tính toán thiết kế chế tạo cabin và hệ thống hút khói hàn

Hoàng Trọng Hiếu 5 Hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ là một quy trình hàn tự động được thực hiện trong môi trường bảo vệ để ngăn chặn tác động của không khí và các yếu tố bên ngoài đối

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN

B ẢN CHẤT , ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA HÀN KIM LOẠI

Hàn là quá trình công nghệ nối hai hay nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) lại với nhau thành một khối bền vững không tháo rời, bằng cách dùng nguồn nhiệt để nung nóng vị trí cần nối đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc dẻo), sau đó kim loại lỏng tự kết dính (trạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chúng lại với nhau (trạng thái dẻo) để tạo thành mối hàn

− Liên kết hàn được đặc trưng bởi tính liên tục và nguyên khối Đó là liên kết cứng không tháo rời được

− Tiết kiệm kim loại với cùng điều kiện, khả năng làm việc

+ So với liên kết bu lông, đinh tán tiết kiệm từ 10 – 20 % khối lượng kim loại

+ So với đúc tiết kiệm đến 50% khối lượng kim loại

− Hàn cho phép chế tạo được các kết cấu phức tạp (siêu trọng, siêu trường) từ những vật liệu cùng loại, khác loại, có tính chất khác nhau để phù hợp với các điều kiện, môi trường làm việc khác nhau

Các mối hàn được tạo ra với độ bền và độ cứng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các kết cấu quan trọng như vỏ tàu, nồi hơi và thiết bị chịu áp suất.

− Hàn có tính linh động và năng suất cao so với các công nghệ gia công khác, do đó dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất

− Mức độ đầu tư cho quá trình sản xuất không cao

Nhược điểm: do trong quá trình hàn vật liệu chịu tác động của nguồn nhiệt có công suất lớn, tập trung và thời gian ngắn Vì vậy liên kết hàn thường có nhược điểm sau:

− Tổ chức và tính chất của kim loại vùng hàn và khu vực lân cận có thể bị thay đổi, do đó làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu, đặc biệt khi làm việc với tải trọng động, tải trọng biến đổi theo chu kỳ

− Trong kết cấu hàn thường tồn tại ứng suất và biến dạng dư, do vậy ảnh hưởng đáng kể đến: hình dáng, kích thước, tính thẩm mỹ và khả năng làm việc của kết cấu ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 3 Ứng dụng: mặc dù có một số nhược điểm trên nhưng với tính kinh tế kỹ thuật cao, công nghệ hàn ngày càng được quan tâm phát triển hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc dân.

P HÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN

Quá trình hàn MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) là một phương pháp hàn sử dụng dây hàn liên tục và khí bảo vệ

+ MIG sử dụng khí bảo vệ không hoạt động (Inert Gas) như argon hoặc helium để bảo vệ vùng hàn khỏi không khí

+ Dây hàn liên tục từ cuộn được sử dụng, và điện năng được truyền qua dây để tạo ra cung hàn

+ MAG sử dụng khí hoạt động (Active Gas) như CO2 hoặc hỗn hợp khí CO2 và argon

+ Tương tự như MIG, dây hàn liên tục và nguồn điện được sử dụng để tạo cung hàn

+ Dây hàn được nối với nguồn điện và dẫn đi qua vùng hàn

+ Khí bảo vệ được phun xung quanh dây và vùng hàn để ngăn chặn sự tác động của không khí lên kim loại nóng chảy

+ Thường sử dụng nguồn điện DC (cực dương) để tạo cường độ dòng hàn cần thiết

+ Phổ biến trong ngành công nghiệp và chế tạo kim loại

+ Được sử dụng để hàn nhanh và hiệu quả các loại kim loại như thép, nhôm, và thép không gỉ

Hàn MIG/MAG thường được lựa chọn do tính nhanh chóng, hiệu quả, và khả năng linh hoạt trong quá trình sản xuất và chế tạo

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 4

Hình 1.1: Ứng dụng hàn Mig

Hình 1.2: Sơ đồ hàn Mig

1.2.2 Hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ là kỹ thuật hàn tự động được thực hiện trong môi trường khép kín, ngăn chặn tác động của không khí và yếu tố bên ngoài làm ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.

- Lớp thuốc bảo vệ (coating) thường được áp dụng lên bề mặt của vật liệu kim loại trước quá trình hàn Mục tiêu của lớp thuốc là bảo vệ vùng hàn khỏi không khí, oxi và các tác động có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng của hàn

- Hàn tự động thường được thực hiện trong môi trường bảo vệ chủ yếu bằng cách sử dụng các loại khí như argon hoặc hỗn hợp argon và CO2

- Môi trường bảo vệ này giúp ngăn chặn sự tác động của không khí và oxi lên vùng hàn, giảm nguy cơ hình thành khối oxi và nitơ trong kim loại nóng chảy

Quá Trình Hàn Tự Động:- Hàn tự động thường được thực hiện thông qua hệ thống robot hàn hoặc máy hàn tự động

- Các thông số như dòng điện, tốc độ dây hàn, và loại khí bảo vệ được kiểm soát tự động để đảm bảo chất lượng hàn Ứng Dụng:

- Phổ biến trong sản xuất đối tượng kim loại lớn và trong ngành công nghiệp nơi cần sự đồng nhất và chất lượng cao trong quá trình hàn

- Áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo ô tô, sản xuất đồ gia dụng, công nghiệp hàng không và đóng tàu

- Tự động hóa giúp giảm nhân công và tăng hiệu suất sản xuất

- Chất lượng hàn đồng đều và đáng tin cậy do kiểm soát tự động các thông số quan trọng Hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ là một quy trình tiên tiến trong lĩnh vực hàn, đảm bảo chất lượng và hiệu suất trong quá trình sản xuất công nghiệp

Hình 1.4: Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ

Hàn TIG là quá trình hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệt điện cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn Vùng hồ quang được bảo vệ bằng môi trường khí trơ như Argon hoặc Argon + Heli để ngăn cản những tác dụng có hại của ôxy và nitơ trong không khí Điện cực không nóng chảy thường dùng là Vonfram nên được gọi là phương pháp hàn TIG (Tungsten Inert Gas)

+ Sử dụng cực tungsten không hoạt động như một cực đốt (electrode)

+ Cực này không tham gia vào quá trình hàn nhưng tạo nhiệt độ cao để nung chảy vùng hàn

+ Sử dụng khí bảo vệ không hoạt động như argon hoặc hỗn hợp argon và helium

+ Khí này bảo vệ vùng hàn khỏi tác động của không khí, giúp ngăn chặn oxi và nitơ tiếp xúc với kim loại nóng chảy

+ Sử dụng dây hàn điều khiển từ cuộn và được điều khiển tự động

+ Dây hàn thường được làm từ kim loại có chất lượng cao như thép không gỉ hoặc nhôm

+ Sử dụng nguồn điện AC hoặc DC tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng

Trong hàn, dòng hàn được phân loại thành dòng xoay chiều (AC) và dòng một chiều (DC) AC thường được sử dụng để hàn các kim loại như nhôm, trong khi DC phù hợp hơn với thép không gỉ và thép cacbon Sự lựa chọn dòng điện phụ thuộc vào loại vật liệu hàn và yêu cầu về chất lượng mối hàn.

+ Có khả năng kiểm soát nhiệt độ hàn rất chính xác, giúp tạo ra các đường hàn mịn và chất lượng cao

+ Phổ biến trong việc hàn các kim loại như thép không gỉ, nhôm, đồng, và titan

+ Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu chất lượng cao và chi tiết mịn Hàn TIG thường được ưa chuộng trong các lĩnh vực yêu cầu chính xác cao và đòi hỏi chất lượng hàn tốt như ngành hàng không, sản xuất thiết bị y tế, và chế tạo sản phẩm cao cấp

Hình 1.5: Sơ đồ thiết bị hàn TIG

Quá trình hàn điện tiếp xúc, hay còn gọi là hàn điện trở, là một phương pháp hàn sử dụng nguồn điện cung cấp một lượng lớn dòng điện để tạo ra nhiệt độ cao và nung chảy các mối nối

+ Hai chiếc đầu hàn được đặt lên hai bề mặt kim loại cần được nối

+ Khi nguồn điện được kích hoạt, dòng điện lớn chảy qua đồng và tạo ra nhiệt độ cao, nung chảy một phần của kim loại

Phương pháp hàn điện hồ quang không sử dụng dây hàn Thay vào đó, nó sử dụng dòng điện tạo ra sự nung chảy trực tiếp.

