Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để chế tạo các chi tiết dạng bình cỡ lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI V Ũ CH Í BANG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ ĐỂ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT DẠNG BÌNH CHỨA CỠ LỚN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Phạm Văn Nghệ HÀ NỘI – 2010 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ tận tình thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Nghệ toàn thể thầy, cô môn gia công áp lực nói riêng viện đào tạo sau đại học, viện khí - Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tôi làm hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học đạt kết mong muốn Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy, cô giáo môn, khoa, viện nhà trường Đại học Bách khoa Hà nội tận tình giúp đỡ, động viên, đóng góp tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành khóa học Xin chân thành cám ơn thầy phản biện đóng góp ý kiến quí báu bổ ích để luận văn hoàn thiện Ngày 20 tháng 10 năm 2010 Tác giả Vũ Chí Bang Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Vũ Chí Bang Học viên lớp Cao học Công nghệ Cơ khí Khoá học: 2008 – 2010 Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà nội Xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu công nghệ thiết bị để chế tạo chi tiết dạng bình chứa cỡ lớn” thực thời gian từ tháng 3/2010 đến tháng 10/2010 môn gia công áp lực - Viện khí - Trường Đại học Bách khoa Hà nội Dưới hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Nghệ – Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Kết nghiên cứu Luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu Tôi xin chịu trách nhiệm cam đoan Ngày 20 tháng 10 năm 2010 Tác giả Vũ Chí Bang Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU Chương1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỒN CHỨA CÔNG NGHIỆP 1.1 Khái quát sản phẩm bình, bồn chứa công nghiệp 1.1.1 Nhu cầu thị trường bình, bồn chứa công nghiệp 1.1.2 Hướng nghiên cứu 1.2 Công nghệ chế tạo bình, bồn chứa công nghiệpdạng chỏm cầu 1.2.1 Đặc điểm thông số kỹ thuật bình, bồn chứa công nghiệp 10 1.2.2 Sơ đồ qui trình chế tạo bình, bồn chứa công nghiệp dạng chỏm cầu 14 1.2.3 Qui trình công nghệ chế tạo bình, bồn chứa cỡ lớn 15 Chương 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ MIẾT ĐÁY 19 BỒN DẠNG CHỎM CẦU 2.1 Nghiên cứu công nghệ miết 19 2.1.1 Cơ sở lý thuyết trình miết 19 2.1.1.1 Khái niệm - Phân loại 19 2.1.1.2 Ưu nhược điểm phương pháp miết 21 2.1.1.3 Quá trình miết 22 2.1.2 23 Đặc điểm công nghệ miết 2.1.2.1 Vùng biến dạng miết 23 2.1.2.2 Thông số công nghệ miết 23 2.1.2.3 Động học trình miết 25 2.1.2.4 Năng lượng biến dạng trình miết 26 2.1.2.5 Sự thay đổi chiều dày thành 30 2.2 Tính toán thiết kế máy miết vê chỏm cầu 31 2.2.1 Nguyên lý hoạt động máy miết chỏm cầu 31 2.2.2 Sơ đồ động máy miết chỏm cầu 32 2.2.3 Tính toán cụm trục dẫn động 36 2.2.3.1 Tính toán hệ dẫn động 36 2.2.3.2 Thiết kế biên dạng cầu tạo hình 42 2.2.3.3 Thiết kế cụm trụ đỡ trụ kẹp phôi 46 2.2.3.4 Thiết kế cụm lăn đỡ 47 Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ 2.2.4 Thiết kế hệ thống thủy lực 47 2.3 Tính toán công nghệ miết phương pháp mô số 53 2.3.1 Ưu điểm phương pháp mô số công nghệ ảo 53 2.3.2 Ứng dụng phần mềm mô số DEFORM để miết đáy chỏm cầu 55 Chương THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THÂN BỒN CHỨA 59 3.1 Công nghệ uốn lốc ống máy trục 60 3.1.1 Trạng thái ứng suất biến dạng vật liệu trình uốn 60 3.1.2 Tính toán công nghệ uốn lốc chi tiết thân bồn chứa 63 3.1.3 Lực uốn mô men uốn 65 3.2 Ứng dụng phần mềm mô số DEFORM để tính toán uốn lốc ống 67 3.3 Thiết kế máy uốn ống trục dẫn động thủy lực 71 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý máy 71 3.3.2 Thiết kế cụm chi tiết máy uốn ống Chương 4: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN VÀ ĐỒ GÁ TỔ HỢP