Đồ án công nghệ hàn Thiết kế Vỏ ngưng tụ , áp suất làm việc 3at

LỜI NÓI ĐẦUTrong các ngành kĩ thuật cơ khí hiện nay, ngành hàn giữ một vai trò rất quan trọng, nhất là trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá ở nước ta hiện nay.Ngành hàn đã và đang đươc ứng dung rông rãi trong tất cả các ngành kĩ thuật như: làm kết cấu nhà xưởng, xây dựng công trình, lắp ghép các chi tiết, đắp tạo các trục, phục hồi các chi tiết máy sau một thời gian làm việc, với nhiều tính năng ưu việt, năng xuất chất lượng cao... trong thời đại ngày nay, với trình độ khoa học ngày càng phát tiển mạnh mẽ,thì ngành hàn đã được cung cấp, nâng cấp các trang thiết bị hiện đại để đáp ứng được tốt các yêu cầu kĩ thuật.Ở trong các trường dạy nghề lớn, nhất là trường ĐHSPKT Hưng Yên đã áp dụng được phương châm, học đi đôi với thực hành và sản xuất, với nhiều máy hàn hiện đại nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và tay nghề cho người thợ hàn.. Để tổng tổng kết lại những kiến thức về lý thuyết cũng như quá trình thực tập sản xuất trên xưởng, em đã được các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án thiết kế “ Vỏ ngưng tụ , áp suất làm viêc là 3at ”. Qua thời gian tìm tòi, nghiên cứu, học hỏi và với vốn kiến thức chút ít của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là thầy Bùi Văn Khoản đã trực tiếp hướng dẫn em, đến nay đồ án của em đã hoàn thành. Đây là lần đầu em làm đồ án, nhưng vối lượng kiến thức còn yếu kém về nhiều mặt, em không thể tránh khỏi những vướng mắc và thiếu sót kính mong thầy và các thầy trong tổ bộ môn chỉ bảo và cho em các ý kiến đóng góp để em hoàn thành tốt đồ án của mình và cho em thêm chút kinh nghiệm về nhiều mặt. Em xin trân thành cảm ơn

Lời nói đầu

Trong các ngành kĩ thuật cơ khí hiện nay, ngành hàn giữ một vai trò rất quan trọng,nhất là trong công cuộc công nghiệp hoá- hiện đại hoá ở nớc ta hiện nay.Ngành hàn

đã và đang đơc ứng dung rông rãi trong tất cả các ngành kĩ thuật nh: làm kết cấunhà xởng, xây dựng công trình, lắp ghép các chi tiết, đắp tạo các trục, phục hồi cácchi tiết máy sau một thời gian làm việc, với nhiều tính năng u việt, năng xuất chất l-ợng cao trong thời đại ngày nay, với trình độ khoa học ngày càng phát tiển mạnhmẽ,thì ngành hàn đã đợc cung cấp, nâng cấp các trang thiết bị hiện đại để đáp ứng

đợc tốt các yêu cầu kĩ thuật.ở trong các trờng dạy nghề lớn, nhất là trờng ĐHSPKTHng Yên đã áp dụng đợc phơng châm, học đi đôi với thực hành và sản xuất, vớinhiều máy hàn hiện đại nhằm nâng cao chất lợng giảng dạy và tay nghề cho ngờithợ hàn Để tổng tổng kết lại những kiến thức về lý thuyết cũng nh quá trình thựctập sản xuất trên xởng, em đã đợc các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án thiết

kế “ V ng ỏ ng ưng t , áp suất làm viêc là 3at ụ , áp suất làm viêc là 3at ” Qua thời gian tìm tòi, nghiên cứu,học hỏi và với vốn kiến thức chút ít của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của các

thầy trong khoa, đặc biệt là thầy Bùi Văn Khoản đã trực tiếp hớng dẫn em, đến

nay đồ án của em đã hoàn thành Đây là lần đầu em làm đồ án, nhng vối lợng kiếnthức còn yếu kém về nhiều mặt, em không thể tránh khỏi những vớng mắc và thiếusót kính mong thầy và các thầy trong tổ bộ môn chỉ bảo và cho em các ý kiến đónggóp để em hoàn thành tốt đồ án của mình và cho em thêm chút kinh nghiệm vềnhiều mặt Em xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên th c hi n : 1.Nguyễn Khánh Toànực hiện : 1.Nguyễn Khánh Toàn ện : 1.Nguyễn Khánh Toàn 2.Nguyễn Quý Toàn

