Kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý vật lý để tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vật dụng hữu ích phục vụ cho đời sống và sản xuất như: ô tô, máy bay, robot các hệ thống gia
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong thời kỳ thế giới đang chuyển đổi số, công nghệ đang được hầu hết giới trẻ nói riêng hay loài người nói chung quan tâm và theo đuổi Thế nhưng chúng ta không thể quên đi tầm quan trọng của ngành công nghiệp nói chung hay ngành cơ khí nói riêng Kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý vật lý để tạo ra các loại máy móc, thiết bị, vật dụng hữu ích phục vụ cho đời sống và sản xuất như: ô tô, máy bay, robot các hệ thống gia nhiệt và làm lạnh, thiết bị sản xuất, đồ dùng gia đình, vũ khí… Với sự phát triển của cuộc sống hiện đại, khi yêu cầu tăng năng suất lao động ngày càng cao, đòi hỏi máy móc, thiết bị phải gọn nhẹ, linh động và thông minh thì vai trò của nhóm ngành cơ khí theo đó càng trở nên quan trọng hơn Trong số các sản phẩm cơ khí, chúng ta không thể không kể đến sản phẩm mặt bích bởi lợi ích và tính thực dụng của nó trong thực tế Bài tập của em ngày hôm nay sẽ trình bày hiểu biết của em về sản phẩm mặt bích này Trong quá trình tìm hiểu và trình bày, bài tập của em chắc chắn sẽ còn những sai sót, hy vọng sẽ được thầy góp ý để em hoàn thiện bài tập tốt hơn Cảm ơn thầy trong suốt quá trình giảng dạy và hỗ trợ em làm bài tập Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Lời nói đầu trang 1 I Giới thiệu chung về sản phẩm II Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc tính cơ bản của vật liệu bao gồm: Thành phần hóa học, cơ tính, lý tính, hóa tính… III Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản IV Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt tốt nhất cho sản phẩm đã chọn V Kết luận I Giới thiệu chung sản phẩm 1 Mặt bích - Mặt bích là sản phẩm cơ khí có dạng dẹt , hình tròn hoặc vuông hoặc oval đục lỗ, nhằm mục đích kết nối các bộ phần (thường là các đường ống công nghiệp) nhờ liên kết bulong - Mặt bích có thể được làm từ các chất liệu như: thép, inox, đồng, nhựa… - Mặt bích được sử dụng để kết nối đường ống với các thiết bị trong hệ thống truyền tải nước, chất lỏng, khí, khí gas, … 2 Cấu tạo, bản vẽ kĩ thuật - Mặt bích thường đi theo cặp, bao gồm cả các bulong, ốc vít giúp liên kết 2 đường ống bằng 2 mặt bích - Dưới đây là bản vẽ cơ bản của 1 số loại mặt bích phổ thông 3 Ưu điểm của mặt bích - Hỗ trợ việc lắp đặt, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng - Đơn giản hóa hệ thống ống dẫn, linh hoạt hơn - Tính linh hoạt cao nên giúp việc điều chỉnh, kiểm tra dễ dàng - Có tính bền cao, tiết kiệm thời gian, chi phí lắp đặt - Phù hợp với tất cả các trường hợp khó dùng phương pháp hàn (dễ cháy nổ, không gian hẹp,…) 4 Phân loại a Dựa theo chất liệu thì mặt bích chia làm một số loại như: mặt bích thép, mặt bích inox, mặt bích nhựa,… Cụ thể theo yêu cầu của đề bài, hôm nay bài tập của em sẽ làm về sản phẩm mặt bích nhựa Mặt bích nhựa thường được sử dụng trong môi trường nước sạch, cấp nước, một số loại sử dụng cả trong môi