Thùng hấp thực phẩm được coi là một dạng nồi hơi Nồi hơi để sấy sản phẩm Một số nhà máy sử dụng Nồi hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật
Thùng hấp thực phẩm làm việc trong môi trường áp suất hơi khoảng 3 atm, các chi tiết được liên kết với nhau bởi các mối hàn và để sản phẩm hoạt động tốt các chi tiết liên kết với nhau phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Các mối hàn phải đảm bảo hình dáng và kích thước.
Chi tiết phải đảm bảo độ bền chắc trong khi làm việc.
Đảm bảo mối hàn không bị các khuyết tật khi làm việc như nứt nóng, nứt nguội,…Kết cấu chế tạo gồm 11 chi tiết được liên kết với nhau như hình vẽ:
Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản của các chi tiết hàn
2.1.1 Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản:
Vật liệu cơ bản được sử dụng theo khuyến cáo của nhà sản xuất là thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A 387, mác 2, class 1
2.1.2 Thành phần hóa học của vật liệu cơ bản:
Theo Handbook of Compraative Weld Steel Standard ta có bảng thành phần hóa học của vật liệu cơ bản: thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A 387 mác 2 class 1.
Mác thép Thành phần hóa học
Bảng 2.1 Thành phần hóa học VLCB
Theo Handbook of Compraative Weld Steel Standard ta có bảng cơ tính của vật liệu cơ bản:
Mác thép Cơ tính của vật liệu
Thành phần chiều dày Độ bền uốn, nhỏ nhất ( σu ) N/mm 2 or Mpa Độ bền kéo, nhỏ nhất (σk) N/mm 2 or Mpa
Hệ số giãn dài tương đối, nhỏ nhất, % t
(mm) t (in) N/mm 2 or Mpa ksi N/mm 2 or
Bảng 2.2 Cơ tính của VLCB
2.1.4 Các chú ý khi hàn chủng loại vật liệu đã chọn:
2.1.4.1 Đánh giá khả năng nứt nóng của liên kết hàn
Nguyên nhân chính của nứt nóng là sự mất khả năng biến dạng của kim loại ở nhiệt độ cao Sự giảm nhiệt độ kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt bao giờ cũng dẫn đến sự hình thành và tăng ứng suất khi kim loại co ngót Các ứng suất này gây ra biến dạng kéo Nếu khả năng biến dạng của kim loại mối hàn và tại vùng ảnh hưởng nhiệt là nhỏ thì có thể xuất hiện nứt nóng
Để đánh giá khả năng nứt nóng của liên kết khi hàn, ta tiến hành tính toán thông số độ nhạy cảm với nứt nóng HCS:
Vậy thép trên có hiện tượng nứt nóng.
Các biện pháp khắc phục: Để phòng chống nứt nóng ta có một số biện pháp chính sau: a Về mặt vật liệu:
Dùng KLCB chất lượng cao (ít tạp chất đặc biệt S,P và C) Tuy nhiên do nhà sản xuất đã chỉ định VLCB nên ta không thay thế được KLCB.
Sử dụng vật liệu hàn, điện cực hàn chứa nhiều Mn và ít C ( hạn chế sử dụng loại vật liệu hàn có hàm lượng C cao do C có thể hòa tan vào kim loại vũng hàn làm tăng tỉ lệ
C trong mối hàn dẫn tới tăng nguy cơ nứt nóng). b Về mặt kết cấu: Tạo điều kiện kết tinh thuận lợi cho kim loại mối hàn.
Kết cấu phải phẳng và hơi lồi, không choán hết chiều rộng.
Chọn hệ số ngấu phù hợp (B/H lớn → ít kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn→Nguội chậm).
Vát mép lớn hơn để KLCB tham gia vào MH là ít nhất.
Chọn hệ số ngấu thích hợp (Ψ=1,2 ÷ 1,3 khi hàn SAW; Ψ=5÷6,7 khi hàn MMA). c Biện pháp công nghệ:
Giảm thiểu ứng suất, độ cứng vững tác động liên kết trong quá trình kết tinh.
Làm sạch mép liên kết trước khi hàn.
Đồ gá hợp lý, chọn phương án vát mép cần thiết.
Chế độ hàn hợp lý.
Có thế nung nóng sơ bộ trước khi hàn.
Điều chỉnh chu trình hàn: Thay đổi tốc độ nguội sao cho phù hợp nhất với yêu cầu.
Tiến hành ram cao ngay sau khi hàn.
2.1.4.2 Đánh giá khả năng nứt nguội của liên kết hàn xuất hiện trong VAHN lẫn trong KLMH Với thép hợp kim thấp có C = 0,13% ta đánh giá khả năng hình thành nứt nguội trong thép thông qua đánh giá theo tiêu chuẩn độ cứng VAHN Ta đánh giá khả năng nứt nguội bằng chỉ số HVmax, nếu HVmax > 350 ÷ 400 thì sẽ xuất hiện các pha cứng như mactenzit và bainit dưới = > dễ hình thành nứt nguội.
HVmax = 90 + 1050C + 47Si + 75Mn + 30Ni + 31Cr
`Vậy thép trên không bị nứt nguội.
2.1.4.3 Đánh giá khả năng nứt tầng của liên kết hàn
Nứt tầng còn gọi là nứt tách lớp (lamellar tearing) là loại nứt trong các liên kết hàn chịu tải theo hướng chiều dày tấm Nó xuất hiện chủ yếu trên ranh giới VAHN hoặc trong KLCB. Nứt tầng có dạng bậc thang và thường song song với bề mặt tấm Ta đánh giá khả năng nứt tầng thông qua chỉ số P L nếu P L > 40, thép dễ bị nứt tầng.
PCM là hệ số đặc trưng cho sự giòn VAHN do chuyển biến pha:
PCM = C + 30 Si + ( Mn+ 20 Cr+Cu ) + 60 ¿ + 10 V + Mo 15 + 5B
H D là lượng hydro khuyếch tán tính bằng ml/100g kim loại đắp:
HIIW là lượng hydro khuyếch tán tính bằng ml/100g kim loại đắp, đo theo phương pháp sử dụng thủy ngân của Viện Hàn quốc tế Theo bảng 1-6[57] ta chọn HIIW = 15ml/100g kim loại đắp.
= > P L = 0,24+ 10,3 60 + 6.0,035 = 0,62 < 40 = > thép không bị nứt tầng
2.1.4.4 Đánh giá khả năng nứt do ram liên kết hàn
Một số loại mối hàn quan trọng (từ thép hợp kim thấp) thường được ram khử ứng suất dư sau khi hàn Lúc đó có thể xuất hiện nứt do ram sau khi hàn (stress relief crack, reheat crack).
Hình 2.5: Tổ chức kim loại và vết nứt do ram.
Ta sử dụng công thức của tác giả Nakamura:
= 10.0,13 + 0,65 + 3,3.0,52 + 8,1.0 – 2 = 1,67 < 2 = > thép không bị nứt do ram.
2.1.4.5 Các chú ý và đặc điểm khi hàn vật liệu đã chọn
Thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A387 mác 2 class 1 là thép vận hành lâu dài ở nhiệt độ cao lên đến 600˚C Đặc biệt chúng có khả năng chống oxi hóa cao, chống ăn mòn cao trong môi trường sunfit, có độ bền nhiệt cao.
Thép có thể tự tôi trong không khí và sự chuyển biến pha xảy ra tùy theo tốc độ nguội từ nhiệt độ trên tới nhiệt độ tới hạn Tuy nhiên do hàm lượng C thấp (C≈0,13%), chỉ có một lượng cacbit hạn chế nên tính dẻo cao hơn nhiều so với thép cacbon cùng độ bền. b) Đặc điểm công nghệ và kĩ thuật hàn.
Có thể hàn hồ quang và hàn điện xỉ Do tính tự tôi trong không khí và mức độ hợp kim hóa tương đối cao, quy trình công nghệ hàn phải đảm bảo nung nóng sơ bộ và nhiệt luyện sau khi hàn đúng cách, chọn vật liệu hàn có thành phần thích hợp chứa ít hydro để ngăn xuất hiện nứt VAHN và KLCB.
Ta có bảng chế độ nung nóng sơ bộ đối với KLCB trên:
Loại Nhiệt độ nung nóng sơ bộ [˚C] đối với chiều dày tấm
Cr Mn 12,7[mm] 12,7÷57[mm] 57[mm] trở lên
Bảng 2.3.Chế độ nung nóng sơ bộ cho KLCB
Chọn vật liệu hàn phải đảm bảo sao cho KLMH có thành phần gần giống kim loại cơ bản, hàm lượng cacbon phải thấp hơn Tuy nhiên KLMH từ thép austenit có một số nhược điểm sau:
Có thể gây phá hủy tại đường chảy khi vật hàn vận hành trong điều kiện nhiệt độ thay đổi theo chu kỳ.
Cacbon có thể khuyếch tán từ KLCB (có hàm lượng Cr thấp hơn) vào KLMH (có hàm lượng Cr cao hơn) và làm suy giảm cơ tính vật hàn.
Tại nhiệt độ vận hành có thể xuất hiện pha giòn σ.
Hệ số dãn nở nhiệt khác nhau của KLMH và KLCB có thể gây nên ứng suất trong quá trình vận hành ở các chu kỳ nhiệt hoặc ở nhiệt độ cao.
Đối với các thiết bị bình chứa áp lực, nồi hơi thường được ram toàn phần, đôi khi được ủ toàn bộ để có được tổ chức kim loại đồng đều.
Nhiệt độ ram khử ứng suất dư [˚C]
Bảng 2.4 Chế độ ram sau hàn
Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết cấu
2.2.1 Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng:
Có nhiều cách tiếp cận để lựa chọn các quá trình hàn để thực hiện hàn kết cấu Tuy nhiên việc lựa chọn các quá trình phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố chính sau:
Tư thế hàn ( hàn sấp, hàn ngang, hàn đứng, hàn trần ).
Các đặc điểm mối hàn ( hàn góc, hàn giáp mối, ) đường hàn ( đường hàn dài, hẹp, …).
Ngoài ra ta còn xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng khác như điều kiện môi trường, an toàn lao động,… Để lựa chọn được quá trình phù hợp, tác giả đã cân nhắc lựa chọn và đánh giá đảm bảo tính cân bằng của 2 yếu tố chính trên Với việc chế tạo 2 sản phẩm mang tích chất nghiên cứu nên tác giả quyết định sử dụng phương pháp hàn hồ quang tay ( MMA ). Phương pháp này mang tính kinh tế cao nhất đồng thời vẫn đảm bảo đáp ứng được yêu cầu chất lượng mối hàn của sản phẩm.
Căn cứ vào bản vẽ và điều kiện thực tế tác giả đã chia các mối hàn thành các nhóm mối hàn sau:
Nhóm 1: Gồm mối hàn số 1,4.
Nhóm 2: Gồm các mối hàn còn lại.
2.2.2 Các thông số chế độ hàn chính của các quá trình hàn đã chọn:
Các thông số của quá trình hàn hồ quang tay (SMAW, MMA) Đường Năng Số
Bảng 2.3 Bảng các thông số chính của quá trình hàn SMAW.
2.2.3 Các thông số kỹ thuật bổ sung của các quá trình hàn đã chọn:
Ngoài ra trong quá trình hàn hồ quang tay cần phải xác định thêm các thông số bổ sung sau:
Cực tính của điện cực: AC, DC + , DC -
Chủng loại thuốc bọc: A, B, C, R, RA, RB, RC, RR, S, …
Chế độ sấy que hàn:
Quỹ đạo và dao động ngang của que hàn khi hàn.
Góc nghiêng của điện cực theo các phương trong quá trình hàn.
2.2.4 Các kỹ thuật hàn của các quá trình hàn đã chọn:
Chất lượng mối hàn hồ quang tay phụ thuộc nhiều vào tay nghề ( kỹ năng ) của người thợ hàn Kỹ thuật hàn hồ quang tay là việc thực hiện các chuyển động của que hàn, việc gây và kết thúc hồ quang Nó còn bao gồm cách hàn đính, cách thực hiện mối hàn ở các tư thế khác nhau và cách điền đầy khe đáy và rãnh hàn a) Chuyển động của que hàn : Với phương pháp hàn SMAW, que hàn có 3 chuyển động chính đó là :
Chuyển động dọc theo đường hàn : Chuyển động dọc theo đường hàn nhằm hàn hết chiều dài mối hàn với một tốc độ nhất định gọi là tốc độ hàn và ảnh hưởng nhiều đến chất lượng mối hàn
Chuyển động dọc trục que hàn : Chuyển động dọc trục que hàn nhằm duy trì và điều chỉnh chiều dài hồ quang, chuyển động này có tốc độ bằng tốc độ chảy của que hàn.
Chuyển động dao động ngang : Chuyển động dao động ngang có tác dụng đảm bảo chiều rộng của mối hàn.
Dưới đây là sơ đồ một số loại chuyển động ngang que hàn : b) Kỹ thuật gây và kết thúc hồ quang.
Kỹ thuật gây hồ quang : Việc gây hồ quang được tiến hành thông qua tiếp xúc đầu que hàn với vật hàn trong thời gian ngắn Do tác dụng của dòng ngắn mạch và điện trở tiếp xúc, đầu que hàn được nung nhanh tới nhiệt độ cao Khi tách đầu que hàn ra khỏi vật hàn, do bức xạ nhiệt và tự bức xạ của điện tử, khoảng không ở giữa bị ion hóa, tạo thành hồ quang Để đảm bảo gây hồ quang một cách tin cậy, thợ hàn phải nâng đầu que hàn lên cách bề mặt vật hàn một khoảng tối đa 4-5mm Có hai phương pháp gây hồ quang là phương pháp gõ và phương pháp quẹt
Hình 2.7 Các phương pháp gây hồ quang
Kỹ thuật kết thúc hồ quang : Khi kết thúc hồ quang điều quan trọng là phải điền đúng quy cách miệng hàn Miệng hàn là phần kim loại vũng hàn ở cuối đường hàn hoặc khi tắt hồ nóng chảy cách miệng hàn 1cm sau đó hàn ngược lại để nung chảy hoàn toàn phần miệng hàn nơi hồ quang vừa tắt, sau đó mới tiếp tục hàn theo hướng cần thiết c) Các kỹ thuật hàn.
