ĐỒ ÁN MÔN HỌCCÔNG NGHỆ HÀN NÓNG CHẢYĐề tài:“Thiết kế quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu vỏ thùng chứa khí”

Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN HÀN & CN KIM LOẠI ***************** ĐỒ ÁN MƠN HỌC CƠNG NGHỆ HÀN NĨNG CHẢY Đề tài: “Thiết kế quy trình cơng nghệ hàn để chế tạo kết cấu vỏ thùng chứa khí” Hướng dẫn Thực Lớp : TS Vũ Huy Lân : SV Cao Thành Tâm : KTCK01 – K59 Hà Nội 12-2017 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan rằng: nội dung, bố cục Đồ án hoàn toàn tác giả làm dựa nghiên cứu, tìm tịi lượng kiến thức thân Ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị, công thức trích dẫn từ tài liệu tham khảo (có ghi rõ tài liệu tham khảo) Nếu sai tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, Ngày 20 Tháng 12 Năm 2017 Tác giả Cao Thành Tâm Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân LỜI CÁM ƠN Tác giả xin chân thành cám ơn đến thầy, cô giáo môn: Hàn công nghệ kim loại, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ, bảo tận tình Các anh khóa 58 cơng nghệ hàn Cùng với bạn bè chuyên nghành giúp tác giả hoàn thiện đề tài Tác giả xin chân thành cám ơn! Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG .9 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 10 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO 13 1.1 Tổng quan sản phẩm .13 1.1.1 Kết cấu tổng quan sản phẩm 13 1.1.2 Ứng dụng đặc điểm làm việc sản phẩm .15 1.1.3 Lưu đồ kế hoạch 15 1.2 Kết luận 16 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VẬT LIỆU CƠ BẢN, LOẠI Q TRÌNH HÀN VÀ VẬT LIỆU HÀN 17 2.1 Phân tích vật liệu chi tiết hàn 17 2.1.1 Thành phần hóa học vật liệu 17 2.1.2 Cơ tính vật liệu 17 2.1.3 Ứng xử vật liệu hàn nóng chảy .17 2.1.3.1 Xác định tổ chức tính chất KLCB: .17 2.1.3.2 Đánh giá khả nứt nóng KLCB hàn nóng chảy: 18 2.1.3.3 Đánh giá khả nứt nguội KLCB hàn nóng chảy: .18 2.1.3.4 Đánh giá khả nứt tầng KLCB hàn nóng chảy: 19 2.1.3.5 Đánh giá khả nứt ram liên kết hàn [2]: 20 2.2 Phân tích lựa chọn trình hàn sử dụng để chế tạo kết cấu 20 2.2.1 Phân tích, lựa chọn loại trình hàn sử dụng 20 2.2.2 Các thông số chế độ hàn trình hàn dã chọn 20 2.3 Phân tích, lựa chọn loại vật liệu hàn sử dụng để chế tạo kết cấu .21 2.3.1 Quá trình hàn SMAW 21 2.3.2 Quá trình hàn SAW 23 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO PHÔI HÀN 25 3.1 Xác định hình dáng, kích thước chi tiết hàn 25 3.2 Khai triển phôi cho chi tiết hàn 27 3.3 Lựa chọn phôi, kiểm tra nắn phôi 28 3.3.1 Lựa chọn phôi nhập .29 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân 3.3.2 Yêu cầu chất lượng phương pháp kiểm tra phôi nhập 31 3.3.3 Nắn phôi trước lấy dấu cắt 32 3.4 Lấy dấu đánh dấu phôi .33 3.4.1 Lấy dấu vạch dấu phôi để cắt .33 3.4.2 Đánh mã số cho miếng phôi/chi tiết hàn 34 3.5 Cắt phôi 35 3.5.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp cắt phôi .35 3.5.2 Xác định thông số chế độ cắt phôi 35 3.5.3 Lựa chọn máy (thiết bị) cắt phôi 35 3.6 Tạo hình phơi 36 3.6.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp tạo hình phơi 36 3.6.2.Lựa chọn máy / thiết bị tạo hình phơi phù hợp .36 3.7 Tạo mép hàn (vát mép) 39 3.7.1 Lựa chọn kiểu kích thước liên kết hàn theo tiêu chuẩn ASME 39 3.7.2 Lựa chọn phương pháp thiết bị tạo mép hàn .40 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY TRÌNH LẮP GHÉP VÀ HÀN SẢN PHẨM 43 4.1 Phân tích, thiết kế quy trình lắp ghép hàn 43 4.1.1 Lựa chọn, thiết kế đồ gá hàn 43 4.1.2 Cách kiểm tra phôi sau lắp ghép đồ gá: 45 4.1.3 Trình tự ngun cơng bước thực 46 4.2 Hàn đính lắp ghép 53 4.2.1 