tính toán chế độ hàn cho mối hàn tôn nối đáy trong và mối hàn giữa sống đáy, đà ngang với tôn

111Equation Chapter Section 1MỤC LỤC Trang Giới thiệu kết cấu phân đoạn Phân đoạn 204 tàu 6800T phòng thiết kế - công nghệ Công ty Công nghiệp tàu thủy Nam Triệu thiết kế có đặc điểm sau: Hình 1.1 Giới thiệu phân đoạn đáy đôi 204 tàu 6800T 1 Hình 1.2 Giới thiệu phân đoạn đáy 204 tàu hàng khô 6800T 1.1 Kết cấu Khoảng sườn thực 700mm Chiều dày tôn đáy 12mm Chiều dày tôn đáy 14mm Chiều dài phân đoạn 5950 mm 2 Hình 1.3 Nẹp dọc đáy 3 Hình 1.4 Sống dọc đáy Quy cách cấu thuộc phân đoạn này: Dầm dọc đáy L130X130X10 Dầm dọc đáy L130X130X12 Chiều dày tôn đáy trên: t=14 mm Chiều dày sống đáy: t=14 mm Chiều dày sống phụ đáy: t=12 mm Chiều dày đà ngang: t=12 mm Chiều dày gia cường sống chính: t=12 mm Nẹp gia cường cho sống phụ: 125x12 mm 4 1.2 Mặt cắt ngang Hình 1.3: Mặt cắt ngang sườn 55 57 nhìn mũi Hình 1.4: Mặt cắt ngang sườn 54, 56, 58, 59, 61 nhìn mũi Hình 1.5: Mặt cắt ngang sườn 60 62 nhìn mũi 5 1.3 Vật liệu Vật liệu sử dụng thép CT3, có đặc điểm sau: Thành phần hóa học: C(0,14-0,22)% Mn(0,4-0,65)%, S < 0,05%, Si(0,12-0,3)%, P< 0,04% Tính chất lý: Độ bền chảy 250 N/mm2 Độ bền kéo (340-440) N/mm2 Độ dãn dài 26% Chọn phương án hàn Hàn giáp mối tờ tôn với công nghệ hàn lớp thuốc bảo vệ (SAW) Hàn góc cấu gia cường với tôn như: Sống chính, sống phụ, đà ngang đáy công nghệ hàn hồ quang kim loại nóng chảy môi trường khí bảo vệ (GMAW) Chuẩn bị liên kết Chuẩn bị liên kết trước hàn bước quan trọng trình hàn, gồm: làm sạch, vát mép, gá lắp, hàn đính 3.1 Làm Bề mặt mép hàn vết xứt, vết nứt khuyết tât khác ảnh hưởng tới độ bền mối hàn sau Bề mặt mép hàn vùng lân cận phải làm vảy cán, han rỉ, dầu mỡ vết bẩn khác 3.2 Vát mép hàn Vát mép hàn mục đích đảm bảo độ ngấu với thép Các thông số vát mép gồm đại lượng góc vát, khe hở dung sai đại lượng Thiết kế mối hàn phải dựa vào dạng liên kết, đòi hỏi chất lương mối nối phương pháp hàn sử dụng Để cắt thép vát mép mối hàn sử dụng phương pháp sau: cắt gọt khí, cắt oxi, khí đốt, v.v… 6 Tùy thuộc vào dạng mối hàn giáp mối, hay hàn góc Mép hàn phải chuẩn bị theo tiêu chuẩn sau (IACS Rec47) 60° 14 14 2 Hình 3.3 Vát mép mối hàn giáp mối 13 50° 2 14 Hình 3.4 Vát mép mối hàn góc 3.3 Gá lắp Trước gá lắp phải kiểm tra kích thước chi tiết, kích thước hình học sai số cho phép mép vát Khi lắp ghép cần giữ liên kết thiết bị kẹp chuyên dụng hàn đính Thiết bị gá lắp phải đảm bảo cho thiết bị lắp ghép đạt độ xác kích thước, hình học độ bền vững