bài tập cơ khí đại cương

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn Cơ Khí Đại Cương thực sự là hành trang mỗi kĩ sư trước khi ra trường,người công nhân có thể dựa vào làm cơ sở thiết

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍBộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại

-o0o -BÀI TẬP CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNGMã HP: ME 2030

Thực hiện:Hướng dẫn:

HÀ NỘI - 12/2023

LỜI NÓI ĐẦU



Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, môn Cơ Khí Đại Cương thực sự là hành trang mỗi kĩ sư trước khi ra trường,người công nhân có thể dựa vào làm cơ sở thiết kế Môn Cơ Khí Đại Cương được đem vào giảng dạy ở hầu hết các trường kĩ thuật và càng ngày không ngừng được cải tiến dưới sự nghiên cứu của các chuyên gia hàng đầu Đối với mỗi sinh viên cơ khí, tiểu luận môn học Cơ Khí Đại Cương là môn học giúp sinh viên làm quen với việc giải quyết các vấn đề tổng hợp của Cơ Khí Đại Cương đã được họcở trường qua các giáo trình cơ bản về Cơ Khí Đại Cương Khi làm tiểu luận này ta phải làm quen với cách sử dụng tài liệu, cách tra sổ tay cũng như so sánh lý thuyết đã học với thực tiễn sản xuất cụ thể một sản phẩm điển hình.Để hoàn thành được tiểu luận môn học này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Vũ Huy Lân cùng các thầy cô giáo thuộc bộ môn trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Do làm lần đầu được hoàn thành môn học này, tất nhiên không thể tránh khỏi có sai sót Em rất mong có được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy và các bạn.

Hà Nội ngày 17 tháng 12

năm2023

Sinhviênthựchiện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM

I.Khái niệm mặt bích.

Mặtbíchlàmộtsảnphẩmcơkhí,làkhốihìnhtrònhoặcvuôngđượcchếtạophổbiếntừphôithépcarbonhoặcphôithépkhôngrỉ(ngàynaymặtbíchcònđượcchếtạotừvậtliệuđồngvàvậtliệunhựa).Mặtbíchlàphụkiệnkếtnốiống,máybơm,van,vàcácphụkiệnđườngốngkhácvớinhauthôngquamốiliênkếtbulôngtrênthânđểtạothànhmộthệthốngđườngốngdẫncôngnghiệp.

II mặt bích hàn trượt là gì?Mặt bích hàn trượt (có tên tiếng anh là Slip – on Flange)làmộtloạimặtbíchđượcsử

dụngrộngrãitrongngànhcôngnghiệp,kếtnốicácđườngốnghayphụkiệnlạivớinhau.Nhưtêngọicủanó,mặtbíchnàycóthểtrượttrênđườngốnghoặcphụkiệnvàchúngđượckếtnốivớiđườngốngbằngphươngpháphànhaiđầu.

 Mốihànmặtngoàiđượcthựchiệnởphầntiếpxúcbênngoàigiữamặtbíchvàthânống.

 Mốihànmặttrongđượcthựchiệnởphầntiếpxúcbêntrongcủamặtbíchvàđầuống.

LỗkhoanbêntrongcủaMBhàntrượtđượcthiếtkếlớnhơnmộtchútsovớiđườngkínhngoàicủađườngốngvàphụkiện.Điềunàyđảmbảođườngống,hoặcphụkiệncóthểtrượtvàomặtbíchmộtcáchdễdàngvàchínhxác.Đồngthời,giảmthiểuđượccăngthẳngvàgiãnnởtrongquátrìnhhoạtđộngcủahệthống.

Thông số kỹ thuật của mặt bích hàn trượt

 Đườngkính:DN15–DN500 Ápsuấtlàmviệc:10K,16K,PN10,PN16,…. Tiêu chuẩn mặt bích :BS,DIN,ANSI,JIS.

 Nhiệtđộchungtùyvàochấtliệu:-10độCđến180độC Chất liệu chế tạo mặt bích thông dụng :Thép,gang,nhôm,đồngthau,thép

khônggỉ(inox),nhựa.