trường hóa chất Mặt bích nhựa là dạng mặt bích được gắn vào đường ống bằng hình thức dán keo Mặt bích nhựa có tác dụng làm tường vững chắc dùng để lắp các thiết bị khác trên đường ống như van, vòi nhựa, hoặc có thể bằng hợp kim có tác dụng đóng ngắt lưu thông dòng chảy Mặt bích nhựa khác với các loại mặt bích thép, inox Chúng sử dụng bộ tiêu chuẩn và lắp đặt đường ống kích thước khác so với ống thép và ống inox Ưu điểm của mặt bích nhựa: - Hoạt động tốt trong các môi trường có tính ăn mòn và oxi hóa, với chất liệu PVC, UPVC và PPR Các loại nhựa được kết nối cho các đường ống dân dụng và công trình nước thải - Dùng tốt cho các dòng nước sinh hoạt, vệ sinh thực phẩm Các sản phẩm đều ddc kiểm định an toàn thực phẩm - Có khả năng kết nối đường ống 1 cách nhanh chóng và đơn giản bằng các loại keo dính tổng hợp Các đường ống kết nối đảm bảo chắc chắn và không bị dò rỉ nước và lưu chất Nhược điểm của mặt bích nhựa: - Khả năng chịu áp suất tương đối thấp so với các loại mặt bích thép hay mặt bích inox - Mặt bích nhựa chỉ làm việc tốt trong môi trường nhiệt độ tương đối thấp, trong một số chất nhiệt độ cao mặt bích nhựa dễ bị biến dạng và nhanh hư hỏng b Dựa theo chức năng sử dụng, vị trí sử dụng, mặt bích có thể được phân loại thành một số loại sau đây: - Mặt bích rỗng: dùng để lắp đường ống, kết nối đường ống với đường ống khác hoặc các chi tiết - Mặt bích đặc: dùng để bịt kín đường ống, ngăn dòng chất không đi qua mặt bích - Mặt bích hàn cổ: có cổ, cổ được hàn với đầu ống hoặc phụ kiện bằng phương pháp hàn vát mép - Mặt bích bọc đúc: được gắn kết với đường ống bằng duy nhất 1 mối ghép hàn ở phía đường được sử dụng cho ống dẫn nhỏ, lực lớn - Mặt bích hàn trượt: gắn kết với đường ống bằng cả mặt ngoài và trong của mặt bích - Mặt bích ren: được gắn kết với đường ống bằng mối ghép ren, mặt bích là ren trong còn ống là ren ngoài c Ứng dụng và tính thực tiễn - Là thiết bị nối giữa vật tư – vật tư, vật tư – đường ống thông qua các lỗ bắt bulong xung quanh rìa thân mặt bích tạo thành hệ thống đường ống hoàn chỉnh trong các nhà máy, xí nghiệp, công trình lớn, công trình dân dụng - Các ngành cụ thể mà mặt bích được sử dụng phổ biến Đường ống nước trong các nhà máy xí nghiệp Hệ thống đường ống dẫn dầu, hóa chất trong ngành công nghiệp hóa dầu Công nghiệp đóng tàu( hệ thống hơi, khí, nhiên liệu, …) Hệ thống hơi chịu nhiệt, áp suất cao Một số ngành khác( xây dựng dân dụng,…) II Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc tính cơ bản của vật liệu bao gồm: thành phần hóa học, cơ tính, lí tính, hóa tính,… 1 Khái niệm nhựa PVC - Vật liệu lựa chọn để gia công: nhựa PVC - PVC còn được gọi là Polyvinyl clorua, là một loại nhựa không mùi và ở thể rắn Loại nhựa này chủ yếu có màu trắng, không màu hoặc màu hổ phách - PVC là loại vật liệu có lịch sử dài nhất trong sản xuất công nghiệp Người ta bắt đầu tổng hợp PVC rừ năm 1835 Đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh 2 Phân loại và đặc tính Nhựa PVC có 2 dạng: dạng bột màu trắng hoặc dạng bột viên PVC được tạo thành từ các phân tử vinyl clorua liên kết với nhau từ đó tạo thành 1 polyme PVC được làm