- Ứng Dụng Cơ Bản: Thường được sử dụng trong việc nối các chi tiết kim loại có kích thước lớn và cần một lượng lớn dòng điện để tạo ra đủ nhiệt độ

- Chi Phí Thấp: So với một số phương pháp hàn khác, hàn điện tiếp xúc có chi phí thấp hơn vì không cần sử dụng dây hàn

- Ưu Điểm và Nhược Điểm:

+ Ưu điểm bao gồm tốc độ nhanh, chi phí thấp, và không cần sử dụng dây hàn

+ Nhược điểm có thể bao gồm việc tạo ra mối nối có thể không đồng nhất và yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ

- Ứng Dụng Phổ Biến: Sử dụng trong lĩnh vực sản xuất ô tô, công nghiệp đóng tàu, và sản xuất các chi tiết kim loại lớn Quá trình hàn điện tiếp xúc là một lựa chọn hợp lý trong các ứng dụng nơi cần tạo ra mối nối nhanh chóng và có chi phí thấp, nhưng nó cũng có nhược điểm của sự đồng nhất không cao so với một số phương pháp hàn khác.

Hình 1.7: Hàn điện tiếp xúc ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

V ẬT LIỆU HÀN

Quá trình hàn được thực hiện trên nhiều loại vật liệu khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng cụ thể

- Thép Carbon: Thép carbon là một trong những vật liệu hàn phổ biến nhất Hàn thép carbon được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, chế tạo và nhiều ứng dụng khác

- Thép Hợp Kim: Các hợp kim thép, như thép không gỉ, thép niken, và thép crom- moly, thường được hàn để tạo ra các chi tiết có độ cứng và độ bền cao

- Nhôm: Nhôm là một kim loại nhẹ và dẻo, thường được hàn để tạo ra các sản phẩm như đồ gia dụng, khung tàu thủy, và các chi tiết trong ngành hàng không

- Đồng và Hợp Kim Đồng: Đồng và hợp kim đồng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm đồ điện tử, đồ gia dụng, và đồ trang trí

Hình 1.11: Đồng và hợp kim đồng

- Corten: Thép Corten là một loại thép chống ăn mòn tự nhiên, thường được sử dụng trong kiến trúc và nghệ thuật đô thị

- Kim Loại Cao Cấp: Các kim loại như tungsten, tantalum, và niobium, thường được hàn trong các ứng dụng đặc biệt như công nghiệp điện tử và công nghiệp hạt nhân

Hình 1.13: Kim loại cao cấp

- Kính và Kim Loại Bền Cao:Các kích thước lớn của kính và các kim loại bền cao như inox hay niken-chromium thường được hàn trong sản xuất thiết bị và đồ gốm

Hình 1.14: Kính và kim loại bền cao cấp

- Các Vật Liệu Kết Hợp:Nhiều ứng dụng yêu cầu việc kết hợp nhiều vật liệu khác nhau, ví dụ như hàn kim loại và nhựa trong công nghiệp sản xuất sản phẩm.Mỗi loại vật liệu đều yêu cầu kỹ thuật hàn và điều chỉnh thích hợp để đảm bảo chất lượng và độ bền của đường hàn

Q UY ĐỊNH AN TOÀN KHI HÀN ĐIỆN

Chỉ những người có chứng chỉ về công việc hàn điện, được huấn luyện an toàn hàn điện và được cấp thẻ an hiện công việc hàn điện Việc huấn luyện định kỳ về an toàn lao động cho công nhân hàn điện phải được tiến hành ít nhất mỗi năm 01 lần

Ngoài ra, thợ hàn trong không gian kín phải được đào tạo về an toàn không gian kín để hiểu rõ các biện pháp phòng ngừa đặc biệt cần áp dụng trong khi làm việc trong môi trường kín Tương tự, thợ hàn làm việc trên cao cũng phải được huấn luyện về an toàn làm việc trên cao để trang bị kiến thức về các biện pháp thi công an toàn tại độ cao.

Thợ hàn phải tham gia huấn luyện an toàn hàn điện định kỳ ít nhất mỗi năm 01 lần, Ngoài ra, thợ hàn phải h toàn hàn điện trước khi được phép vận hành;

Thợ hàn làm việc tại Central HSE phải được kiểm tra sức khỏe trước khi tuyển dụng, khám sức khỏe định kỳ, khám phát hiện bệnh nghề nghiệp và đảm bảo đủ sứ định pháp luật Những người có triệu chứng bệnh tim không được thực hiện công việc hàn;

Thợ hàn phải sử dụng đúng và bảo quản các bảo hộ đã được cấp phát (nhà thầu phụ có trách nhiệm trang bị bảo hộ cho nhân viên của mình) Các bảo hộ bao gồ ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

- Các thiết bị bảo hộ cần có: mũ bảo hộ, kính bảo vệ mắt, 11 loại găng tay và giày cách điện, mặt nạ hàn phù hợp với công nghệ hàn, mặt nạ phòng độc tại nơi làm việc không đối lưu, đai an toàn (nếu cần thiết).- Giám sát viên công trình hàn có trách nhiệm đánh giá rủi ro và áp dụng quy trình "hot work" khi hàn ở những khu vực không được thiết kế.- Trong một số trường hợp, nếu công tác hàn không có nguy cơ, giám đốc an toàn hoặc lãnh đạo cấp cao có thể miễn đánh giá rủi ro bằng văn bản.

Khi hàn điện trong các không gian kín như buồng, thùng, khoang hoặc bể, việc thông gió là bắt buộc để đảm bảo an toàn Người theo dõi phải luôn có mặt trong suốt quá trình hàn, đồng thời các biện pháp an toàn cụ thể phải được lập ra và được sự chấp thuận của người có thẩm quyền.

Khi bị dừng công việc do vi phạm các biện pháp an toàn đã đề ra trong đánh giá rủi ro hoặc có yêu cầu từ Giám đốc an toàn của công ty hoặc của Chủ Đầu Tư

Thầu, người hoặc tổ chức vi phạm phải ngay lập tức thực hiện đủ, đúng các biện pháp an toàn đã đề ra hoặc được yêu cầu Chỉ được tiếp tục tiến hành công việc sa quy định về an toàn và được Giám đốc an toàn chấp thuận;

Ngoài quy định về an toàn hàn điện, người liên quan cần tuân thủ các quy định an toàn khác, bao gồm: an toàn điện để phòng ngừa nguy cơ điện giật; an toàn làm việc trên cao để bảo vệ khỏi té ngã; an toàn kín để ngăn ngừa ngộ độc khí; và an toàn phòng cháy nổ để phòng tránh sự cố hỏa hoạn và nổ.

Máy hàn và các phụ kiện đi kèm trước khi đưa vào sử dụng tại Central HSE phải được kiểm tra an toàn ngoại quan và theo nội dung trong Phiếu kiểm tra an toàn

Tất cả các kết nối vào máy hàn chắc chắn Cáp nguồn, cáp hàn, kìm hàn không có dấu hiệu bị hỏng cách điện Ống dẫn khi khí bảo vệ mối hàn hàn được kết nối vào hệ thống chắc chắn (không sử dụng dây thép, conhe), Chai khi hàn phải được cố định

Máy hàn chỉ được dán tem an toàn “ĐƯỢC PHÉP SỬ DỤNG” khi các chí tiêu kiểm tra trong Phiếu kiểm tra an toàn đều đạt Không được phép sử dụng vật tư, th tem hoặc thời hạn của tem hết hiệu lực

Máy hàn phải đặt trên nền khô ráo và chắc chắn Máy hàn phải được nối bảo vệ (nối đất hoặc nối "không")

1.4.3 Quy Định Vận Hành Bảo hộ

Thợ hàn phải được trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân, kính hàn, tạp dề, giầy, găng tay và các loại phương tiện bảo vệ khác theo tính chất công việc Trang bị ph dùng cho thợ hàn phải đảm bảo chống tia lửa, chống lại được tác động cơ học, bụi kim loại nóng và những bức xạ có hại