I.PHÂN T CH K T C U: ÍCH KẾT CẤU: ẾT CẤU: ẤU:

Vỏ ngưng tụ , áp suất làm viêc là 3at làm việc với áp suất là 3at gồm có 7 chi tiết, ta thấy các chi tiết

đợc liên kết với nhau bằng các mối hàn Vì làm việc ở điều kiện này do đó các chitiết phải đảm bảo đợc các yêu cầu sau:

 Các mối hàn phải đảm bảo về hình dáng và kích thớc.

 Phải đảm bảo độ bền chắc trong khi làm việc

 Đảm bảo mối hàn không bị nứt nóng, nứt nguội trong khi làm việc ởmọi nhiệt độ

 Phải đảm bảo mối hàn không bị ăn mòn, hoen rỉ khi làm việc

Chi ti t 1: ng Tr ết 1: Ống Trụ Ống Trụ ụ , áp suất làm viêc là 3at Với các kích thớc nh hình vẽ:

 Chi tiết này đc lắp với chi tiết số 2 bằng mối Hàn khép kín chu vi

 Làm việc ở điều kiện chịu áp suất nhẹ, ống dẫn

 Số lợng 1 cái

Chi tiết 2: Vỏ thùng: Kích thớc và hình dạng nh bên dới:

 Làm việc trong áp suất 3at

 Liên kết với các chi tiết 1,3,6,7 bằng các liên kết hàn khép kín chu vi

 Một mối hàn dọc đờng sinh của thân

 ChÕ t¹o sè lîng cã 1

Chi tiÕt sè 4:Cæ lâi :

KÝch thíc nh h×nh vÏ

 Chi tiÕt lµm viÖc chÞu ¸p suÊt

 §îc hµn víi c¸c chi tiÕt sè 3 vµ 5 theo chu vi khÐp kÝn

 Sè lîng chÕ t¹o lµ 1

Chi tiÕt sè 5 :MiÖng thïng

KÝch thíc h×nh d¹ng chi tiÕt nh h×nh bªn díi

 Chi tiÕt lµm viÖc chÞu ¸p suÊt

 §îc hµn l¹i víi chi tiÕt 4 theo chu vi khÐp kÝn

 Chi tiÕt lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu ¸p suÊt

 Liªn kÕt víi chi tiÕt sè 3 b»ng mèi hµn khÐp kÝn chu vi

 Đợc liên kết với chi tiết số 2 bàng mối hàn khép kin chu vi

 Số lợng chi tiết có 1

ii.CHọN VậT LIệU CHế TạO KếT CấU:

 Vỏ ngng tụ gồm 7 chi tiết, mỗi chi tiết có chức năng, điều kiện làm việc khác nhau Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kĩ thuật của kết cấu, điều kiện làm việc của từng chi tiết, đẻ chọn vật liệu cơ bản hợp lý, đảm bảo về các yêu cầu về chất lợng tốt, dễ chế tạo và có năng suất cao.Tức là phải đảm bảo hai chỉ tiêu quan trọng đó là giá thành và chất lợng sản phẩm

Dựa vào yêu cầu của bài toán đó là: Kết cấu của chúng ta là một v ỏ ngưng

tụ, phải làm việc ở áp suất cao nhất là 3at Đợc liên kết bởi 7 chi tiết với nhau Với

điều kiện làm việc của các chi tiết là gần nh nhau:

 Ta có thể chọn vật liệu chung cho tất cả các chi tiết của kết cấu (để đảm bảo

độ đồng đều kim loại, đảm bảo cho liên kết hàn cũng nh đảm bảo yêu cầulàm việc của kết cấu)