Phân tích, lựa chọn loại q trình hàn đính 53 4.2.2 Tính tốn/lựa chọn chế độ hàn đính .53 4.2.3 Kỹ thuật hàn đính 54 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN/XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ & KỸ THUẬT HÀN, ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN PHÙ HỢP 56 5.1 Kỹ thuật xử lý trước hàn 56 5.1.1 Nung nóng sơ trước hàn .56 5.1.2 Xử lý – hóa .58 5.2 Kỹ thuật xử lý hàn 60 5.2.1 Nung nóng bổ sung hàn 60 5.2.2 Xử lý học hàn: 60 5.3 Kỹ thuật xử lý sau hàn 60 5.3.1 Ủ, ram liên kết hàn 60 5.3.2 Xử lý – hóa sau hàn 61 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ HÀN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN PHÙ HỢP .62 6.1 Tính tốn/xác định thơng số chế độ hàn cho mối hàn 62 6.1.1 Tính tốn/lựa chọn thơng số chế độ hàn .62 6.4.2 Lựa chọn/tính tốn thơng số kỹ thuật bổ sung: .67 6.4.3 Bảng tổng hợp thông số chế độ hàn đầy đủ nhóm mối hàn 67 6.2 Đề xuất phê chuẩn chọn lựa thiết bị hàn phù hợp 68 6.2.1 Đề xuất phê chuẩn thiết bị hàn 68 6.2.2 Lựa chọn thiết bị hàn cụ thể 69 6.2.3 Lựa chọn dụng cụ, thiết bị phụ trợ 71 CHƯƠNG 7: KIỂM TRA PHÊ CHUẨN BẢN THÔNG SỐ KỸ THUẬT QUY TRÌNH HÀN 74 7.1 Xây dựng pWPS cho nhóm mối hàn 74 7.2.2 Thiết kế mẫu hàn để kiểm tra phê chuẩn pWPS 75 7.2.3 Các kiểm tra không phá hủy (NDT) kiểm tra phê chuẩn pWPS .79 7.2.4 Các kiểm tra phá hủy (DT) kiểm tra phê chuẩn pWPS 79 7.2.5 Đánh giá phê chuẩn WPS 80 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC .84 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ĐÃ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Viết tắt Ý nghĩa CNHNC Cơng nghệ hàn nóng chảy CLH Chất lượng hàn pWPS Bản quy trình hàn sơ KLCB Kim loại VLCB Vật liệu AHN VAHN PL KLMH Ảnh hưởng nhiệt Vùng ảnh hưởng nhiệt Phụ lục Kim loại mối hàn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy Ký hiệu Ih Uh Vh n ED Fđ F1 Fn Qd Đơn vị [A] [V] [cm/ph] [%] mm2,cm2 mm2,cm2 mm2,cm2 [kJ/cm] GVHD: PGS Vũ Huy Lân Ý nghĩa Dòng điện hàn Điện áp hàn Tốc độ hàn Số đường hàn Hệ số làm việc liên tục, chu kỳ tải thiết bị hàn Diện tích đắp Diện tích đắp lớp lót Diện tích đắp lớp cịn lại Năng lượng đường DANH MỤC CÁC BẢ Bảng 1.1: Danh mục chi tiết 14 Bảng 1.2: Danh mục mối hàn 15Y Bảng 3.1: Dung sai ứng dụng cho kích thước đường thẳng [11] 25 Bảng 3.2: Dung sai chiều dày phôi nhập [2] 29 Bảng 3.3: Sai lệch lớn chiều rộng phôi nhập [2] .29 Bảng 3.4: Sai lệch lớn chiều dài phôi nhập [2] .29 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật Ameco CTL – 1500 – 50 33 Bảng 3.6: Bảng đánh số chi tiết .34 Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật máy cắt nhiệt IK-12MAX3 36 Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật máy lốc tôn vạn W11S – 20x3000 37 Bảng 9: Thông số kỹ thuật máy cắt chép hình IK-12 BEETLE .38 Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật chủa máy Faccin 38 Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật máy vát mép ISY -1050 .41 Bảng 3.12: Thơng số kỹ thuật máy mài góc 2500 WSB 230 Bảng 4.1: Quy trình lắp ghép hàn sản phẩm 52 Bảng 4.2: Quy trình hàn đính sản phẩn Bảng 6.1: Chế độ hàn nhóm mối hàn A01 .68 Bảng 6.2: Chế độ hàn cho nhóm mối hàn A02 .68 Bảng 6.3: Các tiêu chí kỹ thuật để lựa chọn thiết bị hàn SMAW 68 Bảng 6.4: Các tiêu chí kỹ thuật để lựa chọn thiết bị hàn SAW 69 Bảng 6.5: Thông số kỹ thuật máy hàn Migatronic PI 200E 69 Bảng 6.6: Thông số máy MZ – 1250: 70 Bảng 6.7: Bảng thống kê dụng cụ, thiết bị phụ trợ trang phục bảo hộ lao động .71 Bảng 7.1: Mã nhận dạng pWPS 74 Bảng 7.2: Các phương pháp kiểm tra NDT DT .75 