HÀN 73 74 4.1 Phân tích lựa chọn công nghệ hàn 74 4.2 Công nghệ thiết bị hàn tự động lớp thuốc bảo vệ 77 4.2.1 Công nghệ hàn tự động lớp thuốc bảo vệ 77 4.2.2 Thiết bị hàn tự động lớp thuốc bảo vệ 84 4.3 89 Thiết kế đồ gá hàn 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý 90 4.3.2 Thông số kỹ thuật máy 91 4.3.3 Tính toán động học 91 4.3.4 Thiết kế lăn đỡ phôi 98 4.3.5 Tính toán khung giá đỡ 99 Chương 5: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 100 5.1 Qui trình kiểm định chất lượng tiêu kỹ thuật 100 5.2 Các phương pháp thiết bị kiểm tra 103 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghiệp ngành khí đóng vai trò quan trọng tất lĩnh vực Đặc biệt có nhiệm vụ chế tạo, sản xuất thiết bị, công cụ cho nhiều ngành công nghiệp khác kinh tế quốc dân Công nghệ chế tạo máy lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế trình chế tạo sản phẩm khí điều kiện qui mô sản xuất cụ thể Hơn thế, việc chế tạo máy chuyên dụng để hoàn thiện số sản phẩm nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhu cầu cần thiết Một thiết bị chuyên dụng siêu trừơng siêu trọng mà Việt nam phải nhập ngoại công nghệ máy miết để chế tạo bình, bồn chứa công nghiệp Ví loại bồn, bình chứa công nghiệp có đường kính lớn, để chế tạo chúng cần tiến hành phương pháp công nghệ sau: công nghệ gia công áp lực, công nghệ cắt gọt, công nghệ hàn v.v * Công nghệ gia công áp lực: -Tạo phần chỏm cầu thực máy miết -Tạo phần thân hình trụ thực máy uốn trục *Gia công khí (cắt gọt) * Công nghệ hàn : Hàn ghép tổ hợp phần chỏm cầu thân, phụ kiện khác để hoàn chỉnh sản phẩm Nước ta thiết bị dùng gia công áp lực đa dạng mẫu mã chủng loại, tự chế tạo thiết bị thường cỡ nhỏ, chủ yếu phải nhập từ nước hầu hết loại máy chuyên dùng đặc biệt loại lớn Trong số thiết bị phải nhập có thiết bị miết chuyên dùng máy miết chi tiết lớn dạng chỏm cầu Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế hàng loạt khu chế xuất công nghiệp xây dựng nên nhu cầu sản phẩm bồn chứa công nghiệp có dung tích từ vài m3 đến hàng nghìn m3 lớn Theo tìm hiểu việc ứng dụng công nghệ miết vào vê chỏm cầu cầu đường kính lớn đặc biệt có hiệu quả, hiệu kinh tế lẫn chất lượng sản phẩm mà gần không sử dụng công nghệ khác để chế tạo Trong luận văn tốt Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ nghiệp bên cạnh việc tìm hiểu công nghệ miết nghiên cứu thiết bị miết có giới Việt nam, luận văn tập trung nghiên cứu, thiết kế mô hình cụm chi tiết máy, cải tiến cụm cho khả làm việc tốt Hàn công nghệ ứng dụng rộng rãi công việc gia công, sửa chữa lắp ghép chi tiết máy Kỹ thuật hàn tiên tiến với phát triển mạnh mẽ công nghệ vật liệu cho phép tạo sản phẩm có chất lượng tốt đem lại hiệu kinh tế cao Việc nghiên cứu, thiết kế áp dụng công nghệ hàn nóng chảy tự động lớp thuốc bảo vệ với đồ gá hàn để liên kết phần thân hình trụ với phần đáy dạng chỏm cầu bình chứa có đường kính lớn nhằm nâng cao suất, chất lượng chế tạo bình, bồn công nghiệp (riêng phần kết cấu chi tiết, phụ kiện liên kết bình chứa không sâu vào nghiên cứu luận văn ) Trong trình thực đề tài giúp đỡ thầy: PGS.TS: Phạm Văn Nghệ thầy môn, đồng nghiệp, công ty cổ phần công nghiệp Hoàng Anh, tổng công ty LILAMA, tổng công ty Dâù Song với kiến thức kinh nghiệm thực tế có hạn nên luận văn tránh khỏi khiếm khuyết, mong thầy, bạn bè đồng nghiệp cho ý kiến để luận văn hoàn thiện Tác giả Vũ Chí Bang Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Chương1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỒN CHỨA CÔNG NGHIỆP 1.1 Khái quát sản phẩm bình, bồn chứa công nghiệp 1.1.1 Nhu cầu thị trường bình, bồn chứa công nghiệp Cùng với hội nhập Việt Nam vào kinh tế giới, hàng loạt khu chế xuất công nghiệp xây dựng Nên nhu cầu sản phẩm bồn chứa công nghiệp có dung tích từ vài m3 đến hàng nghìn m3 lớn, vấn đề đặt cho phải chế tạo thiết bị để sản xuất sản phẩm nhằm phục vụ công đổi đất nước Hình 1.1: Các sản phẩm