Kỹ thuật hàn đính : Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn nhằm đảm bảo vị trí tương đối của chúng trong liên kết hàn
Chiều dài các mối hàn đính : Từ 20 – 120 mm (tùy theo chiều dày tấm).
Khoảng cách các mối hàn đính : Nằm trong khoảng 200 – 1200 mm.
Tiết diện mối hàn đính : Từ 1/3 đến 1/2 tổng tiết diện mối hàn.
Cường độ dòng điện hàn : Lớn hơn 20-30% so với dòng điện hàn bình thường cho đường kính que hàn đó.
Cần lưu ý khi thực hiện mối hàn nối qua vị trí mối hàn đính, phải nung chảy toàn bộ mối hàn đính đã thực hiện Hồ quang được giữ ngắn ( tối đa bằng đường kính que hàn) và liên tục. Nếu hai tấm cần hàn có chiều dày khác nhau thì khi hàn đính phải hướng hồ quang về phía tấm dày hơn Sau khi hàn đính phải làm sạch xỉ tại các mối hàn đính Không nên hàn đính tại những điểm thường tập trung ứng suất và các mối hàn đính nên được bố trí đối xứng.
Kỹ thuật hàn ở tư thế hàn sấp : Hàn sấp là tư thế hàn thuận lợi nhất, dễ đảm bảo chất lượng mối hàn do khí và tạp chất dễ thoát ra khỏi kim loại vũng hàn Mối hàn dễ hình thành do hai mép hàn đỡ kim loại lỏng
Vị trí của que hàn :
Khi hàn, vị trí của que hàn so với bề mặt của chi tiết và tư thế hàn có ảnh hưởng lớn tới hình dạng và chiều sâu ngấu của mối hàn Khi hàn giáp mối, que hàn được bố trí nghiêng 15 – 20 o so với pháp tuyến của bề mặt tấm Ví dụ như hình
Hình 2.8 Vị trí que hàn.
Khi ta hàn từ trái sang phải hoặc lên dốc, ta thấy điều kiện đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi hồ quang được cải thiện, nhiệt truyền nhiều vào KLCB, làm tăng chiều sâu ngấu Khi ta hàn từ phải sang trái hoặc xuống dốc, kim loại nóng chảy sẽ chảy xuống dưới hồ quang, nhiệt truyền vào KLCB bị giảm khiến chiều sâu ngấu giảm Vì vậy khi hàn đắp hoặc hàn tấm mỏng dưới 3mm, để giảm chiều sâu ngấu, có thể hàn xuống dốc 15 độ hoặc nghiêng đầu que hàn về phía trước nhưng không thực hiện dao động ngang que hàn
Mối hàn giáp mối thường gặp nhất là mối hàn vát mép chữ V Để đảm bảo chất lượng mối hàn, ta phải hàn ngấu toàn bộ chân mối hàn, điền đầy rãnh hàn mà không gây khuyết tật Việc kết thúc mối hàn cũng phải được thực hiện đúng quy cách : lớp hàn sau cùng hơi cao và chuyển tiếp đều Công việc chuẩn bị mép hàn trước khi hàn cũng cần đúng tiêu chuẩn Sau khi hàn đính và gá lắp, khe đáy thường có giá trị từ 2-2,5mm Đối với đường hàn thứ nhất ( đường hàn đáy ) trong mối hàn nhiều lớp, nên dùng que 2,5mm, đường hàn được thực hiện bằng dao động ngang đầu que hàn theo hình lưỡi liềm để tạo thành một lỗ khóa ở chỗ hồ quang cháy Nếu không có que 2,5mm có thể chọn que 3mm nhưng lúc này không dao động ngang que hàn Khi thay que hàn phải bảo đảm không thay đổi nhiều tiết diện đường hàn và thực hiện bằng cách gõ xỉ một đoạn khoảng 5mm ở cuối đường hàn vừa kết thúc và lại gây hồ quang lại ở đó, hàn tiếp hướng hàn; khi qua chỗ miệng hàn vừa kết thúc, vẫn giữ nguyên tốc độ hàn và đẩy nhẹ kim loại chảy cho điền đầy vào lỗ khóa Sau đó lại thực hiện dao động ngang hình lưỡi liềm như cũ Đối với các lớp hàn tiếp theo , dùng các que hàn 3mm , 4mm hoặc 5mm để hàn Các thuốc bọc que hàn khác nhau đòi hỏi cách thực hiện các đường hàn khác nhau Đối với que hàn loại rutil hoặc axit, chiều rộng tối đa của 1 lớp hàn là 14mm.
Cuối cùng là lớp hàn phủ phải cao hơn bề mặt tấm 2mm và thường được thực hiện bằng
Hình 2.10 Kỹ thuật hàn điền đầy liên kết hàn.
Mối hàn góc khi hàn , tốt nhất là đưa liên kết hàn vào vị trí nghiêng một góc 45 độ ( tư thế hàn sấp ) , khi đó tư thế hàn tương đương với hàn giáp mối có góc rãnh hàn 90 độ và được thực hiện tương tự như khi hàn sấp mối hàn giáp mối
Hình 2.11 Kỹ thuật hàn ở tư thế hàn sấp của mối hàn góc.
Kỹ thuật hàn đứng : Do tác động của trọng lực, khi hàn đứng, kim loại lỏng có xu hướng chảy ra khỏi mối hàn Có thể hàn đứng theo hai cách : từ trên xuống và từ dưới lên
Phân tích, lựa chọn các loại vật liệu hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết cấu
2.3.1 Phân tích, lựa chọn các vật liệu hàn sẽ sử dụng:
Vật liệu hàn được sử dụng cần phải có tích chất cũng như thành phần hóa học đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mặt kĩ thuật cũng như chất lượng cho sản phẩm Việc lựa chọn VLH cần đáp ứng được các tiêu chí sau:
Tiêu chí VLCB là thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A 387, mác 2, class 1.
Tiêu chí về chỉ tiêu công nghệ đã phân tích trong mục 2.1.4 để khắc phục hiện tượng nứt nóng với KLCB ta chọn vật liệu hàn có nhiều Mn và ít C.
Tiêu chí về loại quá trình hàn đã lựa chọn là quá trình hàn hồ quang tay.
Tiêu chí về chỉ tiêu cơ tính và điều kiện làm việc.
2.3.2 Thành phần hóa học của các vật liệu hàn đã chọn:
Bảng 2.6 Thành phần hóa học VLH.
2.3.3 Cơ tính của vật liệu hàn đã chọn:
Bảng 2.7 Cơ tính của VLH.
2.3.4 Các chỉ dẫn và khuyến cáo của Nhà sản xuất vật liệu hàn đã chọn: Đối với VLH CMA-96 nhà sản xuất có một số chỉ dẫn sau:
Tiêu chuẩn tương đương ASME / AWS A5.5 E8016-B2 hoặc JIS Z3223 DT2316.
Áp dụng cho mối hàn giáp mối và hàn góc.
Sử dụng cho thép hợp kim thấp chịu nhiệt tiêu biểu như ASTM A387 và các mác tương đương.
Loại dòng điện hàn: có thể dùng dòng xoay chiều AC hoặc một chiều cực nghịch DC- EP
Hình 2.20 Dòng hàn AC và DCEP.
Các tư thế hàn áp dụng : F, HF, H, VU, OH.
Lựa chọn phôi nhập
Trên cơ sở lập luận chọn loại phôi như mục 1.Và dựa vào hình dáng, kích thước của các miếng phôi hoặc của các chi tiết hàn (với chi tiết không cần khai triển), tác giả tiến hành chọn mua hoặc nhập các loại phôi như sau:
Phạm vi kích thước dài danh nghĩa (mm)
Dung sai, chiều dày (mm) A ±1 ±1 ±1 ±2 ±3 ±4 ±5 ±6 ±7 ±8
Bảng 3.2 Dung sai kích thước dài của phôi nhập.
Phạm vi kích thước danh nghĩa (mm) (chiều dài hoặc chiều rộng cạnh) Đến
Từ 1000 Độ dung sai, Dα, bằng độ và phút.
Dung sai tính toán và làm tròn t (mm/m)
Giá trị chỉ định m/mm tương ứng với giá trị chiều dài chung, nó được nhân với chiều dài m của cạnh ngắn hơn
Bảng 3.3 Dung sai kích thước góc của phôi nhập.
Phạm vi kích thước danh nghĩa (mm)
Bảng 3.4 Dung sai độ thẳng, phẳng, song song của phôi nhập.
Yêu cầu về chất lượng và phương pháp kiểm tra phôi nhập
a) Yêu cầu về chất lượng phôi.
Các phôi nhập cần phải sạch, đồng đều về thành phần hóa học và tổ chức, không bị gỉ sét, vuông phẳng với phôi tấm và tròn không bị méo với phôi ống.
Yêu cầu về kích thước : Các kích thước khổ của phôi cần phải đảm bảo về dung sai của phôi (chiều dài, chiều rộng, chiều dày,…).
Yêu cầu về đảm bảo các sai số : độ thẳng, độ phẳng, độ song song…
Hình 3.5 Yêu cầu về độ phẳng của phôi.
Hình 3.6 Yêu cầu về độ thẳng của phôi.
Hình 3.4 Yêu cầu về độ song song của phôi.
Tuy nhiên vì một lý do nào đó, có thể là do quá trình vận chuyển, do quá trình bốc rỡ làm cho phôi không còn đạt chất lượng theo yêu cầu thì cần phải tiến hành nắn phôi trước khi lấy dấu và cắt bằng các loại thiết bị phù hợp. b) Các phương pháp kiểm tra phôi.
Kiểm tra bằng mắt thường.
Kiểm tra bằng thiết bị đo đạc và tính toán : thước góc, thước thẳng, dưỡng, …
Nắn phôi trước khi lấy dấu và cắt
Với những phôi không đạt sai số (độ thẳng, phẳng, song song…) cần phải tiến hành nắn hoặc chỉnh sửa trước khi lấy dấu và cắt.
Phôi tấm : Quan trọng nhất đối với phôi tấm là độ phẳng của phôi,nếu như độ phẳng của phôi không đạt trong giới hạn dung sai cho phép cần tiến hành nắn phẳng phôi bằng các biện pháp như : dùng búa, hoặc dùng ngọn lửa khí cháy để nắn cục bộ , dùng máy cán để nắn toàn bộ phôi.Tuy nhiên trong Đồ án tác giả sử dụng máy cán để nắn toàn bộ phôi vì : Dùng búa nắn phôi tâm dày 10mm là khó khăn, dung ngọn lửa khí cháy có thể làm thay đổi tính chất, cơ tính của phôi.
Nguyên lý cán như sau : Trên máy cán sẽ có nhiều trục cán đặt so le nhau tạo thành hai bề mặt trên và dưới, phôi sẽ được đưa vào giữa các trục cán này, khoảng cách giữa hai bề mặt có thể điều chỉnh được để phù hợp với chiều dày của phôi.
Hình 3.5 Máy nắn phôi WD43M-25×3500.
Thông số kỹ thuật của máy nắn phôi WD43M-25×3500 :
Bảng 3.7: Thông số của máy cán phôi.
Stt Hạng mục Tham số Đơn vị Ghi chú
3 Cường độ cán phẳng lớn nhất ≤245 N/ mm 2
6 Đường kính trục cán phẳng 280 mm
7 Số trục cán phẳng 9 cái
9 Hành trình làm việc lớn nhất của trục 10~+60mm mm
11 Độ cứng bề mặt trục HRC58-64
12 Chất liệu trụ trục GCr15
13 Đường kính trụ trục 290 mm
14 Độ cứng trụ trục HRC48~54
Lấy dấu và đánh dấu phôi
3.4.1 Lấy dấu và vạch dấu trên tấm phôi để cắt:
Trước khi gia công chi tiết, căn cứ vào bản vẽ, dùng dụng cụ lấy dấu(mũi vạch và chấm dấu) để vạch dấu với mục đích là xác định vị trí và giới hạn cần gia công, ngoài ra cũng để tiết kiệm vật liệu.
Những loại dụng cụ chính sử dụng khi lấy dấu :
Thước thẳng để đo kích thước
Bàn máp đo độ vuông góc,
Dưỡng thông thường đo độ phẳng
Búa thợ nguội để tạo lực tác động lên mũi vạch để tạo ra dấu
Thước đo độ vuông góc
Thước đo cao du tiêu
Hình 3.6 Các dụng cụ lấy dấu.
Chất bôi quét thường dùng khi vạch dấu :
Trong các trường hợp cần có nét vạch dấu rõ ràng,dễ phân biệt, trước khi vạch dấu phải quét chất bôi quét lên vị trí cần vạch dấu.Chất bôi quét thường có các loại sau :
Chất bôi nước vôi : dùng để bôi lên bề mặt vật liệu phôi.
Chất bôi sẫm : dùng để bôi lên bề mặt sau khi gia công thô hoặc tinh.
Chất bôi đồng sunfat : dùng để bôi lên bề mặt phải gia công tinh.
Trước khi dùng chất bôi cần chú ý làm sạch bề mặt chi tiết, quá trình bôi cần mỏng và đều.
Một số chú ý trong kỹ thuật vạch dấu :
Vẽ đường song song : dùng thước vuông góc di chuyển theo mặt cạnh đã gia công của chi tiết, sau đó dùng mũi vạch để vạch các đường song song.
Vẽ đường vuông góc : Vẽ một đường thẳng sau đó dùng thước vuông góc có một cạch trùng với đường thẳng vừa vạch sau đó vạch một đường thẳng trên bề mặt còn lại của thước.
Vẽ đa giác đều : để vẽ được đa giác đều ta sử dụng bảng hệ số tính toán đa giác trên cùng một mặt phẳng nên không thể sử dụng compa để vẽ trực tiếp mà phải dùng các dụng cụ chuyên dùng.
Phải đảm bảo được trị số mạch nối 5,5mm.
Với các hình chữ nhật đã dựng được, khi cắt ta chú ý đưa mỏ cắt từ mép ngoài của miếng phôi vào đến mép hình cần cắt rồi mới bắt đầu cắt theo biên dạng hình đã dựng.
