đồ án môn học công nghệ hàn nóng chảy thiết kế vỏ thùng chứa khí áp suất lớn nhất 5at

Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí Đồ áN MÔN HọC CÔNG NGHệ HàN NóNG CHảY Ngời thực hiện: 1. Ngô Tiến Trờng 2. Nguyễn Đăng Tú Lớp: HK5 - Bộ môn hàn - Khoa cơ khí. 1. nộI DUNG PHảI HOàN THàNH. - Lời nói đầu. - Phân tích kết cấu cần chế tạo. - Chọn vật liệu chế tạo kết cấu. - Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết. - Chọn phơng pháp hàn. - Chọn vật liệu hàn. - Chọn liên kết hàn. - Tính toán chế độ hàn. - Xác định thành phần hóa học và kiểm tra cơ tính mối hàn. - Lập quy trình công nghệ để chế tạo kết cấu. - Chế tạo đồ gá để hàn kết cấu (Nếu cần thiết). - Chọn phơng pháp kiểm tra. - Kết luận. - Mục lục. 2. CáC BảN Vẽ PHảI THựC HIệN. - Bản vẽ chế tạo chi tiết. - Bản vẽ khai triển nếu có. - Bản vẽ quy trình công nghệ. Giáo viên hớng dẫn: Ngày giao đề tài: Ngày, tháng, năm Bùi Văn Khoản Ngày hoàn thành: Ngày, tháng, năm Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 1 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 1 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí 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 rộng rãi trong tất cả các ngành kĩ thuật nh: làm kết cấu nhà xởng, xây dựng công trình, lắp ghép các chi tiết, đằp tạo các trục, phục hồi các chi tiết máy sau một thời gian làm việc, với nhiều tính năng u việt, năng xuất chất lợng cao trong thời đại ngày nay, với trình độ khoa học ngày càng phát tiển mạnh mẽ,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. Là sinh viên năm cuối em đợc các thầy bộ môn trong khoa giao cho đề tài đồ án thiết kế: Vỏ thùng chứa khí áp suất lớn nhất trong thùng khoảng 5at. Đây là đồ án rất quan trọng đối với những sinh viên chuyên ngành, vì nó đợc tổng hợp tất cả kiến thức chuyên ngành, đó là việc: Xây dựng quy công nghệ trình hàn để chế tạo chi tiết. 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. Trong quá trình làm em không thể tránh khỏi những vớng 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 một cách tốt nhất. Em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Ngô Tiến Trờng Nhận xét của giáo viên Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 2 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 2 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí Hng Yên, ngày, tháng, năm Giáo viên (Ký và ghi rõ họ tên) Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 3 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 3 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí i - Phân tích kết cấu Bình chứa khí Vỏ thùng chứa khí áp suất lớn nhất trong thùng khoảng 5at gồm có 5 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 chi tiết 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 ở áp suất yêu cầu 5at. - Đảm bảo mối hàn không bị các khuyết tật nh: nứt nóng, nứt nguội trong khi làm việc ở mọi nhiệt độ. - Phải đảm bảo thẩm mỹ. Phân tích kết cấu: + Chi tiết 1: Gọi là thân thùng chứa - Số lợng 1 - Chi tiết này có kích thớc và hình dạng đợc biểu diễn trên hình vẽ: Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 4 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 4 1000 ỉ34 ỉ700 ỉ710 Chi t 2: ỏy thựng cha Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí - Chi tiết đợc chế tạo từ phôi thép tấm có chiều dày 5mm bằng công nghệ lốc ống. - Trên chi tiết đợc khoét 1 lỗ ỉ34, lắp ghép với chi tiết 4 bằng liên kết hàn. + Chi tiết số 2: - Gọi là đáy thùng chứa. - Số lợng 1 - Chi tiết này có kích thớc và hình dạng đợc biểu diễn trên hình vẽ: - Chi tiết này đợc chế tạo từ thép tấm có chiều dày 5mm bằng công nghệ dập vuốt. - Chi tiết 2 đợc hàn với thân thùng chứa bằng liên kết hàn giáp mối. + Chi tiết số 3: gọi là vòng đệm. - Số lợng 2 - Chi tiết này có kích thớc và hình dạng đợc biểu diễn trên hình vẽ: Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 5 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 5 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí - Chi tiết này làm từ thép tấm có chiều dày 3mm, gia công bằng phơng pháp lốc - Đệm này có công dụng định vị chi tiết 1,2,5 trong quá trình hàn. Là tấm lót cho mối hàn giáp mối có vát mép giữa chi tiết 1 và chi tiết 5. Và hạn chế áp suất tác dụng lên mối hàn. Tạo gân tăng cứng cho liên kết. - Chi tiết này đợc hàn đính với chi tiết số 1. Và khoảng cách mối hàn đính đợc tính nh sau: Với chu vi hình tròn la: C = . = 2189,7 mm. Mặt khác khoảng cách giữa các mối hàn đính không quá (40- 45)5 = (200-225) mm. Ta chọn khoảng cách giữa các mối hàn đính là 200mm. Vậy số mối đính cần cho chiều dài 2189,7 mm là 11 mối đính. Mối hàn đính yêu cầu phải đảm bảo chắc chắn. Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 6 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 6 Chi t 5: Np thựng cha Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí + Chi tiết số 4: - Đầu nối van - Số lợng 2 - Chi tiết này có kích thớc và hình dạng đợc biểu diễn trên hình vẽ: - Chi tiết này làm từ phôi trụ tròn, có đờng kính 40, bên trong có ren M30, đợc cắt mộng để lắp ghép với thân. Chi tiết đợc gia công bằng phơng pháp tiện. - Chi tiết đợc liên kết với chi tiết 1 và chi tiết 5 bằng phơng pháp hàn. - Chi tiết này có tác dụng dẫn khí vào bình và thoát khi ra ngoài. + Chi tiết số 5: - Gọi là nắp thùng. - Số lợng gồm có 1 chiếc. Nắp thùng có hình dạng và kích thớc đợc biểu diễn nh hình vẽ: Chi tiết đợc chế tạo từ phôi thép tấm có chiều dày là 5mm - Chế tạo chi tiết bằng công nghệ dập - Trên chi tiết có lỗ ỉ34. - Dợc lắp ghép với chi tiết số 4, số 1 bằng ph- ơng pháp hàn. II. CHN VT LIU CHO CHI TIT TRONG KT CU: Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 7 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 7 2a 1000 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí Chọn vật liệu cho kết cấu là khâu rất quan trọng, bởi vì đối với mỗi loại kết cấu thì yêu cầu loại vật liệu khác nhau. Ví dụ nh các kết cấu phải làm việc chịu nhiệt độ, áp suất lớn hay kết cấu phải chịu các loại tải trọng động Dựa vào yêu cầu của bài toán đó là: Kết cấu của chúng ta là một thùng chứa khí, phải làm việc ở áp suất cao nhất là 5at. Đợc liên kết bởi 5 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 cầu làm việc của kết cấu). Vật liệu chọn phải có tính hàn tốt tức là không phải sử dụng một số phơng pháp 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 5at, ta tính ra ứng suất lớn nhất của từng chi tiết rồi so sánh với giới hạn bền của thép sao cho ứng suất lớn nhất của từng chi tiết không vợt quá giới hạn bền