Bảng 7.3: Yêu cầu số lượng loại mẫu thử theo chiều dày vật liệu phương pháp thử kéo (Tension Tests) thử uốn ngang (Transverse-Bend Tests) 76 Bảng 7.4: Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) 79 Bảng 7.5: Các phương pháp kiểm tra phá hủy (DT) 79 Bảng 7.6: Các tiêu chí kĩ thuật dùng để đánh giá phê chuẩn WPS 81 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ TH Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Hình 1.1: Tổng quan vẽ lắp sản phẩm .13 Hình 1.2: Tổng quan vị trí mối hàn sản phẩm .14 Hình 1.3: Lưu đồ kế hoạch 15Y Hình 2.1: Giản đồ trạng thái Fe – Fe3C hệ hợp kim Fe – C [10] Hình 3.1: Chi tiết thân bình 25 Hình 3.2: Chi tiết nắp bình 26 Hình 3.3: Chi tiết đáy bình 26 Hình 3.4: Chi tiết ống dẫn khí 27 Hình 3.5: Phơi nắp bình 28 Hình 3.6: Phơi thân bình .28 Hình 3.7: Dung sai kích thước phôi 30 Hình 3.8: Phơi nhập dạng (minh họa) 30 Hình 3.9: Dung sai kích thước phơi thép trịn 30 Hình 3.10: Phơi nhập dạng ống (minh họa) 31 Hình 3.11: Yêu cầu độ thẳng phôi nhập 31 Hình 3.12: Yêu cầu độ phẳng phôi nhập 31 Hình 3.13: Yêu cầu độ song song phôi nhập .32 Hình 3.14: Nguyên lý cán thép .32 Hình 3.15: Cắt - nắn phơi chun dụng Ameco CTL – 1500 – 50 .33 Hình 3.16: Sơ đồ bố trí lấy dấu miếng phôi phôi nhập 34 Hình 3.17: Máy cắt IK – 12MAX3 36 Hình 3.18: Máy lốc tơn vạn trục lốc W11S 37 Hình 19: Máy cắt chép hình IK - 12 38 Hình 3.20: Máy vê chỏm cầu FACCIN hãng BF 39 Hình 3.21: Chuẩn bị mép hàn cho mối hàn SAW 39 Hình 3.22: Chuẩn bị mép hàn cho mối hàn SMAW .40 Hình 3.23: Máy vát mép ống chuyên dụng ISY – 1050 .41 Hình 3.24: Máy mài góc 2500 WSB 230 Hình 4.1: Đồ gá cần – cột chuyên dùng .43 Hình 4.2: Đồ gá quay (turning roll) – cấu lăn 44 Hình 4.3: Đồ gá khối V ngắn định vị thân thùng chứa 44 Hình 4.4: Cơ cấu kẹp 44 Hình 4.5: Thước đo góc hai ống giao thẳng góc 45 Hình 4.6: Một số loại dưỡng để kiểm tra góc rãnh hàn (Angle Gauge) .46 Hình 4.7: Dưỡng để kiểm tra khe hở 46 Hình 4.8: Dụng cụ kiểm tra độ lệch (mismatch) lắp ráp 46 Hình 4.9: Kẹp chặt mép hàn 47 Hình 4.10: Đặt bình lên cấu lăn turning roll .47 Hình 4.11: Hàn đính dọc đường sinh thùng chứa 48 Hình 4.12: Hàn hết chiều dài đường sinh thân bình .48 Hình 4.13: Định vị ống dẫn nắp bình 49 Hình 4.14: Hàn đính ống dẫn nắp bình 49 Hình 4.15: Thực hàn hết chu vi ống dẫn 49 Hình 4.16: Định vị đáy bình thân bình 50 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Hình 4.17: Hàn đính đáy bình với thân bình 50 Hình 4.18: Thực hàn hết chu vi bình 51 Hình 4.19: Gá lắp ống nạp xả thân thùng chứa .51 Hình 4.20: Hàn đính ống dẫn với thân bình 52 Hình 4.21: Thực hàn hết chu vi ống .52 Hình 4.22: Hàn đính đường sinh thân bình 53 Hình 4.23: Hàn đính nắp với thân Hình 5.1: Nung lò 56 Hình 5.2: Nung điện trở .56 Hình 5.3: Nung cảm ứng (cao tần) .57 Hình 5.4: Nung lửa khí cháy .57 Hình 5.5: Bề rộng nung nóng sơ 58 Hình 5.6: Bàn chải sắt cầm tay .59 Hình 7: Bàn chải sắt lắp máy mài .59 Hình 5.8: Biểu đồ nhiệt luyện sau hàn 61 Hình 5.9: Xác định bề rộng vùng gia nhiệt sau hàn .61 Hình 5.10: Nguồn nhiệt luyện HM406T2 Hình 6.1: Liên kết hàn nhóm A01 62 Hình 6.2: Đồ thị hệ số đắp hàn nguồn hàn DCEP 64 Hình 6.3: Liên kết hàn Nhóm A02 .65 Hình 4: Máy hàn hồ quang tay Migatronic PI 200E 70 Hình 6.5: Hình ảnh máy hàn Mealer MZ – 1250 Hình 7.1: Mẫu kiểm tra kéo mối hàn No2, No4 77 Hình 7.2: Mẫu thử kéo mối hàn No5 .77 Hình 7.3: Mẫu thử uốn cạnh bên mối hàn nhón A01 .78 Hình 7.4: Mẫu kiểm tra mối hàn nhóm A02 79 Hình 7.5: Đánh giá khuyết tật tròn .81 LỜI NĨI ĐẦU Trong tiến trình xây dựng phát triển đất nước, công xây