Nghiên cứu thiết kế tổ hợp máy hàn nắn dầm thép phục vụ các công trình giao thông và xây dựng

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------PHẠM XUÂN PH

PHẠM XUÂN PHÚ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ TỔ HỢP MÁY HÀN - NẮN DẦM THÉP
PHỤC VỤ CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG VÀ XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

2013B
Hà Nội – Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------PHẠM XUÂN PHÚ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ TỔ HỢP MÁY HÀN - NẮN DẦM THÉP PHỤC
VỤ CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG VÀ XÂY DỰNG

Chun ngành : Kỹ thuật cơ khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Phạm Văn Nghệ

Hà Nội – Năm 2016


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
DANH SÁCH KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................8
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................8
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu..................9
3. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................9
4. Tóm tắt nội dung chính ........................................................................................9
5. Kết luận ..............................................................................................................10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................12
1.1. Giới thiệu về tổ hợp máy hàn-nắn dầm thép ..................................................12
1.2. Phạm vi ứng dụng dầm thép ...........................................................................22
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam .......................................24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ...................................................26
2.1. Đặc điểm biến dạng của tổ hợp dầm cỡ lớn ...................................................26
2.2. Lý thuyết q trình uốn tấm............................................................................27
2.3. Tính tốn cơng nghệ uốn nắn tổ hợp dầm cỡ lớn ...........................................34
CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG SỐ ...............39
3.1. Mô phỏng số trong gia công áp lực ................................................................39
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình nắn tổ hợp
dầm cỡ lớn. ............................................................................................................42

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MÁY NẮN DẦM ............................................................63
4.1. Nguyên lý hoạt động của tổ hợp máy hàn - nắn dầm .....................................63
4.2. Các bộ phận chính của máy ............................................................................64
4.3. Tính tốn, thiết kế máy ...................................................................................65
KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những điều được nêu ra trong luận văn thạc sĩ kỹ
thuật "Nghiên cứu, thiết kế tổ hợp mày hàn- nắn dầm thép phục vụ các cơng
trình giao thơng và xây dựng " là hoàn toàn đúng. Tất cả kết quả thu được từ luận
văn đều là từ quá trình nghiên cứu. Mọi tài liệu và sự trợ giúp thực hiện luận văn
đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Khi viết bản luận văn này, tác giả có tham khảo và kế thừa một số kết quả
nghiên cứu của các tác giả đi trước và sử dụng những thơng tin số liệu từ các tạp
chí, sách, mạng internet … theo danh mục tham khảo.
Tác giả cam đoan khơng có sự sao chép ngun văn từ bất kỳ luận văn nào
hay nhờ người khác viết. Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về cam đoan của
mình và chấp nhận mọi hình thức kỷ luật theo quy định của Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Tác giả

Phạm Xuân Phú

2

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Ký hiệu

Đơn vị

P1

Lực ép của con lăn nắn lên phôi

[N]

P2

Lực ép của con lăn phụ lên phôi

[N]

T1

Lực ma sát tại phần tiếp xúc giữa con lắn nắn và phôi

[N]

T2

Lực ma sát tại phần tiếp xúc giữa con lắn phụ và phôi

[N]

1

Hệ số ma sát giữa phôi và con lăn nắn

2

Hệ số ma sát giữa phôi và con lăn phụ

m

Khối lượng của phôi

a

Gia tốc của phơi

[m/s2]

az

Gia tốc của phơi theo phương trục z

[m/s2]



Góc vênh



Là ½ góc ăn của phơi vào con lăn nắn, tính cho đường

[kg]

[o]

kính làm việc lớn nhất


Là ½ góc ăn của phơi vào con lăn phụ, tính cho đường
kính làm việc lớn nhất

3

[rad]

[rad]


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy hàn đính dầm

17

Bảng 1.2. Thơng số kỹ thuật của máy hàn dầm liên tục

18

Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của máy nắn dầm kiểu I

20

Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật của máy nắn dầm kiểu II

21

Bảng 3.1. Thông số công nghệ đối với bài tốn biến dạng phẳng

45

Bảng 3.2. Thơng số cơng nghệ đối với bài tốn 3D

45

Bảng 4.1. Thơng số kỹ thuật của máy nắn

66

Bảng 4.2. Thông số công nghệ của máy sau khi tính tốn

68

4


DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cơng nghệ cán thép hình để sản xuất thép hình chữ I; A, B- Sản phẩm
thép chữ I; C-Công nghệ cán; D- Máy cán nóng ...............................................12