Với các hình tròn nhỏ bên trong các hình tròn lớn, cần phải khoan lỗ dẫn trước, sau đó đưa mỏ cắt vào để bắt đầu cắt theo biên dạng đường tròn nhỏ đã dựng.
Với các hình tròn lớn, cần đưa mỏ cắt từ ngoài mép tấm phôi vào đến biên dạng hình đã dựng rồi mới bắt đầu cắt.
Kĩ thuật lấy (vạch) dấu : Đường vạch dấu phải chính xác , sắc nét , mảnh , nhìn thấy rõ Khi vạch dấu , mũi vạch phải ấn đều trên bề mặt chi tiết , không được vạch nhiều lần cùng một đường dấu vì làm bề rộng đường dấu sẽ rộng ra , giảm độ chính xác của đường vạch dấu Ngoài ra , góc nghiêng và tư thế của mũi vạch cũng rất quan trọng :
Hình 3.7 Góc nghiêng mũi vạch.
Hình 3.8 kỹ thuật vạch dấu.
Khi dùng đục nhọn ( mũi đột ) để lấy dấu cần chú ý , ban đầu dùng tay trái giữ vào phần khía nhám của thân đục , sau đó để mũi đục nghiêng đi và đặt đầu nhọn vào đúng vị trí cần đục , giữ ở vị trí đó rồi đưa mũi đục thẳng đứng lên và dùng tay phải cầm búa gõ lên đục :
Hình 3.9 Kỹ thuật đục dấu. Đối với các chi tiết của sản phẩm được chế tạo từ các phôi tấm có dạng hình chữ nhật, hình tròn hoặc từ các phôi ống nên ở đây ta sẽ nêu cách lấy dấu cho các phôi có hình chữ nhật và hình tròn; các phôi ống được lựa chọn theo đường kính sẵn nên chỉ cần tiến hành đo chiều dài rồi cắt.
_ Phôi hình chữ nhật : Dùng thước dây kéo vuông góc với chiều rộng của phôi từ đầu mép thẳng nối hai điểm này lại với nhau được một cạnh của chữ nhật.Làm tương tự cho cạnh còn lại.
_ Phôi hình tròn : Để lấy dấu cho đường tròn ta tiến hành dựng một hình vuông có cạnh bằng đường kính đường tròn Cách lấy dấu hình vuông cũng tương tự như hình chữ nhật Nối 2 đường chéo của hình vuông ta được tâm đường tròn, từ tâm này ta dùng compa để vạch dấu. (Việc phân bố phôi cho các chi tiết được thể hiện trên bản vẽ)
Hệ số sử dụng vật liệu : Áp dụng công thức :
- diện tích mỗi chi tiết bố trí trên tấm phôi
- diện tich của tấm phôi.
F 1 =2.π d h=2π.1360 750d08849(mm 2 ) – diện tích chi tiết số 1
F 2=π R 1 2−π R 2 2−2π R 3 2+2πdhg47512(mm 2 ) – diện tích chi tiết số 2
Ta lựa chọn phôi tấm có kích thước 4000x6000 mm vậy hệ số sử dụng vật liệu là:
3.4.2 Đánh mã số cho các miếng phôi/chi tiết hàn: Để thuận lợi cho người công nhân trong việc thi công tác giả quy định cách đánh mã số cho miếng phôi/chi tiết hàn như sau : “Mã dự án.Mã sản phẩm.Mã chi tiết”.Trong đó : Mã chi tiết gồm có chữ cái và số : chữ cái biểu thị ký hiệu chi tiết, còn chữ số biểu thị số hiệu của phôi trên chi tiết đó.
Trên cơ sở các phân tích ở trên, ta lập được bảng đánh mã số cho các miếng phôi như sau :
Bảng 3.8: Quy luật ghi mã số cho các miếng phôi/chi tiết hàn:
TT Tên chi tiết Mã số Ghi chú
1 Thân trong DA.TH.T01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 1
2 Vỏ thân trên DA.TH.V01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 2
3 Mặt bích DA.TH.M01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 3
4 Ống trụ DA.TH.Ô01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 4
5 Đáy thùng DA.TH.Đ01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 5
6 Vỏ thân dưới DA.TH.V01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 6
7 Trụ tròn DA.TH.T01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 7
8 Đế DA.TH.Đ01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 8
9 Chân đế DA.TH.C01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 9
10 Mặt bích DA.TH.M01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 10
11 Ống trụ tròn DA.TH.Ô01 Dự án Thùng hấp.Miếng số 01 của chi tiết số 11
Phương pháp ghi mã số trên miếng phôi/chi tiết hàn :
Có nhiều phương pháp ghi như : phấn, sơn, khắc bằng máy khắc chữ, đột số bằng bộ dụng cụ ….Trong đồ án này tác giả sử dụng phương pháp ghi bẳng sơn.
Cắt phôi
10mm, để cắt loại phôi này ta có thể dùng các phương pháp cắt bằng plasma hoặc bằng oxy–axetilen.
Cắt bằng plasma thích hợp với các tấm thép không gỉ , tấm mỏng , vì cắt các tấm dày thì mép cắt thường bị vát đi do áp lực của plasma và giá thành thường cao Máy cắt oxy- axetylen, mặc dù chất lượng mép cắt không bằng cắt bằng plasma nhưng với các sản phẩm hàn thì vẫn đảm bảo dung sai cho phép Ở đây xét trên khía cạnh kinh tế cũng như quy mô sản xuất ( 2 sản phẩm ) nên tác giả quyết định sử dụng phương pháp cắt phôi tấm bằng máy cắt oxy-axetilen.
Đối với cắt ống: Để cắt các phôi ống có đường kính không lớn lắm tác giả sử dụng máy tiện T616 do Việt Nam sản xuất.
3.5.2 Xác định các thông số chế độ cắt phôi: Đối với cắt bằng oxy-axetylen(Thông số chế độ cắt của máy CNC và máy cắt cơ khí hóa dùng khí)
Tốc độ cắt(mm/ph ) Áp suất khí(kg/cm 2 ) Lượng khí tiêu hao(L/h Ôxy C2H2 Ôxy cắt Ôxy nung C2H2
Bảng 3.9 Chế độ cắt của máy cắt tự động.
3.5.3 Lựa chọn máy (thiết bị) cắt phôi phù hợp:
Với phôi tấm ta chọn máy cắt khí tự động xách taymodel :IK – 12MAX3 :
IK-12MAX là máy cắt nhiệt xách tay dẫn động bằng động cơ chất lượng cao được thiết kế để cắt các đường thẳng, đường tròn và vát mép phẳng, sạch, sắc với tám phiên bản tiêu chuẩn của thiết bị cắt
Tính linh hoạt và khả năng chuyển đổi sẵn có trong thiết kế đảm bảo thực hiện đơn giản các quá trình cắt thẳng, tròn và cắt vát.
Sử dụng các bép cắt ôxi-khí cháy kiểu đầu côn nổi tiếng của Koike kết hợp với hệ thống truyền động dẫn hướng chính xác độc nhất thực hiện vết cắt sạch, sắc nét và phẳng mà không hệ thống cắt nào sánh kịp.
Ray dùng cho quá trình cắt thẳng có thể sử dụng trong phần nối của mỗi 1800mm để kéo dài vô hạn.
Tay quay điều chỉnh được để cắt tròn và ray cắt tròn có thể được cấp như tùy chọn. Chế độ tốc độ cao trong phạm vi 240~2400mm/phút ở tần số 50Hz và/hoặc 300~3000mm/phút ở tần số 60Hz có thể được cấp.
Hệ thống hộp giảm tốc hai bánh răng côn độc đáo tạo nên chuyển động êm, bởi vậy tốc độ được duy trì trong thời gian làm việc dài.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT IK-12MAX3
Tốc độ cắt mm/ph 80-800/100-1000/160-1600
Chiều dài ray mm 1800 (có thể kéo dài)
Trọng lượng/chiều dài kg/mm 9.5kg/425mm
Loại bép cắt 102 (A) hoặc 106 (LPG)
Các phụ tùng tùy chọn
SP100/S200/SP200/SP300/SP400, thiết bị cắt ghép đôi, * ray cắt tròn
Đối với phôi ống ta sử dụng máy tiện T616:
_ Chiều cao tâm (Htâm): 160mm
_ Khoảng cách 2 đầu tâm (Ltâm): 750mm
_ Đường kính lớn nhất của chi tiết có thể gá được trên bàn dao Dtrục = 170mm.
_ Cấp tốc độ trục chính: 12 cấp: T616: (44; 63; 91; 120; 173; 248; 350; 503; 723; 958; 1380; 1980 v/ph) T6P16 &T6M16: (22,4; 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 503; 710;
_ Côn moóc trục chính: No4
_ Đường kính lỗ trục chính: 30mm.
_ Bước ren trục vít máy tm= 6.
_ Số dao lắp được trên đài dao: 4.
_ Góc quay của bàn dao trên: ± 45 o
_ Lượng tiến dao ngang: 0,04 đến 2,45 (mm/v).
Ren Anh: 38; 30; 24; 20; 15; 12; 10; 7,5; 6;5; 3,75; 3; 2,5; 22; 11; 5,5; 9; 6; 4; 3; 2 … _ Công suất động cơ: 4,5Kw – 220/380V.
Tạo hình phôi
3.6.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp tạo hình phôi:
Với các chi tiết có phôi dạng ống thì không cần tạo hình phôi, chỉ cần lựa chọn phôi có đường kính phù hợp, ta tiến hành tạo hình phôi cho các chi tiết số 1; 2; và 6 Các chi tiết khác có thể đạt được hình dáng ngay sau khi cắt.
- Cắt phôi theo kích thước.
- Phương pháp chế tạo : Lốc.
- Chi tiết được lốc trên máy lốc gồm 2 trục đỡ và 1 trục ép.
- Sau khi lốc được hình dạng ta sẽ tiến hành đồ gá kẹp chặt và hàn.
- Cắt phôi theo kích thước tính toán.
- Phương pháp chế tạo : Dập vuốt.
- Sau đó dùng các biện pháp như khoan cắt để được các lỗ trên phôi.
Chi tiết số 6 ( tương tự chi tiết số 2 ).
3.6.2 Xác định các thông số chế độ công nghệ tạo hình phôi:
Đối với các chi tiết của sản phẩm ta tiến hành cắt bằng khí oxy axetylen từ các phôi tấm và phôi ống.
Chế độ cắt phôi bằng khí cháy oxy axetylen
Tuy nhiên khi cắt bằng 02 + C2H2 trị số mạch phải được đề cập đến do có thể ảnh hưởng đến dung sai của chi tiết sau này:
Bảng 3.12 Trị số mạch nối khi cắt bằng 0 2 + C 2 H 2
Ngoài ra ta cũng cần tiến hành sử dụng khoan để đặt lỗ và định tâm Đối với mỗi chi tiết, chiều dày cần sử dụng máy khoan có công suất và kích cỡ mũi khoan tương ứng.
Cần lưu ý các yếu tố đảm bảo an toàn lao động.
3.6.3 Lựa chọn máy (thiết bị) tạo hình phôi phù hợp:
Các thiết bị được sử dụng để tạo hình phù hợp cho phôi là : a) Máy lốc tôn cơ 3 trục với hai trục động của hãng Dong hai – Trung Quốc.Model : W11-12x2000 với các thông số kỹ thuật sau :
- Máy lốc tôn thủy lực W11-12x2000 gồm có 3 trục cuốn thiết kế đối xứng Trục trên là trục ép đặt ở vị trí trung tâm hai trục dưới.
- Hai trục dưới nhận chuyển động trực tiếp từ hệ thống động cơ.
- Hộp số có kết cấu máy chắc chắn, vận hành, bảo dưỡng dễ dàng.
- Máy lốc thủy lực được thiết kế để lốc các dạng hình trụ, hình bán nguyệt.
- Các trục ống đều được dẫn động bằng thủy lực.
- Chuyển động lên/xuống của các trục bên cũng dẫn động bằng thủy lực.
- Hệ thống điều khiển thông minh.
- Khung máy được chế tạo bằng thép kết cấu Các trục lốc, vật liệu và các ổ bi được sử dụng có chất lượng cao.
Chiều dày tối đa của tôn
Chiều rộng tối đa của tôn
Giới hạn chảy của tâm kim loại
Tốc độ cuốn Đường kính tối thiểu của ống cuốn Đường kính trục trên Đường kính trục dưới
Khoản g cách giữa hai trục dưới
Công suất động cơ mm mm mm m/s mm mm mm mm kw
Bảng 3.11 Thông số kỹ thuật của máy lốc tôn W11 -12x2000.
Hình 3.12.: Máy lốc tôn W11 – 12x2000. b) Ngoài ra ta còn phải sử dụng thêm máy khoan để khoan định tâm và làm dấu để cắt những chi tiết có 2 đường kính Tác giả sử dụng máy khoan 2A135 để tiến hành khoan.
- Các thông số kĩ thuật:
- Đường kính khoan lớn nhất: 35 mm.
- Kích thước bàn máy: dài 500 mm, rộng 450 mm.
- Khoảng cách từ trục chính đến bệ máy: 300 mm.
- Hành trình lớn nhất của trục chính : 225 mm.
- Chuyển dịch lớn nhất theo phương thẳng đứng của bàn máy: 325 mm.
- Giới hạn số vòng quay của trục chính: 68-1100 (vòng/phút).
- Giới hạn chạy dao: 0,115-1,6 (mm/vòng).
- Công suất của động cơ: 4,5 KWt.
Tạo mép hàn (vát mép hàn)
Từ điều kiện hoạt động của kết cấu và yêu cầu về đáp ứng chất lượng mối hàn, tác giả quyết định việc vát mép chi tiết hàn sẽ được tiến hành theo tiêu chuẩn ASME Section I về tiêu chuẩn nồi hơi của hiệp hội kĩ sư hàn Mỹ.
KLCB là thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A387 mác 2 class 1 dễ bị nứt nóng nên khi vát mép hàn cần vát mép rộng hơn để KLCB tham gia vào KLMH là thấp nhất.
Đối với các mối hàn giáp mối ( các tấm có chiều dày 10mm ).
Chọn chiều cao phần lồi mối hàn c ≤ 2 Ta chọn c = 2.