dựng xã hội chủ nghĩa đòi hỏi phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thơng vận tải, y tế, quốc phịng để nâng cao đời sống nhân dân Hàng năm, có hàng triệu mét khối khí sản xuất sử dụng lĩnh vực đời sống kinh tế Việc lưu trữ vận chuyển loại chất khí đóng vai trị quan trọng mặt kinh tế lẫn an toàn sử dụng Vì việc chế tạo sản phẩm để lưu trữ, vận chuyển loại khí thùng chứa khí trở nên cần thiết Trong Đồ án này, ta tính tốn thiết kế quy trình cơng nghệ hàn cụ thể cho dạng thùng chứa khí đơn giản hay sử dụng Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Vũ Huy Lân theo sát giúp đỡ tác giả hoàn thành Đồ án Ngoài cho phép tác giả gửi tới TS KSHQT Vũ Đình Toại, Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Ths Hán Lê Duy bạn bè biết ơn sâu sắc cho đóng góp thầy, bạn Đồ án tác giả Tuy nhiên, hạn chế mặt kiến thức nên nội dung Đồ án hẳn cịn có chỗ chưa tối ưu, cịn nhiều thiếu sót Rất mong thầy, bạn thông cảm cho ý kiến đóng góp để quy trình hàn hoàn thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM CHẾ TẠO 1.1 Tổng quan sản phẩm - Sản phẩm chế tạo kết cấu vỏ thùng chứa khí, làm thép kết cấu hợp kim thấp 16MnSi làm việc điều kiện chịu áp suất 5atm, nhiệt độ phòng Thuộc kết cấu bồn bình áp lực, từ áp dụng tiêu chuẩn ASME - Sửa đổi kết cấu: + Theo u cầu đề bài, bình có đường kính khơng vượt q 790mm, gân tăng cứng (chi tiết số theo đề bài) lại vị trí khó thực mối hàn, chiều dày tối thiểu chi tiết 10mm, bỏ chi tiết gân tăng cứng, mà không làm ảnh hưởng đến yêu cầu, chức làm việc sản phẩm + Bình sử dụng đặt đứng nên để tăng độ cứng vững an toàn làm việc tác giả định bổ sung thêm cụm chi tiết chân đế giúp cho chi tiết làm việc tốt điều kiện ngồi cơng trường nơi có vị trí đặt khó khăn Thiết kế thêm cụm chân đế thép chữ L dài 895mm hàn vào thân thùng chứa, đáy hàn với miếng thép 5x50x50 mm để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đất Mỗi chân đế cách góc 120o Tất loại thép chủng loại với loại 16MnSi Vì vậy, tác giả định sửa lại kết cấu hình 1.1 1.1.1 Kết cấu tổng quan sản phẩm - Tổng quan vẽ lắp sản phẩm: mô tả hình 1.1 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 10 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân c) Khả điều chỉnh dòng hàn Vơ cấp Tích số ED máy Thiết bị hàn tự động lớp thuốc SAW tải 100% máy phải thỏa mãn : máy chọn phải thỏa mãn : máy chọn phải thỏa mãn : Điều chỉnh vô cấp thông số I, U, vd Bảng 6.4: Các tiêu chí kỹ thuật để lựa chọn thiết bị hàn SAW ST Thông số kỹ thuật Giá trị yêu cầu Ghi T Dòng điện tải 100% Điện áp tối thiểu Điện áp tối đa Khả điều chỉnh dịng hàn Vơ cấp 6.2.2 Lựa chọn thiết bị hàn cụ thể a) Thiết bị hàn hồ quang tay: Dựa vào Bảng 6.4 sau tham khảo qua sỗ hãng sản xuất thiết bị hàn Tác giả định chọn máy hàn Migatronic PI 200E Đan Mạch Có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 6.5: Thơng số kỹ thuật máy hàn Migatronic PI 200E Thông số kỹ thuật Giá trị Nguồn điện pha, 400 [V] ± 15%, 50/60 [Hz] Công suất cực đại 6,7 [kVA] Dòng hàn cực đại 200 [A] Dải điều chỉnh dòng hàn – 200 [A] Chu kì tải 100% 200 [A] Chu kì tải 100% 155 [A] Điện áp khơng tải 95 [V] Kích thước máy 360 x 220 x 570 [mm] Trọng lượng máy 20 kg, tiện lợi cho việc xách tay - Ngồi máy cịn có số chức sau: + Điều khiển dịng hàn vơ cấp + Góc máy làm vật liệu chống rung, tăng tuổi thọ làm việc tin cậy hệ thống mạch điện tử + Chỉnh lưu INVERTER kỹ thuật số, dòng siêu mịn, trọng lượng nhẹ + Chức : hàn SMAW với dòng DC + Trang bị chức khởi động nóng (hotstart) cho hàn SMAW : – 100% dòng hàn + Điều chỉnh đặc tính động