liên kết chi tiết với Phải làm mép hàn trước gá lắp máy mài tay, chổi sắt hay phương tiện khác Vùng làm gồm mép hàn rộng sang hai bên cách mép mối hàn khoảng không nhỏ 100mm Các liên kết đối đầu phải dược chỉnh gá lắp, thép hàn phải bị kẹp chặt chống bị uốn co rút mối hàn lệch tâm 7 Thanh chống Dầm dọc đáy Tăngđơ Sống Tôn đáy Tôn đáy Hình 3.5 Gá lắp chi tiết 3.4 Hàn đính Khi hàn đính để gá lắp chi tiết, phải đảm bảo kích thước mối đính sau: - Với mối hàn đối đầu: dày 3-4mm, rộng 6-8mm, dài 50-80mm - Với mối hàn góc hàn chữ T: kích thước mối đính không lớn kích thước mối hàn không 4mm, chiều dài mối đính 50-80mm - Khoảng cách mối đính 300-500mm, sau hàn đính cần tẩy xỉ hàn kiểm tra mối đính quan sát để phát khuyết tật Khi gá lắp mép hàn phải đảm bảo kích thước quy định Khi giá trị sai số vượt quy định phải sữa cách tẩy bỏ chỗ lồi cục băng máy mài hàn đắp bù chỗ lõm Khi gá lắp liên kết cho hàn tự động bán tự động đầu cuối đường hàn gắn dẫn Các dẫn làm từ loại thép dùng cho kết cấu có độ dày tương ứng Chiều dài dẫn từ 80-150mm, chiều rộng dẫn loại rời không nhỏ 50mm, loại liền không nhỏ 100mm Sau hàn xong tháo bỏ dẫn phương pháp cắt nhiệt khí tẩy mép cắt Trong trình lắp ráp phải tiến hành kiểm tra bước để đảm bảo: - Độ xác kích thước hình học chi tiết theo thiết kế - Độ xác thông số vát mép khe hở mép hàn - Công tác vệ sinh mép hàn - Kiểm tra tuân thủ quy trình công nghệ lắp ráp quy định Trong việc vận chuyển cẩu lật chi tiết lắp ghép hàn đính cần phải áp dụng biện pháp gá kẹp nhằm loại bỏ khả gây biến dạng tổng thể cục cho kết cấu, tránh làm xước bề mặt kim loại 8 Hình 3.6 Hàn đính Mã lược 45° Tấm mồi 400-600 Hình 3.7 Qui cách mồi, hàn đính, hàn giáp mối Xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối 4.1 Chọn vật liệu hàn 4.1.1 Chọn dây hàn 9 Thông tin sản phẩm: Dây hàn Hồ quang chìm NB-EL12 (EL12) Nhà cung cấp: Công ty CP Nam Hà Việt( NAHAVI) Xuất xứ: Việt Nam Thông số kỹ thuật: Bảng 4.1 Thành phần hóa học kim loại đắp (%) C Mn Si S P ≤0,10 0,35 ÷ 0,65 ≤0,03 ≤0,030 ≤0,030 Bảng 4.2 Cơ tính kim loại hàn Giới hạn chảy(MPa) Độ bền kéo(MPa) ≥350 Độ dãn dài (%) 450-550 Độ dai va đậpJ(00C) ≥22 ≥47 Bảng 4.3 Quy cách, khoảng dòng điện hàn Quy cách (mm) Dòng điện hàn (A) 2,0 2,4 3,2 4,0 5,0 200 ~ 400 250 ~ 450 350 ~ 600 500 ~ 800 700 ~ 1000 4.1.2 Chọn thuốc bảo vệ Chọn thuốc hàn FCS thuốc hàn nung chảy (fused) canxi silicat (CS) 4.2 Chọn thiết bị hàn 4.2.1 Nguồn hàn Power source LAF 1000-DC Model : ESAB Xuất xứ : Thụy Điển Năm sản xuất : 2006 