Đối với các mối hàn góc và mối hàn chữ T
Với t = 10mm ta chọn R = 2mm; f = 2mm; α = 50 o
Đối với các mối hàn số 12 là mối hàn đường cong bậc giữa 2 chi tiết trụ tròn, theo ASME VIII Fig UW – 16.1 ta có :
Với chiều dày thành ống 10mm ( tn = 10mm )
Với các mối hàn giữa mặt bích và thành ống ( nhóm mối hàn số No3 và No10 ) theoASME VIII_1 trang 141 FIG UW – 21 ta có : không yêu cầu cao về mặt chất lượng.
3.7.2 Lựa chọn phương pháp và thiết bị tạo mép hàn: Để lựa chọn phương pháp vát mép bằng máy ta sử dụng máy vát mép chuyên dụng
Máy vát mép này tạo ra bề mặt vát sạch qua đó người sử dụng sẽ tiết kiệm được thời gian và chi phí , đặc biệt là không cần phải mài mép cắt
Loại máy này có chức năng tự động đẩy tấm cắt vào một cách tự động, làm cho công việc vát mép diễn ra nhanh hơn. Đặc điểm của máy :
- Phạm vi chiều dày cắt: 1/4" - 1 1/2"
- Chức năng vát mép: góc vát 22 0 30' đến 55 0
- Vật liệu: mọi loại thép.
- Nguồn điện: 3 pha, 380V / 50hZ. Đầu cắt hai tốc độ, bánh vát có thể chạy tiến-lùi, nút ấn dừng khẩn cấp an toàn.
Bảng số liệu chế độ làm việc của máy :
Thông số kỹ thuật CHALLENGE 15 CHALLENGE 26 Điện áp nguồn V/pha 380/3 380/3
Chiều dày vát mép mm 6 - 40 8 - 50
Chiều sâu vát mép max (ở góc
Góc vát Độ rộng vát max
Thép các bon Thép không gỉ Thép các bon Thép không gỉ
Bảng 3.12 Thông số máy CHALLENGE 15.
Ngoài ra ta cũng có thể sử dụng máy CHALLENGE 26 cũng có các chế độ, thông số làm việc tương đương.
Đảm bảo độ thẳng, độ phẳng, độ song song, độ côn, độ ovan,độ trụ, độ đồng tâm , độ vuông góc
Các sai số của các kích thước này phải nằm trong giới hạn dung sai cho phép theo tiêu chuẩn.
Kiểm tra các yêu cầu chất lượng kể trên : dụng cụ kiểm tra và đo lường phải phù hợp và có độ chính xác phù hợp với mục đích sử dụng Các dụng cụ thường dùng như:
Thước dây, dưỡng đo độ thẳng, bàn máp ,thước vuông, calips, đồng hồ đo( kiểm tra độ song song) Và các dụng cụ khác
Chú ý rằng các kết quả đo có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ , khí hậu môi trường nên cần có biện pháp khắc phục, hạn chế hoặc bù trừ sai số do ảnh hường từ môi trường.
Đo độ phẳng, độ thẳng và song song thực hiện giống phần kiểm tra phôi nhập
Kiểm tra dung sai kích thước dài.
Với phôi được tạo hình (cụ thể ống được tiện trong) :kiểm tra kích thước ( đường kính trong), kiểm tra độ trụ, độ đồng tâm.
Kiểm tra các mép vát: kiểm tra các kích thước góc rãnh hàn và kích thước vát mép,dung sai cho phép và chú ý về góc rãnh hàn như đã nêu trong mục 3.7.
Khi cần phải mài lốc lại ta sẽ vẫn sử dụng máy lốc tôn đã dùng nhưng cần chú ý về các yêu cầu kỹ thuật để tránh làm sai hỏng phôi.
Với các mép hàn sau khi vát mép cần phải làm sạch bằng máy mài.Để mài lại mép hàn tác giả chọn máy mài góc 170 – 2500 watt do hãng Karess sản xuất.Model - 2500 WSB 230 :
- Hệ thống tự cân bằng giảm 50% độ rung.
- Hệ thống làm mát động cơ bằng gió.
- Chổi than quét bảo vệ monito
Vận tốc không tải (vòng/phút) 6600 Đường kớnh đĩa mài ặ(mm) 230 Đường ren trục M 14
Lỗ cố định đĩa mài ặ(mm) 22,2
Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật máy mài góc2500 WSB 230.
Hình 3.14 : Máy mài góc 2500 WSB 230.
Phân tích, lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn
4.1.1 Lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn:
Với kết cấu sản phẩm là nồi hơi, yêu cầu của chi tiết là các mối hàn có độ kín khít cao.Để đạt được yêu cầu đó cần phải tính toán để lựa chọn và thiết kế mới đồ gá cho từng nguyên công (từng đường hàn).
Mối hàn No1 ta sử dụng đồ gá chữ V để cố định chi tiết hàn.
Với các mối hàn còn lại hầu hết đều là các mối hàn ống nên ta sử dụng đồ gá xoay và đồ gá quay để hàn.
Ngoài ra ta sử dụng thêm các dụng cụ khác như bàn phẳng, gá kẹp, dụng cụ chèn, cố định chi tiết,…
4.1.2 Mô tả nguyên lý hoạt động của đồ gá đã chọn/đã thiết kế:
Nguyên lý hoạt động của khối V ngắn : hạn chế hai bậc tự do – tịnh tiến theo trục thẳng đứng và một bậc tự do quay ngang Hai khối V ngắn sẽ hạn chế 4 bậc tự do
Đồ gá quay hạn chế 4 bậc tự do Đồ gá xoay có cấu tạo gồm một mâp cặp và hệ thống hai trục quay.trong đó một trục quay để hàn hết chu vi ông và một trục quay để điều chỉnh tư thế hàn nhờ hệ thống bánh răng.Trên mâm cặp có thể có bộ ba hoặc bốn chấu định vị và các thanh đỡ di chuyển cùng với chấu.Ngoài ra chúng còn có các rãnh để định vị và kẹp chặt chi tiết.
Kỹ thuật gá lắp, định vị và cố định (kẹp) phôi hàn trên đồ gá
4.2.1 Chuẩn gá kẹp và định vị phôi trên đồ gá hàn:
Đối với khối V thì chuẩn định vị là vị trí tiếp xúc.
Đối với bàn phẳng thì chuẩn định vị là mặt bàn.
Hình 4.4 Chuẩn định vị đối với mặt phẳng.
Thường chọn tất cả các mặt tiếp xúc ổn định và chắc chắn nhất là chuẩn định vị.
4.2.2 Trình tự các nguyên công và các bước gá lắp phôi lên đồ gá: Để gá lắp và tiến hành hàn các chi tiết lại với nhau ta có bảng trình tự các nguyên công gá lắp phôi hàn.
Bảng 4.1: Trình tự các nguyên công gá lắp phôi hàn lên đồ gá:
Bước 3.1 Tiến hành hàn đính Bước 4.1 Tháo cơ cấu kẹp và tấm đệm Bước 5.1 Tiến hành hàn dọc thân nồi
Mối hàn số 4 (mối hàn xung quanh vỏ nồi hơi
Bước 1.2 Đặt 2 nửa vỏ nồi lên đồ gá quay
Bước 2.2 Tiến hành kẹp chặt, định vị sao cho đồng tâm và trùng khít.
Bước 3.2 Hàn đính 2 chi tiết với nhau
Bước 4.2 Cho đồ gá xoay, đưa mối hàn về tư thế sấp rồi hàn.
Bước 1.3 Tiến hành kẹp chặt cho các chi tiết trùng khớp với nhau
Bước 2.3 Đưa mối hàn về tư thế hàn sấp rồi tiến hành hàn đính
Bước 3.3 Thực hiện các mối hàn theo chu vi đường tròn ở tư thế hàn sấp.
Bước 1.4 Kẹp chặt chi tiết lớn bằng đồ gá kẹp ngang 2 đầu Bước 2.4 Kẹp chi tiết vòi thoát bằng mâm chấu 3 cặp Bước 3.4 Căn chuẩn độ đồng tâm và trùng khít
Bước 4.4 Đưa mối hàn về tư thế hàn sấp, tiến hành hàn đính 2 chi tiết
Bước 5.4 Tiến hành thực hiện mối hàn theo đường cong bậc
4.2.3 Cách kiểm tra phôi sau khi lắp ghép trên đồ gá:
Sau khi gá lắp phôi lên đồ gá cần tiến hành đo đạc, kiểm tra và căn chỉnh các kích thước lắp ghép theo đúng yêu cầu như đã trình bày ở mục 3.7.1 Để tiến hành đo đạc và kiểm tra ta có thể sử dụng các dụng cụ sau :
Thước đo để đo góc giữa các chi tiết và đo khe hở hàn cho phép.
Thước đo độ vuông góc.
Hình 4.6 Thước đo độ vuông góc.
Sử dụng các loại dưỡng kiểm, thước đo để kiểm tra góc vát mép.
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 mục đích đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết hàn. Để hàn đính có nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên để thuận tiện cho việc sử dụng thiết bị và vật liệu hàn và tiết kiệm chi phí cho quá trình hàn mà vẫn đảm bảo chất lượng mối hàn đính, ta chọn phương pháp hàn hồ quang tay SMAW để hàn đính.
4.3.2 Tính toán/lựa chọn chế độ hàn đính:
Khi hàn đính ta thường sử dụng que hàn có đường kính nhỏ hơn so vơi khi hàn để mối bàn có kích thước bé, dễ hòa tan hoàn toàn khi thực hiện mối hàn => ta chọn que hàn có d=2,5mm.
Kĩ thuật hàn đính thường sử dụng với I ≥ 20÷30% Ih
Chọn Ihd = 150 (A) Điện áp hàn :
Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn nhằm đảm bảo vị trí tương đối của chúng trong liên kết hàn
Đặc điểm các mối hàn đính :
Chiều dài các mối hàn đính thường ngắn , tùy theo chiều dày tấm Khoảng cách các mối hàn đính nằm trong khoảng 200 – 1200mm , tiết diện mối hàn đính không được vượt quá 1/3 đến 1/2 tổng tiết diện mối hàn Cần lưu ý khi thực hiện mối hàn nối qua vị trí mối hàn đính , phải nung chảy toàn bộ mối hàn đính đã thực hiện
Kỹ thuật hàn đính : thường cho đường kính que hàn đó Hồ quang được giữ ngắn ( tối đa bằng đường kính que hàn) và liên tục Nếu hai tấm cần hàn có chiều dày khác nhau thì khi hàn đính phải hướng hồ quang về phía tấm dày hơn Sau khi hàn đính phải làm sạch xỉ tại các mối hàn đính Không nên hàn đính tại các vị trí: chỗ chuyển tiếp đột ngột của tiết diện, chỗ góc nhọn, trên vòng tròn có bán kính nhỏ và chỗ tập trung ứng suất ,cũng không nên hàn đính gần lỗ, mép (khoảng cách tối thiểu tới mép, lỗ là 10 mm)
Cách bố trí mối hàn đính :
Các mối hàn đính nên được bố trí đối xứng khi hàn các mặt bích, vòng đệm, các chi tiết hình trụ, liên kết ống.
Nguyên tắc hàn đính là phải làm cho độ biến dạng của chi tiết là nhỏ nhất Với các liên kết giáp mối có chiều dài lớn, các mối hàn đính thứ nhất được đặt ở hai đầu, sau đó các mối hàn đính còn lại được đặt ở giữa chúng.
CHƯƠNG 5 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TRƯỚC KHI HÀN
Xử lý nhiệt trước khi hàn – Preheating
5.1.1 Xác định nhu cầu nung sơ bộ trước khi hàn: Đối với thép hợp kim thấp chịu nhiệt ASTM A387 mác 2 class 1 có tính tự tôi trong không khí và mức độ hợp kim hóa tương đối cao, quy trình công nghệ hàn phải đảm bảo nung nóng sơ bộ.
Tác dụng của việc nung nóng sơ bộ :
- làm chậm tốc độ nguội VAHN (giảm nguy cơ nứt)
- cho phép Hydro kịp khuếch tán (giảm nguy cơ nứt)
- giảm ứng suất kéo do co ngót và vùng xung quanh (điều này rất quan trọng đối với liên kết có độ cứng vững cao)
- đưa thép lên nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuyển tiếp (tránh giòn khi va đập) có thể tăng độ dai va đập.
Ta có bảng chế độ nung nóng sơ bộ đối với KLCB trên:
Loại Nhiệt độ nung nóng sơ bộ [˚C] đối với chiều dày tấm
Cr Mn 12,7[mm] 12,7÷57[mm] 57[mm] trở lên
Bảng 2.3.Chế độ nung nóng sơ bộ cho KLCB
Tuy nhiên với việc lựa chọn chiều dày cho các chi tiết đều bằng 10mm nên trong điều kiện tiến hành hàn trong nhà xưởng không cần nung nóng sơ bộ với KLCB trên (với phôi có chiều dày dưới 12,7mm thì nhiệt độ nung sơ bộ = 20 o C = nhiệt độ ngoài môi trường) Mặt khác KLCB không bị nứt nguội mà chỉ bị nứt nóng nên ta không tiến hành nung nóng sơ bộ.
5.1.3 Chế độ công nghệ và kỹ thuật nung sơ bộ:
Xử lý cơ - hóa
5.2.1 Xác định nhu cầu làm sạch trước khi hàn:
Việc chuẩn bị liên kết trước khi hàn trong đó có việc làm sạch mép hàn ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mối hàn Trước khi hàn cả kim loại cơ bản lẫn kim loại vật liệu hàn đều phải làm sạch khỏi gỉ, dầu mỡ, son và các chất bẩn khác nhằm mục đích làm cho mối hàn bám dính tốt hơn, giảm sự bắn tóe,rỗ xỉ , rỗ khí… đồng thời để cho mối hàn bền đẹp, chất lượng tốt hơn.