Ưu điểm của mặt bích hàn trượt

ƯuđiểmcủaMBhàntrượtliênquanđếnchiphí,kỹnănghànítyêucầu,yêucầuđộchínhxácthấphơnkhicắtống.Cụthểbaogồm:

 Chiphílắpđặtthấphơnsovớicácloạibíchkhác Tốnítthờigianhơnđểcắtchínhxácđườngống Cóthểhànbêntrongvàbênngoàicủamặtbích Ngănngừaròrỉ

 Đượcthiếtkếvớinhiềuloạiđườngkính,độdàykhácnhau Dễdàngbảotrìvàthaythế

So sánh mặt bích trượt và mặt bích cổ hàn

Sosánhbíchhàntrượtvàbíchcổhàn–Chiphí

MBhàntrượtthườngcógiáthànhthấphơnMBcổhàn(WeldNeckFlange).Chínhvìđiểmnày,nhiềukháchhàngcóxuhướnglựachọnbíchhàntrượtnhiềuhơnbíchcổhàn(Xétvềđiềukiệnsửdụngtrongmôitrườngápsuấtthấp,nhiệtđộtrungbình).

–LỗkhoanLỗkhoancủabíchhàntrượtlớnhơnđườngkíchđườngống,chonênthườngđòihỏinhiềucôngviệchànhơnsovớimặt bích cổ hàn.Ngoàira,thìđộbềncủaMBhàntrượtthườngthấphơnsovớiđộbềncủaMBcổhàn.

->Đểđưaraquyếtđịnhlựachọnmặtbíchhàntrượthaymặtbíchcổhàn,bạncầnphảidựavàonhucầusửdụng,vàcácyếutốtrên.

Ứng dụng của mặt bích hàn trượt

 Công nghiệp dầu khí:Bíchhàntrượtđượcdùngkếtnốiđườngốngdẫndầu,khí,

chấtlỏngtronghệthốngdẫndầukhí. Công nghiệp hóa chất:Bíchhàntrượtđượcdùngđểkếtnốicácđườngống

trongcáchệthốngchứacácchấthóahọc.Đặcbiệtlàtrongcácnhàmáysảnxuấthóachất.

 Công nghiệp thực phẩm:MBhàntrượtđượcdùngtrongcáchệthốngsảnxuất

thựcphẩm,vàđồuống. Công nghiệp cơ khí:Bíchhàntrượtđượcsửdụngtrongcáchệthốngmáymóc,

thiếtbịcơkhí. Công nghiệp điện:Mặtbíchhàntrượtđượcsửdụngđểkếtnốicácốngdẫn

nước,vàcáchệthốngcấpđiệntrongcácnhàmáyđiện. Hệ thống cấp nước:MBhàntrượtđượcdùngtrongcáchệthốngcấpnước,xửlý

nướcthải

 Hệthốngcứuhỏa,PCCC Côngtrìnhcôngnghiệp Cóthểnóiởđâucóđườngốnglàởđócósửdụngmặtbích.Tuynhiên,MBhàntrượtcũngcómộtsốhạnchế,chẳnghạnnhưđộchínhxáckếtnốikhôngcaobằngmặtbíchhàncổhàn.Vànósẽkhôngphùhợpứngdụngtrongmôitrườngcầnáp suất–nhiệtđộcao.Dođó,việclựachọnloạimặtbíchphùhợpvớiyêucầucủaứngdụnglàrấtquantrọng.

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM

I.Tìm hiểu chức năng làm việc của sản phẩm:

Bíchnốilàmộttrongnhữngchitiếttươngđốiphổbiếntrongngànhchếtạomáy.Nóđượchìnhthànhnhằmliênkếthaitrụcchuyểnđộngngượcchiềuthôngquacácchitiếtkhácnhưcặpbánhrănghaybộtruyềnmasát.Đồngthờinócòncótácdụngbịtkínđểchitiếtmáylàmviệcantoàn,khôngbịvăngtédầumỡrangoài,ngănkhôngchobụibẩnbênngoàibámvào.