Khi hàn trong các hầm, thùng, khoang, bể kín, những nơi ẩm ướt , ngoài quần áo bảo hộ lao động, thợ hàn còn phải được trang bị găng tay, giày cách điện

Đ ẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình chúng tôi theo học ngành cơ khí chế tạo, có học qua môn hàn trong 1 tuần Khi đó chúng tôi nhận thấy được khói hàn sinh ra ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe sinh viên, mới chỉ được học hàn 1 tuần mà người thì ho, người thì khó thở, người thì đau mắt, không khí trong phòng hàn của trường tôi: “ĐH Sư phạm Kỹ Thuật” vô cùng ngộp ngạt, khó chịu ở lâu hàn không có được

Trên thị trường có rất nhiều loại máy hút khói hàn nhưng giá bán của những máy này thì quá đắt so với mức kinh tế của chúng ta Vì thế chúng tôi đặt ra là vấn đề chế tạo máy hút và lọc khói hàn để giảm thiểu khói hàn thải ra trong quá trình hàn, giảm thiểu ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh viên và góp phần nâng cao chất lượng không khí trong phòng hàn bớt ngộp ngạt để sinh viên có thể thỏa mái hơn khi hàn, đạt hiệu quả cao trong quá trình học.

M ỤC TIÊU GIẢI QUYẾT

Theo như trên thì khói hàn ảnh hưởng vô cùng lớn đến sức khỏe con người và môi trường xung quanh ta Cho nên việc đặt ra ở đây là giải quyết bớt lượng khói hàn, giảm bớt khí độc hàn khi hàn và thải ra môi trường Bớt ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người

Hình 1.17 Nên sử dụng hệ thống hút khói khi làm việc

HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

K HÓI HÀN

Trong quá trình hàn, người thợ hàn sẽ không thể tránh khỏi những nhân tố sinh ra trong quá trình hàn như khói hàn Nó được coi là mối nguy hiểm nhất của thợ hàn nếu không có biện pháp phòng ngừa hay các thiết bị bảo hộ Mặc dù khói hàn được đánh giá là nguy hiểm đến thế nhưng hiện nay vẫn có nhiều người vẫn chưa nhận thức được điều ấy Một số khác thì lại thờ ơ và thậm chí còn không biết khói hàn là gì hay tác hại của chúng ra sao Để bảo vệ an toàn cho bản thân cũng như những người xung quanh hãy tìm hiểu về khói hàn ngay tại bài viết dưới đây

Khói hàn được biết đến là sự bay hơi của kim loại và chất hàn khi nóng chảy Khi các vật hàn nguội đi, hơi sẽ ngưng tụ và có phản ứng oxi hóa trong khí quyển, sau đó hình thành nên các phân tử nhỏ mịn Tiếp đó sẽ có khoảng 90% khỏi sinh ra từ chất sẽ bị thiêu đốt Có 2 loại khói được sinh ra trong quá trình hàn hàn MMA và FCAW (hàn hồ quang và dây) Tỷ lệ khỏi sinh ra nhiều hơn do thiêu đốt lớp thuốc bảo vệ và que hàn hơn là từ vật hàn Hàn khí nồng độ khói sinh ra sẽ nhiều từ vật hàn Các phân tử này ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 17 có kích thước khoảng từ 0.01 – 1 micron Những phân tử này gây tính độc hại cho công nhân rất cao Các phân tử càng bé thì càng gây nhiều nguy hiểm hơn

2.1.2 Nguyên nhân gây nguy hiểm từ khói hàn

Hình 2.2 Các phân tử nhỏ từ khói hàn

Các phân tử khói hàn trong khoảng dưới 0.01 – 1 micron tại nguồn và 1-2 micron ở vùng thở của công nhân Kích thước những phân tử này sẽ gây ảnh hưởng tới hệ hô hấp Những phân tử lớn hơn 5 micron sẽ ngưng tụ trên đường hô hấp, còn các phân tử từ 0.1-5 micron sẽ đi theo đường vào phổi và ngưng tụ ở đó Những căn bệnh có nguy cơ mắc phải nếu công nhân nếu tiếp xúc với khói hàn nhiều như: viêm phê quan, viêm phổi, ung thư phối, hen suyễn, một số bệnh về mắt, da

Những phân tử khói hàn đủ nhỏ để có thể đi vào và ngưng tụ ở trên phổi

Theo thời gian nó sẽ có thể ảnh hưởng đến dòng máu Theo phân tích, khói hàn từ hàn MMA và FCAW có chứa một lượng khá lớn Crôm (VI) và Mangan, Niken và một vài nguyên tố khác Thép không gỉ chứa một lượng Cr khoảng 10.5% Trong lĩnh vực hàn cắt kim loại và gia công cơ khí thì chất gây độc hại nhất mà chúng ta cần quan tâm là Crôm hóa trị VI, sau đó là Mangan, Pb Những khí này thực sự rất nguy hiểm và ảnh hưởng rất nhiều cho sức khỏe

2.1.3 Tác động đối với sức khoẻ con người

Hình 2.3 Tác động đối với sức khoẻ con người

Tiếp xúc với khói, hơi và khí hàn gây các triệu chứng cấp tính như kích ứng mắt, mũi họng, chóng mặt, buồn nôn Người lao động khi gặp phải các triệu chứng trên cần rời khỏi xưởng ngay lập tức, di chuyển ra nơi thoáng khí và tìm đến phòng y tế để có hướng xử trí thích hợp ~ 1 K Tiếp xúc kéo dài với khói hàn có thể gây ra tổn thương đường hô hấp và các bệnh khác như ung thư phổi, ung thư thanh quản và 2

N các bệnh đường tiết niệu khác Khói hàn có thể gây sốt hơi kim loại, loét dạ dày, tổn thương thận và hệ thống thần kinh Tiếp xúc kéo dài với Mangan có thể gây ra các triệu chứng giống bệnh Parkinson Cadmium trong khói hàn có thể gây tử vong trong thời gian ngắn

Các loại khí như heli, argon và cacbon dioxit có thể gây ngạt thở trong không gian kín, đặc biệt là cacbon monoxit sinh ra trong quá trình hàn Bên cạnh đó, việc hàn còn tạo ra Cr(VI) từ crom trong thép không gỉ Cr(VI) là một chất rất độc, có thể gây hại cho mắt, da, mũi, họng và phổi, đồng thời là tác nhân gây ung thư Giới hạn tiếp xúc cho phép của Cr(VI) theo OSHA là 5 µg/m3.

2.1.4 Cách phòng tránh tác hại của khói hàn

Hình 2.4 Cách phòng tránh tác hại của khói hàn

Việc ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng khiến cho việc chăm sóc mắt và hệ hô hấp trở nên vô cùng quan trọng Thiếu sự bảo vệ và điều trị kịp thời có thể gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Vì vậy, hãy bảo vệ sức khỏe của bạn bắt đầu từ hôm nay Việc chăm sóc sức khỏe không chỉ bảo vệ bản thân bạn mà còn bảo vệ cả những người thân yêu xung quanh Tránh hàn tại các địa điểm gần chất tẩy dầu mỡ, sơn hoặc hóa chất độc hại để bảo vệ sức khỏe của bạn và những người xung quanh.

Nhiệt độ cao và tia hồ quang có thể làm bay hơi hóa chất gây kích ứng và độc hại cho người lao động

Dưới đây là một số phương pháp phòng tránh:

Cần làm sạch các kim loại được mạ trên bề mặt như kẽm, chì, cadmium Ngoài ra nên loại bỏ lượng dung môi và sơn trên bề mặt kim loại trước khi hàn

Để đảm bảo an toàn khi hàn, hãy sử dụng vật liệu độn ít độc hại và điện cực hàn giảm thiểu lượng khí độc phóng thích Ngoài ra, trang bị đầy đủ quần áo bảo hộ, bao gồm găng tay, kính hàn, khẩu trang và mặt nạ bán che mặt để ngăn chặn tiếp xúc với tia UV, tia lửa và khí độc sinh ra trong quá trình hàn.