hồ quang SMAW : – 100% + Trang bị đồng hồ số, hình LCD hiển thị xác + Trang bị chức cài đặt ghi nhớ 10 chương trình hàn + Hệ thống phím mềm chống bụi thơng minh, tác động cực nhanh + Ứng dụng cho hàn loại vật liệu : thép thường, thép cường độ cao, thép không gỉ, nhôm v.v… Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 64 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Hình 4: Máy hàn hồ quang tay Migatronic PI 200E b) Thiết bị hàn tự động lớp thuốc SAW Dựa vào Bảng 6.4 sau tham khảo qua sỗ hãng sản xuất thiết bị hàn Tác giả định chọn máy hàn model Mealer MZ – 1250 Trung Quốc Bảng 6.6: Thông số máy MZ – 1250: Chi tiết/Model Đơn vị MZ – 1250 Điện áp vào [V] AC 380 Số Pha Giải dòng hàn [A] 10-1250 Tần số [Hz] 50/60 Công suất [kVA] 70 Điện áp không tải [V] 85 Phạm vi điều chỉnh [V] 22 – 50 điện áp hàn Chu kỳ tải 60% [A] 1250 Chu kỳ tải 100% [A] 968 Hiệu suất làm việc [%] 85 Hệ số công suất [Cos φ] 0,93 Đường kính dây 2.0/3.0/4.0/5.0/6 [Ø] hàn [mm/phút Tốc độ cấp dây hàn 20 – 200 ] Trọng lượng [Kg] 160 Kích thước máy [mm] 580x 480 x 900 Cấp bảo vệ IP23 Cấu hình đồng gồm: + 15 mét cáp điều khiển kèm chân cắp 16 lõi + Kìm mát + cáp mát kèm giắc cắm nhanh + 15 mét dây cáp hàn kèm chân nối + Một rùa hàn - Ngồi máy cịn có số chức sau: Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 65 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân + Sử dụng công nghệ IGBT biến tần tần số cao giúp thiết bị cung cấp cơng suất cao đầu + Màn hình LED hiển thị dịng hàn, điện áp hàn, tốc độ rùa hàn + Nguồn hàn cung cấp khả hàn lớp thuốc hàn que + Khả thay đổi dòng hàn linh hoạt đảm bảo đường hàn đẹp + Có mạch bảo vệ giúp bảo vệ máy khỏi nhiệt, đoản mạch, tải Hình 6.5: Hình ảnh máy hàn Mealer MZ – 1250 6.2.3 Lựa chọn dụng cụ, thiết bị phụ trợ Các dụng cụ, thiết bị phụ trợ thống kê đầy đủ bảng Bảng 6.7: Bảng thống kê dụng cụ, thiết bị phụ trợ trang phục bảo hộ lao động T Loại dụng cụ, Thông số Ghi Hình ảnh minh họa T thiết bị bảo hộ yêu cầu Chọn số yêu cầu Mặt nạ hàn MMA Kính lọc số 11 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 66 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy Gang tay da Giầy bảo hộ Quần áo bảo hộ Tạp dề da GVHD: PGS Vũ Huy Lân Loại để hàn MMA, SAW Loại chống rơi Loại chịu nhiệt Loại miếng liền Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 67 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy Búa đánh xỉ Bàn chải sắt Tủ ủ que hàn GVHD: PGS Vũ Huy Lân Loại 1kg Loại sợi inox Loại 5kg Điều chỉnh nhiệt độ vô cấp Tủ sấy que hàn Loại 300kg, Tmax = 400 CHƯƠNG 7: KIỂM TRA PHÊ CHUẨN BẢN THƠNG SỐ KỸ THUẬT QUY TRÌNH HÀN 7.1 Xây dựng pWPS cho nhóm mối hàn - Trong đồ án tác giả sử dụng mẫu pWPS tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX - Để thuận lợi cho trình sản xuất, đăc biệt với đơn vị có nhiều dự án thực mơt lúc sau tác giả đưa bảng quy định mã nhận dạng pWPS Bảng 7.1: Mã nhận dạng pWPS Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 68 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy STT Mối hàn No5 No4 No2 No1 No3 Mã nhận dạng (WPS ID No.) A01 A02 GVHD: PGS Vũ Huy Lân Dạng liên kết Giáp mối Chữ T Ghi Mối hàn No4 làm theo WPS mối hà No5 Mối hàn No2 làm theo WPS mối hà No5 Mối hàn No3 làm theo WPS mối hà No1 7.2 Kiểm tra phê chuẩn pWPS lập 7.2.1 Các bước kiểm tra phê chuẩn pWPS - Bước : Kỹ sư hàn soạn thảo thông số trình hàn sơ (pWPS) cho mẫu hàn - Bước : Thợ hàn dùng pWPS để hàn mẫu hàn Thanh tra hàn ghi biên thơng số (điều kiện) dùng hàn mẫu nói (có thể tra độc lập theo dõi việc phê chuẩn quy trình hàn) - Bước : Mẫu hàn kiểm tra không phá hủy theo quy định tiêu chuẩn (ví dụ: kiểm tra ngoại dạng MT, PT& RT, UT,…) - Bước : Mẫu hàn sau kiểm tra khơng phá hủy (NDT) cắt thành mẫu kiểm tra phá hủy (DT) - Bước : Kỹ sư hàn soạn biên phê chuẩn quy trình hàn (WPAR, PQR), ghi + Các điều kiện hàn sử dụng + Kết kiểm tra không phá hủy + Kết kiểm tra phá hủy + Những điều kiện hàn cho phép áp dụng sản xuất + Nếu có tham gia tra hàn độc lập, người phải ký tên vào WPQR Dựa vào yêu cầu tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015 có loại kiểm tra NDT DT sau: Bảng 7.2: Các phương pháp kiểm tra NDT DT Chi tiết kiểm tra Loại kiểm tra Phạm vi thử Ngoại dạng 100% Chụp phim 100% Thấm mao dẫn 100% Thử bền kéo Hai mẫu Với nhóm mối hàn giáp Hai mẫu chân hai mẫu mối nhóm A01 Thử uốn ngang mặt Thử độ dai va đập Hai mẫu Thử độ cứng Theo yêu cầu Kiểm tra thơ đại Hai mẫu Mối hàn góc nhóm A02 Ngoại dạng 100% Thấm mao dẫn 100% Chụp phim 100% Thử độ cứng Theo yêu cầu Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 69 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Kiểm tra thô đại Hai mẫu 7.2.2 Thiết kế mẫu hàn để kiểm tra phê chuẩn pWPS - Kết cấu tác giả giao thiết kế có mối hàn chính, phân thành nhóm nêu mục trước Trong có hai loại mối hàn mối hàn giáp mối (Groove Weld) mối hàn Nhóm A01 (No2, No4 No5) mối hàn góc (Fillet Weld) mối hàn Nhóm A02 (No1, No3) - Dựa vào yêu cầu tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015, tác giả xây dựng mẫu kiểm tra sau  Với nhóm mối hàn A01 - Theo mục QW-202.2(a) [11], việc phê chuẩn quy trình hàn cho mối hàn giáp mối phải thực mẫu thử kéo (Tension specimens) thử uốn (Guided-bend specimens) - Loại mẫu, số lượng mẫu cho phương pháp kiểm tra chiều dày vật liệu cho Bảng QW-451.1 [11], tác giả xin trích dẫn lại bảng 7.3 sau: Bảng 7.3: Yêu cầu số lượng loại mẫu thử theo chiều dày vật liệu phương pháp thử kéo (Tension Tests) thử uốn ngang (Transverse-Bend Tests) - Theo bảng trên, với chiều dày vật liệu 10 mm, mẫu thử cho mối hàn giáp mối bao gồm mẫu thử kéo (Tension Specimens), mẫu thử uốn cạnh bên (Slide Bend) thay cho mẫu thử uốn mặt mối hàn (Face Bend Specimens) mẫu thử uốn chân mối hàn (Root Bend Specimens) Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 70 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân + Với phương pháp thử kéo, dựa vào mục QW-151.2 [11], tác giả sử dụng thiết kế mẫu Hình QW-462.1(b) cho mối hàn No2 No4 Dựa vào mục QW-151.1[11] tác giả sử dụng thiết kế mẫu Hình QW-462.1(a) cho mối hàn No5 Hình 7.1: Mẫu kiểm tra kéo mối hàn No2, No4 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 71 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Hình 7.2: Mẫu thử kéo mối hàn No5 + Với phương pháp thử uốn cạnh bên, dựa vào mục QW-161.1[11], tác giả dùng thiết kế mẫu Hình QW-462.2[11], chiều dày 10 mm Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 72 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy   GVHD: PGS Vũ Huy Lân Hình 7.3: Mẫu thử uốn cạnh bên mối hàn nhón A01 Với nhóm mối hàn A02 Với mối hàn No1, No3 mối hàn góc theo mục QW-181.1[11], tác giả dùng mẫu thử theo thiết kế Hình QW-462.4(d)[11] với chiều dày thành ống 10 mm Sau hàn, mẫu hàn cắt thành phần hình Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 73 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân  Hình 7.4: Mẫu kiểm tra mối hàn nhóm A02 7.2.3 Các kiểm tra không phá hủy (NDT) kiểm tra phê chuẩn pWPS Theo mục QW-144 QW-180 [11], tác giả chọn phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) sau : Bảng 