mềm và linh hoạt hơn bằng cách bổ sung phthalates trong quá trình sản xuất PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia còn dư (monome VC) Khi ta gia công, chế tạo sản phẩm nhựa sẽ tự động thoát HCl, vì vậy PVC chịu va đập rất kém Để tăng cường tính va đập cho PVC, người ta thường thêm vào MBS, ABS, EVA với tỉ lệ 5-15% PVC là vật liệu cách điện rất tốt, người ta thường thêm hóa chất tạo tính mềm dảo cho PVC để ứng dụng cho các vật liệu cách điện Ứng dụng của PVC: - PVC dùng làm ống dẫn, đường ống, phụ kiện ống - Vật liệu làm sàn vinyl và vinyl góc ngoài - Sử dụng làm các vật liệu y tế - Sử dụng để làm đồ chơi giải trí, một số đồ thể thao, may mặc 3 Đặc tính cơ bản của nhựa PVC Cơ học: Nhựa PVC có thể sử dụng trong nhiều điều kiện khác nhau với đặc tính cơ học của nó Nhựa PVC có độ bền uốn là 800-1200 kg/cm2, độ bền nén là 800-1600 kg/cm2 Hóa học PVC không bị ảnh hưởng bởi hầu hết axit ở nồng độ khác nhau, cũng như kiềm và chất hữu cơ Độ an toàn, vệ sinh PVC có chất lượng an toàn cao, chống nấm mốc và không bị nhiễm khuẩn Do bên mặt trong và ngoài của sản phẩm cực kỳ trơn, hạn chế sự phát triển của nấm mốc độc hại Trọng lượng PVC có trọng lượng 1,43g/cm3, bằng 61 trọng lượng gang, thép → đỡ vận chuyển, lắp đặt Sự linh hoạt Là một vật liệu nhiệt dẻo, có khả năng chịu biến dạng tốt Chống cháy Nhựa PVC không bén lửa và bản thân có khả năng ngăn ngừa cháy Tính cách điện Không giống như kim loại, PVC có khả năng cách điện tuyệt đối III Lựa chọn phương pháp chế tạo phù hợp và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyên công cơ bản Phương pháp lựa chọn là phương pháp đúc nhựa 1 Công đoạn gia công mặt bích - Điều kiện làm việc Mặt bích gia công là mặt số lỗ từ 4 cho đến 12 Khi gia công lỗ cần độ chính xác cao dùng để lắp ghép với đường ống, có thể có rãnh dọc để tạo độ đàn hồi khi lắp ghép sẽ xiết chặt, tránh rò rỉ, thoát ra bên ngoài - Kết cấu hình dạng chi tiết Mặt bích là chi tiết hình đĩa có đường kính ngoài và đường kính trong 2 mặt đều có sẻ rãnh tạo lực ma sát khi xiết bulong trên 2 mặt có lỗ định vị từ 4-12 lỗ tùy thuộc kích thước - Vật liệu chế tạo chi tiết Ưu điểm: mặt bích bằng nhựa có ưu điểm hoạt động tốt với các môi chất có tính ăn mòn, oxi hóa Nhược điểm: kém bền trong điều kiện làm việc tải trọng động, khả năng chịu va đập giới hạn, chịu áp suất thấp 2 Phương pháp đúc chân không Phương pháp đúc chân không Phương pháp đúc chân không hay còn gọi là phương pháp đúc khí nén là quá trình đúc không sử dụng nhựa dạng hạt như các phương pháp đúc ép ở phương pháp đúc chân không vật liệu nhựa đầu vào là các tấm mỏng được tạo thành theo khuôn mẫu đã được gia nhiệt trước Khuôn được thiết kế có vào lỗ để hút chân không Để hỗ trợ quá trình tạo hình tấm nhựa, một chân cắm cũng thỉnh thoảng được làm thấp hơn để nén tấm nhựa xuống Cạnh của sản phẩm đúc được cắt bởi máy dập liên hoàn Một số loại nhựa thường dùng: - PVC cứng - Poly propyl - Acrylic plastic Các vật liệu làm khuôn: chủ yếu là kim loại màu, hợp kim màu, hợp kim nhôm, hợp kim kẽm, đồng thau,…Các vật liệu có tính dẫn nhiệt tốt 3 Trình tự gia công cơ bản B1: Nguyên