bồn chứa công nghiệp có kích thước lớn lớn : Học viên: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Hình 1.2- Các sản phẩm ứng dụng Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ 1.1.2 Hướng nghiên cứu Ở nước ta vấn đề chế tạo dạng bình, bồn chỏm cầu dạng côn có đường kính lớn công nghiệp phải nhập ngoại Trong điều kiện hội nhập nay, vấn đề đặt ta phải tự chế tạo sản phẩm dạng để phục vụ nhu cầu công công nghiệp hóa, đaị hóa đất nước đưa nước ta trở thành nước có công nghiệp đại Bồn chứa công nghiệp sản phẩm chế tạo từ tổng hợp loại hình công nghệ sau: Công nghệ miết: Tạo phần chỏm cầu Công nghệ uốn lốc ngang máy uốn: Tạo phần thân hình trụ Công nghệ hàn : Hàn ghép tổ hợp phần chỏm cầu với thân * Chế tạo đáy dạng chỏm cầu có phương pháp khác nhau: + Dập vuốt + Dập nổ + Hàn ghép + Miết/vê Đối với phương pháp có ưu nhược điểm định Với phương pháp dập vuốt đòi hỏi phải có thiết bị dập lớn, việc chế tạo khuôn lớn có giá trị đến hàng triệu đô la, sản phẩm dạng không sản xuất hàng loạt kích cỡ, phương pháp không hiêu Phương pháp dập nổ phương pháp không thông dụng cho tất loại sản phẩm, sử dụng quốc phòng chính, lại không an toàn môi trường tốt Phương pháp hàn ghép phương pháp tương đối đơn giản hiệu Tuy lại cho sản phẩm chất lượng tốt, đặc biệt với sản phẩm dùng để chứa chất lỏng hay khí có áp suất cao Thời gian tạo sản phẩm lâu Với phương pháp miết khắc phục nhược điểm phương pháp Chính hướng nghiên cứu luận văn là: Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Các biên kiểm tra mối hàn, kiểm định thiết bị đo lường; biên kiểm tra tiếp địa, chống sét, thiết bị bảo vệ ( có ) - Khi kiểm định định kỳ phải xem xét hồ sơ sau: Lý lịch, biên kiểm định phiếu kết kiểm định lần trước; Hồ sơ quản lý sử dụng, vận hành, bảo dưỡng; biên tra, kiểm tra ( có ) - Khi kiểm định bất thường phải xem xét hồ sơ sau: Sau cố sửa chữa lớn trước thời hạn, thay đổi kết cấu: Xem xét hồ sơ kiểm định định kỳ xem xét bổ sung hồ sơ sửa chữa, thay đổi kết cấu; biên kiểm tra chất lượng sửa chữa, thay đổi kết cấu; Vận hành lại sau nghỉ vận hành từ 12 tháng trở lên: Xem xét hồ sơ kiểm định định kỳ; Thay đổi vị trí lắp đặt, chuyển chủ: Như kiểm định định kỳ xem xét bổ sung hồ sơ lắp đặt - Xem xét kết cấu, thông số kỹ thuật làm việc bình thiết bị phụ trợ; hướng dẫn lắp đặt, sử dụng quy định khác nhà chế tạo; xác định tiêu chuẩn áp dụng; xác định vị trí, chi tiết, thiết bị bảo vệ, an toàn, phụ trợ…cần quan tâm ưu tiên kiểm tra tiến hành khám xét, thử nghiệm Lưu ý: Khi kiểm tra, hồ sơ bình phải đủ theo quy định quy phạm, TCVN kỹ thuật an toàn hành Nếu không đảm bảo, yêu cầu sở có biện pháp khắc phục bổ sung * Kiểm tra bên Thực việc kiểm tra mắt sử dụng dụng cụ thông thường như: kính lúp, búa kiểm tra, dũa, thước đo ( thước cứng, thước dây, thước cặp, đồng hồ so, thước lá, pan me, dưỡng ), đèn chiếu sáng chuyên dụng Kiểm tra bên theo trình tự bước sau: - Kiểm tra mặt bố trí thiết bị, chiếu sáng; sàn, cầu thang, giá treo ; hệ thống tiếp địa, chống sét (nếu có ) - Kiểm tra thiết bị đo kiểm, an toàn,bảo vệ, tự động số lượng tình trạng - Kiểm tra số lượng tình trạng làm việc thiết bị phụ trợ - Kiểm tra kết cấu, tình trạng bề mặt kim loại, mối hàn, biến dạng chi tiết, phận bình - Trang bị bảo hộ, trang thiết bị xử lý cố quy trình xử lý cố thường gặp (đối với bình làm việc có môi chất độc hại, dễ cháy nổ…) *Kiểm tra bên Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 103 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Kiểm tra mắt sử dụng dụng cụ thông thường kiểm tra bên theo trình tự bước sau: - Kiểm tra kết cấu, bề mặt kim loại chế tạo, mối hàn; phát khuyết tật, sai sót, tượng bất bình thường - Kiểm tra kích thước chi tiết, phận bị ảnh hưởng trực tiếp nhiệt, ứng suất nhằm phát biến dạng - Kiểm tra mức độ, bề dầy cáu cặn; xác định nguyên nhân biện pháp khắc phục - Khi khả kiểm tra bên khả kiểm tra bị hạn chế có nghi ngờ kiểm