Bài tập lớn cơ khí Đại cương Đề 19 chế tạo dầm thép chữ i

Chương 3: - Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã cho, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyêncông cơ bản trình bày tối thiểu

Hanoi University of Science & Technology School of Mechanical Engineering - oOo -

Bài tập lớn: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 19: Chế tạo dầm thép chữ I

Giảng viên hướng dẫn: ………

Họ và tên :

Mã sinh viên : Lớp

:

Hà Nội, 2024

PHỤ LỤC

Chương 1: - Giới thiệu chung về sản phẩm (trình bày tối thiểu 1 trang giấy không

tính các hình vẽ minh họa) bao gồm: Các đặc điểm cơ bản và ứng dụng của sảnphẩm trong thực tế

Chương 2: - Lựa chọn vật liệu chế tạo (một hoặc nhiều loại) 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, (trình bày tối thiểu 2 trang giấy không tính các hình vẽ minh họa)

Chương 3: - Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công

với sản phẩm cụ thể đã cho, tính toán thông số cắt gọt chính cho một số nguyêncông cơ bản (trình bày tối thiểu 2 trang giấy không tính các hình vẽ minh họa)

Chương 4: - Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã chọn (trình bày

tối thiểu 1 trang giấy không tính các hình vẽ minh họa)

Chương 5: - Kết luận (trình bày tối thiểu 1 trang giấy không tính các hình vẽ minh

họa)

Chương 1: Giới thiệu chung về dầm thép chữ I

1) Đặc điểm cơ bản của thép chữ I

+) Dầm là một trong những cấu kiện chịu lực chủ đạo của khung; dầm nhận tảitrọng từ sàn rồi truyền đến cột, vách rồi truyền xuống móng Đâm trọng khungchủ yếu là chịu uốn hoặc chịu cắt

+) Kết Cấu Dầm Thép là kết cấu được sử dụng rộng rãi nhờ có ưu điểm: cường

độ lớn, độ tin cậy cao, trọng lượng nhẹ, chịu lực tốt, cấu tạo tương đối đơn giản vàchi phí cũng không quá lớn, nên phù hợp với sản xuất công nghiệp

+) Dầm Thép chữ I là cấu kiện được sử dụng phổ biến bởi hiệu quả chịu uốnquanh trục khoẻ (trục có momen quán tính lớn) của nó Trong nhiều trường hợpdầm chịu tải trọng lệch tâm gây ra hiện tượng xoắn Giống như tất cả các tiết diện

hở khác, khả năng chống xoắn của dầm chữ I là rất kém Ngoài ra, ảnh hưởngtương tác giữa xoắn, kết hợp với uốn, kéo hoặc nén, cắt làm giảm đáng kể

+) Các yếu tố ngang của một dầm thép chữ I là mặt bích (Flange) và phần tử dọc

là "web"

+) Cán dầm chữ I, được hình thành bằng cách cán nóng , cán nguội hoặc ép đùn(tùy thuộc vào vật liệu) Dầm tấm , được hình thành bằng cách hàn (hoặc đôi khibắt vít hoặc tán ) tấm

+) Dầm chữ I thường được làm bằng thép kết cấu nhưng cũng có thể được hìnhthành từ nhôm hoặc các vật liệu khác Một loại phổ biến của dầm chữ I là dầm thépcán (RSJ) được chế tạo không chính xác như dầm thép gia cường Tiêu chuẩn Anh

và Châu Âucũng chỉ định Dầm phổ (UB) và Cột phổ (UC) Các mặt cắt này có các

mặt bích song song, trái ngược với độ dày khác nhau của các mặt bích RSJ hiếmkhi được cán tại Anh Mặt bích song song dễ dàng hơn để kết nối và loại bỏ nhucầu về vòng đệm giảm dần Các UC có chiều rộng và chiều sâu bằng nhau hoặcgần bằng nhau và phù hợp hơn với việc được định hướng theo chiều dọc để mangtải trọng dọc trục như cột trong xây dựng nhiều tầng, trong khi các UB sâu hơnđáng kể so với chiều rộng phù hợp hơn với tải trọng uốn như dầm các yếu tố trongcác tầng

