phân tích lựa chọn phương pháp xử lý bề mặt cho sản phẩm chế tạo

Chương I : Giới thiệu chung về sản phẩmI.C愃Āc đă *c đi+m cơ bản Khái niệm: Thép Ihay còn gọi là thép hìnhI hay thép chữ I là théphình có tiết diện mặt cắthình chữ I được sửdụng rộng rãi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI NÓI ĐẦU

Qui trình công nghệ chế tạo chi tiết dầm chữ I cần đạt yêu cầu

về các mặt đầu, độ song song của các mặt với nhau Từ các yêu cầu trên, ta phải thiết kế một qui trình công nghệ hợp lý từ khâu tạo phôi đến khâu tạo thành chi tiết hoàn chỉnh.

Trên cơ sở đó ta phải thiết kế, tính chế độ cắt và xác định thời gian gia công cơ bản cho từng nguyên công một cách hợp lý để đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao nhất.

Các số liệu, thông số do tra bảng hoặc tính toán đều dựa vào các tài liệu và kinh nghiệm của em Một sản phẩm có thể có nhiều phương án công nghệ khác nhau việc thiết kế quy trình công nghệ còn so sánh và chọn lọc ra được một phương án công nghệ hợp lý nhất đảm bảo yêu cầu về chất lượng, giá thành rẻ, thời gian, đáp ứng nhu cầu xã hội.

Tuy nhiên, do còn yếu kém về kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán cũng như chọn các số liệu Em rất mong thầy góp ý, bổ sung để kiến thức của em được vững vàng hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

NỘI DUNG THỰC HIỆN

Chương I: Giới thiệu chung về sản phẩm.

Chương II: Phân tích lựa chọn vật liệu chế tạo sản phẩm.

Chương III: Phân tích lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn.

Chương IV: Phân tích lựa chọn phương pháp xử

lý bề mặt cho sản phẩm chế tạo.

Chương V: Kết luận

***

Chương I : Giới thiệu chung về sản phẩm

I C愃Āc đă * c đi+m cơ bản

Thép hình chữ I có kết cấu vững chắc, chịu lực tốt, không bị vặn xoắn hay cong vênh, chịu tải và chịu áp lực cao nên được sử dụng trong xây dựng nhà kết cấu áp dụng làm các khung kết cấu chịu lực tải ngang để đảm bảo an toàn cho các công trình

Ngoài ra, thép hình chữ I còn được sử dụng để chế tạo máy móc, khung cần cẩu, cẩu tháp xây dựng hay làm các khung dầm chi tiết máy, tạo kết cấu vững chắc cho các thiết bị được sử dụng Để tạo

ra một sản phẩm thép chữ I chất lượng đảm bảo an toàn cho các công trình thì quy trình sản xuất phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật

Để đánh giá chất lượng của thép chữ I, người ta sử dụng mác

+ Mác thép của Nga: CT3, … theo tiêu chuẩn: GOST 380-88 + Mác thép của Nhật: SS400, theo tiêu chuẩn: JIS G 3101, SB410 + Mác thép của Trung Quốc: SS400, Q235B… theo tiêu chuẩn: JISG3101, SB410, 3010

+ Mác thép của Mỹ: A36, … theo tiêu chuẩn: ATSM A36

II Cấu tạo, bản vẽ dầm chữ I

Hình 1.2.1

Hình 1.2.2

III Công dụng

Tùy theo sơ đồ kết cấu,

công dụng hay cấu tạo hình

dáng dầm, chúng ta có một

số loại dầm như sau:

Dầm chữ I sử dụng làm cột

thường xuyên trong các

công trình xây dựng bởi vì

chúng cũng được các nhà

thiết kế ưa thích (Hình

dạng tối ưu hơn để chống

lại các khoảnh khắc uốn

Vật liệu được sắp xếp theo hình chữ I để có nhiều diện tích hơn, nơi có nhiều ứng suất hơn Các cột phải chịu các khoảnh khắc uốn cong ngoài lực dọc trục và