7.4: Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) Chi tiết kiểm tra Loại kiểm tra Phạm vi thử - Kiểm tra ngoại dạng(VT) 100 % Mối hàn nhóm A001 - Chụp phim (RT) 100 % - Kiểm tra thấm mao dẫn (PT) 100 % - Kiểm tra ngoại dạng(VT) 100 % Mối hàn nhóm A002 - Chụp xạ (RT) 100 % - Kiểm tra thấm mao dẫn (PT) 100% Mức độ chấp nhận thống kê 7.2.4 Các kiểm tra phá hủy (DT) kiểm tra phê chuẩn pWPS Như đề cập mục 7.2.2, tác giả chọn phương pháp kiểm tra phá hủy (DT) sau : Bảng 7.5: Các phương pháp kiểm tra phá hủy (DT) Vật kiểm Loại kiểm Mức độ kiểm tra Nhóm A01 Nhóm A02 Thư bền kéo Mẫu Mẫu uốn ngang Mẫu Mẫu thô đại Mẫu Mẫu thô đại mẫu 7.2.5 Đánh giá phê chuẩn WPS Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 74 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân - Dựa vào mục QW-153 [11], tác giả đưa tiêu chí chất lượng để đánh giá phương pháp thử kéo tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015: để vượt qua kiểm tra kéo, mẫu thử phải có độ bền kéo khơng nhỏ hơn: + Giới hạn bền kéo nhỏ KLCB (thép 16MnSi) có độ bền kéo nhỏ 500 MPa + Giới hạn bền kéo nhỏ KLMH mặt cắt thích hợp sử dụng KLMH có độ bền nhiệt độ phòng thấp độ bền KLCB + Nếu mẫu thử bị đứt phần KLCB bên mối hàn bên mặt phân cách mối hàn, kết kiểm tra chấp nhận đạt yêu cầu độ bền không nhỏ 5% giới hạn bền kéo nhỏ KLCB - Dựa vào mục QW-163 [11], tác giả đưa tiêu chí chất lượng để đánh giá phương pháp thử uốn tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015 : + Vùng KLMH vùng AHN mối hàn mẫu thử phải hoàn toàn nằm phần bị uốn sau kết thúc kiểm tra + Mẫu thử uốn phải khơng có khuyết tật hở (open discontinuity) vượt mm vùng VKLM vùng AHN Khuyết tật đo hướng bề mặt lồi mẫu thử sau kiểm tra + Nếu nguyên nhân không ngấu, ngậm lúc tiến hành kiểm tra, khuyết tật hở xuất phần góc mẫu thử thường bỏ qua, ngoại trừ có chứng điều xảy xỉ khuyết tật bên khác - Dựa vào mục QW-18[11], tác giả đưa tiêu chí chất lượng để đánh giá phương pháp kiểm tra thô đại (Macro Examination) tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015: Kiểm tra ngoại dạng KLMH vùng AHN mặt cắt phải ngấu hoàn toàn khơng có nứt chân mối hàn góc khơng sai khác q mm - Dựa vào mục QW-19[11], tác giả đưa tiêu chí chất lượng để đánh giá phương pháp kiểm tra ngoại dạng tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015 : mẫu thử phải khơng có dấu hiệu nứt; phải thấu hoàn toàn KLMH phải ngấu hoàn toàn vào KLCB - Dựa vào mục QW-191.1.2[11], tác giả đưa tiêu chí chất lượng để đánh giá phương pháp kiểm tra chụp phim tiêu chuẩn ASME BPVC Section IX 2015 Một số thuật ngữ (Terminologies): + “Khuyết tật thẳng” (Linear Indications) : Nứt, ngấu không hồn tồn, thấu khơng đủ, xỉ xuất phim chụp gọi “khuyết tật thẳng” chiều dài chúng lớn ba lần chiều rộng + “Khuyết tật tròn” (Rounded Indications) : Rỗng, lẫn tạp chất (xỉ, Wolfram …) xuất phim chụp gọi “khuyết tật tròn” chiều dài chúng nhỏ ba lần chiều rộng Chúng hình trịn, hình elip, hình dạng khơng đều; có (tail), biến đổi mật độ Tiêu chí đánh giá phim chụp: mẫu thử khơng đạt khuyết tật vượt giới hạn  “Khuyết tật thẳng” : + Không chấp nhận khuyết tật nứt, khâu ngấu không thấu + Khuyết tật ngậm xỉ có hình thon dài có độ dài không vượt mm (cho VLCB có chiều dày 10 mm) Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 75 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân + Ngậm xỉ phân bố chiều dài lớn chiều dày VLCB (10 mm)  “Khuyết tật tròn” : + Số đo cho phép lớn “khuyết tật tròn” mm + Với chiều dày KLCB lớn mm, dùng hình để đánh giá Hình 7.5: Đánh giá khuyết tật trịn + “Khuyết tật trịn” có