 Vật liệu chọn phải có tính hàn tốt tức là không phải sử dụng một số phơngpháp hàn đặc biệt nào mà vẫn đảm bảo mối hàn có chất lợng cao nh: Không

bị nứt, bị rỗ xỉ, rỗ khí, chịu đợc áp suất tối thiểu 5at

 Vật liệu chon phải đảm bảo tính dập đợc, gia công lốc, đảm bảo độ dai va

đập, dễ gia công

 Vật liệu chọn phải có tính phổ biến, dễ kiếm trên thị trờng, giá thành thấp

 Căn cứ vào điều kiện làm việc của thùng chứa khí chịu áp suất tối đa là 3at,

ta tính ra ứng suất lớn nhất của từng chi tiết rồi so sánh với giới hạn bền củathép sao cho ứng suất lớn nhất của từng chi tiết không vợt quá giới hạn bềncủa thép Từ đó ta tìm đợc vật liệu phù hợp

Xét phần thân vỏ ngng tụ (ta coi chi tiế số 6 cũng chịu ứng suất nh ở phầnthân)

 Căn cứ vào yêu cầu liên kết bằng phơng pháp hàn, làm việc ở nhiệt độ cao

và đảm bảo về cơ tính, thành phần hoá học của thép và tính phổ biến ta

thấy Thép CT20 theo tiêu chuẩn Việt Nam.Đây là loại thép Cácbon không

có thành phần hợp kim và chứa 20% cácbon Thành phần hoá học của thép CT20

Có σ b = 420N/mm > 34,5 N/mm nên đạt yêu cầu về độ bền

III.QUY T RìNH CÔNG NGHệ CHế TạO CHI TIếT:

CHI TIếT Số 1:

 Lỗ đờng kính 300mm.

 Có thể chọn trên thị trờng các dạng ống thép chịu lực bán sẵn có kích thớc phù hợp rồi gia công lại để đạt kích thớc nh yêu cầu

 Dùng thớc lá,thớc kẹp,vạch dấu để giới hạn kích thớc.Gá đặt

chặt.Dùng máy cắt lỡi đá quay để cắt đứt từng đoạn ống

 Dùng máy mài tay để làm sạch ba-via và vát mép

Kết quả dựa trên số liệu của phần mềm Khai triển hình gò Logitrace_V12

 Trên tấm tôn hình chữ nhật dùng mỏ hàn khí cắt 1 lỗ đk 310.Cách một mép đoạn là 250.Với các thông số về mỏ cắt khí

 Trớc hết ta phải chuẩn bị vật liệu là thép tấm có chiều dày là5mm và ta tiến hành cắt để tạo chi tiết bằng phơng pháp cắt bằngngọn lửa khí

Khoảng cách cắt hợp lý nhất giữa đầu mỏ cắt và bề mặt chi tiết đợc tra theobảng trang 200 sách “Cẩm nang hàn”

Khoảng cách cắt(mm) 2 - 3

Vì chiều rộng cắt là 3 nên trớc khi cắt phải vạch dấu bằng compa

1 vòng tròn có đk là 308.Lu ý trớc khi cắt nên dùng mỏ hàn khí đục 1 lỗ ở vùng bị cắt bỏ hoặc dùng khoan tạo 1 lỗ để cho dễ cắt.Cắt xong chi tiết còn lợng d

khoảng φ 0, 25mm ta tiến hành gia công cơ ,mài,giũa để hoàn thiện chi tiết.

 Sau khi cắt xong đa lên máy lốc tôn 3 trục uốn và sau khi lốc xong tatiến hành hàn đính, các mối hàn đính phải đảm bảo độ bền, chắc.do có

sự co ngót trong quá trình hàn nên khoảng cách các mối hàn đínhkhông quá 300mm Khi hàn đính xong ta tiến hành hàn toàn bộ đờnghàn dọc theo đờng sinh của ống, theo sách “ Cẩm nang hàn” ta có 2cách:

- Hàn từ giữa ra 2 đầu

- Hàn ngắt bậc

Vì đờng hàn không dài lắm(L=1000mm) nên ta chọn phơng pháp hàn từ giữa ra vì

nó làm cho chi tiết chịu áp lực tốt hơn so với hàn ngắt bậc và không phải mất công mài nhiều.Sau khi gia công xong ta đợc chi tiết có hình dạng nh hìnhvẽ :

CHI TIếT Số 3:

 Với hình dáng tơng đối phức tạp chi tiết này ta sử dụng pp

Đúc để chế tạo chi tiết

 Do yêu cầu vè bề mặt chi tiết cần khá min nên ta không dùng

pp đúc khuôn cát mà sử dụng pp đúc áp lực bởi u điểm:

Khuôn đúc áp lực chế tạo chi tiết

 Yêu cầu phải tuân thủ chặt chẽ quy trình đúc,cần tạo góc

l-ợn trong khuôn mẫu để đạt kích thớc yêu cầu:

CHI TIếT Số 4:

 Chi tiết có hình trụ rỗng,kích thớc đk trong là 725& đkngoài là 735,chi tiết cao 385 ở đáy có gia công một lỗ tròn

φ 560,góc lợn là 50

 Để gia công chi tiết này ta chọn phơng pháp dập vuốt là tốtnhất.Sử dụng khuôn phối hợp để cắt phôi -dập vuốt-độtlỗ

Khuôn phối hợp để cắt phôi-dập vuốt-đột lỗ

Hình trên là sơ đồ kết cấu khuôn tác dụng phối hợp để cắt phôi-dập vuốt và

đột lỗ trên máy ép tác động đơn Khuôn này có kết cấu tơng tự nh khuôn cắt dập vuốt Khi đầu trợt đi xuống quá trình cắt phôi và dập vuốt đợc thực hiện bởi cốicắt 4, chày cắt-cối vuốt 2; và chày dập vuốt 3 Quá trình đột lỗ đợc thực hiện bởichày đột 1 (đợc kẹp chặt bởi áo chày lên đế trên) còn cối đột đợc làm trên chàyvuốt 3 Khi đầu trợt đi lên tấm đẩy 6 sẽ đẩy chi tiết ra khỏi chày 1 và cối vuốt 2,còn tấm gỡ 5 sẽ gỡ phế liệu khỏi chày cắt 2

hình-Trớc tiên ta phải đi tính đờng kính của phôi theo công thức 4.12a trang 68 SáchBài giảng CN tạo hình KL tấm _ Thầy Trần Ngọc Thành

 h=H-r=385-50=335

 d1=d-2r=730-2*50=630Thay vào CT tacó Do=√6302+4∗730∗335+2∗50(3.14∗630+4∗50)

Do=1262

 Ta phải cắt phôi có đờng kính φ 1262mm

Ta cắt phôi có đờng kính φ 1262 bằng ngọn lửa khí từ thép tấm có chiều dày

5mm.Khoảng cách cắt hợp lý nhất giữa đầu mỏ cắt và bề mặt chi tiết cắt đợc tratheo bảng tang 200 sách “Cẩm nang hàn”

Chế độ hàn đợc tra theo bảng57g trang 202 sách “Cẩm nang hàn”

 Trớc khi cắt ta dùng thớc lá và vạch dấu vạch phôi có đờng kính là φ

1262+2=1264mm Khi tiến hành cắt ta phải để đầu mỏ cắt vào giữa đờng vạch dấu để cắt cho chính xác.Sau khi cắt xong ta đợc phôi có lợng d là 0,25mm, ta tiến hành gia công cơ (mài,khoét,giũa) để hoàn thiện phôi

 Chiều dày tơng đối của vật liệu

Với m1,m2,m3,m4 là hệ số dập vuốt moi lan dap

đờng kính của chi tiết qua các dập thứ nhất là:

D =0,58.1262=731,96 mm (chọn m = 0,58).Dập 1 lần

(Nếu dập thêm lần nữa thì kích thớc không còn gần với 735 nữa)

Trong đó d: đờng kính chi tiết(mm)

S: chiều dày vật liệu(mm)

σ b :giới hạn bền của vật liệu

Q=πd

4[D2−(d1+2 rc)2]q=3,14

4 [12622−(630+2.25)2]0.2 =177,45 tấn

Ta có thể cho bán kính góc lợn của chày bằng bán kính góc lợn của chi tiết r

=50 mm để đảm bảo độ chính xác

-Khe hở giữa chày và cối tra theo bảng 97 sách “Công nghệ dập nguội” trang 182

Hệ số dập vuốt : m Khe hở một phía Zmin(mm)