5.2.2 Phân tích, lựa chọn phương pháp làm sạch mép hàn:
Có nhiều phương pháp làm sạch mép hàn như : bàn chải sắt, rẻ lau, máy phun cơ học…. Việc làm sạch có thể tiến hành bằng các biện pháp cơ học (bàn chải sắt, giấy ráp, rẻ lau, máy mài…) hoặc các biện pháp hóa học (dùng hóa chất để tẩy , rửa…).Căn cứ vào số lượng cần chế tạo của sản phẩm đồng thời dựa trên yếu tố kinh tế và yếu tố kỹ thuật (chất lượng của sản phẩm) tác giả chọn phương án làm sạch mép hàn bẳng bàn chải sắt.
5.2.3 Chế độ công nghệ và kỹ thuật làm sạch mép hàn:
Bàn chải sắt có nhiều loại như : cầm tay hoặc được lắp trên máy mài cầm tay….Tùy thuộc vào vị trí, yêu cầu và phương pháp hàn ta sẽ chọn loại nào. Đối với những mối hàn lót đáy, hàn đính, hoặc hàn theo đường dài như mối hàn No1, No4, tác giả sẽ dùng máy mài có lắp đá bàn chải sắt. Đối với những đường hàn ngắn, tư thế và vị trí làm sạch khó tác giả dùng bàn chải sắt cầm tay.
Tính toán các thông số chế độ hàn cho từng mối hàn
6.1.1 Tính toán/lựa chọn các thông số chế độ hàn chính (d, I h , U h , V h , V d , q d ):
STT NHÓM MỐI HÀN MỐI HÀN ĐẶC ĐIỂM
Mối hàn dọc đường sinh của nồi hấp, mối hàn giáp mối giữa 2 tấm cùng chiều dày mm có vát mép với tư thế hàn 1G, hàn SMAW.
Mối hàn quanh chu vi ống của nồi hấp, hàn giáp mối 2 ống cùng chiều dày mm có vát mép, tư thế hàn PA, hàn SMAW.
2 Nhóm No3; No10 Mối hàn No3 Mối hàn giữa mặt bích và ống tròn
Mối hàn quanh chu vi nồi hấp, hàn góc 2 chi tiết cùng chiều dày 10mm, có vát mép 1 chi tiết, tư thế hàn PB, hàn SMAW.
Mối hàn góc giữa 2 chi tiết có chiều dày khác nhau, có vát mép 1 chi tiết, tư thế hàn 1F, hàn
Mối hàn No9 Mối hàn góc giữa 2 chi tiết cùng chiều dày
5 Nhóm No12 Mối hàn No12
Mối hàn góc giữa 2 chi tiết cùng chiều dày, vát mép 1 chi tiết, hàn theo chu vi bên ngoài dạng đường cong bậc, chế độ hàn SMAW.
Bảng 6.1.Đặc điểm các mối hàn.
A Nhóm mối hàn số 1 ( nhóm No1; No4 ).
Mối hàn giáp mối vát mép cả 2 chi tiết, chiều dày 10mm, hàn SMAW Ta có chế độ hàn như sau:
Đường kính que hàn: Đường kính que hàn là một trong số những thong số chủ yếu của chế độ hàn do nó quyết định đến nhiều thông số khác
Theo điều kiện sản xuất trực tiếp ta có thể tra theo bảng sau :
Với chiều dày chi tiết ta đã lựa chọn δ = 10 mm dựa vào bảng trên ta có thể lựa chọn que hàn có d = 3,2 mm.
Cường độ dòng điện hàn:
Cường độ dòng điện hàn là một thông số rất quan trọng của chế độ hàn vì nó ảnh hưởng nhiều nhất tới hình dạng và kích thước mối hàn cũng như chất lượng và năng suất quá trình hàn Ta có thể sử dụng công thức tính sau:
Trong đó: d: đường kính que hàn. k: hệ số thực nghiệm; k= 35- 50. k1: hệ số thực nghiệm; k= 20 – 25.
Với d= 3,2mm ta chọn công thức thứ hai => Ih = 114,5 ÷ 143,1 (A).
Điện áp hàn: Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và tính chất của que hàn, điện áp hàn thay đổi trong 1 phạm vi khá hẹp Ta có thể tính theo công thức sau:
Tuy nhiên giá trị của số hạng thứ 3 tương đối nhỏ nên khi tính toán ta có thể bỏ qua, vậy: Điện áp hàn được xác định theo công thức:
U h = a + b.l hq hàn Đối với que hàn là thép ta có a = 15÷20 (V). b: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên 1mm chiều dài hồ quang Trong không khí b = 15,7 (V/cm) = 1,57 (V/mm) lhq: là chiều dài hồ quang, được xác định theo công thức: lhq= (d+2)/2 Trong đó:d: đường kính que hàn, d = 3,2 (mm)
Với chiều dày ch tiết δ = 10 mm để đảm bảo mối hàn ngấu hoàn toàn ta nên sử dụng hàn nhiều lớp thay vì hàn một lớp Số lớp hàn hợp lý được tính như sau: n=F d −F 1
F n +1 Trong đó: n – là số lướp hàn.
F 1 – là diện tích tiết diện ngang lớp hàn thứ nhất.
F n - là diện tích tiết diện ngang lớp hàn tiếp theo.
F d – là diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp. Để đơn giản cho việc tính toán, từ lớp hàn thứ 2 trở đi ta coi diện tích tiết diện các lớp là như nhau.
F 1 =(6÷8)d với lớp hàn đầu tiên thường là lớp lót nên ta sử dụng que hàn có đường kính nhỏ hơn so với tính toán Chọn d = 2,6 mm => F 1 =(6÷8).2,6,6÷20,8 (mm 2 )
Với mối hàn giáp mối vát mép chữ V ta có thể tính diện tích tiết diện mối hàn như sau:
n=3 (lớp) gồm 1 lớp lót và 2 lớp bên trên. Đối với lớp hàn lót đáy ta sẽ dùng que hàn có đường kính nhỏ hơn để có thể tiếp cận dễ dàng vào chân liên kết hàn ( do phía chân mối hàn thường bé nên ta dùng que hàn có đường kính nhỏ hơn sẽ dễ dàng tiếp cận với vùng cần hàn hơn).
Tốc độ nguội có ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng mối hàn Nếu tốc độ hàn quá chậm, khối lượng kim loại đắp và KLCB nóng chảy sẽ quá lớn có thể chảy ra phía trước hồ quang phủ lên phần mép hàn chưa được nung nóng chảy, để gây nên hiện tượng hàn không dính. Ngược lại nếu tốc độ hàn lớn quá thì năng lượng đường không đủ, gây nên hiện tượng hàn không ngấu Ngoài ra tốc độ hàn quá lớn thì lớp kim loại đắp có tiết diện ngang quá nhỏ sẽ làm tăng thêm sự tập trung ứng suất và dễ làm cho mối hàn nứt nguội.
Vận tốc hàn được xác định theo công thức:
Trong đó: αd: là hệ số đắp của vật liệu hàn, tùy thuộc vào vật liệu hàn, chế độ công nghệ hàn… được lấy từ thực nghiệm, tuy nhiên để thuận tiện ta lấy αd theo một số tài liệu đã có: αd= 7÷11 (g/A.h) Chọn αd= 8 (g/A.h) ρ: là khối lượng riêng của kim loại đắp ρ = 7,8 (g/cm 3 )
Fd: là diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp tính cho 1 lớp hàn tương ứng (cm 2 ). (Fd = 0,36 cm 2 ).
Tính toán dải năng lượng đường tối ưu: q d =δ √ 2 π λ c ρ w ( T m −T o ) 3
δ : chiều dày của chi tiết hàn khi hàn 1 phía [cm] δ = 10 [mm]
λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu KLCB [cal/cm.s o C].
c ρ : nhiệt dung riêng thể tích của vật liệu KLCB [cal/cm 3 o C]
T m : nhiệt độ kém ổn định của Austenite [ o C]
T o : nhiệt độ của môi trường [ o C]
w : là dải tốc độ nguội tối ưu của vật liệu KLCB [ o C/s]. Đối với thép hợp kim thấp mà ta đang xét có : w = 1,4÷ 15 [ o C/s].
Năng lượng đường là 1 thông số quan trọng của chế độ hàn, vì nó cho phép đánh giá được hiệu quả nung nóng của nguồn điện hàn đối với KLCB và kim loại đắp tốt hay xấu, mức độ biến dạng của liên kết (kết cấu) hàn lớn hay nhỏ, đồng thời nó còn là đại lượng cần thiết để tính toán các kích thước cơ bản của mối hàn.
Năng lượng đường khi hàn thép (từ lớp hàn thứ 2 trở đi) có thể tính theo công thức: q d = q
q d : Năng lượng đường (cal/cm)
Vh: Vận tốc hàn (cm/s)
Ih: Cường độ dòng điện hàn (A)
η: Hiệu suất chế độ hàn (η=0,6÷0,8)
Với phương pháp hàn hồ quang tay, vật liệu cơ bản là thép ASTM A387nhóm 2,class 1 có dải năng lượng đường cho phép là qd = 1,4÷4,6 (kJ/mm) Vậy qd tính toán ra là 2,18 (kJ/mm) nằm trong dải cho phép nên đạt yêu cầu Với năng lượng đường ở mức thấp như trên ta thấy hoàn toàn có thể giảm bớt hiện tượng nứt nóng.
Năng lượng đường khi hàn lót đáy
Với hàn lót đáy ta cũng tín toán tương tự như trên với que hàn có đường kính d = 2,6 mm.
B Nhóm mối hàn số 2 (Nhóm No2; No3; No5; No6; No7; No10; No11).
Nhóm mối hàn góc, vát mép 1 phía, chiều dày chi tiết 10 mm.
Theo tài liệu ASME VIII - 1 trang 35 ta có giá trị chiều dày mối hàn góc.
Theo tiêu chuẩn lựa chọn que hàn đã chọn ở chương II ta chọn que hàn có đường kính 3,2 mm.
Cường độ dòng điện hàn:
Trong đó: d: đường kính que hàn. k: hệ số thực nghiệm; k= 35- 50.
Với d= 3,2mm < 4 mm ta chọn công thức thứ hai => Ih = 114,5 ÷ 143,1 (A)
Trong đó: a: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên que hàn và phụ thuộc vào vật liệu que hàn Đối với que hàn là thép ta có a = 15÷20 (V). b: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên 1mm chiều dài hồ quang Trong không khí b = 15,7 (V/cm) = 1,57 (V/mm) lhq: là chiều dài hồ quang, được xác định theo công thức: lhq= (d+2)/2Trong đó:d: đường kính que hàn, d = 3,2 (mm)
Với chiều dày ch tiết δ = 10 mm để đảm bảo mối hàn ngấu hoàn toàn ta nên sử dụng hàn nhiều lớp thay vì hàn một lớp Số lớp hàn hợp lý được tính như sau: n=F d −F 1
F n +1 Trong đó: n – là số lướp hàn.
F 1 – là diện tích tiết diện ngang lớp hàn thứ nhất.
F n - là diện tích tiết diện ngang lớp hàn tiếp theo.
F d – là diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp. Để đơn giản cho việc tính toán, từ lớp hàn thứ 2 trở đi ta coi diện tích tiết diện các lớp là như nhau.
Diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp sau một lớp hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn Theo kinh nghiệm ta có:
F 1 =(6÷8)d với lớp hàn đầu tiên thường là lớp lót nên ta sử dụng que hàn có đường kính nhỏ hơn so với tính toán Chọn d = 2,6 mm => F 1 =(6÷8).2,6,6÷20,8 (mm 2 )
Khi hàn mối hàn góc, diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp được tính theo công thức
Fd – diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp (mm 2 ).
Ky – hệ số kể đến phần lồi và khe hở hàn Ta có thể tra theo bảng sau:
Với K = 10 mm => Ky = 1,25 ta có:
Ta chọn n = 3 lớp với 1 lớp lót và 2 lớp bề mặt.
Vận tốc hàn được xác định theo công thức:
Năng lượng đường khi hàn thép có thể tính theo công thức: q d = q
0,137 =¿ 3826(cal/cm) = 15941,6(J/cm) ≈ 1,6 (KJ/mm)
Đề xuất phê chuẩn và lựa chọn các thiết bị hàn phù hợp
6.2.1 Đề xuất phê chuẩn thiết bị hàn:
Thiết bị hàn SMAW dùng để hàn vỏ thùng hấp thực phẩm hợp kim thấp ASTM A387 mác 2, class 1 như đơn đặt hàng cần phải thỏa mãn các điều kiện sau :
STT Thông số kĩ thuật Giá trị yêu cầu Ghi chú
5 Khả năng điều chỉnh dòng hàn Vô cấp
6 Tích số ED Imax 2 của máy
Bảng 6.5.: Các thông số yêu cầu khi lựa chọn thiết bị hàn để thi công:
Chú ý: các bộ phận của thiết bị (kẹp mát, mỏ hàn, cáp hàn, ) phải đồng bộ với máy!
6.2.2 Lựa chọn thiết bị hàn cụ thể:
Dựa vào các điều kiện yêu cầu nêu trong bảng 6.7 ở trên , tác giả quyết định chọn thiết bị hàn là : Pi 250E của hãng Migatronic - Đan Mạch của máy)
-Góc máy được làm bằng vật liệu chống rung, tăng tuổi thọ và sự làm việc tin cậy của hệ thống mạch điện tử. Đặc tính kỹ thuật PI 250E Ghi chú
Công suất lớn nhất 9 KVA
Dòng hàn cực đại 250A Imax > 150 A
Dải điều chỉnh dòng hàn 7 – 250A Imin < 80 A
Trọng lượng máy 20 Kg, dễ dàng di chuyển bằng xách tay
Bảng 6.6 Bảng thông số máy hàn PI 250E
Kiểu chỉnh lưu: INVERTER kỹ thuật số, dòng siêu mịn, trọng lượng nhẹ
Chức năng: hàn SMAW với dòng DC
Điều khiển dòng hàn: vô cấp (đảm bảo chọn chính xác điểm làm việc tối ưu của máy)
Góc máy được làm bằng vật liệu chống rung, tăng tuổi thọ và sự làm việc tin cậy của hệ thống mạch điện tử
Trang bị chức năng khởi động nóng (hotstart) cho hàn SMAW: 0 – 100% dòng hàn
Điều chỉnh đặc tính động của hồ quang SMAW: 0 – 100%
Trang bị hệ thống phím mềm chống bụi thông minh, tác động cực nhanh
Ứng dụng cho hàn các loại vật liệu: thép thường, thép cường độ cao, thép không gỉ, nhôm, v.v…
6.2.3 Lựa chọn các dụng cụ, thiết bị phụ trợ:
Với quá trình SMAW đòi hỏi một số thiết bị , dụng cụ phụ trợ cũng như trang phục bảo hộ lao động như sau :
STT Loại dụng cụ , thiết bị bảo hộ Thông số yêu cầu Minh họa
4 Búa gõ xỉ Loại 1kg
6 Tủ sấy que hàn Loại nhỏ, nhiệt độ max = 400 o C
8 Găng tay Da hoặc vật liệu chịu lửa
10 Quần áo bảo hộ Da, vải dày hoặc vật liệu chịu lửa
Bảng 6.7 Các dụng cụ, thiết bị phụ trợ trong quá trình hàn.