II.Vật chiệu chế tạo chi tiết gia công.

ĐặctínhkỹthuậtốngthépđúcmạkẽmDN500SCH80

 ỐngthépđúcmạkẽmDN500haycòngọilàốngđúcmạkẽmphi508cóđườngkínhphi508xdày26.19mm.

 ỐngđúcDN500đượcnhậpkhẩuchủyếutừViệtNam,TrungQuốc,Nhật,Hàn,…Ốngđượcsảnxuấtliềnkhốidàinêntácdụngchịulựcđượcchiađềuratoànbộốnggiúpốngbềnhơntrongmôitrườngnhiềuáplựcvàchịuđượcnhiệtđộcao.

 Ốngđúcmạkẽmphi508cólớpmạkẽmbênngoàinêngiúpchốngănmònhóachấtcaonênlắpđặtđượctrongmôitrườngbàomòntốt.

 ỐngthépđúcmạkẽmDN500đượcsảnxuấttheotiêuchuẩnATSMA106,ATSMA53,API5L,JIT,DIN,ANSI,GOST,EN,…vàcóđộdàytheotiêuchuẩnSCH80

BảngtiêuchuẩnốngthépđúcmạkẽmnhúngnóngBảngtraốngthépđúcmạkẽmtheotiêuchuẩnASTMA53/A53M-12

Thành phần hóa họcĐặc tính cơ học

BềnchảyReHmin(Mpa)

BềnkéoRm(Mpa)

ĐộgiãndàiAmin

(%)ChiềudàylớpkẽmT

(μm)

Đườngkínhngoài

D(21,3÷114,3)mm±1%

ĐộdàythànhT(2,6÷4,5)mm±12,5%

BềnkéoRm(Mpa)

ĐộgiãndàiAmin

(%)ChiềudàylớpkẽmT

(μm)

D(21,2÷126,8)mmD<50mm±0,5mm;≥50mm±1%

ĐộdàythànhT(1,5÷3,0)mm±12,5%T<4mm±0,6mm/-0,5mm

Trọng

Chiềudài L=Theođặthàng±20mm

BảngkiểmtraốngthépmạkẽmtheotiêuchuẩnChâuÂuBSEN10255:2004(BS1387:1985)

BềnchảyReHmin(Mpa)

BềnkéoRm(Mpa)

ĐộgiãndàiAmin

(%)ChiềudàylớpkẽmT(μm)

Đườngkínhngoài

D(21,3÷114,3)mm±1%

ĐộdàythànhT(2,0÷4,5)mm±10%

ỐngthépđúcmạkẽmDN500SCH80cótốtkhông?ỐngthépđúcmạkẽmDN500SCH80đượcsảnxuấttheotiêuchuẩnquốctế.ỐngđúcmạkẽmcóhainguồncungcấplàđượccáccôngtylớnởViệtNamnhưHòaPhát,HoaSen,ốngthép190sảnxuấtvànhậpkhẩutrựctiếptừTrungQuốc,NhậtBản,HànQuốc.Dùlànhậpkhẩuhaysảnxuấtốngcóchấtlượngtốtvàchịuđượclựcvànhiệtlượngcao.Ốngđượcsảnxuấttheonguyênkhốidàikhoảng6mvànhậpcôngsốlượnglớnnêntránhđượcvachạmtrongquátrìnhvậnchuyển.

ỨngdụngcủaốngthépđúcmạkẽmSCH80ỐngthépđúcSCH80đượcsửdụngrộngrãitrênnhiềulĩnhvựcxăngdầu,hàngkhông,hànghải,khíhóalỏng,hóahọc,côngnghệsinhhọc,vậntải,cơkhíchếtạo.

ỐngthépđúcmạkẽmDN500SCH80đượcdùnglàmcâychốngsànbêtông,ốngluồndâyđiện,ốngchốngđỡởvịtrídễănmòntrongtựnhiên.