Sử dụng hệ thống thông gió cục bộ để đảm bảo không khí trong khu vực hàn được lưu thông tốt

Làm sạch và bảo dưỡng hệ thống thông gió định kỳ Trong các phương pháp trên thì phương pháp sử dụng hệ thống thông gió là tối ưu nhất

Khi sử dụng hệ thống thông gió không chỉ người thợ hàn có được bầu không khí làm việc trong lành mà cả những người đồng nghiệp xung quanh cũng có được một bầu không khí trong lành để làm việc

S Ự HÌNH THÀNH KHÓI HÀN

Các phân tử khói hàn được hình thành chính từ sự bay hơi của kim loại và của các chất hàn khi nóng chảy khi nguôi đi những hơi nay sẽ ngưng tụ và phản ứng với oxy trong khí quyển hình thành nên các phân tử nhỏ mịn (fine particles) Khoảng 90% khói sinh ra từ chất bị thiêu đốt Khói sinh ra cũng khác nhau trong các quá trình hàn: hàn MMA VÀ FCAW tỉ lệ khói sinh ra nhiều do thiêu đốt lớp thuốc bảo vệ và que hàn hơn là từ vật hàn Hàn khí nồng độkhói sinh ra nhiều từ vật hàn Các phân tử này có kích thước từ 0.01 – 1 micron Những phân tử này có tính độc hại cho công nhân rất cao Các

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 20 phân tử càng bé thì càng nguy hiểm hơn Các khí khác sinh ra trong quá trình hàn cũng nguy hiểm nếu không được thông gió nhà xưởng an toàn

Phân tử khói hàn trong khoảng dưới 0.01 đến trên 1 micron tại nguồn và 1- 2 micron ở vùng thở của công nhân Kích thước các phân tử này có ảnh hưởng đến hệ hô hấp Phân tử lớn hơn 5 micron sẽ được ngưng tụ trên đường hô hấp, những phân tử từ 0.1- 5 micron sẽ đi vào phổi và ngưng tụ ở đó.

Ả NH HƯỞNG KHÓI HÀN

Quá trình hàn sinh ra các hạt nhỏ li ti bị phát tán vào không khí, tùy thuộc vào kích cỡ của các hạt này mà thời gian tồn tại của chúng trong không khí và khả năng thâm nhập vào sâu trong cơ thể con người là khác nhau.

Ả NH HƯỞNG KHÓI HÀN ĐẾN CON NGƯỜI

Những yếu tố ảnh hưởng đến sự tiếp xúc với hơi khí hàn của người lao động:

- Loại quy trình hàn - Kim loại cơ bản và kim loại phụ được sử dụng - Thành phần que hàn

- Khu vực hàn (không gian kín hay thoáng khí)

- Xưởng hàn có sử đụng các thiết bị thông gió hay không Các hạt có kích cỡ trên 100micromet không tồn tại lâu trong không khí thường sẽ rơi xuống xung quang vũng hàn ngay sau khi bị phát tán vào không khí

- Các hạt có kích cỡ từ 30 micromet đến 100 micromet tồn tại không lâu trong không khí, chúng ta có thể hít phải xong nó sẽ bị lọc bởi màng nhày ở mũi

- Các hạt có kích cỡ từ 5 đến 30 micromet dễ dàng thoát qua được hệ thống lọc tại mũi, và vào được khí quản tuy nhiên chúng sẽ bị giữ lại bởi các các hệ thống lọc của cơ thể tại đây

- Các hạt có kích cỡ dưới 5 micromet tồn tại lâu trong không khí và khi chúng ta hít phải chúng có thể xâm nhập được đến các túi khí nằm tại phổi Tại đây chúng ta sẽ khó loại bỏ chúng ra khỏi cơ thể việc loại bỏ bằng các cơ chế sinh học tự nhiên chỉ diễn ra từ từ

Vì cơ thể con người phải liên tục hô hấp, hít một lượng lớn không khí qua phổi mỗi ngày, chỉ một lượng nhỏ chất độc hại trong không khí cũng có thể gây ra vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe Do đó, khi hàn, cần quan tâm đến việc tính toán, thiết kế, chế tạo cabin và hệ thống hút khói hàn để đảm bảo sức khỏe cho người lao động.

- Các bệnh mang lại cho công nhân nếu tiếp xúc với khói hàn nhiều: Viêm phê quảng, viêm phổi, hen suyễn, ung thư phổi, các bệnh về mắt, về da…Nguyên nhân nguy hiểm từ khói hàn.Những phân tử khói hàn đủ nhỏ để đi vào và ngưng tụ trên phổi theo thời gian các phân tử này sẽ ảnh hưởng tới dòng máu Các khói hàn từ MMA và FCAW thường chứa một lượng rất lớn Crôm (VI) và mangan, niken và một số nguyên tố khác

Thép không rỉ chứa một lược Cr khảng 10.5% Giới hạn nồng độ Cr(VI), mangan và niken ở Mỹ được giới hạn thấp theo OSHA

Tác động tới sức khoẻ người lao động khi hít phải khí hàn

- Tiếp xúc với khói, hơi và khí hàn gây các triệu chứng cấp tính như kích ứng mắt, mũi họng, chóng mặt, buồn nôn Người lao động khi gặp phải các triệu chứng trên cần rời khỏi xưởng ngay lập tức, di chuyển ra nơi thoáng khí và tìm đến phòng y tế để có hướng xử trí thích hợp

Tiếp xúc lâu dài với khói hàn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, đặc biệt là hệ hô hấp Phơi nhiễm với khói hàn làm tăng nguy cơ mắc các bệnh đường hô hấp như viêm phế quản mãn tính, hen suyễn và bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính Nghiêm trọng hơn, khói hàn còn chứa các chất gây ung thư, làm tăng đáng kể nguy cơ ung thư phổi và ung thư thanh quản Ngoài ra, tiếp xúc với khói hàn cũng có thể gây hại cho hệ tiết niệu, dẫn đến các bệnh như viêm bàng quang và suy thận.

- Khói hàn có thể gây sốt hơi kim loại, loét dạ dày, tổn thương thận và hệ thống thần kinh Tiếp xúc kéo dài với Mangan có thể gây ra các triệu chứng giống bệnh Parkinson Cadmium trong khói hàn có thể gây tử vong trong thời gian ngắn

- Các loại khí Heli, Argon và Cacbon dioxit còn có thể gây ngưng thở Đặc biệt là khi xưởng hàn bị giới hạn trong không gian kín, khí Carbon monoxit hình thành có thể gây tử vong cho người lao động

- Ngoài ra trong quá trình hàn, Crom kim loại được chuyển đổi sang trạng thái

Cr(VI) Crom là thành phần của thép không gỉ, hợp kim không màu, kim loại mạ Crom và là thành phần của một số vật liệu hàn Khí Cr(VI) rất độc và có thể làm tổn thương mắt, da, mũi, họng, phổi và là nguyên nhân gây ung thư Giới hạn tiếp xúc cho phép của Cr(VI) (PEL) theo OSHA là 5 μg /m3.

Ả NH HƯỞNG KHÓI HÀN ĐẾN MÔI TRƯỜNG

Khói hàn có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường và sức khỏe con người

- Ô nhiễm không khí: Khói hàn thường chứa các hạt bụi kim loại và hợp chất hóa học từ quá trình hàn Những hạt và chất này, khi bị giải phóng vào không khí, có thể tạo ra ô nhiễm không khí Đặc biệt, kim loại như mangan, chromium, nickel có thể có ảnh hưởng đến chất lượng không khí

- Rủi ro ô nhiễm nước: Nước cũng có thể bị ô nhiễm nếu các chất từ khói hàn rơi vào môi trường nước, chẳng hạn như ao, sông hoặc hồ

Nguy cơ độc tố đối với hệ sinh thái: Các chất thải từ khói hàn có thể tác động tiêu cực đến động vật, thực vật và hệ sinh thái nói chung Ô nhiễm môi trường nghiêm trọng có thể gây tổn hại cho cả hệ sinh thái nước và đất, đe dọa sự đa dạng sinh học và sức khỏe của các hệ thống tự nhiên.