Hình 1.2. Cắt plasma; A, B- Mắt cắt; C- Nguyên lý cắt bằng plasma ..............14
Hình 1.3. Máy hàn dầm tự động .........................................................................15
Hình 1.4.Quy trình chế tạo dầm thép .................................................................15
Hình 1.5. Máy nắn dầm ......................................................................................16
Hình 1.6. Máy hàn đính dầm ..............................................................................16
Hình 1.7. Máy hàn dầm liên tục .........................................................................18
Hình 1.8. Máy nắn dầm kiểu I ............................................................................19
Hình 1.9. Máy nắn dầm kiểu II ..........................................................................21
Hình 1.10. Một số ứng dụng của các loại dầm thép cỡ lớn ................................23
Hình 1.11. Giàn khoan dầu khí...........................................................................23
Hình 1.12. Nhà ga sân bay .................................................................................24
Hình 2.1. Đặc điểm biến dạng của tổ hợp dầm cỡ lớn khi hàn ..........................26
Hình 2.2. Sơ đồ tác dụng lực khi uốn .................................................................28
Hình 2.3. Sơ đồ uốn phôi dải hẹp và dài rộng ....................................................29
Hình 2.4. Biểu đồ phân bố ứng suất theo chiều dày của phơi ở các giai đoạn...30
Hình 2.5. Sơ đồ xác định mơmen uốn ................................................................32
Hình 2.6. Sự biến dạng đàn hồi làm ảnh hưởng tới kích thước sản phẩm sau khi
uốn ......................................................................................................................34
Hình2.7. Cơng nghệ uốn sử dụng để nắn tổ hợp dầm cỡ lớn ............................35
Hình 2.8. Mơ hình tính tốn điều kiện ăn phơi vào trục khi nắn ......................35
Hình 3.1. Những ưu điểm của mơ phỏng ...........................................................39
Hình 3.2 Q trình tối ưu hóa cơng nghệ nhờ mơ phỏng ...................................40
Hình 3.3. Một số ứng dụng của phần mềm ABAQUS .......................................41
Hình 3.4. Cơng nghệ nắn tổ hợp dầm thực tế .....................................................43
Hình 3.5. Mơ hình 2D ........................................................................................43
Hình 3.6. Mơ hình 3D ........................................................................................44
5


Hình 3.7. Kết quả tính tốn thực nghiệm xác định cơ tính của vật liệu SS400;

A: Đường cong lực chuyển vị khi kéo; B: Đường cong ứng xử chảy dẻo của vật
liệu ......................................................................................................................46
Hình 3.8. Ứng suất tương đương Von-Mises .....................................................48
Hình 3.9. Biến dạng dẻo tương đương ...............................................................48
Hình 3.10. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................49
Hình 3.11. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................50
Hình 3.12. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................50
Hình 3.13. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................51
Hình 3.14. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................52
Hình 3.15. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................52
Hình 3.16. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................53
Hình 3.17. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................54
Hình 3.18. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................54
Hình 3.19. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................55
Hình 3.20. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................56
Hình 3.21. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................56
Hình 3.22. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................57
Hình 3.23. Ứng suất tương đương Von-Mises ...................................................58
Hình 3.24. Biến dạng dẻo tương đương .............................................................58
Hình 3.25. Phân bố ứng suất uốn theo mặt cắt ngang A-A; (A) Giữ nguyên
chiều rộng cánh dầm và thay đổi góc vênh ; (B) Giữ nguyên góc vênh  và
thay chiều rộng cánh dầm. ...............................................................................583
Hình 3.26. Trường ứng suất, biến dạng trên phơi khi nắn .................................60
Hình 3.27. Trường ứng suất, biến dạng trên phơi khi nắn .................................61
Hình 3.28. Lực uốn và mômen xoắn cần thiết để cung cấp cho trục cơng tác..62
Hình 4.1. Máy nắn dầm chữ I, chữ H cỡ lớn ......................................................63
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tổ hợp máy hàn-nắn dầm .................64
Hình 4.3. Hệ thống con lăn; A- Con lăn; B- Khung giá đỡ; ..............................65
Hình 4.4. Vị trí các con lăn trên máy nắn ..........................................................65