- Các vấn đề: Mặc dù dầm chữ I là tuyệt vời cho uốn một chiều trong mặt phẳngsong song với “web”, chúng không thực hiện tốt trong uốn hai chiều Những chùmnày cũng cho thấy rất ít khả năng chống xoắn và trải qua sự cong vênh mặt cắtdưới tải xoắn Đối với các vấn đề chi phối xoắn, dầm hộp và các loại phần cứngkhác được sử dụng để ưu tiên cho dầm chữ I

 Số lượng sản xuất là hàng khối

2) Ứng dụng của dầm thép chữ I trong thực tế

+) Thép I là sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế kết cấu chịu lực, kếtcấu trang trí trong các khu công nghiệp, nhà xưởng, các kết cấu khung nhà théptrong Công nghiệp và dân dụng Với cấu hình Chữ I nên tính chịu lực và đàn hồirất tốt, vững chắc, hình thức đẹp, khỏe khoắn làm tôn vẻ đẹp kết cấu của côngtrình

+) Ngoài ra, thép chữ I còn được sử dụng làm dầm cẩu trục khá phổ biến, làmkhung nhà, dựng khung máy, thiết bị nâng hạ, xây dựng cầu đường, …

Chương 2: Phân tích lựa chọn vật liệu chế tạo dầm thép chữ I

Mác thép: SNC236, SNC415, SNC631, SNC815, SNC836, S45C, C45, CT45,

CT3, S30…

Tiêu chuẩn: JIS/ G4103

Đặc điểmcủa thép tròn hợp kim:

Thép SNC ( thép Ni- Cr ) là thép hợp kim có độ dẻo dai, độ cứng cao

Ứng dụng:Thép tròn hợp kim SNC236, SNC415

• Thép SNC được sử dụng trong sản xuất rèn và dập nguội và mặt cắt của

các bộ phận điều chỉnh quan trọng cỡ lớn hơn, chẳng hạn như trục khuỷu,thanh nối, tấm, bánh răng, trục, ốc vít và như vậy

• Thép SNC chủ yếu được sử dụng để sản xuất trong các điều kiện tải

trọng đòi hỏi độ bền cao, độ cứng cao và độ dẻo dai cao của trục chính vàyêu cầu hoặc trọng tải của trung tâm tải trọng, mài mòn bề mặt, biến dạngnhiệt của trục, tải trọng và va đập với tốc độ cao và dưới nhiều truyềnbánh răng làm việc, điều chỉnh trục vít, trục cam

• Độ dài 6m, 9m,12m

Chọn SNC236

Chương 3: Phân tích lựa chọn các phương pháp chế tạo dầm thép chữ

I và mô tả trình tự gia công với sản phẩm cụ thể đã chọn

- Dầm thép chữ I là một cấu kiện được sử dụng rất phổ biến, vì vậy để vừa đảmbảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn, giá thành lại phù hợp ta chọn vật liệu là thépE460 Carbon và hợp kim thấp cường độ cao thép tấm

- Khi chế tạo dầm thép chữ I ta chọn phương pháp hàn mà cụ thể là phương pháphàn tự động dưới lớp thuốc (Submerged Arc Welding - SAW), còn có tên gọi làhàn hồ quang chìm hay hồ quang ngầm, là phương pháp hàn trong đó hồ quangđược bảo vệ bởi lớp thuốc dạng bột Lớp thuốc này sẽ nóng chảy và sinh khí bảo

vệ hồ quang đồng thời giúp cải thiện chất lượng luyện kim của mối hàn

- Những ưu điểm của phương pháp hàn này là:

+) Phương pháp hàn này đảm bảo kích thước hàn và thành phần hóa học đồng điệutrên suốt chiều dài dầm

+) Nhiệt lượng hồ quang tập trung và nhiệt độ rất cao cho phép hàn với tốc độ lớn +) Chất lượng mối hàn cao, kim loại mối hàn đồng nhất về thành phần hoá học +) Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít bị khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt

và bắn tóe

+) Giảm tiêu hao kim loại điện cực và điện năng Tự động hóa quá trình hàn

+) Điều kiện làm việc của thợ hàn tốt, ít phát sinh khí độc so với hàn hồ quang tay