Điện áp nguồn : 380V, 50/60 Hz; Điều khiển thyistor Hệ số làm việc : 100% chu kỳ : 800 A 60% chu kỳ : 1000 A 10 10 Điện áp tiêu thụ 100% chu kỳ : 60 V 60% chu kỳ : 80 V Công suất không tải : 145 W Dải điều chỉnh dòng : 40A/22 – 1000A/45 V Công suất mạch hở : 52V Hệ số công suất Cosϕ : 0,84 Ηiệu suất : 0,95 Cấp bảo vệ : IP23 ( Làm việc trời) Cấp cách điện : S Kích thước nguồn hàn: 6446x552x1090 mm Trọng lượng : 330 Kg Điện áp điều khiển : 42V, 50 Hz Tốc độ cấp dây : 1÷15 m/ phút Tốc độ xe hàn : 0,1 ÷ 1,7 m/ phút 4.2.2 Xe hàn 4.3 Tính toán mối hàn giáp mối Kích thước chủ yếu mối hàn Chiều dày chi tiết S= 14 mm Chiều sâu chảy l = 12 mm Chiều rộng mối hàn b mm 11 11 Khe hở a=2 mm Mật độ dòng điện hàn tra bảng theo đường kính dây hàn Bảng 4.4 Mật độ dòng điện cho phép theo điện cực d (mm) j (A /mm2) 65 - 200 45 - 90 35 - 60 30 - 50 25 - 45 Bảng 4.5 Mật độ dòng điện tối thiểu d (mm) jmin (A/mm2) 0,5 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 2,5 150 100 85 80 70 65 60 n= Fd − F1 114,86 − 28 +1 = + = 1,85 Fn 44 Số lớp hàn: chọn n = Fd –tổng diện tích kim loại đắp, với α=600 Trong đó: F1=0,5.l2 tag(α/2)=41,57 mm2 F2=a.s= 28 mm2 F3=2/3.b.c=26,14 mm2 b=a+2.l tag(α/2)+(4÷6)= 19,8 mm ψmh-hệ số hình dạng mối hàn, ψmh=(7÷10),ta chọn ψmh=10 c=b/10= 1,98 mm  Fđ=2F1+F2+F3 =137,28 mm2 Fn=10.d=40 mm2 4.3.1 Xác định chế độ hàn lớp thứ Đường kính dây hàn, sơ đường kính dây hàn d = 4(mm), chọn J =40A/mm2 Cường độ dòng điện hàn Ih1 = πd2 π 42 J = 40 4 =502,4 A , với d = mm Chọn Ih1= 550 A Điện áp hàn 12 12 20 + Uh1= 50.10−3 50.10−3 I = 20 + 550 = 33, 75 h1 d 0,5 40,5 V Chọn Uh1 = 34 V U h1 I h1 Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih).d = 1,915 Do mật độ dòng điện j =40 A/mm2 , theo công thức (2.20.2) với hàn dòng chiều-cực thuận ta được: k’ =0,282.400,1925 = 0,5736 Hệ số đắp: αd = 13 (g/A.h) Khối lượng riêng kim loại đắp: γ=7,85 g/cm3 Tốc độ hàn xác định theo (2.30.1): V1 = α d I h1 13.550 = 100.F1γ 100.(41,57.10 −2 ).7,85 =22 m/h = 0,60 cm/s Năng lượng đường xác định theo công thức (2.4) qd = N 0, 24.U h1.I h1.η 0, 24.34.550.0,80 = = = 5984 vh1 vh1 0, 60 (cal/cm) Hiệu suất lửa hàn tự động lớp thuốc η=0,75÷0,9 chọn η=0,80 Chiều sâu ngấu thực tế theo lượng đường q d1 ψ ng h = 0,156 5984 = 8, 72 1,915 = 0,156 Fd1 = mm α d I 13.550 = 100.V1.