định viên yêu cầu sở tổ chức thực biện pháp bổ sung để đánh giá đầy đủ tình trạng kỹ thuật bình - Đối với bình đặc chủng, chuyên dùng cần lưu ý kiểm tra kết cấu, chi tiết mang tính chất đặc thù bình (vách giảm sóng bồn LPG di động, hệ thống đo kiểm tra chân không bồn khí lỏng vỏ, bình dập lửa tạt lại ) * Kiểm tra khả chịu áp lực ( Thử thuỷ lực ) Phải thử thuỷ lực để xét khả chịu áp lực bình theo trình tự sau: - Nếu bình có kết cấu nhiều phần làm việc cấp áp suất khác tách thử thuỷ lực cho phần, áp suất thử tối thiểu theo quy định 3.11 TCVN 6156 : 1996 Nếu kết cấu bình không tách thử phần chịu áp thấp áp dụng biện pháp bổ sung để kiểm tra tính bền cho phần lại - Phải có biện pháp khống chế tác động thiết bị bảo vệ áp đảm bảo thiết bị không bị phá hỏng trình thử Trong trường hợp không thực cô lập tháo thử riêng - Phân công nhiệm vụ cụ thể cho người tham gia thực thử thống cách thông tin để thực xác thao tác trình thử - Môi chất nhiệt độ môi chất thử, áp suất thử, thời gian trì áp suất thử tối thiểu phải đạt yêu cầu theo quy định mục 3.4.2, 3.4.3 TCVN 6154 : 1996 Khi môi chất dùng để thử khí phải tuân thủ quy định an toàn trình thử khí - Lắp áp kế kiểm tra vào vị trí quy định Nạp môi chất thử tiến hành thử Theo dõi chặt chẽ tình trạng bình, thiết bị phụ, đo lường - Giảm áp suất theo quy định không (0); khắc phục tồn (nếu có) kiểm tra lại kết khắc phục Khôi phục tác động thiết bị bảo vệ áp; tăng áp để kiểm tra áp suất làm việc tác động van an toàn - Đánh giá kết thử: Tối thiểu đạt kết theo quy định mục 3.4.5 TCVN 6154:1996 - Trong trường hợp bình miễn thử thuỷ lực theo quy định TCVN kỹ thuật an toàn hành phải ghi rõ lý biên kiểm định đính kèm Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 104 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ biên thử thuỷ lực hội đồng kỹ thuật sở chế tạo, lắp đặt vào biên kiểm định *Kiểm tra độ kín ( Thử kín ): Chỉ áp dụng công nghệ đòi hỏi bình làm việc với môi chất độc hại, dễ cháy nổ… - Phải nạp môi chất thử đến áp suất thử - Phát rò rỉ; đề xuất biện pháp để sở khắc phục, xử lý kiểm tra lại - Đánh giá kết thử *Kiểm tra vận hành ( Thử vận hành ) - Kiểm tra van an toàn thực theo quy định 3.5.6 quy trình - Căn vào quy trình, phối hợp với sở đưa bình vào làm việc, xem xét tình trạng làm việc bình phụ kiện kèm theo; làm việc thiết bị đo lường, bảo vệ - Khi bình làm việc tốt tiến hành kiểm tra tác động van an toàn ( Trừ bình chứa môi chất độc hại, dễ cháy nổ ) niêm phong van an toàn 5.2.Các phương pháp thiết bị kiểm tra 5.2.1- Kiểm tra quan sát Tất mối hàn phải kiểm tra quan sát (quan sát mắt) dàn xuống ống để quan sát khuyết tật bề mặt Mối hàn chấp nhận thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau đây: - Mối hàn phải đảm bảo ngấu đều, liên tục không bị đứt quãng - Trên bề mặt ống vết nứt, sẹo, xước sâu, vết sóng lượn chu kỳ, không bị phân lớp, rỗ hay rỉ sắt - Đường hàn bên ống phải bào phẳng, nhẵn Ngoài kiểm tra kích thước hình học dụng cụ đo có độ xác đến 0,01mm Cho phép bề mặt ống có đường gờ mối hàn Nhưng đường gờ mối hàn phải liên tục Đồng thời không bị đứt quãng Nếu sau kiểm tra thấy mối hàn không liên tục ta sửa cách hàn đắp chỗ không liên tục sau mài phần nhô mối hàn Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 105 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ 5.2.2-Kiểm tra thấm thuốc màu (nhuộm màu ) Nếu dung dịch có sức ép bề mặt thấp đổ lên bề mặt mối hàn làm ướt kim loại chảy (hình 9.3) Đặc biệt, thấm vào vết nứt lỗ hốc Việc lau bề mặt kim loại gốc mối hàn khiến cho dung dịch bị sót lại vết nứt Nếu phủ lớp phấn thấm lên bề mặt dung dịch bị hút khỏi vết nứt Bằng việc cho thuốc nhuộm màu đỏ vào dung dịch ta xác định vào vị trí vết nứt nhờ vết đỏ phần nứt Cách khác, dung dịch chứa thuốc màu, loại thuốc phát sáng nhìn ánh đèn tia cực tím Hình 5.1 : Các nguyên tắc kiểm tra thấm thuốc nhuộm Việc kiểm tra thấm thuốc màu( nhuộm màu) dễ áp dụng sàn cửa hiệu công trường, thiết bị cần thiết mang Dụng cụ tẩy thuốc nhuộm “dụng cụ rắc’’phấn có hộp đựng aersol Việc lựa chọn dụng cụ răc phấn đèn huỳnh quang vấn đề đòi hỏi nhiều khả xét đoán dựa tình cục Thuốc nhuộm có chất huỳnh quang giúp xác định tốt hình dáng vết nứt, cần phải nhìn ánh đèn dịu Ngoài đèn tia cực tím đòi hỏi phải có nguồn điện Ngược lại, việc sử dụng dụng cụ rắc phấn đòi hỏi nhiều thời gian sót lại, thuốc nhuộm phủ lên bề mặt phần nứt, khiến cho báo bị khuyếch tán rộng 5.2.3 Kiểm tra siêu âm Việc kiểm tra siêu âm phương pháp dò tìm vết kim loại có độ cao nhờ quan sát cách truyền dao động phản ảnh Sự diện Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 106 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ vết biểu lộ qua việc lưu ý đến suy giảm lực dao động truyền qua quan sát phản ảnh Loại tác động điển hình cho nhiều loại tần số dao động Chúng ta quen với việc dội sóng âm từ vách tường kim loại; việc dội âm xảy tần số từ 16Hz, tương ứng với nốt thấp đàn, đến điểm mà nghe thấy âm Ở mức khoảng 15 – 20 KH tuỳ vào người * Dò sóng siêu âm: Các phản xạ từ bề mặt xảy tần số cao, nghĩa biên độ siêu âm, nhận tác động tai nghe trợ lực Thay vào đó, phải sử dụng loại cảm biến Trong việc kiểm tra kim loại bằn siêu âm, tần số từ 0,5 – 10 MHz sử dụng dao động đo nhờ sử dụng đặc điểm áp điện tinh thể Nếu đĩa thạch anh có độ dày đồng phải thay đổi theo sức nén, điện tích âm dương phóng bề mặt đối diện Khi sức nén không lực kéo đặt lên độ dày, điện tích đảo chiều Đặt tinh thể thạch anh vào đường truyền dao động siêu âm, thay đổi theo sức nén sức kéo điện tích bề mặt chuyển động hai cực dương âm Các điện tích nạp vào máy nghiêm dao động có tia catốt nơi đặt được, tạo nên phương pháp dò tìm diện dao động siêu âm cách hữu dụng (hình 9.10) * Việc phát dao động siêu âm Chúng ta sử dụng hình tinh thể thạch anh máy phát dao động cách đảo ngược quy trình Nếu điện điện xoay chiều đưa vào, tinh thể phát dao động siêu âm Vấn đề phát sinh cố gắng truyền dao động miếng kim loại kiểm tra Việc đơn giản đặt tinh thể tiếp xúc với bề mặt kim loại kiểm tra Việc đơn giản đặt tinh thể tiếp xúc với bề mặt kim loại tạo khoảng hở khí, tạo nên bề mặt thể làm giảm tín hiệu Việc phủ bề mặt dầu dầu nhờn khắc phục tình trạng cách bảo đảm tiếp xúc tốt thạch anh kim loại Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 107 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Hình 5.2: Dùng tinh thể thạch anh để dò tìm dao động siêu âm * Kiểm tra siêu âm mối hàn Có cách sử dụng sóng siêu âm để kiểm tra khớp hàn: truyền sóng phản xạ * Truyền sóng Đặt hai máy dò riêng cách truyền nhận lên mặt hai mặt đối diện hàn Hai máy nối với thiết bị hiển thị (VDU) Âm lượng tín hiệu thu hiển thị ống tia catốt (CRT) gắn VDU Nếu không dò tìm cần giảm nhẹ tín hiệu truyền đến thu (hình9.11) Việc dò tìm chút đường truyền sóng siêu âm hiển thị số sóng tín hiệu dò thấy thu giảm xuống Mặt khác, lỗi lớn việc cán mỏng hàn làm hoàn toàn tín hiệu truyền Với phương pháp kiểm tra này, cách xác định lỗi hàn bề mặt sâu đến mức Các hạn chế cần phải tiếp xúc tốt với hai mặt thiết bị mặt cắt vấn đề tồn bảo đảm điều chỉnh xác máy dò Nếu máy dò không dặt trực tiếp đối diện với có báo giống lỗi hàn * Phản xạ Một máy dò kết hợp phát với thu sử dụng phương pháp tiếp xúc với bề mặt Với máy dò bình thường, tín hiệu truyền từ góc phải đến bề mặt (hình9.12) Nếu lỗi hàn, sóng siêu âm qua độ dày cuả hàn Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 108 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ phản xạ lại từ bề mặt khác trở máy dò Các sóng hiển thị VDU tín hiệu phản xạ biên VDU ghi nhận việc sóng truyền vào hàn tín hiệu phản xạ với tín hiệu phản xạ biên số đo độ dày hàn Khi phát lỗi đường truyền sóng, số tín hiệu phản xạ biên Chiều sâu lỗi hàn phía bề mặt suy diễn từ vị trí lỗi hàn tương ứng với báo biên Có thể sử dụng tinh thể truyền