+) Khi hàn bán tự động thì khó khăn lớn nhất là mồi hồ quang và hàn đúng rãnhhàn cũng như kiểm soát đường biên hàn chính xác

- Phương pháp chế tạo: Kết cấu dầm hàn chữ I có thể coi như hai dầm chữ T ghéplại, nó có một tấm vách và hai tấm đế được hàn với nhau bằng bốn mối hàn góc,

do vậy các trị số nội lực tác dụng và nội lực phản kháng xét như đối với dầm chữ

T

- Quy trình gia công sản phẩm:

+) Nguyên công 1: chuẩn bị phôi và các nguyên liệu để hàn

Xác định các vị trí cần cắt trên phôi ban đầu để có thể tạo ra các phôi với kíchthước mà ta cần Sử dụng máy cắt để thu được các tấm đế và tấm vách có kíchthước như sau:

Với các tấm đế (dài*rộng*cao): 24000*400*15 mm

Với các tấm vách (dài*rộng*cao): 24000*1000*10 mm

Sau đó với 2 tấm đế xác định vị trí trung điểm dọc theo chiều dài của tấm, kẻ mộtdường dọc Sau đó từ đường dọc đó, kẻ thêm 2 đường thẳng song song với nó vàcách đều nó một khoảng d = 5 mm để phù hợp với chiều dày (chiều cao) của tấmvách

Dựng demo khung 3 tấm, nếu có thể thì cố định bằng khung để đảm bảo độ chínhxác cho sản phẩm

+) Nguyên công 3: Khi đã cố định được các tấm, làm nóng mối hàn và thực hiện

hàn theo quy trình như 1 trong 2 hình sau: có thể hàn máy hoặc hàn tay

+) Nguyên công 4: Sau khi thu được sản phẩm hàn, trên các mối hàn còn nhiều chitiết thô, ta cần phải sử dụng máy mài để làm nhẵn lại chi tiết đồng thời chỉnh lạicho đúng kích thước phù hợp

Sau khi hàn hồ quang chìm

- Sau khi hoàn thành được các mối hàn, chúng ta cần có thêm bước làm sạch đểđảm bảo thẩm mỹ cho sản phẩm sau khi hàn Làm sạch mối hàn là quá trình sửdụng các biện pháp tác động bên ngoài để lấy đi các vết nhiệt đen bám trên bềmặt để trả lại tốt nhất có thể màu sắc vốn có của kim loại

- Chúng ta có thể làm sạch mối hàn bằng một trong các phương pháp sau đây: +) Tẩy mối hàn bằng phương pháp tác động vật lý: Đây là phương pháp tẩy mốihàn bằng cách sử dụng các loại máy mài và sáp đánh bóng chuyên dụng để tácđộng lên mối hàn Ưu điểm của phương pháp này là tương đối dễ áp dụng Phươngpháp này còn được gọi với tên khác là đánh bóng kim loại Tuy nhiên phương phápnày chỉ sử dụng hiệu quả cho các mối hàn nằm ở bề mặt phẳng hoặc các góc dễ tẩy.Trường hợp mối hàn nằm ở góc khuất, máy mài không thể tiếp cận được thìphương pháp này hầu như không thể áp dụng được Chất lượng, thẩm mỹ của mốihàn sau khi áp dụng phương pháp này còn tùy thuộc vào tay nghề của người thợ

hàn Nếu mài quá tay, chúng ta phải mất thêm công đoạn xử lý các vết xước, lồilõm do máy mài gây ra

+) Tẩy mối hàn bằng phương pháp điện hóa: Mối hàn sau khi hoàn thành được xử

lý bằng dòng điện kết hợp với hóa chất chuyên dụng có khả năng dẫn điện Về bảnchất, đây là phương pháp xử lý mối bằng dòng điện có sự tham gia của hóa chất ănmòn để trả lại vẻ ban đầu của kim loại So với phương pháp tẩy vật lý thì phươngpháp này cho hiệu quả cao hơn, thời gian xử lý nhanh và tác động được cả ở những

vị trí khó như góc, cạnh khuất Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi chi phí đầu tưcao về máy móc và khó sử dụng hơn các phương pháp khác