liệu được gia nhiệt nóng chảy với nhiệt độ nhất định bằng máy ép nhựa B2: Nhựa nóng chảy được bơm vào khuôn đang ở trạng thái đóng với một áp lực lớn thông qua hệ thống trục vít của máy ép nhựa B3: Làm mát khuôn để phần nhựa nóng chảy trong khuôn sang trạng thái rắn B4: Mở khuôn để lấy sản phẩm ra ngoài IV Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt Khi rò rỉ diễn ra, tại vị trí ghép nối mặt bích có nguyên nhân vòng gioăng bị hư hỏng hoặc bề mặt rãnh lắp gioăng của mặt bích bị ăn mòn cục bộ Đơn vị vận hành nên kiểm tra kĩ càng để xác nhận chính xác nguyên nhân, từ đó có biện pháp xử lí phù hợp Nếu rãnh gioăng có khuyết tật thì thường áp dụng biện pháp hàn đắp khuyết tật Sau đó cắt gọt, mài nhẵn bề mặt vật liệu hàn đắp tạo độ phẳng và độ nhẵn yêu cầu Đối với mặt bích của thiết bị trao đổi nhiệt có bề dày gần với bề dày tối thiểu yêu cầu theo công thức tính ASME thì cần hàn đắp thêm trước khi gia công cắt gọt làm phẳng trên mặt bích Với những mặt bích đã được thiết kế theo Phụ lục G (Appendix G) của tiêu chuẩn quốc tế Chúng thường có bề dày dư thừa cho việc dự phòng, sửa chữa thì có thể được cắt gọt đến chiều dày tối thiểu cho phép mà không phải hàn đắp Tuy nhiên việc cắt gọt rãnh sâu hơn có thể làm bề dày mặt bích tại rãnh lắp gioăng nhỏ hơn bề dày tối thiểu của mặt bích theo Appendix G sẽ mang đến rủi ro rò rỉ Vì vậy quá trình xử lí khuyết tật nói chung phải được thực hiện một cách cẩn thận, đảm bảo sửa được khuyết tật mà vẫn thỏa mãn độ bền chịu áp của mặt bích theo tiêu chuẩn yêu cầu Cần lưu ý độ nhám rãnh lắp gioăng của mặt bích phải phù hợp với loại vật liệu làm gioăng Cho nên biện pháp gia công xử lí khuyết tật của rãnh phải được xem xét kĩ lưỡng Các phương pháp gia công tạo mặt nhẵn cho rãnh bao gồm phay, dao, bào mài, đánh bóng,… Quy trình hàn đắp, cắt gọt tạo nhẵn phải được áp dụng và thực hiện bởi đơn vị có chuyên môn, có kinh nghiệm, không thì có thể dẫn đến làm hỏng mặt bích gây trì trệ sản xuất Xử lí nhiệt là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật liệu làm tăng độ lớn nhằm thay đổi cấu trúc cơ học và hóa học làm tăng cơ tính, hóa tính của kim loại từ đó tăng độ bền cho mặt bích V Kết luận Mặt bích nhựa là sản phẩm cơ khí có độ chính xác cao về: đường kính ngoài, đường kính trong, độ dày và đường lỗ bulong Công dụng của mặt bích dùng để đấu nối trực tiếp với hệ thống đường ống bằng các bulong liên kết, giữa hai mặt bích thường có một vòng đệm cao su để gắn các đường ống thông suốt, không rò rỉ Sản phẩm mặt bích nhựa rất quan trọng trong ngành công nghiệp cơ khí, nó giúp liên kết các đường ống mà chúng ta không thể hàn được, thuận tiện cho công việc tháo lắp Qua quá trình tìm hiểu và làm bài tập đã giúp em làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập sáng tạo, khoa học, kỷ luật đồng thời bài tập này đã giúp em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nhiệm mới quý báu Do thời gian có hạn và kiến thức vẫn còn hạn chế nên trong quá trình làm bài tập của em không tránh được những sai sót Em kính mong thầy góp ý chỉ bảo để bài tập của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!