gàng theo hai hướng

vuông góc lẫn nhau để tạo

điều kiện cho các kết nối

của dầm hoặc các giằng

chắc chắn Kết nối các thành phần vật liệu khác vào một cột dễ

dàng hơn vì cả hai bên đai ốc và phía đầu bu lông đều có thể truy cập được

phần rỗng hình ống trừ khi

bu lông đi qua toàn bộ mặt

cắt ngang, phía xa nơi đặt

đai ốc sẽ không có sẵn để

siết chặt do nằm trong ống

Dầm là cấu kiện cơ bản,

thanh chịu lực (chịu uốn là

chủ yếu) nằm ngang hoặc

- Khái niệm: Thép tấm ASTM A36 là loại thép có hàm lượng carbon thấp có khả năng chịu sự ăn mòn do oxi hóa, chịu nhiệt tốt, độ bền kéo rất tốt ASTM A36 Carbon và hợp kim thấp cường độ cao thép tấm Hình 2.1

dựng cây cầu, xây dựng đường cao tốc và khác kỹ thuật xây dựng, ASTM A36 là mác thép được sửdụng trong sản xuất và gia công các công trình: nhà thép, kết cấu thép vì kèo, bản mã, công nghiệp ô tô, cơ khí chế tạo đóng tàu, ghe, đóng xà lan, hầm mỏ, bến bãi, cầu cảng … Trong công nghiệp xây dựng thép tấm a36 được sử dụng rộng rãi, mang lại hiệu quả cao, chất lượng tốt

Thép tấm tiêu chuẩn ASTM A36: có xuất xứ từ Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc…

+ Quy cách thép tấm tiêu chuẩn ASTM A36:

+ Độ dày: 3mm - 300mm

+ Chiều rộng: 750mm - 2500mm

+ Chiều dài: 6000mm – 9000 -12000 - 14000mm

- Thành phần hóa học:

+ Tính dẫn nhiệt: kém hơn nhôm.

- Hóa tính: Bao gồm các tính chất hóa học của sắt và các thành phần khác trong thép ASTM A36

- Tính công nghệ:

+ Thép tấm tiêu chuẩn ASTM A36 trong thành phần thép có chứa hàm lượng carbon tương đối thấp, độ bền kéo cao dễ gia công uốn và hàn+ Mác thép liên quan: Thép tấm ss400, thép tấm CT3, thép tấm ASTM A572 GR 50, thép tấm ASTM A515, thép tấm ASTM A516 GR 70, thép tấm SM490, thép tấm SM 490YA, thép tấm SS490, thép tấm SM 570, thép tấm s355, thép tấm S355JR, thép tấm S355J2G3, thép tấm SM400

+ Tiêu chuẩn/ mác thép: Mác thép của Mỹ: A570 GrA, A570 GrD, … theo tiêu chuẩn: ASTM A36, JIS G3101, SB 410, 3010, ED

Chương III: Phân tích lựa chọn

phương ph愃Āp chế tạo sản phẩm và mô tả trình

tự gia công với sản phẩm cụ th+ đã chọn.

I Phân tích lựa chọn phương ph愃Āp chế tạo sản phẩm

Thép hình được ứng dụng rất nhiều trong các công trình xây dựng và có rất nhiều loại như thép hình U, Thép hình V, thép hình

I, thép hình H, …Trong bài viết ngày hôm nay, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn phương pháp sản suất thép chữ I để bạn có cái nhìn

cụ thể hơn về loại thép này:

• Phương pháp cán thép hình I có các đặc điểm sau:

– Các thành phần lỗ hình bao gồm: vách đứng, bich kín, bich hở

– Quá trình biến dạng như sau: phần vách bị ép từ phía trên và phía dưới, bich hở ép cạnh có độ dôi, bich kín được ép và có lượng co Vị trí bich kín, hở được luân phiên, phôi không cần lật

• Khi thiết kế lỗ hình cán thép I cần phân biệt các thành phần của tiết diện (chia diết diện thành các phần): vách đứng, bich chặn gồm phần kín

và hở

• Xét đặc điểm biến dạng của kim loại trong quá trình cán ổn định đối với dầm chữ I, nghĩa là trong quá trình cán có phần cứng phía trước và sau Vị trí của phôi trong lỗ hình đươc xác định bằng sự cân bằng sự cân bằng của hệ lực ma sát và cần tính tới sự uốn và chảy dẻo kim loại từ phần này sang phần khác.