số đo lớn nhỏ 0,8 mm phép bỏ qua Bảng 7.6: Các tiêu chí kĩ thuật dùng để đánh giá phê chuẩn WPS ST Các tiêu chí chất lượng Đạt Khơng đạt T A Bộ tiêu chí tính liên kết hàn (theo tiêu chuẩn ASME) Giới hạn chảy ≥ 330 [MPa] < 330 [MPa] Giới hạn bền ≥ 500 [MPa] < 500 [MPa] Độ dãn dài tương đối ≥ 21 % < 21 % Độ dai va đập Độ cứng B Bộ tiêu chí khuyết tật hàn (theo tiêu chuẩn AWS D1.1) Nứt Không Rỗ khí Khơng Ngậm xỉ ≤3mm >3mm Cháy cạnh ≤ 1mm >2mm 10 Chảy tràn Không 11 Không ngấu Không 12 Không thấu không 13 Khuyết tật trịn (Rounded ≤ 2mm >2mm Indications)  Quy trình hàn phê chuẩn quy trình hàn có tất tiêu chí nêu đánh giá “đạt” Bất tiêu chí đánh giá “khơng đạt” quy trình hàn bị loại phải tiến hành xây dựng lại quy trình hàn KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 76 Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân Sau thời gian làm Đồ án với đề tài “Thiết kế sản phẩm thùng chứa khí”, qua tận tình dạy, hướng dẫn PGS Vũ Huy Lân, TS KSHQT Vũ Đình Toại Ths Hán Lê Duy, tác giả tích lũy thu nhiều kiến thức q báu, như: + Có nhìn tổng qt sản phẩm kết cấu hàn quy trình hàn cần thiết để thiết kế sản phẩm phương pháp hàn + Biết cách sử dụng áp dụng tiêu chuẩn thiết kế phục vụ cho trình thiết kế quy trình hàn + Hiểu biết thêm kiến thức chuyên ngành, lĩnh vực áp dụng thực tế, bước để xây dựng quy trình hàn WPS, …v.v… Tác giả mạnh dạn xin đưa số kiến nghị nhỏ để thiết kế nâng cao tính thực tế sản phẩm chế tạo: + Cần buổi tham quan thực tế xưởng sản xuất giúp người thiết kế có nhìn khách quan khác biệt tính tốn lý thuyết điều kiện sản xuất thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu tham khảo tiếng Việt: [1] - TCVN 3104:1979, Thép kết cấu hợp kim thấp – Mác thép, thành phần hóa học tính [2] - TCVN 2058:1977, Thép dày cán nóng – Cỡ, thơng số kích thước [3] - TCVN 1650:1985, Thép trịn cán nóng – Cỡ, thơng số kích thước [4] - TS Ngơ Lê Thơng (2004), Cơng nghệ hàn điện nóng chảy tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] - TS Ngơ Lê Thơng (2005), Cơng nghệ hàn điện nóng chảy tập 2,Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội * Tài liệu tham khảo tiếng anh [6] - AWS A5.1-1991, Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding [7] - Kobelco Welding Handbook, Kobe Steel, Ltd Welding business [8] - AWS A5.17-1980, Specification for Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding [9] - WELDING CONSUMABLES CATALOG | C1.10, Lincoln Electric [10] - ASTM standard - Based metals for arc welding [11] - ASME BPVC Section IX 2015 [12] - ASME BPVC Section VIII 2015 Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 77 Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS Vũ Huy Lân PHỤ LỤC - Phụ lục 1: Các thơng số quy trình hàn sơ (pWPS) nhóm mối hàn - Phụ lục 2: Bản vẽ lắp kết cấu tổng thể sản phẩm (đánh số chi tiết) - Phụ lục 3: Bản vẽ lắp kết cấu tổng thể sản phẩm (đánh số mối hàn) Cao Thành Tâm – 20133417 - KTCK01 - K59 Page | 78 ... Low-hydrogen type electrodes are more suitable for surface finishing and repair welding of gas shielded metal arc and self-shielded metal arc welded deposits in order to prevent pits and blowholes... used with both AC and DC power sources Low-hydrogen type electrodes, however, should be tested on mechanical properties beforehand, because DC current causes a little lower strength of the Weld... decreases X-ray soundness and impact value of the Weld (3) In welding medium and heavy thick mild steels by using non-low-hydrogen electrodes, keep the work at appropriate preheat and interpass temperature