CHƯƠNG III:PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO SẢN PHẨM

Tiến trình công nghệ Nguyên công 1 : cắt phôi

Sử dụng Máy phay CNC : là thiết bị tạo ra các bộ phận bằng cách xoay một công cụ cắt so với một phôi tĩnh nhằm loại bỏ vật liệu khỏi phôi để tạo thành bộ phận mong muốn Máy phay CNC không thể thiếu trong quá trình gia công cơ khí chính xác, được sử dụng rộng rãi tại các xưởng gia công lớn nhỏ, mang lại hiệu quả tối ưu nhất.

Dướitácdụngcủalựccắt,lớpkimloạiởmặttrướccủadaosẽbịnénlại,sauđólớpkimloạibịtáchrờibắtđầubịéptrồilêndọctheomặttrướccủadao(hiệntượngnàyxảyrachođếnkhinàoáplựccủadaochưavượtquálựcliênkếtgiữacácphầntửvậtliệu)chođếnkhiáplựccủadaolênvậtliệuvượtquálựcliênkếtgiữacácphầntửvậtliệuthìphoibịnénsẽtrượttheomặtphẳng,daotiếptụcnénvàcácphầntửphoitiếptheotiếptụctrượt.Cácphầntửvậtliệutrượttheomặttrượt,nằmnghêngsovớibềmặtphôimộtgócbằng30-40độ.Bêntrongmỗiphầntửvậtliệucũngdiễnrasựxêdịchcáctinhthểdướimộtgócbằng60-65độ.

Nhưvậy,trongquátrìnhcắtgọt,đầutiêntrongcácphầntửvậtliệuđượccắtxảyrabiếndạngđànhồisauđólàbiếndạngdẽo,vàkếtthúclàcácphầntửphoitrượtliêntục

Nguyên công 2 : tiện bậc

Tiệnlàmộtphươngphápgiacôngcơkhícóphôi.Giốngnhưphay,quátrìnhgiacôngtiệndựatrênhaichuyểnđộngtạohình.Đólàchuyểnđộngquaytròncủaphôivàchuyểnđộngtịnhtiếncủalưỡicắt.Cácsảnphẩmcủaphươngphápgiacôngtiệnchủyếulàdạngtrònxoaynhư:trụctrơn,trụcbậc,côn,ren,lỗ,lệchtâm…Tathựchiệntiệnbậcmặtbích15mm

Nguyên công 3 : Tiện cổ hàn

Nguyên công 4 : Gia công lỗ

Khoanlàphươngphápcơbảnđểtạolỗtừphôiđặc.Khoancókhảnăngtạolỗcóđườngkínhφ=0,1÷80mm,phổbiếnnhấtlàđểgiacônglỗcóđườngkínhφ≤35mm.



Dụng cụ cắtkhikhoangọilàmũikhoan.Mũikhoancónhiềuloại.–Khikhoancáclỗcótỷsốl/d≤5ngườitadùngkếtcấumũikhoanruộtgà.–Khikhoancáclỗcótỷsốl/d>5thườngdùngkếtcấumũikhoansâuchuyêndùng,phổbiếnnhấtlàmũikhoannòngsúng.

–Khikhoancáclỗcóđườngkínhlớn,đểgiảmlựccắtcóthểkhoanmởrộnglỗnhiềulầnbằngmũikhoanruộtgàhoặcdùngkếtcấumũikhoanvành.

Độchínhxácđạtđượckhikhoanthấp(trừmũikhoannòngsúng),thườngchỉđạtcấpchínhxác12–13,nhámbềmặtcấp3-4.Vìvậykhoanchỉdùngđểgiacôngcáclỗyêucầuđộchínhxáckhôngcaonhưlỗđểbắtbulông,lỗđểtarôrenhoặckhoanchỉlàbướcchuẩnbịchocácbướcgiacôngtinhtiếptheonhưkhoét,doa,tiệnlỗ,

Vớicáclỗđúcdậpsẵn,khôngnêndungkhoanđểkhoanrộnglỗmànêndùngcácphươngphápkhácnhưtiệnlỗ,khoét,…Vìmũikhoankémcứngvững,khikhoanrộnglỗmũikhoandễbịkẹt,bịgẫy.