Hình 2.5.Ảnh hưởng khói hàn đến môi trường

− Các chất mà khi hàn sinh ra + Beryllium Cadmium Oxides Chromium + Copper Fluorides Iron Oxide

+ Lead Manganese Molybdenum + Nickel Vanadium Zinc Oxides + Carbon Monoxide Hydrogen Fluoride + Nitrogen Oxide Ozone

Ả NH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG HỒ QUANG

Ánh sáng hồ quang có thể gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến môi trường và sức khỏe con người, đặc biệt là ánh sáng có bước sóng ngắn và cường độ cao.

- Ảnh hưởng đối với môi trường:

+ Thực vật: Ánh sáng hồ quang có thể ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây cỏ và cây trồng, có thể thay đổi quy trình sinh học và phát triển của chúng

+ Động vật: Các loài động vật cũng có thể phản ứng với thay đổi ánh sáng, đặc biệt là trong việc kiếm thức ăn và điều chỉnh chu kỳ sinh học của chúng

- Ảnh hưởng đối với sức khỏe con người:

Mắt và tâm thần: Các tia bức xạ tia cực tím gây thương tổn đến bề mặt và màng nhầy của kết mạc Người ta thường gọi thương tổn này với nhiều tên khác nhau nhưng gọi chung là “Arc Eye” – Viêm kết mạc

Các triệu chứng cho bệnh tổn thương này gồm:Cảm giác đau ở trong mắt: với trường hợp năng có thể gây cảm giác đau dữ dội.Đỏ mắt và chảy nước mắt.Cảm giác có “cát trong mắt”.Nhạy cảm với ánh sáng bất thường, sợ ánh sáng.Để gây ra tình trạng bệnh viêm kết mạc này tùy thuộc vào các yếu tố khi tiếp xúc với hồ quang hàn như: cường độ bức xạ, khoảng cách từ hồ quan hàn đến mắt, góc mà bức xạ đi vào mắt, thời gian tiếp xúc với hồ quang hàn….Nhiều người nghĩ rằng chỉ tiếp xúc thoáng ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 23 qua với hồ quan hàn vài giây không ảnh hưởng gì đến mắt thì đã sai lầm Nếu chỉ tiếp xúc trong vài giây với cường độ tia cực tím lớn cũng có thể gây ra tình trạng

"Mắt hình vòng cung" là một triệu chứng thường gặp ở người tiếp xúc với hồ quang hàn Tuy nhiên, triệu chứng này không xuất hiện ngay mà thường xuất hiện vài giờ sau khi tiếp xúc Vì vậy, nhiều thợ hàn có thể không nhận ra vấn đề cho đến khi nghỉ ngơi và bắt đầu biểu hiện các triệu chứng.

Nhiều người thợ hàn vì quá trình làm việc sinh nhiệt lớn nên cảm thấy nóng và thường cởi quần áo bảo hộ trong quá trình làm việc và chỉ tập trung bảo vệ vùng mắt

Tuy nhiên điều này có thể gây ra các mối nguy hiểm nghiêm trọng.Các tia cực tím trong hồ quang hàn có thể đốt cháy da của bạn nếu không được bảo vệ giống như tia cực tím trong ánh sáng mặt trời Nếu tiếp xúc lâu dài rất có thể sẽ gây ra ung thư da

Các lớp hoàn thiện bề mặt hoặc màu sơn nhất định có thể làm giảm lượng bức xạ tia UV đến cơ thể con người Do đó hãy mặc những đồ bảo hộ chuyên dụng để bảo vệ cơ thể và sức khỏe của bạn khi làm việc với hồ quang hàn

Có một điều khá may mắn là tia hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy phát sinh trong quá trình hồ quang hàn ít ảnh hưởng đến da

Rối loạn giấc ngủ: Ánh sáng hồ quang có thể làm gián đoạn chu kỳ tự nhiên của giấc ngủ, đặc biệt là ánh sáng từ thiết bị điện tử vào buổi tối

Hình 2.6 Ảnh hưởng của ánh sáng hồ quang đến mắt và da

T HUỐC HÀN

Thuốc hàn là một chất hay hợp chất được sử dụng trong quá trình hàn để bảo vệ kim loại khỏi sự ô nhiễm và giúp tạo ra mối hàn chất lượng Các loại thuốc hàn thường chứa các thành phần như flux (chất tạo dầu), chất làm dịu nhiệt, và các chất khác như mangan, chì, hoặc borax Flux giúp làm sạch bề mặt kim loại, loại bỏ oxit và dầu mỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho mối hàn

Việc chọn lựa đúng loại thuốc hàn phù hợp với loại kim loại và quy trình hàn là quan trọng để đảm bảo độ bền và chất lượng của mối hàn

Thuốc hàn là một chất chuyên dùng được cấu tạo gồm chất tạo khí, chất tạo xỉ, hợp kim và nhiều loại chất khác, hỗ trợ quá trình hàn, nâng cao chất lượng trước khi hàn và đảm bảo về tính thẩm mỹ Lớp thuốc này sẽ được bọc bên ngoài phần que hàn Que hàn nóng chảy có lớp thuốc bọc sử dụng khi có tác dụng nhiệt, sau đó nóng chảy và tạo thành vết hàn đẹp

Loại thuốc này được phân loại như sau:

Thuốc hàn dạng nung chảy: Thuốc hàn dạng nung chảy thường được gọi là

"thuốc hàn nung chảy" hoặc "thuốc hàn tự nhiên." Đây là loại thuốc hàn chứa flux (chất tạo dầu) có khả năng nung chảy ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ nung của kim loại cơ bản.Khi áp dụng nhiệt độ hàn, thuốc hàn dạng nung chảy tan chảy và tạo ra flux để làm sạch bề mặt kim loại, loại bỏ oxit, và tạo điều kiện tốt cho mối hàn Điều này giúp cải thiện khả năng mối hàn và giảm nguy cơ xuất hiện khuyết tật trong mối hàn.Sử dụng ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

SVTH:Nông Đức Hậu- Dương Quốc Toan-Võ Xuân Trường GVHD: ThS Hoàng Trọng Hiếu 25 thuốc hàn dạng nung chảy thường làm giảm cần thiết của các công đoạn làm sạch trước hàn và cung cấp một phương tiện hiệu quả để bảo vệ mối hàn khỏi ô nhiễm

Các loại thuốc hàn nung chảy có thể chứa các chất độc hại khác nhau tùy thuộc vào thành phần cụ thể của từng loại Một số chất độc hại có thể tìm thấy trong thuốc hàn bao gồm:

- Chì (Lead): Một số loại thuốc hàn có thể chứa chì, và việc tiếp xúc với chì có thể gây nguy cơ độc hại cho sức khỏe

- Fluoride: Một số thuốc hàn chứa fluoride, và việc hít phải khói từ quá trình hàn có thể tạo ra hơi fluoride có thể gây hại cho sức khỏe

- Mangan: Mangan là một kim loại thường xuất hiện trong một số thuốc hàn, và tiếp xúc lâu dài có thể gây nguy cơ nhiễm mangan

Việc sử dụng thuốc hàn đòi hỏi sự cẩn trọng và việc đọc kỹ thông tin sản phẩm để biết thành phần cụ thể Để bảo vệ sức khỏe, người làm việc nên sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân và làm việc trong môi trường có hệ thống thông gió tốt

Hình 2.8 Thuốc hàn dạng nung chảy

Thuốc hàng dạng gốm; Thuốc hàn dạng gốm, thường được gọi là "flux cố định" hoặc "gốm chống nung chảy," là loại flux có thể nằm trực tiếp trên bề mặt của que hàn Khi que hàn được nung, flux trong lớp gốm này bắt đầu hoạt động để làm sạch bề mặt kim loại, loại bỏ oxit và dầu mỡ, và tạo điều kiện tốt cho mối hàn

Thuốc hàn dạng gốm thường không chứa chì hay các chất độc hại lớn, điều này có lợi cho an toàn sức khỏe Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu yếu tố an toàn cao, như trong ngành thực phẩm và y tế

Thuốc hàn dạng gốm thường được thiết kế để giảm thiểu chất độc hại và đôi khi được xem là một lựa chọn an toàn hơn so với một số loại khác Tuy nhiên, cụ thể về thành phần chất độc hại phụ thuộc vào từng sản phẩm cụ thể và nhà sản xuất

Một số chất độc hại có thể xuất hiện trong thuốc hàn dạng gốm bao gồm:

- Fluoride: Một số loại flux có thể chứa fluoride, và việc hít phải khói từ quá trình hàn có thể tạo ra hơi fluoride có thể gây hại cho sức khỏe

Silica (Silíc dioxit) có thể có mặt trong que hàn gốm Hít phải lượng lớn silica có thể gây ra vấn đề về đường hô hấp Do đó, cần phải hết sức cẩn thận khi sử dụng que hàn gốm để tránh các nguy cơ sức khỏe liên quan.