+) Tẩy mối hàn bằng phương pháp tác động hóa học: Phương pháp này sử dụnghóa chất phủ lên mối hàn và nhờ tác động ăn mòn của hóa chất để làm sạch kimloại Khi quá trình ăn mòn kết thúc, các vết đen bám trên bề mặt kim loại được sinh

ra do nhiệt sẽ được làm sạch Các loại hóa chất được kết hợp và pha chế theo tỷ lệkhác nhau, áp dụng cho các kim loại khác nhau tùy theo hướng dẫn của nhà sảnxuất

Ưu điểm của phương pháp tẩy mối hàn bằng hóa chất là có thể sử dụng tại mọi vịtrí hàn, khả năng làm sạch cao và không yêu cầu khắt khe về tay nghề của người

thợ hàn Nhược điểm là mối hàn cần có thời gian ăn mòn nên sẽ lâu hơn cácphương pháp khác

So với các phương pháp tác động vật lý thì chất tẩy mối hàn có nhiều ưu điểm hơn.Chất tẩy mối hàn không chỉ làm sạch mối hàn mà còn đảm bảo được tính thẩm mỹ

Vì vậy chất tẩy mối hàn thường được sử dụng trong hàn inox

Chương 4: Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã chọn

Xử lý nhiệt bằng,bề mặt cách tôi dầu

Trong chế tạo cơ khí, xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng vì không những nótạo cho chi tiết sau Khi gia công cơ những tính chất cần thiết mà còn làmtăng tính công nghệ của vật liệu Vì vậy có thể nói nhiệt luyện là khâu quantrọng không thể thiếu được đối với chế tạo cơ khí và là một trong những.Yếu tố công nghệ quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm cơ khí Quá trình tôi thép trong dầu trải qua 3 giai đoạn sau:

khí cũng như khả năng làm cứng b Sôi bọt

Ở giai đoạn thứ 2 này, lớp màng khí sẽ tan biến tại 1 điểm nhiệt độ dẫn đếnquá trình sôi bọt Và trong giai đoạn sôi màng này thì tốc độ truyền nhiệtđược diễn ra mãnh liệt nhất Hệ số truyền nhiệt có thể cao gấp 2 lần so vớiquá trình sôi màng

c Truyền nhiệt đối lưu

Khi thép và kim loại đã được giảm nhiệt độ xuống thấp hơn nhiệt độ sôi củadầu tôi thép Sự đối lưu và dẫn nhiệt sẽ khiến quá trình làm lạnh chậm, tốc

độ giảm nhiệt ở giai đoạn này cũng chậm và phụ thuộc theo độ nhớt dầu

cũng như mức độ phân hủy của dầu Độ nhớt càng thấp thì tỷ lệ truyền nhiệtcàng nhanh và trái lại độ nhớt càng cao thì tỷ lệ ấy càng chậm

Chương 5: Kết luận

Với việc phân tích, phân loại như trên ta có thể thấy công dụng to lớn của mặtbích trong cuộc sống hiện đại ngày nay.Vì vậy mặt bích luôn được sử dụng rộng rãitrên thế giới bởi những ưu điểm vượt trội của nó

Mặt bích là một bước tiến đột phá trong ngành thiết kế đường ống:

tạo dầm thép chữ I, thì ta chọn phương pháp hàn mà cụ thể là hàn hồ quang chìm làthích hợp nhất

- Ngoài ra nếu sử dụng các nguyên liệu khác ta cũng có thể chế tạo ra dầmthép chữ I theo những cách khác Ví dụ như ta có thể sử dụng các loại mác thépnhư:

XCT 34, XCT 38, XCT 42 và XCT 52 để chế tạo ra dầm thép I bằng phương phápcán nóng và dập nguội Và rất nhiều các phương pháp khác nhau nữa

_ THE END _