6


Hình 4.5. Sơ đồ cấu tạo của máy nắn .................................................................69
Hình 4.6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống thủy lực .........................................................70
Hình 4.7. Kết cấu của xylanh thủy lực ...............................................................71
Hình 4.8. Bơm bánh răng ...................................................................................72
Hình 4.9. Các loại van phân phối thường gặp ....................................................76
Hình 4.10. Van phân phối 4 cửa, 3 vị trí điều khiển bằng điện từ .....................76
Hình 4.11. Van chống tụt áp- van 1 chiều có điều khiển ...................................77
Hình 4.12. Van an tồn .......................................................................................77
Hình 4.13. Van điền đầy .....................................................................................77
Hình 4.14. Bản vẽ lắp tổng thể của hệ thống sàn con lăn và máy nắn ...............78
Hình 4.15. Sàn con lăn; A-Khung, giá đỡ; B- Con lăn; ...................................788
Hình 4.16. Máy nắn; A- Bản vẽ lắp; A- Con lăn ép; B- Con lăn phụ; C-Hộp số
thủy lực ...............................................................................................................79
Hình 4.17. Máy nắn sau khi lắp đặt xong...........................................................80
Hình 4.18. Hàn khung máy ..............................................................................800
Hình 4.19. Một số bộ phận của hệ thống thủy lực .............................................81
Hình 4.20. Một số bộ phận của sàn con lăn .....................................................811
Hình 4.21. Bộ phận dẫn động .............................................................................82
Hình 4.22. Hộp số thủy lực ..............................................................................822
Hình 4.23. Lắp ráp chi tiết máy ..........................................................................83

7


MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội loài người, nhu cầu xây dựng

cũng từ đó mà tăng cao. Các cơng trình kỹ thuật được xây dựng ngày càng nhiều,
phát triển thêm cả về mặt chất lượng, số lượng và kích thước. Trong xây dựng thì
kết cấu khung, dầm cũng được sử dụng khá phổ biến do giảm được trọng lượng
nhưng vẫn đảm bảo độ bền, độ an tồn, thẩm mỹ của cơng trình…
Trong cơng cuộc hiện đai hóa xây dựng đất nước ta thì việc sử dụng các loại
dầm cỡ lớn là một trong những yêu cầu quan trọng. Các sản phẩm thép dầm cỡ lớn
được sử dụng phổ biến trong các ngành giao thơng vận tải, dầu khí, hàng khơng, an
ninh, quốc phịng…
Trong q trình thi cơng xây dựng người ta phải chế tạo các chi tiết với độ
chính xác cao và trong đó có các loại dầm thép cỡ lớn. Các loại dầm thép chữ U,
chữ I có thể được sản suất bằng phương pháp cán nóng hoặc phương pháp hàn
ghép.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ thì cơng nghệ hàn cũng
có được sự tiến bộ phát triển vượt bậc, chính vì vậy cơng nghệ hàn ghép để chế
tạo các dầm cỡ lớn được sử dụng ngày càng phổ biến và rộng rãi hơn. Các dầm
thép được chế tạo qua các cơng đoạn chính là cắt phơi, hàn đính, hàn đường, nắn.
Hiện nay ở Việt Nam đã có các cơng ty sản xuất áp dụng phương pháp này
vào trong thực tiễn sản xuất. Các công ty ở Việt Nam nhập khẩu về và phân phối
như công ty Tiến Đại Phát, công ty trách nhiệm Phạm Trung Dũng…Đồng thời các
tài liệu tính tốn thiết kế cho máy hàn, nắn dầm tự động trong nước còn hạn chế,
khan hiếm do đó việc nghiên cứu tính tốn thiết kế chế tạo máy là hết sức quan
trọng. Bởi vậy trong nghiên cứu này nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề
tài:“Nghiên cứu, thiết kế tổ hợp mày hàn- nắn dầm thép phục vụ các cơng trình
giao thơng và xây dựng”