thu riêng biệt lắp máy dò xung truyền thu tinh thể đơn phổ biến cách vận hành thời Hình 5.3: Kỹ Thuật truyền để dò tìm vết 5.2.3 kiểm tra thử áp lực *Thử áp ? Tiêu chuẩn thiết kế chế tạo đòi hỏi thử áp trước sử dụng để “chứng tỏ nhiều tốt khả toàn vẹn sản phẩm” Phép thử cho chứng không rò rỉ khả chịu áp Việc thử áp tiến hành trình sử dụng để bảo đảm chất lượng thiết kế chế tạo việc sửa chữa thay Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 109 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ * Những lợi ích thử áp liệt kê là: - Phân bố lại ứng suất cục Áp lực tác động lên bình tạo lực kéo cục vùng tập trung ứng suất phân bố lại lực ép Sự giảm tập trung ứng suất sau trình làm việc có ích - Làm kết thúc đường nứt Nếu có đường nứt bình, từ việc hàn trình chế tạo sửa chữa vết nứt phát triển kết thúc chổ có khả phát triển - Được xem phương pháp bổ xung cho việc kiểm tra mắt mà việc tiếp cận bị hạn chế, ví dụ như: vỏ - Như chứng cho họp lý thiết kế thiết bị có dạng hình học phức tạp cách lắp thêm (trong thử áp) đồng hồ đo chuyển vị - Là cách phát suy mòn chiều dầy nặng * Những hạn chế bất lợi khác thử áp: - Nguy thiết bị bị nứt, gãy độ dẻo kim loại bị giảm mà nhiệt độ thử áp nhỏ nhiều nhiệt độ thiết kế thiết bị Không thể loại trừ nghi ngờ có nứt, gãy nhiệt độ làm việc thấp nhiệt độ thử áp - Có khả làm yếu bình biến dạng hay rách khuyết tật trường hợp không phát hư hỏng trình thử - Phải áp lực cao phát hết khuyết tật có từ phá hỏng không cần thiết thiết bị - Thử áp không mang lại bảo đảm khả chịu đựng thiết bị chống lại phá hủy mà phát sinh trình sử dụng, hóa giòn nhiệt, rung động hay tác động môi trường Khi có khả có khuyết tật tiềm tàng, giá trị thử áp việc bảo đảm thiết bị toàn vẹn phụ thuộc vào tốc độ phá hủy, người ta biết tốc độ Nếu tốc độ lớn giá trị việc thử áp giới hạn - Việc thử áp xem phương pháp để phát khuyết tật kiểm định thiết bị phương tiện để phán xét tính nguyên vẹn thiết bị tương lai Nó nên sử dụng phần trong công việc quảng lý rủi ro lý lợi ích rõ ràng Tuy nhiên, nhiều trường họp, việc thử áp trình sử dụng khó khăn Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 110 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ * Các bước thử áp lực: - Bơm nước vào bồn - Nối đường bơm khí nén với bơm thuỷ lực - Bơm nén từ từ áp lực tới xấp xỉ 1/2 áp suất thiết kế - Tăng áp lực từ từ khoảng 1/10 áp lực thiết kế đạt áp lực thử yêu cầu quy trình thử - Giữ áp lực thời gian đủ để quan sát (không nhỏ 30 phút) sau giảm áp lực tới - Các tiêu kiểm tra thử áp lực: + Kiểm tra xem mối hàn có bị rò rỉ hay không? + Bồn có bị biến dạng hay chuyển vị không? + Các gioăng, đệm bu lông, bích bịt có bị rò rỉ không? - Tiêu chuẩn đánh giá: Bồn không bị rò rỉ biến dạng hay dịch chuyển Kết kiểm tra ghi vào biên bản, theo biểu mẫu - Sơ đồ thử áp lực: P Pthử Ptk Min = 30 Hình 5.4: Đồ thị thử áp lực * Thông thường: Pthử ≥ 1.25 Ptk Pthử: áp suất thử Ptk: áp suất thiết kế *Làm bồn: Sau kết thúc thử áp lực bồn, tiến hành làm bên bồn như: - Làm n ước đọng bồn - Đất cát chất đọng lại đ ược đ ưa toàn - Sau quét bồn chổi Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 111 Giờ Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ KẾT LUẬN Do hầu hết thiết bị chuyên dùng để chế tạo bình bồn chứa cỡ lớn phải nhập từ nước với giá thành cao nên đề tài : " Nghiên cứu công nghệ thiết bị để chế tạo chi tiết dạng bình chứa cỡ lớn", đề tài mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn.Với kết nghiên cứu luận văn, ta có khả làm chủ công nghệ, tự thiết kế chế tạo thiết bị miết chuyên dùng với tính năng, thông số kỹ thuật nêu luận văn Kết luận văn tốt nghiệp là: - Thiết kế hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo loại bình chứa cỡ lớn - Thiết kế, xác định thông số trình công nghệ miết chi tiết lớn cách phối hợp chuyển động lăn tạo hình mô trình miết - Thiết kể hoàn chỉnh phận làm việc điều khiển máy miết