γ 100.22.7,85 Diện tích kim loại đắp: =33,73 cm2 Chiều rộng mối hàn b xác định theo (2.2) b = ψng h =1,915.8,72 =16,70 mm c= Fd1 41,57 = = 3, µ.b 0, 73.16, 70 Chiều cao mối hàn xác định theo (2.23): mm Chiều cao toàn mối hàn: H= h + c = 8,72 + 3,4 = 12,12 mm ψ ng = b 16, = = 1,38 H 12,12 Hệ số ngấu mối hàn xác định lại: 13 13 4.3.2 Xác định chế độ hàn lớp thứ hai Chọn d = (mm) mật độ dòng điện, chọn J =35A/mm2 Cường độ dòng điện hàn: I2 = 20 + Điện áp hàn: Uh2= πd2 π 52 J = 35 4 = 680 A , chọn I1= 700 A 50.10−3 50.10−3 I = 20 + 700 = 35, h2 d 0,5 50,5 V, Chọn Uh2 = 36 V Uh Ih Hệ số ngấu: ψng = k’.(19 - 0,01.Ih2).d = 1,72 Do mật độ dòng điện j =35 A/mm2, theo công thức (2.20.2) với hàn dòng chiều-cực thuận ta được: k’ =0,282.350,1925 = 0,559 Hệ số đắp: αd = 13 (g/A.h) Khối lượng riêng kim loại đắp: γ=7,85 g/cm3 Tốc độ hàn xác định theo (2.30.1): V2 = α d I h 13.700 = 100.Fd γ 100.(28.10 −2 ).7,85 =41,4 m/h = 1,15 cm/s Năng lượng đường xác định theo công thức (2.4) qd2 = N 0, 24.U h Ih η 0, 24.36.700.0,80 = = = 4207 vh vh 1,15 (cal/cm) Hiệu suất lửa hàn tự động lớp thuốc η=0,75÷0,9 chọn η=0,80 qd ψ ng Chiều sâu ngấu thực tế theo lượng đường: h = 0,156 Fd = 4207 = 7, 1, 72 = 0,156 mm α d I 13.700 = 100.V2 γ 100.41, 4.7,85 =28 cm2 Diện tích kim loại đắp: Chiều rộng mối hàn b xác định theo (2.2): b = ψng h =1,72.7,7 =13,2 mm c= Chiều cao mối hàn xác định theo (2.23): Fd = 2,9 µ.b mm Chiều cao toàn mối hàn: H= h + c = 7,7 + 2,9 = 10,6 mm 14 14 ψn = b 13, = = 1,245 H 10, Hệ số ngấu mối hàn xác định lại: Bảng4.6 Bộ thông số công nghệ hàn tính cho hàn lớp thuốc Lớp Đường kính dây hàn ( mm ) Tốc độ hàn (m/ h) Dòng điện (A) 29 ∼ 36 29 ∼ 37 Điện áp Cực tính (V) 440 ∼ 750 589 ∼ 980 30 ∼ 40 33 ∼ 42 Cực thuận (DC) Cực thuận (DC) 4.4 Tính toán mối hàn góc Chiều dày chi tiết thành thẳng đứng (bản thành dầm dọc đáy) t= 13 mm Chiều dày tôn đáy t=14 mm Sơ đường kính dây hàn d = mm Mật độ dòng điện hàn: Với d = mm mật độ dòng điện J = 45÷90 (A/mm2) Chọn J =50 A/mm2 n= Số lớp hàn: Fd − F1 24,5 − 21 +1 = + = 1,12 Fn 30 chọn n = Fd –tổng diện tích kim loại đắp k2 Fd = k y = = 24,5mm 2 Trong đó: k=7 mm –cạnh mối hàn (theo quy phạm 2012) Hệ số ky=1 F1=(6÷8)d –diện tích tiết diện ngang lớp hàn thứ Fn=(8÷12)d – diện tích tiết diện ngang lóp hàn thứ n Chọn F1 = 7.d = 7.3 = 21 mm2 Fn = 11.d = 10.3 = 30 mm2 4.4.1 Xác định chế độ hàn lớp thứ Cường độ dòng điện hàn: Ih1 = πd π32 J = 50 4 =353,25 A , chọn Ih1= 360 A 15 15 20 + Điện áp hàn: Uh1= 50.10−3 50.10−3 I = 20 + 360 = 30,39 h1 d 0,5 30,5 V, chọn Uh1 = 32 V U h1 I h1 Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih1).d = 2,46 Do mật độ dòng điện j =50 A/mm2 , theo công thức (2.20.2) với hàn dòng chiều-cực thuận ta được: k’ =0,282.500,1925 = 0,599 Hệ số đắp: αd = 13 (g/A.h) Khối lượng riêng kim loại đắp: γ=7,85 g/cm3 Tốc độ hàn xác định theo (2.30.1): V1 = α d I h1 13.360 = 100.Fh1γ 100.