8


2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu, thiết

kế tổ hợp máy hàn-nắn tiết diện chữ I với bản cánh đến 600mm và chiều cao đến
1500mm
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu dựa trên đối tượng cụ thể là tổ hợp máy hànnắn tiết diện dầm chữ I
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu nguyên nhân gây ra cong vênh cho dầm khi
chế tạo, cơ sở lý thuyết khi tính tốn biến dạng dẻo của bài tốn uốn, điều kiện ăn
phơi khi nắn, nghiên cứu thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình nắn, thiết kế
mơ hình động máy, thiết kế chi tiết, nghiệm bền chi tiết máy, thiết kế máy nắn 3D
3. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữ tính tốn lý thuyết kết hợp với mơ phỏng và thực nghiệm.
4. Tóm tắt nội dung chính
Nội dung chính của luận văn bao gồm 04 chương sau:
Chương 1: Tổng quan
- Tìm hiểu về tổ hợp máy hàn-nắn dầm chữ I
-Phạm vi sử dụng của dầm chữ I cỡ lớn
- Giới thiệu một số thiết bị, tình hình nghiên cứutrong nước và trên thế giới
Chương 2: Cơ sở lý thuyết, tính tốn
- Ngun nhân gây cong vênh cho dầm sau khi được chế tạo bằng phương
pháp hàn.
- Cơ sở lý thuyết của quá trình uốn: ứng suất, biến dạng, biến dạng đàn hồi
sau khi uốn...

9


- Áp dụng đưa ra mơ hình tính tốn điều kiện ăn phơi trong q trình nắn
trên máy nắn liên tục.
Chương 3: Mơ phỏng số
- Sử dụng mơ hình 2D để nghiên cứu ứng suất biến dạng trên mặt cắt ngang
của phơi khi chịu uốn, từ đó cho thấy ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ tới q
trình biến dạng của dầm.

- Sử dụng mơ hình 3D để mơ phỏng công nghệ nắn dầm chữ I trên máy nắn
liên tục, từ đó tính tốn được lực nắn và mơmen xoắn cần thiết dẫn động trục nắn.
Chương 4: Thiết kế máy
- Đưa ra nguyên lý hoạt động từ đó rút ra được cấu tạo của máy nắn.
- Từ các thông số cơng nghệ tính tốn được ở chương 3 tiến hành tính tốn
thiết kế chi tiết cho máy nắn từ đó xây dựng mơ hình máy 3D trên phần mềm Catia.
- Giới thiệu một số công đọan chế tạo máy thực tế tại nhà máy.
5. Kết luận
Từ việc nghiên cứu công nghệ sản suất thực tế, và cơ sở lý thuyết nghiên cứu đã đạt
được các kết quả chính sau:
Đề xuất được mơ hình và phương pháp tính tốn điều kiện ăn phôi vào trục
(công thức 2.17);
Thiết lập và tiến hành mơ phỏng thành cơng bài tốn uốn trên mơ hình 2D và
3D trên phần mềm mơ phỏng Abaqus.
Từ các kết quả tính tốn mơ phỏng cho thấy sự thay đổi hình dạng; sự phân
bố trường ứng suất biến dạng, đối với cả mơ hình 2D và 3D;
Thơng qua kết quả mô phỏng 2D nghiên cứu sự phân bố của ứng suất uốn
theo chiều dài cánh dầm và góc vênh () từ đó thấy được cơ chế biến dạng của dầm
khi nắn (hình 3.8 đến hình 3.24);
10


Thơng qua mơ phỏng q trình 3D cho thấy sự thay đổi hình dạng; sự phân
bố ứng suất tại một số vị trí mặt cắt trên phơi theo chiều ngược hướng uốn (hình
3.25 đến hình 3.27). Dựa vào các kết quả tính tốn đưa ra được thơng số cơng nghệ
chính của q trình nắn là: lực ép 60 Tấn; mơmen xoắn 14000 Nm;
Chỉ ra được nguyên lý hoạt động, từ đó đưa ra cấu tạo của tổ hợp máy gồm
có 3 bộ phận chính: máy hàn liên tục, máy nắn liên tục, hệ thống sàn con lăn giúp
vận chuyển dầm.
Thông qua các kết quả tính tốn mơ phỏng đã tính tốn được các thơng số kỹ

thuật của máy từ đó xây dựng mơ hình máy 3D dựa trên phần mềm thiết kế cơ khí
Catia (hình 4.16 đến hình 4.18).
Trong nghiên cứu này có đưa ra một số hình ảnh q trình chế tạo máy nắn
thực tế (hình 4.19 đến hình 4.25).
Các kết quả trong nghiên cứu này có thể được làm tại liệu tham khảo cho các
nhà công nghệ sau này trong việc tính tốn thiết kế tổ hợp máy hàn-nắn dầm chữ I,
H, đặc biệt là trong việc thiết kế máy nắn dầm.