• Khi thiết kế lỗ hình có cạnh thẳng thì tâm của vách đứng cố định, còn đối với trường hợp có vách uốn cong thì đường tâm cũng thay đổi theo Trong các phương pháp thiết kế lỗ hình dầm chữ I hiện đại, độ nghiêng thành bên bich hở lớn hơn nhiều so với bich kín Tuy vậy, vẫn phải tính rằng phần bich hở bị uốn trước khi tiếp xúc với trục nhờ phần cứng phía sau của phôi

Hình 3.1

Chính vì có sự chảy kim loại từ phần này sang phần khác nên có sự tiêu hao năng lượng do ma sát và ứng suất dư Quá trình cán dầm chữ I phải đảm bảo yêu cầu về tính dẻo kim loại và đảm bảo nhiệt độ.

Trong điều kiện sản xuất, số lần cán trên máy, nghĩa là số lượng lỗ hình cần thiết được xác định từ nhiều yếu tố: công suất động cơ, độ bền, độ chống mài mòn, chiều dài của trục, nhiệt độ cán, mác thép, chất lượng sản phẩm, …

-Phương pháp chung: Hàn hồ quang

1 Hàn hồ quang bằng tay

Hàn hồ quang bằng tay là một trong những loại hàn tiết kiệm nhất Nó

sử dụng một dòng điện để làm nóng các cạnh kim loại bị sờn và gắn chúng lại với nhau Chiều dài hồ quang được điều chỉnh thủ công, tùy thuộc vào kích thước của khe hở giữa điện cực và phôi Đồng thời, điện cực cũng có thể là vật liệu hàn phụ Loại phương pháp hàn này là đơn giản và linh hoạt vô cùng, có nghĩa là nó có thể được sử dụng cho cả các

dự án nhỏ và lớn Nó có thể được sử dụng để hàn hầu hết mọi vật liệu vàkhả năng thích ứng tốt ngoài trời ngay cả dưới nước Nếu bạn đang tìm kiếm một mối hàn giá cả phải chăng hơn, hàn điểm có thể là lựa chọn tốt

bản, và khí bảo vệ được truyền đến khu vực hàn, do đó hồ quang, dây hợp nhất, hồ nóng chảy và kim loại cơ bản gần đó được bảo vệ khỏi không khí xung quanh Kim loại dây được cho ăn liên tục nóng chảy liêntục và chuyển đến bể nóng chảy, tạo thành kim loại hàn với kim loại cơ bản nóng chảy để kết nối phôi Hàn hồ quang khí kim loại có thể được chia thành hàn khí trơ Fusion (MIG), hàn khí hỗn hợp oxit hỗn hợp (MAG), hàn khí CO2 được bảo vệ và hàn dây hàn thông lượng Do tính phổ biến và hiệu suất tuyệt vời của phương pháp hàn MIG / MAG, nó vẫn là phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, phù hợp với tất cả các loại vật liệu thép không gỉ Quá trình hàn mà ống thép không gỉ thay đổi tùy thuộc vào độ dày cũng như việc sử dụng ống Chọn phương pháp hàn thép không gỉ phù hợp cho dự án của bạn thực

Hình 3.1.3: Hình ảnh hàn hồ quang kim loại khí.

Sơ bộ quy trình sản xuất thép:

Các loại quặng được con người khai thác sâu dưới lòng đất gồn các loại như: quặng viên (Pellet), quặng sắt (Iron ore), quặng thiêu kết và các chất phụ gia như: than cốc (coke), đá vôi (lime stone) … sẽ được đưa vào lò nung (Blast furnace), tại đây, hỗn hợp nguyên liệu đầu vào được nung nóng tới 1 nhiệt độ cao nhất định để tạo thành dòng kim loại

Hình 3.1.4: Hình ảnh một số loại quặng.

Các nguyên liệu đầu vào được trộn lẫn và đưa vào từ phần phểu trên cùng của lò cao Sau đó khí nóng sẽ được đưa trực tiếp vào phần dưới lò.Khí CO phát sinh tại công đoạn này dưới việc đốt cháy than cốc Nhiệt

độ trong lò gia tăng lên tới 2000ºC, quặng sắt sẽ nóng chảy ở dưới lò,

gọi là thép phôi nóng chảy Trong thép phôi nóng chảy chứa Cacbon (S),Silic (Si), Lưu Huỳnh (S) và gồm nhiều thành phần tạp chất khác Sau