Thuốc hàn dạng thêu kết:

Thuốc hàn dạng thêu kết thường được gọi là "flux hàn dạng thêu kết" hoặc "flux hàn dạng bột." Đây là loại flux được chứa trong bột hoặc hạt nhỏ và thường được thêu kết trực tiếp vào que hàn hoặc bề mặt kim loại trước khi hàn

Các tính chất của thuốc hàn dạng thêu kết thường phụ thuộc vào loại flux và thành phần cụ thể Flux này có vai trò làm sạch bề mặt kim loại, loại bỏ oxit và dầu mỡ, và tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình hàn

Thuốc hàn dạng thêu kết có thể được thiết kế để giảm thiểu chất độc hại, và nhiều lựa chọn hiện đại hướng tới an toàn sức khỏe Cụ thể về thành phần không độc hại phụ thuộc vào từng sản phẩm cụ thể và nhà sản xuất

Một số chất không độc hại mà thuốc hàn dạng thêu kết có thể chứa bao gồm:

- Không chứa chì: Nhiều loại flux hiện đại được thiết kế để không chứa chì, giảm thiểu rủi ro về độc tố chì cho người làm việc

- Flux không chứa fluoride: Một số sản phẩm flux có thể được thiết kế để giảm lượng fluoride, giảm nguy cơ hại cho sức khỏe đường hô hấp

- Không chứa kim loại nặng:** Một số loại flux có thể được đặc chế để không chứa các kim loại nặng độc hại như mangan

Hình 2.9 Thuốc hàn dạng thêu kế t

P HƯƠNG HƯỚNG

ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

- Tất cả khí hàn sẽ được hút tập trung vào các đường ống tại ngay vị trí từng máy, hướng về ống chính, qua quạt hút và đưa vào bộ lọc khí

- Trong các tâm lọc khí sẽ lọc 1 phần khí độc

- Sau khi được dẫn qua tấm lọc khí , dòng khí được đưa ra ngoài nhà xưởng

- Buồng hàn được chế tại từ nguyên liệu inox, composite hay thép mạ kẽm mục đích tạo khu vực riêng biêt cho thợ hàn và bộ phận hút khí tốt hơn

- Vì tại xưởng hàn, quá trình hàn sẽ tạo các tia lửa bắn ra, vì vậy có thể bắt vào ống và gây cháy nổ ngay tại xưởng Do đó, cần sử dụng các ống có cấu tạo đặc biệt không bắt lửa và khả năng đủ bền để hút được khí hàn

2.8.2 Đặc tính của khói hàn

Phân tử khói hàn trong khoảng dưới 0.01 đến trên 1 micron tại nguồn và 1- 2 micron ở vùng thở của công nhân

Vậy cần phải bảo vệ cơ thể như thế nào chống lại tác hại của khói hàn? Đeo mặt nạ khi hàn, thêm quạt thông gió để giảm thiểu độc hại cho người hàn: Để phòng chống hơi khí độc thì dùng mặt nạ, ngoài ra trong các điều kiện cụ thể cho phép chúng ta cũng có thể kết hợp với biện pháp thông gió hoặc không dùng khi nồng độ các chất gây hại ở mức cho phép, để dùng mo hàn và kính hàn một cách thuận tiện không gây khó khăn hay cản trở quá trình làm việc, để có được điều kiện làm việc như vậy người ta thường dùng các giải pháp thông gió để cải tạo môi trường khí (không phải môi trường tự nhiên) như là quạt, chụp hút mỗi loại đều có ưu và nhược điểm của nó

Một số hướng xử lý khi bị đau mắt do nhiễm khói hàn

Nếu nguyên nhân là ô nhiễm không khí, dị ứng, tác nhân vật lý hay hóa học thì tốt nhất, bạn nên tránh tiếp cận với các nguyên nhân này như đeo kính sậm màu khi ra nắng, tránh nơi ô nhiễm, bụi bặm nhiều khói hay bơi trong hồ có nhiều Clor Sau đó, bạn nên dùng thuốc nhỏ mắt chứa chất làm giảm các triệu chứng ngứa, đỏ mắt, không nên dùng tay dụi mắt vì điều đó có thể làm mắt đau nặng hơn

Nếu nhiễm trùng nặng do khí từ hồ quang lớn thì bạn nên chườm đá lạnh cho mắt dịu lại rồi dùng thuốc nhỏ mắt cho sạch khí bụi, nếu không đỡ thì phải đi khám bác sĩ chuyên khoa để điều trị kịp thời

Sống trong môi trường ngày càng ô nhiễm, mắt càng cần chăm sóc kỹ hơn Nếu không, mắt sẽ rất dễ bị viêm nhiễm, có thể còn dẫn đến tổn thương củng mạc, viêm kết mạc hay loét giác mạc

Những cách xử lý trên chỉ là chữ bệnh chứ không phải là phòng bệnh cho nên việc thiết kế và chế tạo máy hút khói hàn rất cần thiết ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CABIN HÀN, TAY HÀN ĐA NĂNG VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BUỒNG HÀN

Hình 3.4 Thợ hàn ngồi trên ghế làm việc

Tư thế hàn có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn ghế ngồi khi thực hiện quy trình hàn Ghế ngồi phải hỗ trợ tư thế làm việc thoải mái và an toàn, đặc biệt là khi hàn một thời gian dài Lựa chọn ghế ngồi phù hợp không chỉ giúp tăng cường thoải mái và an toàn trong quá trình hàn mà còn giảm nguy cơ chấn thương và mệt mỏi từ việc làm việc lâu dài Để thuận tiện cho việc chế tạo, cũng như việc sử dụng cho người lao động Hệ thống nâng của ghế được sử dụng theo cơ cấu vít me đai ốc để phù hợp với chiều cao làm việc cho phù hợp với chiều cao của từng người Để thuận tiện cho việc tính toán giả thiết các thông số sau ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

+ Khối lượng của người là 60kg

+ Chọn hệ số ma sát lăn: 𝜇 𝑙 = (0,05) + Chọn bước vít 𝑝 𝑠 = 12,5(𝑚𝑚) + Số mối ren: z1 = 2

- Trọng lực tác dụng lên trục vít

P = mg = 60.10 = 600 (N) - Lực ma sát tác dụng lên trục vít

𝐹 𝑚𝑠𝑣 = 𝑚𝑔𝜇 𝑙 = 60.10.0,05 = 30 (𝑁) - Tổng lực tác dụng lên trục trục vít

Các thông số cơ bản hình học của trục vít ( trang 302 [2]):

+ Đường kính trong ta chọn d1 = 12,5 (mm)

+ Chiều cao biên dạng h = d1.0,5 = 12,5.0,5 = 6,25 (mm) + Đường kính trung bình d2 = d1 + h = 12,5 + 6,25 = 18,75 (mm) + Đường kính ngoài d = d2 + h = 18,75 + 6,25 = 25 (mm)

+ Góc nâng vít ren, theo công thức 8.1 trang 302 [2]

+ Hệ số ma sát tương đương, theo công thức 17.5 trang 572 [2] f ’ =1,15f = 1,15 0,13 = 0,1495 Với f=0,13 (trang bảng 8.1 trang 303 [2])

𝜌 ′ = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔(𝑓 ′ ) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔(0,1495) = 8,5(°) + Moment xoắn trên trục vít

2 𝑡𝑔(23° + 8,5°) = 3543,75(𝑁𝑚𝑚) - Kiểm nghiệm trục vít theo độ bền, theo công thức 8.11 trang 306 [2]