11


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về tổ hợp máy hàn-nắn dầm thép
Sự ra đời của các ngành công nghiệp sản xuất chung mà đặc biệt là ngành
công nghiệp thép đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của loài người. Nhận biết
được tầm quan trọng của ngành xây dựng, hầu hết các quốc gia đều dành nhiều
chính sách ưu đãi để phát triển ngành này.
Trong quá trình thi công xây dựng người ta phải chế tạo các chi tiết với độ
chính xác cao và trong đó có các loại dầm thép cỡ lớn. Các loại dầm thép chữ U,
chữ I có thể được sản suất bằng phương pháp cán nóng hoặc phương pháp hàn
ghép. Đối với phương pháp cán nóng thì nhận được sản phẩm có chất lượng tốt,
mặc dù vậy các sản phẩm cán bị hạn chế về mặt kích thước. Bằng phương pháp
hàn ghép thì có thể thu được các chi tiết có kích thước lớn hơn, nhưng độ bền
không cao bằng các chi tiết cán, do ảnh hưởng nhiệt của mối hàn.

Hình 1.1. Cơng nghệ cán thép hình để sản xuất thép hình chữ I; A, B- Sản phẩm
thép chữ I; C-Công nghệ cán; D- Máy cán nóng

12

Để chế tạo ra các sản phẩm thép chữ I cỡ lớn bằng phương pháp cán, người
ta tiến hành cán ở trạng thái nóng, nhiệt độ thép lúc đó đạt từ 1050 oC đến 1150oC.
Ở nhiệt độ này giới hạn chảy của thép giảm xuống rõ rệt khiến cho việc tạo hình
được dẽ dàng hơn. Để cán thép chữ I cần được tiến hành theo nhiều, trong ví dụ
dưới đây trình bày cơng nghệ cán thép gồm có 6 lần cán. Trong mỗi lần cán kích
thước lỗ hình được thay đổi, phơi sau khi biến dạng qua các hình dạng trung gian
thì đạt được kích thước và hình dạng theo mong muốn thiết kế.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học cơng nghệ thì cơng nghệ hàn cũng
có được sự tiến bộ phát triển vượt bậc, chính vì vậy công nghệ hàn ghép để chế
tạo các dầm cỡ lớn được sử dụng ngày càng phổ biến và rộng rãi hơn. Các dầm
thép được chế tạo qua các công đoạn chính là cắt phơi, hàn đính, hàn đường, nắn
như trên hình 1.1.
Phơi tấm sử dụng để chế tạo dầm được chế tạo bằng phương pháp cán tấm
nóng, phơi thép qua nhiều lần cán nhằm làm giảm chiều dày phôi. Tùy theo yêu
cầu sử dụng mà phôi thép được cán tới chiều dày nhất định. Do được chế tạo bằng
phương pháp cán nên phơi có chất lượng tốt, độ bền cao phù hợp cho việc chế tạo
các chi tiết đòi hỏi chịu lực phức tạp.
Phôi tấm được cắt thành các mảnh có kích thước xác định tùy theo kích
thước dầm chữ I khi thiết kế bằng máy cắt plasma. Nguyên lý của phương pháp
cắt bằng dịng plasma được trình bày như sau (hình 1.2):
Cắt plasma là quy trình sử dụng miệng đầu phun thích hợp để làm thắt lại
luồng khí ion hóa có nhiệt độ rất cao sao cho có thể sử dụng để làm nóng chảy và
cắt đứt các kim loại dẫn điện.
Khí dẫn điện (plasma) được sử dụng để chuyển năng lượng âm - cung cấp
bởi một nguồn điện từ mỏ plasma đến vật liệu cắt. Mỏ plasma đóng vai trị như là
cơng cụ lắp các phụ tùng tiêu hao và có vai trị cung cấp chất làm mát (khí hoặc
nước) cho các phụ tùng này. Đầu phun và điện cực duy trì tia plasma.

13

Hình 1.2. Cắt plasma; A, B- Mắt cắt; C- Nguyên lý cắt bằng plasma
Một tín hiệu khởi động được gửi tới nguồn cơng suất DC. Khi đó, đồng thời
xuất hiện điện áp mạch hở (OCV) và khí phun ra mỏ.
Sau khi có luồng khí ổn định, mạch tần số cao (HF) được kích hoạt, HF
phóng hồ quang giữa điện cực và đầu phun bên trong mỏ và hồ quang làm cho khí
thổi qua đó bị ion hóa.
Khí dẫn điện tạo nên dòng điên giữa điện cực và đầu phun, kết quả là hình
thành hồ quang mồi (pliot arc).
Khi hồ quang mồi tiếp xúc với vật cắt, hồ quang plasma hình thành giữa
điện cực và vật cắt. Hồ quang plasma làm nóng chảy kim loại, luồng khí tốc độ
cao thổi đi kim loại nóng chảy.