đó, thép phôi nóng chảy sẽ được tinh lọc lại để trở thành thép nóng chảy nguyên chất Dòng kim loại nóng chảy được dẫn tới lò cơ bản (Basic

oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện (Electric arc furnace) Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất (trong quặng chứa các thành phần kim loại và tạp chất) nhằm tạo sự tương quan giữa các thành phần hoá học trong quá trình sản xuất thép Giai đoạn này quyết định mác thép sản phẩm Ví dụ nếu muốn tạo ra mác thép A36 thì thành phần hóa học sẽ được điều chỉnh theo quy định bằng cách thêm hoặc bớt hàm lượng các nguyên tố hóa học để cho ra mác thép A36 Việc quyết định loại mác thép cho từng loại sản phẩm sẽ được quyết định trong giai đoạn.(Hình 3.1.5)

Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới lò đúc phôi, lònày sẽ đúc ra 3 loại phôi khác nhau:

150×150 dài 6- 9-12m Thường dùng để cán hay kéo thép cuộn xây dựng và thép thành vằn

nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình

phôi phiến Sau khi, phôi được đúc có thể để ở hai trạng thái: trạng thái nóng và trạng thái nguội

nhiệt độ cao sau đó trực tiếp đưa thẳng vào quá trình cán nóng để tạo ra thép cán nóng (Hình 3.1.6)

Hình 3.1.6: Hình ảnh thép cán nóng.

nóng lại (Reheating furnace) sau đó đưa vào nhà máy cán nguội để sản xuất thép cán nguội (Hình 3.1.7)

Hình 3.1.7: Hình ảnh thép cán nguội.

Phôi nóng từ dây chuyền đúc được cán liên tục với tốc độ cao cho ra cácsản phẩm thép hình dẻo dai, có bề mặt sáng đẹp như: thép hình chữ U, I,

V, H, thép cuộn và thép cây xây dựng …Sau khi cán ra thép cuộn cán nóng có thể đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn (welded pipe mill) Đưa phôi vào nhà máy thép tấm (Plate mill) để cán ra thép tấm

đúc(Plate) Muốn cán ra thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC) thì hạnhiệt độ cuộn thép xuống nhiệt độ thích hợp và tiếp tục và cho qua dây chuyền tẩy rỉ trước khi đưa vào máy cán 5 giá liên tục, tại mỗi giá cán đều trang bị máy đo độ dày bằng tia X và thiết bị cân chỉnh độ dày tự động AGC Số lần cán phụ thuộc vào chiều dày nguyên liệu thép cuộn cán nóng và chiều dày sản phẩm đầu ra được yêu cầu Sản phẩm thép cuộn cán nguội ở công đoạn này mỏng hơn, bề mặt bóng, sáng và cứng hơn

của công đoạn 4 là thép cuộn cán nguội, thép cuộn cán nguội sẽ được đưa đi mạ kẽm bằng nhiều công nghệ khác nhau để đưa ra được một sảnphẩm thép cuối cùng, bề mặt thép được phủ thêm một lớp mạ có độ bámdính cao trên bề mặt để chống ăn mòn, bảo vệ thép, tăng tuổi thọ sử dụng của sản phẩm

Thép cuộn mạ kẽm sẽ là nguyên liệu để sản xuất các loại thép ống, sử dụng công nghệ hàn cao tần trong quá trình cuốn ống để đảm bảo độ nhẵn bóng và trơn láng cho từng đường hàn, góc cạnh của thép Các sản phẩm thép cán nguội như thép hộp chữ nhật, thép hộp vuông, thép hộp

thước lá kim loại có độ chính xác cấp 2 theo các tiêu chuẩn liên quan về dụng cụ đo độ dài và các góc.

chuẩn để làm mẫu đối chứng

Chuẩn bị vật liệu:-

khuyết tật khác trên bề mặt

không vượt quá quy định tại điều A.8 của phụ lục A thì cho phép tiến hành nắn và uốn theo phương pháp nguội

tại điều A.8 phụ lục A thì phải nắn và uốn theo phương pháp nóng ở nhiệt độ từ 750 oC – 850 0C đối với thép các bon và 850 oC đến 950 0Cđối với thép hợp kim thấp Sau khi gia nhiệt, thép phải được làm nguội dần sao cho thép không bị tôi, không bị cong vênh, rạn nứt do hạ nhiệt

đột ngột Không cho phép sử dụng hàn đắp hồ quang để gia nhiệt khi nắn và uốn thép.