Nguyên công 5 : Loại bỏ ba via

Bavia thực chất được biết đến là những phần kim loại hay nhựa còn thừa, còn xuấthiện trên bề mặt sản phẩm được tạo thành.

Bavia trong thực tiễn được tạo ra do quá trình gia công đột dập, cắt gọt, tạo hình chosản phẩm.

Ví dụ cụ thể như sau khi các chủ thể tiến hành việc dập khuôn thìa inox, phần viềnxung quanh thường sắc nhọn, phần thừa đó chính là bavia của sản phẩm Quá trìnhloại bỏ bavia thông thường xảy ra trên thực tế cũng sẽ rất mất thời gian và khôngđược triệt để.

Khử bavia bằng cách phun hạt mài mòn, gia công:Dướigócđộnày,cóthểxemxétcácquytrìnhcắtgọtkimloạiphitruyềnthống.Giacôngbằngcáchphunhạtmàimòn,giacôngbằnghóahọc,giacôngvớisiêuâmvàcắtbằngtianướcthựcchấtchínhlàmộtsốphươngphápcắtgọtkimloạiphitruyềnthống.Giacôngbằngcáchphunhạtmàimòn,giacôngbằnghóahọc,giacôngvớisiêuâmvàcắtbằngtianướcđãxuấthiệntừthậpniên1960,việcgiacôngbằngcáchphunhạtmàimòn,giacôngbằnghóahọc,giacôngvớisiêuâmvàcắtbằngtianướcchophéptiếtkiệmnhiềugiờkhửbavia.

Cácquytrìnhgiacôngbằngcáchphunhạtmàimòn,giacôngbằnghóahọc,giacôngvớisiêuâmvàcắtbằngtianướcphitruyềnthốngnàynổitiếnglàtạoracáccạnhbiêngiacôngchấtlượngcaokhôngcóbavia.

Tuynhiên,mộtsốphươngpháp,chẳnghạnnhưgiacônghóahọccũngsẽcóthểảnhhưởngxấuđếnmôitrường,chínhvìthểmàgiacônghóahọchiệnnayvẫnchưađượcsửdụngrộngrãi.

Tráilại,dụngcụcắtchấtlượngcaotrongphạmvigiacôngtruyềnthốnđãđượcsángchếtrongthậpniênvừaqua,đãcótácdụngtốtvàcácsảnphẩmnàycũngchophépngănchặnsựhìnhthànhbavia.

Cólẽchưacócảitiếnnàovềcắtgọtcóýnghĩahơnsovớidụngcụcắtvớimảnhchắpcarbidethaythế.Cácmũidaocắtnày,cóthểdễdàngthaythếđảmbảocholưỡidaoluônluônsắcvàgiảmrõrệtkhảnănghìnhthànhbavia.

Nguyên công 6 : Đánh bóng

Các bước đánh bóng kim loại cơ bản

Đánhbóngkimloạitừlâuđãtrởthànhmộtngànhcôngnghiệpphụtrợmangýnghĩaquantrọngđốivớinhiềuhoạtđộngsảnxuất.Mụcđíchcủađánhbóngkimloạilàlượcbỏcáckhuyếtđiểmcònsótlạisauquátrìnhgiacôngnhằmtăngtínhthẩmmỹvàgópphầnhoànthiệnsảnphẩm.Cách đánh bóng bề mặt kim loạihiệuquảthườngphảitrảiquacácbướccơbảnsau:

 Đánh bóng thô: Đâyđượcxemnhưcôngđoạnlàmsạchbềmặtsảnphẩmcơbản,

giúploạibỏcácvếtsầnsùi,vếtbaviavànhữngkhuyếtđiểmcủaphôikimloại. Đánh bóng trung:Côngđoạnnàycóvaitròlàmmịnbềmặtsảnphẩm,thườngsử

dụngkèmcácvậttưnhưnhámgiápcóđộmịncao,bánhnỉ v nhằmxoábỏvếtpháthôtrướcđó.