chuyên dùng cỡ lớn - Thiết kế sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực - Thiết kế, tính toán công nghệ uốn lốc ngang - Xác định thông số trình uốn lốc phương pháp mô số - Đã xác định thông số kỹ thuật trình hàn tự động lớp thuốc - Nghiên cứu công nghệ thiêt kế đồ gá tổ hợp hàn - Đưa quy trình kiểm tra bình chịu áp lực theo tiêu chuẩn quốc tế Những vấn đề luận văn chưa giải giải chưa hoàn chỉnh: * Sơ đồ điều khiển theo chương trình * Tính toán, thiết kế móng cho máy Tôi hy vọng qua luận văn đặt móng cho việc chế tạo loại thiết bị miết chuyên dùng cỡ lớn điều kiện Việt Nam Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên luận văn để lại hạn chế, thiếu sót mong đóng góp ý kiến, bảo thầy Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô môn gia công áp lực ĐHBK Hà Nội đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 112 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý thuyết biến dạng dẻo kim loai – PGS.TSKH Nguyễn Tất Tiến, NXB GD, 2004 [2] Máy búa máy ép thủy lực – Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, NXB GD, 2001 [3] Vật liệu học – Nghiêm Hùng, NXB KH-KT [4] Tính toán thiết kế hệ dẫn động – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, NXB GD, 2003 [5] Sổ tay dập nguôi – Bộ môn Gia Công Áp Lực trường ĐH BKHN.1978 [6].Hướng dẫn sử dụng ANSYS chương trình phần mền thiết kế mô phương pháp phần tử hữu hạn - PGS.TS Đinh Bá Trụ NXBKHKT-2000 [7].Sổ tay công nghệ hàn - Nguyễn Bá An NXB Xây dựng ,Hà nội -2003 [8] Công nghệ hàn nóng chảy - tập tập 2- TS Ngô Lê Thông NXB KHKT Hà nội - 2004 [9] Sổ tay công nghệ chế tạo máy- GS.TS Trần Văn Địch - NXBKHKT-2001 [10] Đảm bảo chất lượng Hàn TS NGuyễn Đức Thắng - NXBKHKT-2009.2004 [10] www.http.sertom.com [11] www.http.nieland.com [12] www.http.bluevalley.com [13] www.http.parmigiani.com Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 113 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Các sản phẩm bồn chứa công nghiệp có kích thước lớn rấtlớn Hình 1.2 Các sản phẩm ứng dụng Hình 1.3 Một số h ình ảnh máy miết Hình 1.4 Máy uốn ngang trục Hình 1.5 Mô hình đồ gá thiết bị hàn chuyên dụng Hình 1.6 Sơ đồ quy trình chế tạo bồn chứa công nghiệp 14 Hình 1.7 Bản vẽ chi tiết chỏm cầu 15 Hình 1.8 Bản vẽ khai triển chi tiết chỏm cần 15 Hình 1.9 Bản vẽ chi tiết thân bình 16 Hình 1.10 Bản vẽ khai triển thân bình 16 Hình2.1 Phân loại phương pháp miết theo đặc điểm phôi 20 Hình 2.2 Miết chi tiết hình côn không dưỡng 20 Hình 2.3 Miết chi tiết hình cầu với cặp lăn tạo hình lăn vê 21 Hinh Sơ đồ lực miết chi tiết hình côn 23 Hình 2.5 Sự thay đổi lực qúa trình miết 23 Hình 2.6 Véc tơ tốc độ miết 25 Hình 2.7 Sơ đồ miết có biến mỏng chi tiết hình côn 26 Hình 2.8 Các đường cong lực tiếp tuyến Ft 29 Hình 2.9 Sơ đồ động máy vê chỏm cầu 32 Hình 2.10 Máy ép chỏm cầu 33 Hình 2.11 Quá trình tạo chỏm cầu 34 Hình 2.12 Phần chày cối khuôn cho trình tạo chỏm cầu 35 Hình 2.13 Mô hình 3D Phần chày cối khuôn cho trình ép chỏm cầu 35 Hình 2-14 Hình ảnh động thủy lực kiểu MRD 1100 -1 38 Hình 2.15 Bản vẽ kết cấu động MRD 1100 -1 39 Hình 2.16 Kết cấu trục 40 Hình 2.17 Biểu đồ momen trục 41 Hình 2.18 Kết cấu cụm lăn 41 Hình 2.19 Kết cấu ổ đũa côn 42 Hình 2.20 Kết cấu ổ bi chặn dãy 42 Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 114 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Hình 2.21 Bản vẽ chi tiết cầu tạo hình 43 Hình 2.22 Mô hình 3D số biên dạng cầu tạo hình 43 Hình 2.23 Kết cấu cụm cầu tạo hình 44 Hình 2.24 Mô hình 3D cụm cầu vê 44 Hình 2.25 Một số biên dạng cầu vê 45 Hình 2.26 Kết cấu cụm cầu vê 45 Hình 2.27 Mô hình 3D cụm cầu vê 45 Hình 2.28 Cụm trụ đỡ 46 Hình 2.29 Cụm trụ kẹp 46 Hình 2.30 Mô hình 3D trụ đỡ 46 Hình 2.31 Mô hình 3D trụ kẹp 46 Hình 2.32 Cụm lăn đỡ phôi 47 Hình 2.33 Sơ đồ bố trí thiết bị thủy lực 48 Hình 2.34 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 49 Hình2.35 Mô hình phôi dụng cụ biến dạng 