để tính độ dư gia công do co ngót khi hàn và lắp ráp

+Chất lượng bề mặt vật liệu: trước khi cắt uốn chi tiết từ vật liệu nguyên thanh hoặc tấm, bề mặt phải đạt chất lượng quy định theo quy định tại điều A.9 Phụ lục A

dụng bản mẫu hoặc vẽ hình với tỷ lệ 1:1 để lấy dấu trực tiếp trên thanh hoặc bản thép Khi lấy dấu thủ công chỉ được sử dụng mũi vạch và con tu

có thể cắt bằng khí ôxy Sai số kích thước theo chiều dài quy định tại điều A.3 Phụ lục A

đồ gá, dưỡng Quy định về dung sai cho phép đối với hình dạng miệng cắt và độ nhẵn khi cắt thép tấm hoặc thép hình như sau:

nối, độ nhẵn cắt Ra< 0,05mm; dung sai độ thẳng theo chiều dài nhỏ hơn 0,5/(1000 L) nhưng không lớn hơn 1,5 mm; độ vuông góc theo chiều dày tấm thép cắt: với thép có độ dày 24 mm dung sai không lớn hơn 0,5

mm, khi >24 mm thì không lớn hơn 1,0 mm;

dung sai độ thẳng theo chiều dài nhỏ hơn 1/2 dung sai kích thước quy định tại điều A.11 Phụ lục A; độ vuông góc theo chiều dày nhỏ hơn 1/10 chiều dày của nó nhưng không lớn hơn 2 mm;

mép chuẩn bị mối hàn theo thiết kế Mép của chi tiết sau khi gia công

phải đạt độ phẳng, mức lồi lõm cho phép không được quá 0,3 mm trên 1 m;

lần chiều dày của bản thép cần uốn, đảm bảo các trị số bán kinh cong và

độ võng quy định tại điều A.8 Phụ lục A, đảm bảo ứng suất góc uốn được phân bố đều

hơn 300 mm bằng phương pháp gia công nóng tới 1000 0C với cát dồn đầy trong lòng ống và bán kính R lớn hơn 3,5.Rnô Chiều dài chỗ uốn cần đốt nóng bằng 0,0175.R

Trong đó:

Rnô là bán kính ngoài của ống;

R là bán kính uốn cong theo đường tâm ống;

lớn hơn 1,2 bề dày của tấm nếu chịu tải trọng tĩnh và lớn hơn 2,5 bề dày tấm nếu kết cấu chịu tải trọng động Trong trường hợp sử dụng thép hợp kim thấp thì bán kính lấy tăng tối thiểu 1,5 lần so với thép các bon Khoan lỗ trên các chi tiết kết cấu thép

thành kết cấu và phải khoan tại nhà máy để bảo đảm trục của lỗ thẳng góc với mặt chi tiết Các lỗ và quy cách khoan phải theo đúng bản vẽ thiết kế và tối thiểu phải đạt được dung sai đường kính và độ ô van theo quy định tại các điều A.12 và A.13 của Phụ lục A

lấy dấu trên máy khoan chạy hơi ép, máy khoan điện Trường hợp chế tạo hàng loạt phải khoan theo dưỡng hoặc dùng rô bốt khoan điều khiển theo chương trình

Hàn:

bộ kết cấu cửa van:

thuật;

) Phải có đồ gá để định vị các chi tiết hàn theo đúng bản vẽ thiết kế +tổng thể;

) Phải hàn đính các chi tiết lắp ghép để có liên kết tạm thời tại chỗ +các mối hàn chính sau này, chống biến dạng trước khi hàn chính thức;

bản vẽ thi công không có quy định riêng;

) Các chi tiết cần được hàn lắp đúng vị trí theo thiết kế để ứng suất +nội tại truyền đều qua phần hàn, tránh phát sinh khuyết tật mối hàn;

như bộ phận tổ hợp chưa hàn hoàn chỉnh của ngày hôm trước

chính thức mối hàn này sẽ làm nóng chảy mối hàn đính Chiều cao mối hàn đính không lớn hơn 0,5 chiều cao mối hàn chính thức theo thiết kế Không được bố trí mối hàn đính tại vị trí mối hàn chính giao nhau

hàn, chất lượng mối hàn tương tự nhau

+ Phải bảo đảm dạng mép vát, kích thước khe hở giữa các chi tiết khi hàn và kích thước mối hàn theo đúng chỉ dẫn trên bản vẽ thiết kế hoặc

có thể tham khảo điều B.1 Phụ lục B