Xử lý nhiệt sau khi hàn – PWHT (ủ, ram các mối hàn)
7.1.1 Xác định nhu cầu xử lý nhiệt sau khi hàn:
Xử lý nhiệt sau khi hàn (PWHT) là nung liên kết sau khi hàn xong đến một nhiệt độ cần thiết nào đó, giữ nhiệt một thời gian rồi cho làm nguội theo một chế độ nhất định
Xử lý nhiệt sau hàn thường sử dụng một trong các quá trình sau:
Xử lý nhiệt sau khi hàn được áp dụng với một số thép hàn, sao cho tính chất của các liên kết hàn này sẽ phù hợp với điều kiện làm việc sau này.
Nhiệt luyện sau khi hàn được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển biến pha nhưng đủ cao để nhanh chóng giảm ứng suất dư và làm mềm (Ram) những vùng biến cứng trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).
Khi tiến hành xử lý nhiệt sẽ đạt được rất nhiều các lợi ích khi giảm ứng suất dư và bảo đảm độ cứng của VAHN
Với thép hợp kim thấp chịu nhiệt cần được ram khử ứng suất dư theo quy định của quy phạm về nồi hơi và thiết bị áp lực Với sản phẩm nồi hấp thực phẩm ta tiến hành ram toàn phần.
7.1.2 Phân tích, lựa chọn phương pháp nhiệt luyện liên kết hàn: Để tiện cho việc khống chế chính xác nhiệt độ và kiểm soát tốc độ nguội ta dùng lò để nhiệt luyện Nhưng cần lưu ý:
Các lò đốt bằng dầu hoặc bằng gas không được phép cho ngọn lửa tiếp xúc với bề mặt chi tiết vì điều này có thể gây gradient nhiệt lớn.
Các nhiên liệu không được chứa một lượng lớn các tạp chất có hại.
7.1.3 Chế độ công nghệ và kỹ thuật nhiệt luyện liên kết hàn: Đối với thép hợp kim thấp chịu nhiệt A387 ta cần tiến hành ram để khử ứng suất dư và ủ để đồng nhất tổ chức pha.
Theo bảng 3.11 tài liệu Hàn Nóng Chảy II – Ngô Lê Thông ta có chế độ ram sau khi hàn thép hợp kim thấp chịu nhiệt trên là 590 ÷ 700 o C
Theo VLH được sử dụng có khuyến cáo nhiệt độ xử lý nhiệt sau khi hàn là 690 o C (chương II) cũng thuộc khoảng nhiệt độ trên, vậy ta chọn nhiệt độ ram sau hàn là 690 o C.
Vật hàn được nung trong khoảng nhiết độ tới hạn: 843 - 913°C, giữ ở nhiệt độ đó trong 1 giờ (cho mỗi đơn vị chiều dày 25mm), sau đó làm nguội tới 538°C với tốc độ nguội tối đa28°C/h, sau đó được làm nguội trong lò hoặc trong không khí tới nhiệt độ bình thường.
Gia công cơ sau khi hàn hoàn thiện
7.2.1 Xác định nhu cầu gia công cơ sau khi hàn hoàn thiện:
Dựa vào yêu cầu sử dụng và do tính chất của kết cấu, một số mối hàn nên gia công cơ có thể là mài chân mối hàn hoặc bề mặt mối hàn để tránh hiện tượng có chỗ chuyển tiếp không hợp lý làm tập trung ứng suất
7.2.3 Chế độ công nghệ gia công cơ sau khi hàn:
Các thông số chế độ công nghệ của quá trình gia công cơ khi chọn phải nằm trong dải thông số kỹ thuật của máy trên catalog của máy do nhà sản xuất quy định.
( các thông số của máy mài được trình bày trong chương III )
Chú ý : an toàn lao động trong quá trình sử dụng máy mài là rất quan trọng, đặc biệt là phải kiểm tra bộ phận ngăn tia lửa bắn và khi xảy ra vỡ đá lên da và mắt.
Xây dựng pWPS cho các mối hàn
Bất kỳ kết cấu hàn nào cũng cần có các liên kết hàn phù hợp với các yêu cầu cho trước, ta có thể phê chuẩn sựa vào các tiêu chuẩn đã có sẵn để đảm bảo tính thống nhất cho quy trình.
Các tiêu chuẩn , quy phạm có thể áp dụng phê chuẩn quy trình hàn : TCVN 6834-1,2,3: 2001 , AWS D1.1 , ASME section IX … Đối với đề án thiết kế vỏ thùng hấp thực phẩm tác giả sử dụng tiêu chuẩn ASME để xây dựng và phê chuẩn quy trình hàn Đối với hàn hồ quang tay các biến số của bảng thông số quy trình hàn được liệt kê trong bảng QW-253 ASME IX ( trang 22), tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể mà ta xây dựng các bảng thông số quy trình hàn khác nhau. Để dễ nhận dạng ta quy định bảng mã nhận dạng các mối hàn như sau:
Mã nhận dạng (WPS ID No.)
Dạng liên kết Ghi chú
2 No.04 -nt- Mối hàn chỉ dao động ngang, không dịch chuyển dọc que hàn ( đồ gá quay ).
Chữ T,góc Mối hàn ở tư thế hàn sấp, không dao động ngang que hàn.
5 No.03 -nt- Mối hàn số 3 hàn theo quy trình của mối hàn số 2
6 No.06 -nt- Mối hàn số 6 hàn theo quy trình của mối hàn số 2
8 No.10 -nt- Mối hàn số 10 hàn theo quy trình của mối hàn số 2
9 No.11 -nt- Mối hàn số 11 hàn theo quy trình của mối hàn số 2
10 No.12 -nt- Mối hàn chu vi khép kín đường cong bậc
Bảng 8.1: Mã nhận dạng của các bản quy trình hàn
Đề xuất kiểm tra phê chuẩn các bản pWPS đã lập
8.1.2.1 Các bước kiểm tra phê chuẩn pWPS:
Bước 1: Kĩ sư hàn soạn thảo bản thông số quy trình hàn sơ bộ (pWPS) cho từng mối hàn.
Thợ hàn dùng pWPS hàn trên mẫu hàn.
Thanh tra hàn ghi biên bản mọi thông số ( điều kiện ) dùng trong hàn mẫu nói trên ( có thể thanh tra độc lập cũng theo dõi việc phê chuẩn quy trình)
Mẫu hàn được kiểm tra ko phá hủy theo quy định của tiêu chuẩn ( kiểm tra ngoại dạng & MT, hoặc PT và RT, hoặc UT)
Mẫu hàn được cắt thành các mẫu kiểm tra.
Các mẫu kiểm tra được đem kiểm tra phá hủy ( thử kéo,uốn, tổ chức thô dại)
Quy phạm, tiêu chuẩn ứng dụng, khách hàng có thể đòi hỏi , kiểm tra bổ xung: độ cứng, độ dai va đập, hoặc kiểm tra ăn mòn, tùy theo vật liệu và kim loại ứng dụng
Kĩ sư hàn biên soạn biên bản phê chuẩn quy trình hàn (WPAR, PQR), trong đó ghi.
Kết quả kiểm tra phá hủy.
Những điều kiện hàn cho phép áp dụng trong sản xuất
Nếu có sự tham gia của thanh tra độc lập người đó phải kí tên và WPQR.
Các tiêu chuẩn có thể áp dụng trong quá trinh phê chuẩn: có thể sử dụng các hệ thống tiêu chuẩn để phê chuẩn, ở đây tác giả quyết định sử dụng quy phạm ASME trong đó chủ yếu là ASME section IX và ASME section V.
8.1.2.2 Thiết kế mẫu hàn để kiểm tra pWPS:
Khi phê chuẩn một quy trình hàn sử dụng bộ quy phạm ASME thì các thông số của quy trình hàn đó nằm trong một dải cho phép Vậy với một bảng quy trình khác mà các thông số của quy trình đó chứa dải cho phép của bộ thông số quy trình trên thì cho phép ta sử dụng luôn bảng thông số quy trình đã được phê chuẩn mà không cần phê chuẩn một quy trình hàn mới.
Theo bảng 6.1 về việc tính toán các mối hàn ta cũng tiến hành thiết kế các mẫu hàn theo phân loại trong bảng đó. Để thiết kế các mẫu thử ta căn cứ vào các yêu cầu trong bộ tiêu chuẩn ASME IX a) Mối hàn giáp mối
Theo QW-451.1[145] quy định chiều dày giới hạn của mẫu kiểm tra kéo và uốn ngang cho mối hàn giáp mối.
Theo QW-451.1 Với mẫu thử kéo và uốn ngang của mối hàn giáp mối có chiều dày từ
Tương tự với mẫu thử kéo và uốn dọc củ mối hàn giáp mối có chiều dày từ 1,5÷10mm sẽ được dùng để phê chuẩn cho các liên kết có chiều dày từ 3÷20mm.
Theo QW-452.3 quy định giới hạn chiều dày đối với đường kính ngoài của mối hàn giáp mối ống.
Theo bảng trên thì mẫu thử có đường kính ngoài từ 25÷73mm thì có thể áp dụng cho các liên kết có đường kính ngoài nhỏ nhất là 25mm và không giới hạn đường kính lớn nhất Với đường kính ngoài của mẫu thử là lớn hơn 73mm thì có thể áp dụng cho các liên kết có đường kính ngoài nhỏ nhất là 73mm và đường kính ngoài lớn nhất là không giới hạn.
Vậy mọi kích thước của mối hàn giáp mối ống đều được phê chuẩn. Đối với mối hàn giáp mối số 1; 4 ta có thể thiết kế mẫu thử như sau:
Trong đó: a: có giá trị tối thiểu là 150 (mm), chọn a = 150 (mm). b: có giá trị tối thiểu là 350 (mm), chọn b = 350 (mm). t: là chiều dày vật liệu cơ bản, t = 10 (mm).
Tư thế hàn để kiểm tra là tư thế hàn sấp.
Phương pháp hàn để kiểm tra là hàn hồ quang tay (SMAW). b) Mối hàn góc
Việc phê chuẩn mối hàn góc có thể được xác định thông qua QW-451.3 hoặc trong QW-451.4 có quy định việc phê chuẩn mối hàn góc thông qua mối hàn giáp mối.
Theo bảng trên thì tất cả kích thước của mối hàn góc với mọi chiều dày của kim loại cơ bản và mọi đường kính ống đều được phê chuẩn thông qua mối hàn giáp mối với mọi chiều dày.
Hình 8.3: Mẫu hàn kiểm tra cho các mối hàn góc các ống Trong đó: a: có giá trị tối thiểu là 150 (mm) Vì thực tế các chi tiết có thể có chiều dài nhỏ hơn 150mm thì ta lấy a bằng chiều dài chi tiết.
D1: đường kính ngoài của ống chính (mm), t1: chiều dày của ống chính (mm),
D2: đường kính ngoài của ống nhánh (mm), t2: chiều dày của ống nhánh (mm) α: góc giữa 2 ống ( 0 ), α= 90°
8.1.2.3 Kiểm tra không phá hủy (khi kiểm tra phê chuẩn pWPS):
Các phương pháp kiểm tra không phá hủy.
VT – Visual: kiểm tra ngoại dạng ( quan sát bằng mắt thường).
UT – Ultrasonic: kiểm tra bằng siêu âm.
RT – Radiographic: kiểm tra bằng chiếu tia bức xạ rơn ghen.
LT – Leak : kiểm tra dò rỉ.
ET – Eddy current: kiểm tra bằng dòng phu cô (dòng xoáy bề mặt). mắt thường (hiện màu đỏ nếu có vết nứt bề mặt).
FPT – Flourescent penetrant: kiểm tra bằng chất chỉ thị nứt bề mặt quan sát bằng chiếu tia cực tím (phát quang nếu có vết nứt bề mặt).
AET – Acoustic emission: kiểm tra bằng bức xạ âm thanh.
NRT – Neutron radiographic: kiểm tra bằng phóng xạ.
PRT – proof test: kiểm tra sực chịu đựng.
Như vậy ta thấy có rất nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy, vậy sẽ tùy thuộc vào mục đích cần kiểm tra, kiểm soát loại khuyết tật nào mà ta chọn phương pháp kiểm tra NDT cho thích hợp Ta lựa chọn các kiểm tra NDT như sau: a) Phương pháp kiểm tra ngoại dạng VT b) Phương pháp kiểm tra thẩm thấu PT c) Phương pháp kiểm tra siêu âm UT
8.1.2.4 Kiểm tra phá hủy (khi kiểm tra phê chuẩn pWPS):
Với mối hàn giáp mối dựa vào QW-451.1 ta xác định được loại mẫu thử phá hủy và số lượng của chúng như sau:
Thử uốn dọc mặt mối hàn : 2 mẫu
Thử uốn dọc chân mối hàn: 2 mẫu
Thử uốn ngang mặt mối hàn: 2 mẫu
Thử uốn ngang chân mối hàn: 2 mẫu
Với mối hàn góc ta xác định được loại mẫu thử phá hủy và số lượng của chúng như sau:
Thử uốn dọc mặt mối hàn : 2 mẫu
Thử uốn dọc chân mối hàn: 2 mẫu
Thử uốn ngang mặt mối hàn: 2 mẫu
Thử uốn ngang chân mối hàn: 2 mẫu
Thử kéo ngang : 2 mẫu. hiện trên toàn bộ chiều dày của mẫu thử ( bao gồm cả VAHN, mối hàn và KLCB ), từ đó đưa ra các đánh giá dựa trên quan sát tiết diện ngang của liên kết hàn Sử dụng phương pháp kiểm tra thô đại cho ta biết :
+ Độ lành lặn của mối hàn
+ Sự phân bố của các tạp chất lẫn bên trong
+ Số lớp hàn , đường hàn
+ Cấu trúc luyện kim của mối hàn , vùng chảy
Sau khi tiến hành kiểm tra cần lập bản hồ sơ kiểm tra để làm cơ sở cho việc xây dựng WPS a Tên nhà sản xuất bộ phận hàn; b Tên cơ sở kiểm tra (nếu khác a); c Ký hiệu nhận biết đối tượng được kiểm tra; d Vật liệu; e Loại liên kết hàn; f Chiều dày vật liệu; g Quá trình hàn; h Chuẩn cứ chấp nhận; i Các khuyết tật vượt quá chuẩn cứ chấp nhận và vị trí của chúng; j Phạm vi kiểm tra theo các bản vẽ phù hợp; k Các dụng cụ kiểm tra đã sử dụng; l Các kết quả kiểm tra dựa theo chuẩn chấp nhận; m Tên của người kiểm tra và ngày kiểm tra.