S: chiều dày vật liệu

τ c : ứng lực cắt của vật liệu ghi trong bảng 14 và 15 trang 50

đây là thép kết cấu chiều dày từ 4 đến 14 mm τ c = 28 : 40

sự yêu cầu khắt khe về chất lợng bề mặt (không cần tiện lại)

mà chỉ cần chú ý về độ bền và tính hàn nên chi tiết này ta sử dụng pp Đúc áp lực trong khuôn KL và vẫn sử dụng CT20 để chế tạo chi tiết bởi:

 Cho chất lợng vật đúc ,độ bền cao và bề mặt tốt do đúctrong khuôn KL dới lực ép lớn

 Vật liệu không cần có tính đúc tốt vẫn cho chất lợng

đạt yêu cầu

 Độ chính xác cao

 Năng suất cao, cơ khí tự động hóa dễ

 Thích hợp cho dạng sản suất hàng loạt,hàng khối

Khuôn đúc áp lực của chi tiết

Yêu cầu phải tuân thủ chặt chẽ quy trình đúc,cần tạo góc côn trong khuôn mẫu để

đạt kích thớc

Chi tiÕt sè 6:

Từ hình vẽ ta thấy: Chi tiết này đợc gia công bằng phơng pháp dập vuốt Nhvậy ta phải tính toán lợng phôi cần thiết để dập chi tiết này Các bớc tính toán nhsau:

- Phôi sẽ có dạng hình tròn, vì vậy điều kiện cân bằng diện tích bề mặt giữa phôi

và chi tiết khi S phôi không đổi có dạng: F chi tiế t= 0,785.D2phụi (theo tài liệu côngnghệ tạo hình kim loại tấm trang 65)

- Đờng kính của phôi đợc xác định theo công thức 29 bảng 67 trang 139 sách côngnghệ dập nguội:

Dphôi = √d2+4(h12+d h2)

= √730 2 +4(360 2

+ 730.90) = 1146 mm

Trong đó : h1= 360mm

h2 =90 mm

Thiết bị dùng cho việc chế tạo chi tiết:

Thớc lá, vạch dấu, máy cắt khí, máy mài, compa, máy dập

Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết số 6 :

+ Khai triển phôi:

Xuất phát từ phôi tấm có chiều dày là 5mm ta dùng thớc đo, com pa đo trên phôimột hình tròn đờng kính 1146+ 2= 1148 mm sau đó dùng vạch dấu để vạch

+ Cắt phôi:

Ta sử dụng máy cắt khí O2 -C2H2 nên trớc khi cắt cần làm sạch phôi đảm bảophải không gỉ, không lẫn dầu mỡ Vì nó ảnh hởng trực tiếp đến mép cắt

Trong thực tế ngời ta vệ sinh cỗ cắt bằng ngọn lửa khí mạnh, khoảng cách giữa

đầu mỏ cắt và bề mặt cần cắt tra theo bảng (trang 200 sách cẩm nang hàn):

-Hệ số dập vuốt hình cầu luôn có giá trị không đổi, đợc xác định theo công thức(trang 162 sách Công nghệ dập nguội ):

m = d

D= 0.71

Đờng kính của phôi sau khi dập vuốt lần thứ nhất là: d1= 0,71.1146 =813,66 mm.Vậy ta dập vuốt 1 lần

- Bán kính lợn của cối và chày dập vuốt:

+ Bán kính lợn của chày và cối dập vuốt, đặc biệt là cối có ảnh hởng nhiều yếu tốlúc dập vuốt nh: Lực dập vuốt, nếp nhăn mép sản phẩm Vì vậy khi chọn bán kínhcủa cối ta phải tuân theo bảng 91 trang 180 sách công nghệ dập nguội:

Với chiều dày vật liệu S = 5mm∈ (3-6) mm ta có thể chọn R c=30 mm

+ Lấy bán kính của chày bằng với bán kính lợn bên trong của sản phẩm

- Khe hở giữa chày và cối lúc dập vuốt:

Khe hở giữa chày và cối lúc dập vuốt là một nửa hiệu số giữa đờng kính cối và

- Kích thớc làm việc của chày và cối khi dập vuốt:

Đợc tính nh sau:

+ Kích thớc chày: D ch= (D+0,5∆) + Kích thớc cối: D c= (D+0,5∆ +2Z) (trang 183 sách công nghệ dậpnguội)

Trong đó: ∆: Là dung sai trên kích thớc sản phẩm Ta chọn ∆ = 0,5

Thay k= 0,45 vào biểu thức (1) ta đợc: P = 0,45.πd.730,1.5.42 = 216,6 tấn

- Q đợc tính theo công thức (trang 176 sách công nghệ dập nguội):

 Chi tiết có hình tròn đờng kính 835mm.Chiều dày 10mm.Nó làm đế của

Chế độ cắt đợc tra theo bảng 57 sách “Cẩm nang hàn”trang 203

Dk=837mm.Sau khi cắt ta gia công cơ học (mài,giũa.khoét ) nốt lợng

 Tính chất kim loại cơ bản và kim loại mối hàn

 Đặc điểm làm việc của chi tiết

 Tính công nghệ và khả năng kinh tế

Vỏ ngng tụ làm việc ở chế độ chịu áp suất là 3at, các chi tiết có chiều dày không

lớn đợc chế tạo từ thép tấm và thép ống CT20và đợc Đúc với thành phần hóa học giống của thép CT20

Thép thuộc loại thép cácbon thấp có tính hàn tốt, liên kết Hàn chủ yếu là liên kếthàn góc và liên kết giáp mối khép kín chu vi

Từ các điều kiện trên ta chọn phơng pháp Hàn Hồ quang tay ( SMAW )để hàn kết

cấu bởi đây là một phơng pháp:

 Hàn đợc mọi t thế trong không gian

 Năng suất thấp xong chi phí lại hạ

 Với chiều dày tấm nhỏ S < 20mm thì đây luôn là phơng pháp la chọn số 1khi không có y/c gì đặc biệt

 Nó cũng là phơng pháp hàn chủ yếu để hàn ở các t thế trong không gian khácnhau.VD nh trong LK Vỏ ngng tụ này

Ta hàn hồ quang tay bằng dòng điện một chiều để đảm bảo tính kỹ thuật cho mốihàn và tính kinh tế.Vì sản phẩm chịu áp suất , nên các mối hàn phải có độ bền, cơtính và độ kín cao, chịu áp suất tốt

V.chọn vật liệu hàn và thiết bị hàn

Thiết bị hàn và vật liệu hàn gồm có: máy hàn, que hàn đồ gá Muốn chọn đợc thiết

bị hàn tốt phải căn cứ vào phơng pháp hàn, kích thớc và chất lợng mối hàn Vì vậychọn thiết bị hàn là một phần rất quan trọng đối với quá trình chế tạo sản phẩm, có

ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng và giá thành sản phẩm

Vỏ ngng tụ các chi tiết có chiều dày không lớn đợc chế tạo từ thép tấm và thép ống CT20 và đợc Đúc với thành phần hóa học của CT20.

a.Chọn loại que hàn:

Nên ta chọn que hàn E6013 tiêu chuẩn Mỹ AWS đây là loại que hàn

 Thuốc bọc (E)

 Độ bền tối thiểu 60Ksi theo hệ Mỹ

 1 là vị trí mối hàn bất kì

 3 là Hệ xỉ titan-kali

 Dòng hàn thích hợp là Xoay chiều hoặc môt chiều

 Loại que này tơng ng với que E4310(ISO) và E431(TCVN)

Trên thị trờng VN về que hàn có rất nhiều công ty vật liệu Hàn SX loại quenày nh Kim Tín,Hữu Nghị,VV

Vỏ que hàn của Cty Hữu NghịQue hàn này có: Tính chất cơ học Bảng15-(1.3.4) tr77 Sách “Cẩm Nang hàn”

Tiêu chuẩn

AWS/AST

M

Các chỉ tiêu về cơ tínhGiới hạn

kéo ❑T(kg/

mm )

Giới hạnbền ❑b(kg/

mm)

Độ dãn dàitơng đối ❑%

Hệ sốPR(%

)

Phạm vi điềuchỉnh(A)

Điện áp

địnhmức(V)

Côngxuất

độngcơ(kw)

Khối ợngmáy(kg)