Với 𝜎 𝑐ℎ = 67 (𝑀𝑃𝑎) Kết luận: Vậy trục vít với đường kính đã chọn đủ bền

Dựa vào số liệu đã tính ở trên, ta chọn bộ vít me - đai ốc bi có ký hiệu SFH02510- 3.8 có đường kính ngoài 25(mm)

Hình 3.5 Catalog tra trục vít ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Hình 3.6 Thiết kế 2D và 3D của ghế ngồi thao tác

Hình 3.7 Mô phỏng ứng suất của ghế thao tác

Theo mô phỏng ta có thể thấy phần biến dạng nhiều nhất là ngoài biên của vành ghế, tuy nhiên phần biến dạng này vẫn nằm trong giới hạn cho phép Nên ghế đạt được yêu cầu của thiết kế

Ghế ngồi khi hoàn thiện:

Hình 3.8 Ghế ngồi khi hoàn thiện 3.1.2 Tính toán rèm che Để ngăn chặn ảnh hưởng khói hàn đến môi trường bên ngoài cabin thì cần có hệ thống rèm che cửa Các chật liệu làm mẫu rèm che cửa ngăn khói

Nó là vải thủy tinh với 2 mặt được phủ lớp cao su silicone chống lửa, chống cháy

Loại vải này được lựa chọn sử dụng bởi thành phần của nó không chứa các chất thuộc nhóm halogen hoặc chứa hidro, là hai chất dễ bắt lửa và có nguy cơ gây cháy tiềm ẩn

Màu sắc thông dụng của mẫu vải này là màu đỏ, màu ghi và màu trắng ngà

❖ Chất liệu vải sợi gốm ceramic Đây là loại vải được dệt từ sợi gốm ceramic và được gia cố bằng sợi thủy tinh và dây thép Nó không mùi và có khả năng chịu nhiệt tốt lên tới 3000 độ C Loại vải này có màu kem, chúng được sử dụng làm rèm ngăn khói và ngăn cháy ở các nhà máy công nghiệp nặng có chứa những lò nung hoạt động ở nhiệt độ cao

Rèm vải thủy tinh tráng nhôm, tráng bạc được làm từ sợi thủy tinh phủ lớp nhôm hoặc bạc liên kết bằng chất keo siêu dính Nhờ vậy, chất liệu này vừa mềm mại, bền bỉ vừa có khả năng chống cháy hiệu quả.

❖ Yêu cầu của rèm che khói

- Rèm có độ bền cao, khả năng hoạt động linh hoạt

- Chi phí lắp đặt và sửa chửa thấp

- Tác dụng ngăn khói hiệu quả để tránh tác động đến môi trường ngoài cabin ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

3.1.3 Thiết kế khung của cabin

Hình 3.10 Thiết kế 2D khung của Cabin Để dễ dàng cho việc thiết kế cũng như thi công, khung Cabin được cấu tạo từ các thanh sắt hộp và sau đó có che kín bên ngoài bên tôn Khung được thiết kế đơn giản nhưng đầy chắc chắn, cũng như tạo ra một không gian thỏa mải cho người lao động bên trong Cabin

Khung có thể tháo lắm dễ dàng nhờ các bản lề tháo lắp đa năng rất thuận tiện cho việc di chuyển

Hình 3.11 Khung cabin có thể tháo lắp dễ dàng

3.1.4 Thiết kế bàn làm việc

1 Khu vực hàn khí 2 Khu vực hàn để phôi theo chiều ngang 3 Khu vực hàn để phôi theo chiều dọc 4 Chỗ móc búa, kìm, tay hàn

5 ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Bàn làm việc tối giản nhưng tiện dụng, có thêm ngăn kéo đựng xỉ hàn và đầu que hàn thừa Ngoài ra, bàn còn có nhiều vị trí để các thiết bị hàn khác, tạo không gian làm việc ngăn nắp và hiệu quả cho công nhân.

Bàn làm việc sau khi hoàn thiện:

Hình 3.13 Bàn làm việc sau khi hoàn thiện

Hình 3.14 Thiết kế 2D và 3D tay kẹp

Một phần quan trọng của hệ thống là tay kẹp, dùng để gá các chi tiết cần phải hàn lại với nhau giúp tăng hiệu quả và tính chính xác trong công việc cũng như nâng cao năng suất cho người lao động

Một vài tư thế hàn phổ biến cần sử dụng đến tay kẹp đa năng:

Hình 3.18 Tư thế hàn 3g ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Tay kẹp sau khi hoàn thiện:

Hình 3.22 Tay kẹp sau khi hoàn thiện

3.1.5 Thiết kế bảng điện, mạch điện

− Dây điện chất liệu đồng lõi 1mm có vỏ cách điện bằng nhựa Nguồn điện cấp vào là nguồn AC 120v, sẽ được nối trực tiếp với aptomat sau đó qua 2 công tắc bóng đèn và công tắc quạt hút, cuối cùng là nối với ổ cắm nhằm mục đích sử dụng cho máy hàn

Mạch điện nguồn được nối song song với bóng đèn, quạt hút và ổ cắm 3 chấu ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Aptomat có tác dụng tự ngắt điện khi sảy ra cháy nổ hoặc quá tải điện nên rất an toàn cho người sử dụng

Hình 3.23 Thiết kế 3D bảng điện nối với quạt và bóng đèn

Hình 3.24 Sơ đồ mạch điện

Hình 3.25 Bảng điện sau khi hoàn thiện

T ÍNH TOÁN HỆ THỐNG HÚT KHÓI

Hình 3.26 Thiết kế 3D hệ thống hút khói

3.2.1 Yêu cầu của hệ thống hút khói

Trong cabin hàn có một khoảng không gian xác định, do đó trong quá trình làm việc có sự tích tụ nhiệt, ẩm, khói bụi và các chất độc hại thì sau một thời gian, các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí ở đó sẽ biến động, nhiều khi vượt quá giới hạn cho phép Để ngăn cản sự tích tụ nhiệt, ẩm hoặc các chất độc hại từ khói hàn thì cần phải thay thế liên tục lượng không khí đã bị ô nhiễm bằng một lượng không khí tươi mát lấy từ môi trường bên ngoài Mục đích để bảo vệ sinh khỏe của người lao động, góp phần nâng cao năng suất làm việc, tạo ra môi trường làm việc tốt Vì vậy hệ thống hút khói của chúng ta cần có những yêu cầu sau

- Hút được toàn bộ khói bụi từ quán trình hàn của công nhân

- Hệ thống phải đảm bảo tính bền lâu dài và giá thành vừa phải

- Các thiết bị của hệ thống phải vận hành đơn giản và dễ dàng tìm kiếm thay thế khi bảo hành trang thiết bị

3.2.2 Tính nhiệt lượng tỏa ra Q

❖ Tính nhiệt lượng tỏa ra từ máy hàn Q 1

Ta chọn máy hàn điện tử MIG có các thông số kĩ thuật sau

- Điện áp nguồn : 160 -240 V - Tần số: 50/60Hz

- Công suất: 4,2kW - Cường độ dòng điện ra: 30-145A - Hiệu suất : 85%

Ta có Q 1 N K K dc tt dt 1 1 K T

- Ndc= 4,2 kW Công suất của máy hàn - Ktt = 0,88 Hệ số phụ tải của máy - Kdt= 1 Hệ số đồng thời của máy - KT= 1 Hệ số thải nhiệt

-  = 0,85Hiệu suất làm việc của động cơ ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Vậy nhiệt lượng tỏa ra từ máy hàn

❖ Tính nhiệt lượng tỏa ra từ đèn chiếu sáng Q 2

Vì trong môi trường làm việc là cabin không gian hẹp và tối, nên để tăng độ sáng thuận tiện cho quá trình làm việc nên sẽ lắp thêm bóng đèn cho cabin Lấy theo tiêu chuẩn chiếu sáng 10 W/m 2 diện tích Ta chọn bóng công suất 10W

❖ Tính nhiệt lượng tỏa ra từ người Q 3

Nhiệt tỏa ra từ người lao động thay đổi theo điều kiện khí hậu, môi trường lao động, thể trạng cũng như giới tính

Nhiệt tỏa ra từ người được tính theo công thức sau

- q: nhiệt tỏa ra từ một người, xét nhiệt độ khoảng 25 0 C thì nhiệt tỏa ra từ một người lao động khoảng 170 W