8.1.2.5 Thành lập biên bản phê chuẩn WPS:
Biên bản chấp nhận quy trình hàn (WPAR):Là một bản tường trình các kết quả đánh giá mỗi chi tiết kiểm tra bao gồm cả việc thử lại.Biên bản phê chuẩn quy trình hàn (WPAR hoặc PQR) trong đó ghi:
Các điều kiện hàn đã được sử dụng
Kết quả kiểm tra không phá hủy
Kết quả kiểm tra phá hủy
Đề xuất chấp nhận thợ hàn và/hoặc kiểm tra phê chuẩn thợ hàn mới
8.2.1 Đề xuất chấp nhận thợ hàn đối với thợ hàn đã có chứng chỉ: o Mục đích phê chuẩn thợ hàn:
Nhằm chứng tỏ người thợ hàn có kĩ năng cần thiết để tạo nên một mối hàn đạt yêu cầu theo các điều kiện được sử dụng trong sản xuất như đã được nêu chi tiết trong bản thông số quy trình hàn đã được phê chuẩn hoặc trong phiếu công nghệ o Yêu cầu:
Việc sử dụng WPS đã được phê chuẩn là phương pháp kiểm soát hàn trong sản xuất Thợ hàn phải có khả năng hiểu và làm đúng WPS, và có khả năng hàn ra các mối hàn lành lặn (không khuyết tật).
Kiểm tra chứng chỉ của thợ hàn hoặc tổ chức thi, sát hạch để cấp chứng chỉ cho thợ hàn, rồi tiến hành phê chuẩn thợ hàn.
8.2.1.1 Điều kiện chấp nhận về thời hạn của chứng chỉ:
Theo QW-322.1 Gia hạn của chứng chỉ:Chứng chỉ của người thợ hàn hoặc thợ vận hành máy sẽ không có giá trị nếu xảy ra một số điều kiện như:
Trong vòng 6 tháng trở lên người thợ hàn không hàn một liên kết nào, trừ khi trong vòng 6 tháng đó chứng chỉ của người thợ hàn được gia hạn.
Người thợ sử dụng quá trình hàn tay hoặc quá trình hàn bán tự động để hàn một liên kết hàn dưới sự giám sát và điều khiển của nhà thầu hoặc nhà sản xuất hoặc bên thứ ba được xác định cụ thể trong QW-300.3 là sẽ được gia hạn thêm 6 tháng
Tương tự với thợ vận hành máy để hàn liên kết hàn với sự giám sát và điều khiển của nhà thầu hoặc nhà sản xuất hay bên thứ ba được xác định trong QW-300.3 là sẽ được gia hạn thêm 6 tháng.
Khi có một lý do đặc biệt yêu cầu về năng lực của người thợ hàn để tạo ra liên kết hàn, phê chuẩn của người thợ hàn dùng để thực hiện các liên kết hàn sẽ không có giá trị, các phê chuẩn khác không yêu cầu vẫn có tác dụng.
Với VLCB A387 mác 2 class 1 ta đã tra được P-N0.1 vậy có thể dùng vật liệu từ P-N0 1 tới P-N0 15F để phê chuẩn cho VLCB. Để phân loại nhóm KLCB ta căn cứ vào QW/QB-422 b) Điều kiện chấp nhận phê chuẩn về chiều dày vật hàn.
Theo QW-452.1 ta có yêu cầu về chiều dày như sau:
Khi hàn nhiều lớp thì chiều dày phê chuẩn là 2t (t là chiều dày KLCB). c) Điều kiện phê chuẩn đường kính ống. Để phê chuẩn đường kính ống ta có thể áp dụng theo QW-452.3 hoặc QW-452.4 mòn.
8.2.1.3 Điều kiện chấp nhận về loại liên kết và tư thế hàn: a) Điều kiện chấp nhận về loại liên kết Điều kiện phê chuẩn mối hàn góc QW-452.5
Hoặc ta có thể phê chuẩn mối hàn góc thông qua phê chuẩn mối hàn giáp mối QW-452.6
Đối với hàn giáp mối:
Đối với mối hàn góc
8.2.1.4 Điều kiện chấp nhận khác (loại quá trình hàn, sức khỏe, v.v ):
Tiêu chuẩn về loại điện cực hàn: QW-432
Tiêu chuẩn thay thế hay phạm vi phê chuẩn được phép thực hiện cho thợ hàn: QW-433
Ngoài các điều kiện chấp nhận ở trên, để chọn thợ hàn, ta cần quan tâm thêm đến các điều kiện khác như:
Sức khỏe của người thợ: người thợ cần có giấy chứng nhận đảm bảo sức khỏe của cơ sở y tế
Loại quá trình hàn: thông thường thì người thợ chỉ được chấp nhận với quá trình hàn đã được phê chuẩn ghi trong chứng chỉ.
Số lớp hàn: khi chiều dày tấm từ 3mm trở lên, nếu người thợ hàn có chứng chỉ hàn 1 lớp thì chỉ được hàn các mối hàn một lớp, nếu có chứng chỉ hàn nhiều lớp thì được phép thực hiện các mối hàn nhiều lớp và một lớp Từ đó , để thực hiện được các mối hàn trong đồ án này, người thợ hàn phải được phê chuẩn hàn nhiều lớp
Căn cứ vào các yêu cầu kĩ thuật trên ta có bảng tổng hợp các chỉ tiêu chấp nhận thợ hàn sau:
Do sản xuất đơn lẻ số lượng ít (2 sản phẩm) nên tác giả lựa chọn các chỉ tiêu chấp nhận thợ hàn có thể hàn được tất cả các yêu cầu của các mối hàn khác nhau:
Bảng ?: Các chỉ tiêu chấp nhận thợ hàn để hàn sản phẩm
Chỉ tiêu Dải thông số được chấp nhận Ghi chú
Thời hạn chứng chỉ 2 năm 6 tháng chứng thực 1 lần
Chủng loại vật liệu cơ bản W01
Chiều dày phôi 3 ≤ t ≤ 12 mm t = 10 mm
Loại liên kết - Giáp mối tấm, không lót đáy.
- Góc tấm không lót đáy.
- Góc đối với ống không lót đáy
Loại quá trình hàn MMA Hàn hồ quang tay
Sức khỏe Có giấy chứng nhận đủ sức khỏe Do trung tâm Y tế công ty cấp
Số lớp hàn Hàn nhiều lớp
Ghi chú: Ký hiệu: / nghĩa là “hoặc”, - nghĩa là “và”
8.2.2 Đề xuất kiểm tra phê chuẩn (thi) và cấp chứng chỉ cho thợ hàn mới:
8.2.2.1 Các bước tiến hành kiểm tra phê chuẩn thợ hàn mới:
Khi tiến hành kiểm tra để cấp chứng chỉ cho một thợ hàn chưa có chứng chỉ hoặc các thợ hàn đã có chứng chỉ nhưng không thỏa mãn điều kiện cụ thể đối với liên kết hàn trong chi tiếtthì phải tuân thủ theo 4 bước sau:
Bước 1: kĩ sư hàn soạn thảo bản thông số quy trình hàn ( WPS) để thợ hàn tiến hành hàn trên mẫu hàn.
Thanh tra hàn theo dõi công việc hàn mẫu để đảm bảo thợ hàn tuân thủ đúng các điều kiện trong WPS.
Có thể có thanh tra độc lập cùng theo dõi.
Mẫu hàn được kiểm tra không phá hủy theo quy định của kiểm tra ( VT,
MT hoặc PT và RT hoặc UT )
Một số loại vật liệu cơ bản và một số loại quá trình hàn cần phải có thử cơ tính bổ xung ( uốn hoặc tổ chức thô dại )
Soạn chứng chỉ phê chuẩn thợ hàn, ghi rõ những điều kiện hàn dùng trong hàn mẫu và phạm vi phê chuẩn được tiêu chuẩn hàn cho phép sử dụng trong sản xuất.
Nếu còn có sự tham gia của bên thứ ba, thì phải có chữ kí xác nhận vào biên bản phê chuẩn thợ hàn.
Ngoài ra cơ sở cấp chứng chỉ cho thợ hàn phải đủ thẩm quyền và năng lực hàn phê chuẩn đó.
8.2.2.2 Thiết kế mẫu hàn để kiểm tra phê chuẩn thợ hàn mới:
Việc thiết kế mẫu hàn để kiểm tra phê chuẩn thợ hàn có thể tiến hành như thiết kế để kiểm tra pWPS.
8.2.2.3 Kiểm tra không phá hủy (khi kiểm tra phê chuẩn thợ hàn mới):
Trình bày tương tự mục 8.1.2.3: kiểm tra không phá hủy khi phê chuẩn quy trình hàn.
8.2.2.4 Các kiểm tra cơ tính bổ sung:
Khi cần tiến hành các biện pháp kiểm tra bổ sung ta có thể tiến hành các biện pháp sau :
- Thử phá gẫy các mối hàn góc
- Thử bẻ gãy mối hàn giáp mối
Tiêu chí chấp nhận: theo quy định của tiêu chuẩn (không ngấu đáy, lẫn xỉ, rổ khí trên bề mặt gãy…).
Đề xuất kỹ thuật thực hiện các mối hàn
9.1.1 Trình tự hàn các mối hàn
Trình tự thực hiện các mối hàn như sau:
1 Mối hàn No1: đường hàn sinh thân thùng trong
2 Mối hàn No3: đường hàn giữa chi tiết số 3 và chi tiết số 4
3 Mối hàn No10: đường hàn giữa chi tiết số 10 và 11.
4 Mối hàn No5: đường hàn giữa chi tiết số 1 và 5.
5 Mối hàn No7: đường hàn giữa chi tiết số 6 và 7.
6 Mối hàn No4: đường hàn giữa chi tiết số 2 và 6.
7 Mối hàn No6: đường hàn giữa cụm chi tiết 1,5 và cụm chi tiết 2,6,7.
8 Mối hàn No2: đường hàn giữa chi tiết số 1 và 2.
9 Mối hàn No11: đường hàn giữa cụm chi tiết 10,11 và chi tiết số 5.
10 Mối hàn No12: đường hàn giữa cụm chi tiết 3;4 và chi tiết số 2.
11 Mối hàn No8;No9: đường hàn giữa nồi hơi và chân đế của nồi.
Bảng 9.1: Trình tự thực hiện các mối hàn.
9.1.2 Các kỹ thuật hàn đối với từng mối hàn
Mối hàn số No1;4: (mối hàn số 4 tác giả sử dụng đồ gá quay để đưa mối hàn về tư thế hàn sấp).
Loại mối hàn: Giáp mối.
Kĩ thuật hàn : Hàn nhiều lớp, không dao động ngang que hàn, que hàn nghiêng 1 góc
15 ÷ 20 o so với phương pháp tuyến và vuông góc với trụ mối hàn.
Tư thế hàn : Hàn sấp.
Quá trình hàn : Hàn hồ quang tay.
Vật liệu hàn : Que hàn Bazo.
Kĩ thuật hàn : Hàn nhiều lớp, không dao động ngang que hàn, hàn vòng tròn chu vi kín, giữ que hàn nằm trên đường phân giác và trục mối hàn.
Mối hàn số No12 (hàn đường cong bậc)
Tư thế hàn : Hàn sấp, hàn đứng.
Quá trình hàn : Hàn hồ quang tay.
Vật liệu hàn : Que hàn Bazo.
Kĩ thuật hàn : Hàn nhiều lớp, không dao động ngang que hàn, hàn vòng tròn chu vi kín, mối hàn được tiến hành hàn từ 2 điểm thấp nhất leo dần đến 2 điểm cao nhất.( có thể tiến hành hàn đồng thời 2 bên).
Do các mối hàn đều có kích thước khá lớn nên trong quá trình hàn sẽ phải tiến hành thay que hàn ; mặt khác quá trình hàn hồ quang tay sử dụng dòng 1 chiều cức nghịch nên khi hàn ta cần chú ý thêm kĩ thuật mồi lại hồ quang và có biện pháp ngăn ngừa hiện tượng thổi lệch hồ quang.
Kĩ thuật mồi lại hồ quang :
Sau khi hàn xong que hàn trước để hàn tiếp mối hàn ta tiến hành mồi lại hồ quang tại điểm cách cuối cùng của đường hàn trước 1 khoảng 2 ÷ 3d (d là đường kính que hàn) sau đó hàn ngược trở lại để nung chảy hoàn toàn điểm cuối cùng của đường hàn trước rồi mới tiến hành hàn theo hướng cần hàn.
Biện pháp khắc phục thổi lệch hồ quang :
Thay đổi vị trí nối dây vào vật hàn.
Thay đổi góc nghiêng que hàn trong lúc hàn.
Giữ que hàn nằm trên đường phân giác và trục mối hàn khi hàn không có dao Ở đây ta có thể sử dụng 4 phương án đầu tiên để khắc phục hiện tượng thổi lệch hồ quang.
