho sản phẩm đa dạng về kiểu
dáng và chủng loại từ những chi tiết có thành thẳng (trụ, côn) đến những chi tiết có
hình dáng rất phức tạp (có gân, gờ, chiều dày thay đổi).
Miết kim loại tấm là một quá trình tạo hình rất linh hoạt và cho năng suất
cao, được dùng để chế tạo các chi tiết dạng rỗng đối xứng trục với nhiều hình dạng
phong phú. Phương pháp này được sử dụng trong trường hợp nguyên công dập vuốt
sâu và một số nguyên công tương tự có thể không thực hiện được khi kích thước và
chiều dày phôi thay đổi hoặc trong trường hợp số lượng sản phẩm nhỏ. Hơn nữa,
miết có thể tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp mà phương pháp dập vuốt sâu
không thể làm được, có thể tạo hình với một dải rộng các loại vật liệu như thép,

thép không gỉ, các kim loại nhẹ như nhôm, titan và các kim loại khác như đồng,
niken, vonfram
Các chi tiết điển hình chế tạo từ miết thay đổi chiều dày là chi tiết trong các
thiết bị dây truyền chế biến thực phẩm, các chi tiết dùng trong thí nghiệm khoa học
có liên quan đến hoá chất, các loại đèn và gương chiếu trong thiết bị, dụng cụ âm
nhạc, các chi tiết dạng đĩa trong vệ tinh nhân tạo, các loại xi lanh và bình chứa chịu
áp lực cao, các loại ống có độ chính xác cao, các loại Puli truyền động có nhiều rãnh
chữ V và các chi tiết trong ngành công nghiệp vũ trụ.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

21


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

* Phân loại
1. Phân loại theo đặc điểm phôi
- Miết phôi phẳng; Miết phôi ống; Miết phôi dạng thể tích .

Hình2.1 Phân loại phương pháp miết theo đặc điểm của phôi

2. Phân loại theo hình dạng sản phẩm
* Sản phẩm dạng cầu;
* Sản phẩm dạng côn;
* Sản phẩm dạng trụ.
3. Phân loại theo cặp dụng cụ gây biến dạng
Cặp dụng cụ:

* Dưỡng trong - con lăn miết;
* Dưỡng ngoài - con lăn miết;
* Con lăn miết - con lăn miết

Hình 2.2: Miết chi tiết hình côn không dưỡng

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

22


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Hình 2.3: Miết chi tiết hình cầu với cặp con lăn tạo hình và con lăn vê
2.1.1.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp miết.
* Ưu điểm
Miết là phương pháp tạo hình gia công áp lực các chi tiết dạng côn, trụ rỗng,
bán cầu và các hình dạng tượng tự khác. Một ưu điểm của phương pháp là chi phí
sản phẩm thấp, chi phí cho dụng cụ biến dạng thấp, thời gian sản xuất chi tiết phức
tạp thấp hơn các phương pháp khác (dập vuốt, ép chảy…), dung sai, độ bóng độ bền
… là rất cao .
Phương pháp miết tăng cơ tính kim loại bằng cách sắp xếp lại cấu trúc hạt.
Ví dụ thép cácbon thấp sẽ có ứng suất chảy tăng từ 240 – 430 MPa sau khi miết.
Các sản phẩm miết có sự đối xứng trục rất cao điều này vô cùng quan trọng với các
chi tiết lắp ghép hay có chuyển động tròn với tốc độ cao quanh trục đối xứng
Phương pháp miết đặc biệt hiệu quả với chi tiết có đường kính lớn đến rất lớn
và chiều dày lớn, vì khi đó với những phương pháp khác cần phải có thiết bị rất lớn,
nếu dập vuốt thì khuôn rất lớn, máy cũng rất lớn và có thể không thực hiện được.

Phương pháp miết không chỉ chế tạo được những chi tiết có tính dẻo cao mà
còn sản xuất được những sản phẩm làm bằng vật liệu cứng.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

23


Luận văn thạc sỹ

Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ

Đối với phương pháp miết thông thường ta có thể sử dụng máy tiện để thực
hiện, đây là một điểm tương đối thuận tiện mang tính chất vạn năng của công nghệ.
Đối với tất cả các loại miết ta có thể thay đổi một chút kết cấu là có thể tạo thành
máy cắt chi tiết tròn bằng cách thay đổi con lăn miết bằng một con dao cắt .
* Nhược điểm.
+ Chiều dày trên phần phôi bị miết thường không đồng đều.
+ Với chi tiết dạng côn thì có tồn tại ứng suất dư nên tùy thuộc vào góc côn
mà có phải khử ứng suất dư hay không.
+ Có thể gây ra rách hoặc nhăn do phần kim loại càng xa tâm quay càng dễ
mất ổn định.
+ Trong một số trường hợp miết có năng suất thấp hơn nhiều so với dập vuốt.
+ thời gian gá đặt phôi thường lớn hơn so với phương pháp thông thường,
khả năng tự động hóa kém hơn.
2.1.1.3 Qúa trình miết.
Tùy theo phương pháp miết mà ta có thiết bị chuyên dùng, theo phương pháp
miết thông thường thì phôi được kẹp chặt và quay theo trục nòng giống như máy
tiện, hình dáng sản phẩm có biên dạng giống trục nòng, phôi được kẹp chặt bởi trục
nòng và trụ kẹp (kết cấu như ụ động của máy tiện). Trong luận văn này ta đưa ra

một dạng máy miết có kết cấu nêu trên để thực hiện miết vê chi tiết dạng chỏm cầu
có đường kính lớn. Trường hợp này thay vì trục nòng thì ta có con lăn tạo hình
cũng là dẫn động cho phôi quay theo, trụ đỡ và trụ kẹp làm nhiệm vụ định vị phôi.
Dụng cụ miết hay con lăn miết tác dụng lực tỳ vào phôi bằng các cơ cấu như:
thủy lực, khí nén, cơ khí … khi đó phôi được biến dạng dẻo và thành hình theo yêu
cầu .
Đường kính phôi ban đầu thường lớn hơn đường kính phôi lớn nhất của chi
tiết sau khi đã tạo hình cho phôi. Mặc dù có sự không đồng nhất về chiều dày giữa
phôi và sản phẩm nhưng xác định kích thước của phôi vẫn dựa vào nguyên lý cân
bằng thể tích.

Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang

24