của thép. Từ đó ta tìm đợc vật liệu phù hợp. Xét phần thân thùng chứa khí: Thân thùng chứa khí Ta có: K = , V = a. Theo phơng trình Laplace ta có: + = Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 8 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 8 O Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí V = (1) Trong đó: - K : Là ứng suất kinh tuyến. - V : Là ứng suất vĩ tuyến. - K : Là bán kính kinh tuyến. - K : Là bán kính vĩ tuyến. - 2a: Là đờng kính thành ống (a = 355mm). - : Là chiều dày vật liệu ( = 5mm). - p: Là áp suất trong thùng. p = 5atm = 5.9,81.10 4 N/m 2 = 5.9,81.10 -2 N/mm 2 Thay số vào công thức (1) ta đợc: V = = = 34,83 N/mm 2 Phơng trình cân bằng với một phần vỏ mỏng: Pa 2 = K .2a K = = = 17,415 N/mm 2 Xét phần nắp thùng: Nắp thùng chứa khí. Ta thấy nắp vỏ thùng chứa khí là một phần chỏm cầu nên ứng suất kinh tuyến và ứng suất vĩ tuyến có giá trị nh nhau: K = V Phơng trình cân bằng để tính K là: K 2r.sin = p.r 2 . K = (2) Trong đó: - r: Bán kính của chỏm cầu (r = 415mm). Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 9 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 9 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án công nghệ hàn Khoa Cơ Khí - : Góc tại tâm của phần chỏm cầu. Góc đợc xác định trên hình vẽ ( = 124 o ), suy ra: sin 0,83 thay vào công thức (2) ta đợc: K = = = 16,9 N/mm 2 Vậy K = V = 16,9 N/mm 2 Nh vậy: - Phần thân thùng chứa chịu các ứng suất là: K = 17,415 N/mm 2 . V = 34,83 N/mm 2 . - Phần nắp thùng chứa chịu các ứng suất là: K = 16,9 N/mm 2 . V = 16,9 N/mm 2 . Ta thấy ứng suất lớn nhất của chi tiết là: 34,83 (N/mm 2 ). Để kết cấu làm việc an toàn ta nhân thêm hệ số an toàn: max = 1,5.34,83 = 52,245 N/mm 2 Ta căn cứ vào ứng suất tác dùng lên chi tiết và theo các tiêu chí đã nên trên để chọn vật liệu. Với một kết cấu chịu ứng suất nh thế thì việc chọn vật liệu tơng đối dễ dàng vì hầu hết các loại thép đều có độ bền cao hơn. Do đó, để đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật thì ta chọn thép BCT38 theo TCVN -1695 -75 là hợp lý nhất vì nó rất thông dụng trên thị trờng, giá rẻ, đảm bảo độ bền và cơ tính theo yêu cầu. Thép BCT38 (TCVN-1695-75) tơng đơng với thép BCT3c (theo tiêu chuẩn của Nga OCT 380-71). Cơ sở để chọn: Thép này đáp ứng đợc một só yêu cầu trên Tìm hiểu về thép BCT38: Đây là loại thép C chất lợng thờng nhóm B. Là loại thép mềm, dẻo, độ cứng thấp, hiệu quả tôi và ram không cao. Đợc dùng để chế tạo các chi tiết có độ khó nh uốn, dập Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Trang 10 Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 10 [...]... Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn IV - chọn phơng pháp hàn + Chọn phơng pháp hàn cho một liên kết hàn hay ngợc lại chọn liên kết hàn cho một phơng pháp hàn phụ thuộc rất nhiều yếu tố: Chiều dày vật liệu làm chi tiêt Tính chất kim loại cơ bản và kim loại mối hàn Đặc điểm làm việc của chi tiết Chọn kết cấu làm việc cho kết cấu hàn + Vỏ thùng chứa khí áp suất lớn tối đa trong thùng là 5at, đợc liên kết... Yên Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn + Liên kết hàn là một phần kết cấu mà trong đó các chi tiết riêng biệt của nó đợc nối với nhau bằng hàn, liên kết hàn gồm có mối hàn và vùng ảnh hởng nhiệt + Ta không nên nhầm lẫn giữa liên kết hàn va mối hàn, mối hàn là chỉ phần kim loại đã kết tinh trong quá trình hàn nó ở trạng thái lỏng + Theo liên kết hàn và tiết diện ngang của mối hàn ở trong bản vẽ kết cấu chia... Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn c Liên kết hàn chồng ( hàn một phía ) chọn theo bảng 48 trang 173 sách HDTKĐA : Phần tử liên kết Liên kết hàn Mối hàn K K Giáo viên hớng dẫn : Bùi Văn Khoản Nhóm sv thực hiện : Ngô Tiến Trờng - Nguyễn Đăng Tú 34 Trang 34 Trờng ĐHSPKT Hng Yên Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn VII - Tính toán chế độ hàn: Chế độ hàn là tổng hợp các tính chất cơ bản của quá trình hàn để đảm... chia làm 3 loại liên kết: - Hàn giáp mối - Hàn góc vòng - Hàn chồng Căn cứ vào chiều dày vật liệu và các thông số đã đợc tiêu chuẩn hóa ta chọn các liên kết hàn nh sau: a Liên kết hàn giáp mối: (chọn theo bảng 33 trang 160 sách HDTKĐA) Phần tử liên kết Liên kết Mối hàn hàn S= a =e c b Liên kết hàn góc: (chọn theo bảng 43 trang 168 sách HDTKĐA) Phần tử liên kết Liên kết hàn Mối hàn Giáo viên hớng dẫn... Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn Cng Hn bng (A) 160ữ180 Hn ng Dũng in 90ữ140 70ữ100 150ữ170 & hn trn 2 Chọn thiết bị hàn: a Máy hàn: Thiết bị hàn là một trong những yếu tố quan trọng trong việc chế tạo chi tiết Trong quá trình chế tạo kết cấu có các chi tiết lắp ghép với nhau bằng phơng pháp hàn Vì vậy thiết bị hàn phải chọn sao cho phù hợp với chiều dày vật liệu, phơng phap hàn, kích thớc mối hàn, loại... khác Khi hàn mối hàn giáp mối đòng kính que hàn thờng đợc tính toán lấp theo chiều dày vật liệu chi tiết hàn, có thể tính theo công thức: d = +1 (mm) (theo sách công nghệ hàn) d: đờng kính que hàn S: chiều dày vật liệu Khi hàn chi tiết có chiều dày S =5 mm , d = +1= +1 = 3,5 (mm) Trong thực tế không có que hàn 3,5 mm, liên kết hàn giáp mối này chỉ hàn đợc một phía và yêu cầu cần độ ngấu, độ kín khít vì... dày không lớn lắm (chiều dày tồi đa là 5mm) đều đợc chế tạo từ thép tấm và thép trụ BCT38 thép có tính hàn tốt, liên kết chủ yếu là liên kết chữ T và liên kết giáp mối + Từ các điều kiện trên ta chọn phơng pháp hàn hồ quang tay để hàn kết cấu Ta hàn hồ quang tay bằng dòng điện một chiều để đảm bảo tính kỹ thuật cho mối hàn và tính kinh tế + Với áp suất mà thùng phải chịu là 5at nên các mối hàn phải... Yên Khoa Cơ Khí Đồ án công nghệ hàn Thép có tính hàn tốt, khi hàn không cần dùng các biện pháp hàn đặc biệt Tra bảng1-III trang 219 sách hớng dẫn đồ án ta có thành phần hoá học của thép BCT38 N h ã n h i ệ u T C V N C ( % ) M n S i ( % ) ( % ) 0 , 4 0 0 , 6 5 0 , 1 2 0 , 3 0 P ( % ) S (% t h é p 1 6 9 5 7 5 B C T 3 8 0 , 1 4 0 , 2 2 . công nghệ hàn Khoa Cơ Khí i - Phân tích kết cấu Bình chứa khí Vỏ thùng chứa khí áp suất lớn nhất trong thùng khoảng 5at gồm có 5 chi tiết, ta thấy các chi tiết đợc liên kết với nhau bằng các. trang thiết bị hiện đại để áp ứng đợc tốt các yêu cầu kĩ thuật. Là sinh viên năm cuối em đợc các thầy bộ môn trong khoa giao cho đề tài đồ án thiết kế: Vỏ thùng chứa khí áp suất lớn nhất trong thùng. điều kiện làm việc của thùng chứa khí chịu áp suất tối đa là 5at, ta tính ra ứng suất lớn nhất của từng chi tiết rồi so sánh với giới hạn bền của thép sao cho ứng suất lớn nhất của từng chi tiết