55 Hình 2.36 Chia lưới phần tử cho phôi 55 Hình 2.37 Biểu đồ tính vật liệu 56 Hình 2.38 phân bô ứng xuất lên phôi thời điểm ban đầu kết thúc trình biến dạng 56 Hình 2.39 Biến dạng vật liệu 57 Hình 2.40 Ứng suất tương đương vật liệu sinh trình biến dạng 58 Hình 3.1 Một số kiểu máy uốn ngang khả công nghệ chúng 59 Hình3.2 Sơ đồ uốn lốc trục 59 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý uốn túy 60 Hình 3.4 Trạng thái ứng suất biến dạng uốn phôi dải rộng 60 Hình 3.5 Phân bố ứng suất có hóa bền 62 Hình 3.6 Bản vẽ chi tiết sản phẩm ống hàn 64 Hình 3.7 Sơ đồ quy trình uốn ống 64 Hình 3.8 Mô men quán tính mặt cắt ngang phôi 66 Hình 3.9 Mô hình phôi dụng cụ biến dạng 67 Hình 3.10 Biểu đồ tính vật liệu 67 Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 115 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Hình 3.11 Lựa chọn ma sát trình biến dạng 68 Hình 3.12 Biến dạng nguội 68 Hình 3.13 Vectơ chuyển vị phần tử kim loại phôi 69 Hình 3.14 Biến dạng vật liệu 69 Hình3.15 Ứng suất tương đương vật liệu sinh trình biến dạng 70 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý máy uốn lốc ngang trục 71 Hình 3.17 Máy lốc tôn thủy lực trục 71 Hình 3.18 Hình ảnh máy lốc ống trục 73 Hình 4.1 Sơ đồ hàn hồ quang tay que hàn có thuốc bọc 74 Hình 4.2 Nguyên lý hàn môi trường khí bảo vệ 75 Hình 4.3 Nguyên lý hàn lớp thuốc 76 Hình 4.4 Hình liên kết hàn giáp mối 79 Hình 4.5 Một số dạng liên kết giáp mối 80 Hình 4.6 Máy hàn tự động lớp thuốc 84 Hình 4.7 Nguồn điện 85 Hình 4.8 Xe hàn tự động 85 Hình4.9 Bộ đầu hàn cấu cấp dây 86 Hình 4.10 Bộ điều khiển 86 Hình 4.11 Đèn chiếu kim dẫn hướng 87 Hình 4-12 Chất trợ dung đóng gói thu hồi 87 Hình 4.13 Máy hàn cần tự động lớp thuốc 88 Hình 4.14 Máy hàn cần tự động chuyên dụng lớp thuốc 89 Hình 4.15 Hình ảnh rullo hàn 90 Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý rullo hàn 90 Hình 4.17 Mô hình D thiết bị đồ gá hàn ( Rullo hàn) 90 Hình 4.18 Sơ đồ tính lực mô men 92 Hình 4.19 Các thông số động Rullo 95 Hình 4.20 Mô hình 3D Rullo hàn 98 Hình 4.21 Mô hình 3D kết cấu lăn chủ động 99 Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 116 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học PGS.TS: Phạm Văn Nghệ Hình 4.22 Mô hình 3D kết cấu khung Rullo hàn 99 Hình 5.1 Các nguyên tắc kiểm tra thấm thuốc nhuộm 104 Hình 5.2 Dùng nàm tinh thể thạch anh để dò tìm dao động siêu âm 106 Hình 5.3 Kỹ Thuật truyền để dò tìm vết 107 Hình 5.4 Đồ thị thử áp lực 109 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Đặc điểm bình 10 Bảng 1.2 Số liệu kỹ thuật phận bình 10 Bảng 1.3 Số liệu kim loại chế tạo bình 11 Bảng 1.4 Đặc điểm ống cút, mặt bích chi tiết bắt chặt bình 12 Bảng 1.5 Số liệu hàn 13 Bảng 1.6 Tiêu chuẩn đáy chỏm cầu 13 Bảng 2.1 Tốc độ miết phụ thuộc vào vật liệu biến dạng 24 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật động MRD 1100 -1 37 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy lốc 72 Bảng 4.1 Cơ tính mác thép CT3 78 Bảng 4.2 Tính chất lý số loại dây thuốc hàn theo AWS A5.17 78 Bảng 4.3 Thông số số dạng liên kết giáp mối 80 Bảng 4.4 Một số thông số chiều dày đường kính que hàn 81 Bảng 4.5 Thông số máy hàn cần chuyên dụng 89 Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật máy rullo 91 Bảng 4.7 Các thông số động Rulô 97 Học viên thực hiện: Vũ Chí Bang 117 ... vonfram Cỏc chi tit in hỡnh ch to t mit thay i chiu dy l chi tit cỏc thit b dõy truyn ch bin thc phm, cỏc chi tit dựng thớ nghim khoa hc cú liờn quan n hoỏ cht, cỏc loi ốn v gng chiu thit b,... trng thỏi bin dng l nộn chiu v chiu kộo Vi mit bin mng xuụi, phn chi tit ó bin dng chu kộo dc trc, vi mit bin dng ngc thỡ phn cha bin dng chu nộn Nu nh cỏc chi tit cú chiu dy rt nh so vi bỏn... ú xỏc nh c nng lng bin dng i vi mt chi tit hỡnh cụn (hỡnh 2.7) Phụi cú chiu dy ban u to, sn phm cú chiu dy thnh tf Cú th xỏc nh chiu dy sn phm tf thụng qua chiu dy to ban u ca phụi v gúc cụn