Đề xuất các công việc thanh tra/giám sát quá trình sản xuất hàn
9.2.1 Thanh tra/giám sát trước khi hàn
9.2.1.1 Thanh tra vấn đề an toàn sản xuất
Vấn đề an toàn luôn cần phải quan tâm trong quá trình hàn hồ quang, cả ở ngoài công trường lẫn ở phân xưởng Đảm bảo an toàn sản xuất là trách nhiệm của từng cá nhân. Để đảm bảo quá trình hàn được an toàn, giám sát hàn có chức năng đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo quá trình hàn diễn ra theo đúng quy định (luật) về an toàn trong phạm vi giám sát Người giám sát được phép yêu cầu, kiểm tra trang thiết bị trước khi hàn, chấp nhận hay không chấp nhận theo các yêu cầu đặt ra của công việc.
9.2.1.2 Thanh tra việc lựa chọn các vật liệu/vật tư sử dụng
Việc lựa chọn các loại vật liệu, vất tư sử dụng đóng vai trò vô cùng quan trọng đến chất lượng sản phẩm, điều kiện làm việc và các yêu cầu khác của sản phẩm Việc lựa chọn đã được tác giả tiến hành lựa chọn và kiểm soát rất chặt chẽ ở các chương trước và trong bản WPS.
Lựa chọn vật liệu cơ bản phải đúng mác thép như đã trình bày ở phần 2.1 của chương
II và có kích thước đúng như phần 3.1 của chương III.
Lựa chọn vật liệu hàn phải đúng như đã trình bày ở phần 2.3.1 của chương II.
Lựa chọn thiết bị gia công phôi phải đảm bảo các tính chất như đã trình bày ở chương III.
Lựa chọn đồ gá phải đảm bảo các đặc tính kĩ thuật như trình bày ở chương IV.
Lựa chọn máy hàn phải đảm bảo chủng loại và các thông số kĩ thuật như yêu cầu ở phần 6.2 của chương VI.
Lựa chọn các thiết bị, vật tư khác như trang phục bảo hộ, thiết bị nung, dụng cụ phụ trợ…phải đảm bảo các tính chất như đã trình bày ở các chương 5, 6, 7,8.
9.2.1.4 Thanh tra việc chuẩn bị phôi/mép hàn và gá lắp hàn
Việc chuẩn bị phôi/mép hàn tương tự như đã trình bày trong chương III
Gá lắp hàn tương tự như đã trình bày trong chương IV
Ngoài các mục trên tác giả đề xuất thanh tra them thợ hàn để đảm bảo chất lượng mối hàn do quá trình hàn hồ quang tay có chất lượng các mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề thợ hàn.
9.2.2 Thanh tra/giám sát trong khi hàn
9.2.2.1 Giám sát việc cài đặt các thông số hàn
Các thông số hàn được trình bày tương tự như ở các chương trên và trong bản WPS, thanh tra hàn cần giám sát việc cài đặt các thông số sao cho đảm bảo theo đúng bản hướng dẫn.
9.2.2.2 Giám sát kỹ thuật thực hiện các đường hàn
Việc thực hiện các đường hàn được trình bày trong mục 9.1; Với các mối hàn cần dao động ngàng cần dao động ngang theo đúng kĩ thuật đã đề xuất, với mối hàn dài cần hàn phân đoạn, đảm bảo đúng góc nghiêng điện cực, tư thế hàn, kĩ thuật gây và ngắt hồ quang, tốc độ hàn sao cho mối hàn đạt được chất lượng tốt nhất.
Trong khi hàn thanh tra cũng cần giám sát để đảm bảo:
Người không có nhiệm vụ không được vào khu vực đang tiến hành hàn.
Trong quá trình hàn công nhân hàn vẫn phải thực hiện đúng các nội quy về an toàn trong sản xuất.
9.2.3 Thanh tra/giám sát sau khi hàn
9.2.3.1 Thanh tra/giám sát việc bảo quản vật tư, thiết bị hàn
Bảo quản vật tư, thiết bị là công việc thiết yếu, nó không những liên quan đến vấn đề kinh tế mà còn liên quan đến các vấn đề về môi trường:
Các máy móc thiết bị sau khi hàn xong cần được tháo các bộ phận cần thiết như kìm hàn, kẹp mát…và cất vào nơi quy định.
Các phôi thừa còn có thể sử dụng phải được cất vào kho.
9.2.3.2 Thanh tra/giám sát việc xử lý các mối hàn sau khi hàn
Việc xử lý các mối hàn phải được tiến hành đúng theo các phương pháp, thông số tương tự như đã trình bày ở chương VII.
9.2.3.3 Các thanh tra/giám sát khác
Tác giả đề xuất thanh tra công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm hàn sau khi hàn Các công tác kiểm tra phải đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm tra và phải được giám sát chặt chẽ.
9.2.4 Thanh tra việc tuân thủ các bản quy trình hàn WPS
Mỗi bản thông số quy trình hàn WPS có mã riêng ứng với từng mối hàn, do vậy khi tiến hành hàn cần phải chọn đúng mã quy trình hàn ứng với mối hàn đó tránh trường hợp nhầm lẫn.
Các thông số trong bản quy trình hàn phải được sử dụng đầy đủ, chính xác, tránh nhầm lẫn hoặc bỏ xót.
Phân tích, lựa chọn các loại quá trình kiểm tra chất lượng hàn (NDT)
Việc đảm bảo chất lượng cho các mối hàn là yêu cầu vô cùng quan trọng, nó quyết định đến chất lượng sản phẩm và khả năng làm việc đạt yêu cầu của chi tiết Để kiểm tra chất lượng hàn ta có thể sử dụng các quá trình kiểm tra sau:
Bảng 10.1: Thống kê các quá trình kiểm tra NDT cho các mối hàn trên toàn bộ kết cấu:
Loại quá trình kiểm tra NDT và Tỷ lệ xác suất kiểm tra
VT PT MT UT RT LT
Kỹ thuật kiểm tra chất lượng các mối hàn trên sản phẩm đã hàn hoàn thiện
10.2.1 Kỹ thuật kiểm tra bằng mắt thường (VT - visual test): a Điều kiện kiểm tra và dụng cụ kiểm tra
Cường độ chiếu sang trên bề mặt tối thiểu là 350 lx, nên dùng 500 lx
Quan sát bằng mắt dưới góc không nhỏ hơn 30 o và ở khoảng cách 600mm
Để đạt đước độ tương phản tốt và hiệu ứng lập thể giữa các khuyết tật nền thì nên sử dụng nguồn sang bổ sung. b Nhân sự.
Biết rõ các tiêu chuẩn, quy tắc và quy định có liên quan;
Có được thông tin về quy trình hàn đã áp dụng;
Có thị lực tốt phù hợp theo yêu cầu và phải được kiểm tra 12 tháng/ lần.
Khi mối hàn đã hoàn thiện thì cần phải kiểm tra xem mối hàn có đáp ứng được các chất lượng yêu cầu hay không
10.2.2 Kỹ thuật kiểm tra NDT khác: a Kiểm tra bằng siêu âm.
Tốc độ siêu âm trong mỗi vật liệu đồng nhất là không đổi và chùm siêu âm truyền theo đường thẳng.
Khi chùm siêu âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì sẽ bị phản xạ và khúc xạ tại ranh giới.
Các đầu dò được chế tạo sẽ phát chùm siêu âm vào vật liệu dưới góc nhất định Tại
Do tốc độ siêu âm trong vật liệu không đổi và đường truyền thẳng nên có thể xác định chính xác vị trí và hình dạng khuyết tật.
Theo kiến thức và kinh nghiệm có thể đoán được loại khuyết tật.
Hình 10.1: Dò siêu âm. b Kiểm tra độ dò rỉ
Phương pháp kiểm tra dò rỉ là phương pháp phổ biến dùng để kiểm tra độ kín khít của các sản phẩm dạng ống , bình áp lực Kích thước vật kiểm không quá lớn có thể nhúng chìm vào chất lỏng Đầu tiên đưa khí kiểm có áp suất dư vào vật, sau đó nhúng vật kiểm vào chất lỏng chỉ thị, độ lớn và vị trí mạch rò được xác định bằng các bong bóng khí kiểm trong chất lỏng chỉ thị Tùy vào độ loãng không khí đối với chất lỏng chỉ thị mà chia ra làm 2 cách: bể nhúng thường và nhúng áp suất thấp.
Theo cách bể nhúng thường kiểm tra ở áp suất khí quyển, trước khi kiểm tra phải thử độ bền sau đó kiểm tra theo các bước sau:
Đưa áp suất dư vào vật kiểm đến giá trị (20-30)% áp suất thử
Nhúng vật xuống bể chất lỏng chỉ thị
Lưu giữ trong khoảng thời gian nhất định
Quan sát bong bóng khí suất hiện trên bề mặt chất lỏng
Chế độ kiểm tra ( áp suất, thời gian) theo điều kiện kĩ thuật của vật kiểm. Độ nhạy thực tế của bể nhúng nước chỉ thị thường đạt 10 -3 mm 3 Mpa/s Còn với bể nhúng cồn chỉ thị thường có độ nhạy đạt 0,5.10 -4 Mpa/s Đó là do sức căng bề mặt của chân không Để làm điều này bể chứa chất chỉ thị được chế tạo kín, quan sát bong bóng qua lỗ kín đặc biệt Với cách này pat=0 và đường kính bong bóng lớn hơn, độ nhạy thực tế đạt 5.10 -4 ÷10 -5 mm 3 Mpa/s.
Xác định mức độ chấp nhận được của khuyết tật hàn cho các mối hàn
10.3.1 Mức độ chấp nhận khuyết tật hàn khi kiểm tra VT:
Theo ISO 5817 hay DIN EN 25817, ISO 6520 ta có bảng chấp nhận mức khuyết tật hàn khi kiểm tra VT
Mức độ chấp nhận khuyết tật theo các mức cho phép
Mức chặt chẽ nghiêm khắc B
2 104 Nứt hõm cuối Cho phép Không cho phép
2017 Độ xốp và rỗ khí bề mặt
2 mm không bị nứt bề mặt
6 402 Hàn không thấu chân mối hàn Không cho phép
7 5011 Cháy cạnh liên tục h≤1,5mm h≤1,0mm h≤0,5mm
8 5013 Cháy cạnh chân mối hàn h≤0,15t max 1,5 mm h≤0,1t max 1 mm h≤0,05t max 0,5 mm
9 502 Kim loại hàn quá dày h≤1+0,25b max 10mm h≤1+0,15b max 7mm h≤1+0,1b max 5mm
10 503 Lồi quá mức( mối hàn góc) h≤1+0,25b max 5mm h≤1+0,15b max 4mm h≤1+0,1b max 3mm
11 504 Lồi chân mối hàn quá mức h≤1+1,2b max 5mm h≤1+0,6b max 4mm h≤1+0,3b max 3mm
Chuyên tiếp mối hàn quá dốc: 2 loại mối hàn giáp mối; mối hàn góc α ≥ 110 0 ; α ≥ 100 0 α ≥ 150 0 ; α ≥ 110 0
13 506 Chảy tràn Không được phép
14 509 Chảy sệ h≤0,2t max 2mm h≤0,1t max 1mm h≤0,05t max 0,5mm
15 511 Không điền đầy rãnh hàn Không được phép
16 510 Cháy thủng Không được phép
18 515 Lõm chân mối hàn h≤1,5 mm h≤1,0 mm h≤0,5 mm
19 516 Rỗ xốp chân mối hàn Không được phép
20 517 Lỗi nối đường hàn Được phép Không được phép
21 5213 Chiều dày mối hàn góc quá nhỏ h≤0,3+0,2a max 2mm h≤0,3+0,1a max 1mm
22 5214 Chiều dày mối hàn góc quá lớn h≤1+0,25a max 5mm h≤1+0,2a max 4mm h≤1+0,15a max 3mm
23 601 Vị trí lấy hồ quang Tùy theo yêu cầu cụ thể của mối hàn hay yêu cầu về lượng nhiệt sử dụng.
24 602 Bắn tóe kim loại Việc chấp nhận phụ thuộc vào ứng dụng: vật liệu bảo vệ, chống ăn mòn
Bảng 10.2: Mức chấp nhận khuyết tật đối với kiểm tra VT.
Trong đó: a: chiều dày danh nghĩa của mối hàn góc chân b: chiều rộng gia cường mối hàn d: đường kính lỗ rỗ. h: chiều cao hoặc chiều rộng của khuyết tật l: chiều dài khuyết tật theo chiều dọc mối hàn. t: chiều dày thành ống hoặc tấm( kích thước danh nghĩa). z: chiều dày cạnh mối hàn. α: góc chuyển tiếp mối hàn. β: góc của độ lệch góc.
Sau khi kiểm tra ngoại dạng đề phát hiện các khuyết tật cần căn cứ vào tiêu chuẩn áp dụng, hoặc yêu cầu của nhà đầu tư mà có quyết định chấp nhận hay loại bỏ mối hàn.
10.3.2 Mức độ chấp nhận khuyết tật hàn tương ứng với phương pháp kiểm tra NDT khác:
Chỉ tiêu đánh giá mức độ chấp nhận khuyết tật khi kiểm tra bằng siêu âm được quy định trong mục QW – 191.2.2 theo tiêu chuẩn ASME IX 2007 trang 7 ta có:
Khuyết tật có biên độ xung phản hồi dưới 20% DAC thì được chấp nhận
Đối với những khuyết tật có biên độ xung phản hồi trên 20% DAC,nếu là khuyết tật nứt, không ngấu,không thấu thì loại bỏ và ghi vào báo cáo
Nếu không phải là các dạng khuyết tật trên thì với những khuyết tật có biên độ xung hồi dưới 50% DAC là được chấp nhận và không cần ghi vào báo cáo
Những khuyết tật có biên độ xung phản hồi trên 50% và dưới 100% DAC thì chấp nhận và được ghi vào báo cáo
Những khuyết tật có biên độ xung phản hồi trên 100% DAC đồng thời chiều dài nhỏ hơn chiều dài giới hạn thì chấp nhận và được ghi vào báo cáo chiều dài lớn hơn chiều dài giới hạn thì phải loại bỏ và ghi vào báo cáo