 Đánh bóng tinh: Bướccuốicùngtrongcôngcuộcđánhbóngkimloạinhằmtạođộ

bóng,độsángchophôikimloại,nângtínhthẩmmỹcủasảnphẩmlêncaonhất.Ngoàira,tùythuộcvàochấtlượngbềmặtphôimàthợcơkhícóthểgộpcácbướclạivớinhau.Bước bào mòn(đánh bóngthô) vàbướclàmmịn(đánhbóngtrung)là2bướcthườngđượcgộplàm1đểcóthểtốiưucôngđoạn,thờigian,chiphíchosảnxuất.

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT

Các phương pháp nhiệt luyện

a Ủ

- Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 - 1000 C), giữ nhiệt0

lâu rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định.- Mục đích của ủ là:

+ Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt.+ Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội.+ Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơ khí vàđúc,hàn.

+ Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn.- Tùy theo yêu cầu kỹ thuật người ta áp dụng các phương pháp ủ sau:+ Ủ hoàn toàn

Để đạt được độ hạt nhỏ mịn của thép, do đúc hay rèn quá nhiệt, do nhiệt luyện saichế độ, hạt bị thô Ta khắc phụ bằng cách ủ hoàn toàn Chế độ ủ hoàn toàn được thựchiện như sau: chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ A + (30 - 50 C) (A3 0 3 là đường cong GS

trên giản đồ trạng thái) Ở nhiệt độ tới hạn A thép chuyển biến hoàn toàn sang austenit,3

ta giữ nhiệt độ đó trong khỏang thời gian nhất định Sau đó làm nguội cùng lò đến 200 5000C Rồi tiếp tục làm nguội ngoài trời.

-+ Ủ đẳng nhiệtĐể rút ngắn thời gian ủ người ta ủ đẳng nhiệt Phương pháp này được tiến hành nhưsau: nung chi tiết đến nhiệt độ A + (20 - 30 C) sau đó giữ nhiệt trong khỏang thời gian,3 0

rồi chi tiết được chuyển sang lò khác hoặc làm nguội ở nhiệt độ 680 - 700 C Ở nhiệt 680 -0

7000C chi tiết cần phải được giữ nhiệt trong khỏang 2 - 5 giờ Tiếp đó làm nguội ngoài khítrời.

+ Ủ để được xementit hạtPhương pháp này được sử dụng cho thép dụng cụ Quá trình ủ làm thay đổi tổ chức tếtừ xementit tấm thành xementit hạt, làm giảm độ cứng, tăng tính cắt gọt chi tiết Ngoài racòn làm giảm sự nứt, biến dạng trong khi tôi Phương pháp này được tiến hành như sau:nung thép ở nhiệt độ A + (30 - 50 C), giữ nhiệt từ 6 đến 8 giờ, giảm nhiệt với tốc độ từ 401 0

– 50 độ/giờ cùng với lò tới nhiệt độ 600 - 650 C, sau đó tiếp tục làm nguội ngoài khí trời.0

+ Ủ khử nội lực bên trong của thépSau khi đúc, hàn và cán thì bên trong chi tiết sẽ xuất hiện nội lực Để giảm ứng suấtgây nứt chi tiết người ta ủ khử ứng suất Phương pháp ủ được tiến hành như sau: nungnhiệt độ tới 500 - 600 C, giữ trong thời gian nhất định, sau đó làm nguội chậm cùng lò Để0

rút ngắn thời gian giữ nhiệt, trong sản xuất người ta thường tăng nhiệt độ ủ lên tới 650 6800C Vậy nhiệt độ ủ khử nội lực dưới điểm tới hạn A (7301 0C).

-+ Ủ không hoàn toànỦ không hoàn toàn là nung nóng chi tiết lên nhiệt độ cao hơn đường GSK, giữ chi tiếtvà làm nguội Mục đích tạo những hạt mới đồng đều.