14


Đối với quá trình hàn, chi tiết được hàn với các mối hàn theo tiêu chuẩn với
độ bền cao, phù hợp với đặc điểm chịu tải khi làm việc của chi tiết theo tính tốn
thiết kế. Hiện nay cơng việc hàn ghép dầm được tiến hành một cách tự động dựa
trên các hệ thông máy hàn tự động được lập trình sẵn (hình 1.3). Bằng cơng nghệ
hàn này cho chất lượng mối hàn được đồng đều, nâng cao hơn.

Hình 1.3. Máy hàn dầm tự động
Đối với quá trình nắn thẳng cánh dầm được thực hiện trên máy nắn có cấu
tạo đặc biệt. Máy gồm có hệ thống các con lăn dẫn hướng cho phơi, các con lăn có
nhiệm vụ uốn thẳng, hệ thống các động cơ, chi tiết thủy lực, hệ thống điều
khiển...(hình 1.5). Dầm thép sau khi hàn được đưa qua hệ thống máy nắn này để
điều chỉnh lại kích thước sai lệch trong q trình cơng nghệ trước đó. Hệ thống
máy nắn có ưu điểm có thể nắn được các loại dầm có kích thước lớn, do biến dạng

tạo hình là cục bộ, chính vì vậy có thể làm giảm được lực uốn cũng như không hạn
chế về chiều dài của dầm thép.

Hình 1.4.Quy trình chế tạo dầm thép

15


Hình 1.5. Máy nắn dầm
Hiện nay trên thị trường việc áp dụng các hệ thống máy hàn liên tục, máy
nắn liên tục được sử dụng khá đa dạng. Dưới đây là thông số kỹ thuật của một số
loại máy trong nước và trên thế giới.

Hình 1.6. Máy hàn đính dầm

16


Bảng 1.1. Thơng số kỹ thuật của máy hàn đính dầm
Thơng số kỹ thuật
Model

Dầm H

HZZ-1200

HZZ-1500

HZZ-1800

Chiều
cao
bụng
dầm
(mm)

200-1200mm

200-1500mm

200-1800mm

Chiều
dày
bụng
dầm
(mm)

6-32

6-32

6-32

Chiều
rộng
cánh
dầm
(mm)

200-800

200-800

200-800

Chiều
dày
cánh
dầm
(mm)

6-40

6-40

6-40

4000-15000

4000-15000

500-2000

500-2000

Chiều
4000-15000
dài dầm
(mm)

Tốc
độ
(mm/min)
Con
lăn
vào(mm)

đính 500-2000

đầu 2400*1(chủ động)+2400*2(bị động)

Con lăn đầu ra 2400*3(bị động)
(mm)
Chế độ định tâm

Định tâm tự động với máy hàn điểm trung tâm

Điều khiển tốc độ

Điều khiển vô cấp

17


Công suất (KVA)

16(chưa gồm nguồn hàn)

Hệ thống hàn

2 nguồn NB-500

Công suất nguồn 31.9KVA*2
hàn (KVA)

31.9KVA*2

31.9KVA*2

Nguồn vào

AC 3 phase 380V

50HZ

Kích thước (M)

1.8 x3 x4

1.8 x 3 x4.6

1.8 x 3 x5.2

Trọng lượng (T)

8

8.3

8.5

Hình 1.7. Máy hàn dầm liên tục
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của máy hàn dầm liên tục
Thông số kỹ thuật
Model

LMZ-1500

Nguồn vào

LMZ-1800

AC，3phase，380V，50HZ
Chiều cao 200-1500mm
bụng dầm
(mm)

200-1800mm

Dải dầm H Chiều dày 6-32mm
bụng dầm
(mm)

6-32mm

18


Chiều rộng 200-600mm
cánh dầm

(mm)

200-800mm

Chiều dày 6-40mm
cánh dầm
(mm)