- n: số người lao động trong cabin, n=1 Vậy Q3=n.q0 W Ta có tổng nhiệt lượng tỏa ra

3.2.3 Tính lượng ẩm do người tỏa ra

Lượng ẩm do người tỏa ra được xác định theo công thức sau

- n: số người lao động trong cabin, n=1 - qn: là lượng ẩm toản ra từ một người, xét nhiệt độ khoảng 25 0 C thì nhiệt tỏa ra từ một người lao động khoảng 200 g/h

3.2.4 Tính lượng khói tỏa ra trong quá trình hàn

Trong đó - t là thời gian mỗi lần hàn, xét thời gian hàn t=0,5 giờ - k là lượng khói hàn thải ra, tra bảng chọn k = 400 g/h Vậy G= k.t = 400.0,5= 200 (g/h)

3.2.5 Xác định lưu lượng cần thiết

❖ Lưu lượng cần thiết để giải nhiệt lượng Q

- G: Là lưu lượng cần thiết để khử lượng nhiệt Q (g/h) - Q: Là lượng nhiệt tỏa ra

- IR : làenthapi của không khí bên trong cabin lúc làm việc tR= 30 0 C

- IV : làenthapi của không khí bên trong ngoài cabin lúc làm việc tV= 25 0 C

Tra bảng nước sôi và hơi nước bão hòa theo tR= 30 0 C

Thông thường độ ẩm của không khí khoảng 80%

Vậy IR= tR + (2500+2 tR).dR= 30+(2500+2.30).29 = 74,3 kJ/kg

Tra bảng nước sôi và hơi nước bão hòa theo tV= 25 0 C

Vậy IV= tV + (2500+2 tV) dV= 25+(2500+2.25).21,8 = 55,6 kJ/kg Ta có

❖ Lưu lượng cần thiết để khử lượng ẩm ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

Công thức tính lưu lượng khử lượng ẩm

- G: Là lưu lượng cần thiết để khử lượng ẩm W (g/h) - W: Là lượng ẩm do người tỏa ra

- dR: làđộ hơi nước của không khí ra (g/h) - dV: l làđộ hơi nước của không khí vào (g/h)

❖ Lưu lượng cần thiết để khử khói hàn Công thức tính lưu lượng khử khói hàn

Trong đó - G: Là lưu lượng cần thiết để khử khói hàn (m 3 /s) - G: Là lượng khói do quá trình hàn tỏa ra

- Ccp : Lànồng độ khói cho phép trong vùng làm việc (g/m 3 ) - C0 : Lànồng độ khói cho phép có trong không khí (g/m 3 ) Dựa vào bảng 3, trang 245 [1] ta chọn được Ccp = 1, C0 =0,5

Do chức năng khử nhiệt, khử ẩm và khử khói hàn là các chức năng riêng biệt của hệ thống thông gió Vì vậy, khi lựa chọn thông số để tính toán lưu lượng quạt hút, cần phải đáp ứng được cả 3 chức năng này Điều này có nghĩa là cần lựa chọn lưu lượng lớn nhất có thể đáp ứng đủ các chức năng trên.

Vậy ta sẽ có Qtt = L= 83,3 m 3 /h

Khi chọn loại quạt hút, cần chú ý sử dụng loại quạt cho thích hợp Ta chọn loại quạt ly tâm ( 100mmH2O Số vòng quay trục chính theo tính toán là:

= = Chọn theo số vòng quay tiêu chuẩn của máy là: nm= 1700 (vòng/phút) - Thời gian gia công

= = Bảng 4.4: Thông số chế độ cắt nguyên công 2

Bước gia công t (mm) n (v/p) S (mm/vòng) V(mm/p) Thời gian (p) ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

4.3.3 Nguyên công 3 4.3.3.1 Bước 1 mặt đầu a Chọn máy

- Thực hiện trên máy tiện vạn năng ký hiệu máy: 1K62 b Chọn dao

- Dùng dao tiện khoả mặt đầu có gắn thép gió HSS6542

- Dùng mũi khoan tâm là mũi khoan tâm đuôi trụ làm bằng vật liệu thép gió HSS6542 c Sơ đồ gá đặt

Chi tiết được định vị hạn chế 4 bậc tự do Mâm kẹp 3 chấu tự định tâp định vị 4 bậc tự do

- Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mâm kẹp

Hình 4.5: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 d Các bước gia công

Bước 1: Khoả mặt đầu Bước 2: Khoan lỗ tâm mặt đầu vừa tiện e Chế độ cắt

- Chiều sâu cắt: t = 0.5( mm) - Lượng chạy dao: s = 1.0 (mm/vg) bảng 5.63 trang 56 [3]

- Vận tốc cắt: v = 37 (m/ph) bảng 5.63 trang 56 [3]

- Số vòng quay trục chính:

Chọn số vòng quay cho máy nm = 600 (vg/ph) - Vận tốc cắt thực tế:

- Thời gian gia công cơ bản

Bước gia công t (mm) n (v/p) S (mm/vòng) V(mm/p) Thời gian (p)

Hình 4.6 : Sơ đồ gá đặt nguyên công 3

+ Chiều sâu cắt: 2,5mm + Lượng chạy dao: S= 0,8mm (Bảng 5-60-[53]-STCNCTM2) + Tốc độ cắt V= 106 (m/ph) (bảng 5-65-[57]-STCNCTM2)

=> Số vòng quay trục chính theo tính toán là: ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CABIN VÀ HỆ THỐNG HÚT KHÓI HÀN

= = Chọn theo số vòng quay tiêu chuẩn của máy là: nm= 1700 (vòng/phút) - Thời gian gia công

Bước gia công t (mm) n (v/p) S (mm/vòng) V(mm/p) Thời gian (p)

Trục được cố định trên hai khối V nhằm kiểm tra độ đồng tâm Một khối V được cố định và khối còn lại có thể di chuyển linh hoạt để phù hợp với chiều dài của trục Thiết bị này cho phép người dùng xác định chính xác mức độ đồng tâm của trục, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong các ứng dụng cơ khí.

- Có 2 đồng hồ so được đặt lên đế đồ gá và áp sát mặt vào thanh trượt, hai đồng hề so sẽ kiểm tra hai đường kính khác nhau của trục, trong đó một cái sẽ được làm chuẩn cho cái còn lại b) Kiểm tra độ đồng trục

Để kiểm tra độ đồng trục của các cổ trục, cần đặt trục lên khối V và dùng đầu đo của đồng hồ so sánh đặt vào cổ trục cần đo Hiệu số giữa hai chỉ số lớn nhất và nhỏ nhất khi quay trục đi một vòng quanh trục sẽ cho giá trị dao động dao động đó.

SẢN PHẨM SAU KHI HOÀN THIỆN

Quá trình hoàn thiện sản phẩm

Hình 5.1: Các hình ảnh trong quá trình thực hiện sản phẩm

Quạt khói sau khi hoàn thiện sản phẩm:

Hình 5.2: Quạt hút khói sau khi hoàn thiện

Hình 5.3: Quạt hút khói trong bản vẽ 3D

Do kinh phí hạn hẹp nên bản thiết kế hoàn thiện của quạt hút khói có đôi chút khác biệt so với bản thiết kế 3D ban đầu Nhóm thiết kế đã phải lược bỏ một số chi tiết không cần thiết để phù hợp với ngân sách hiện tại của dự án.

Tiêu đề	Tính toán, thiết kế, chế tạo cabin và hệ thống hút khói hàn
Tác giả	Nông Đức Hậu, Dương Quốc Toan, Võ Xuân Trường
Người hướng dẫn	ThS. Hoàng Trọng Hiếu
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật cơ khí
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	1,62 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[2] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 1). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006	Khác
[3] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 2). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006	Khác
[4] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 3). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006	Khác
[5] Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy. GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, Th.S Lưu Văn Nhang. NXBKHKT-2004	Khác
[6] Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006 [7] Alats Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006 [8] Sổ tay dung sai lắp ghép. Ninh Đức Tôn. NXBGD-2005	Khác
[9] Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ CTM. GS.TS Trần Văn Địch. NXB KHKT- 2006	Khác