6-40mm

Tỷ lệ chiều Chiều cao bụng dầm/ Chiều cao bụng dầm/
cao/ chiều chiều rộng cánh dầm chiều rộng cánh dầm
rộng
≥1.2
≥1.2
Chiều
phôi

dài 4-15m

Khoảng cách ray

4-15m

4m

5.5m

Tốc độ hàn

0.3-1.2m/phút

Chiều dài ray

18m

Tốc độ di chuyển max

2.5m/min

Trọng lượng cuộn dây 150KG*2
hàn

150KG*2

Dung tích thùng chứa 50L*2
thuốc

50L*2

Đường kính dây

Φ3-φ5mm

Φ3-φ5mm

Nguồn hàn

ZD5-1000 2

ZD5-1000 2

Kích thước (M)

2.8x4.8x3.4

3.3x6.5x3.7

Hình 1.8. Máy nắn dầm kiểu I

19


Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của máy nắn dầm kiểu I
Độ dầy
cánh
(mm)

8-15

Chiều
rộng
cánh
(mm)

200

15-22 23-28 29-32 33-36 37-40 46-50 60-70 70-80

250

350

400

450

500

650

Tổng cơng suất máy

27 kW

Cơng suất động cơ chính

22 kW

Áp lực nén lên con lăn nắn chính

2000 KN

Áp suất nén của hệ thống thủy lực

18 – 25 Mpa

Khoảng truyền lực tối đa lên con lăn

150 mm

Mômen xoắn tối đa của hộp giảm tốc

50 KN.M

Tốc độ nắn

5.2 m/phút

Chiều rộng cánh dầm

200 – 800 mm

Chiều cao bụng dầm

350 – 1500 mm

Độ dày cánh dầm (với thép Q345)

8 – 80 mm

Độ dày bụng dầm

8 – 50 mm

20

750

800

Hình 1.9. Máy nắn dầm kiểu II
Bảng 1.4. Thơng số kỹ thuật của máy nắn dầm kiểu II
Thông số kỹ thuật
Model

HYJ-60

HYJ-80

Chiều cao bụng dầm
(mm)

450-1800mm

500-2000mm

Chiều dày bụng dầm
(mm)

6-40mm

6-60mm

Chiều rộng cánh dầm
(mm)

200-800mm

500-900mm

Chiều dày cánh dầm
(mm)

6-60mm

6-80mm

Phôi nắn

Q235

Q235

Chiều dài phôi

4-15m

4-15m

Tốc độ quay đầu nắn

6300mm/min

5000mm/min

Con lăn đầu vào (mm)

3600mm*2

3600mm*2

Con lăn đầu ra (mm)

3600mm*2

3600mm*2

Công suất động cơ

11.0KW

15.0KW

21


Động cơ bơm dầu

15.0KW

15.0KW

Áp suất hệ thống thủy
lực

25mpa

25mpa

Áp suất dầu ép thủy lực

1500KN

2000KN

Kích thước (M)

3.75×1.4×2.3

6×1.4×2.6

Nguồn vào

AC 380V 50HZ

1.2. Phạm vi ứng dụng dầm thép
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội loài người, nhu cầu xây dựng
cũng từ đó mà tăng cao. Các cơng trình kỹ thuật được xây dựng ngày càng nhiều,
phát triển thêm cả về mặt chất lượng, số lượng và kích thước. Trong xây dựng thì
kết cấu khung, dầm cũng được sử dụng khá phổ biến do giảm được trọng lượng
nhưng vẫn đảm bảo độ bền, độ an tồn, thẩm mỹ của cơng trình…
Trong cơng cuộc hiện đai hóa xây dựng đất nước ta thì việc sử dụng các loại
dầm cỡ lớn là một trong những yêu cầu quan trọng. Các sản phẩm thép dầm cỡ lớn
được sử dụng phổ biến trong các ngành giao thơng vận tải, dầu khí, hàng khơng, an
ninh, quốc phịng…
Trong ngành giao thơng vận tải thì việc sử dụng các loại dầm cỡ lớn là khá
phổ biến, được sử dụng từ khá lâu. Bên cạnh đó các nhà xưởng cơng nghiệp ngày
này cũng sử dụng nhiều các loại dầm cỡ lớn (hình 1.10).

22


Hình 1.10. Một số ứng dụng của các loại dầm thép cỡ lớn
Trong ngành khai thác dầu khí, việc xây dựng các giàn khoan ngồi biển
cũng có nhu cầu cao về các loại dầm thép kích thước lớn (hình 1.11)

Hình 1.11. Giàn khoan dầu khí

23