(21.10 −2 ).7,85 =28,39 m/h = 0,79 cm/s Năng lượng đường xác định theo công thức (2.4) qd = N 0, 24.U h1.I h1.η 0, 24.32.360.0,80 = = = 2800 vh1 vh1 0, 79 (cal/cm) Hiệu suất lửa hàn tự động lớp thuốc η=0,75÷0,9 chọn η=0,80 q d1 ψ ng Chiều sâu ngấu thực tế theo lượng đường: h = 0,156 Fd1 = 2800 = 5,3 2, 46 = 0,156 mm α d I 13.360 = 100.V1.γ 100.28,39.7,85 =21 cm2 Diện tích kim loại đắp: Chiều rộng mối hàn b xác định theo (2.2): b = ψng h =2,46.5,3=13,04 mm c= Fd1 21 = = 2, µ.b 0, 73.13, 04 Chiều cao mối hàn xác định theo (2.23): mm Chiều cao toàn mối hàn: H= h + c = 5,3+ 2,2 = 7,5 mm ψn = b 13, 04 = = 1,74 H 7,5 Hệ số ngấu mối hàn xác định lại: 4.4.2 Xác định chế độ hàn lớp thứ hai Chọn d = (mm) mật độ dòng điện, chọn J =35A/mm2 16 16 Cường độ dòng điện hàn: I2 = πd2 π 52 J = 35 4 = 680 A , chọn I1= 680 A Điện áp hàn 20 + Uh2= 50.10−3 50.10−3 I = 20 + 680 = 35 h2 d 0,5 50,5 V, Chọn Uh2 = 35 V Uh Ih Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih2).d = 1,75 Do mật độ dòng điện j =35 A/mm2, theo công thức (2.20.2) với hàn dòng chiều-cực nghịch ta được: k’ =0,282.350,1925 = 0,559 Hệ số đắp: αd = 13 (g/A.h) Khối lượng riêng kim loại đắp: γ=7,85 g/cm3 Tốc độ hàn xác định theo (2.30.1): V2 = α d Ih 13.680 = 100.Fd γ 100.(30.10 −2 ).7,85 =37,54 m/h = 1,04 cm/s Năng lượng đường xác định theo công thức (2.4) qd2 = N 0, 24.U h Ih η 0, 24.35.680.0,80 = = = 4394 vh vh 1, 04 (cal/cm) Hiệu suất lửa hàn tự động lớp thuốc η=0,75÷0,9 chọn η=0,80 Chiều sâu ngấu thực tế theo lượng đường qd ψ ng h = 0,156 4394 = 7,82 1, 75 = 0,156 Fd = mm α d2 I 13.680 = 100.V2 γ 100.37,54.7,85 =30 cm2 Diện tích kim loại đắp: Chiều rộng mối hàn b xác định theo (2.2) b = ψng h =1,75.7,82 =13,68 mm c= Chiều cao mối hàn xác định theo (2.23): Fd =3 µ.b mm 17 17 Chiều cao toàn mối hàn: H= h + c = 7,82 + 3= 10,82 mm ψn = b 13, 68 = = 1,26 H 10,82 Hệ số ngấu mối hàn xác định lại: Bảng4.6 Bộ thông số công nghệ hàn tính cho hàn lớp thuốc Lớp Đường kính dây hàn ( mm ) Dòng điện (A) (m/ h) 29 ∼ 36 5 Tốc độ hàn 29 ∼ 37 589 ∼ 980 Điện áp Cực tính (V) 440 ∼ 750 30 ∼ 40 33 ∼ 42 Cực thuận (DC) Cực thuận (DC) Xây dựng thứ tự hàn 5.1 Mối hàn giáp mối (hàn tôn với tôn) Chọn số thợ hàn 2(A, B), bậc thợ 5/7 Số thiết bị hàn Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch Thứ tự hàn phân đoạn thể hình vẽ: Hình 5.1 Thứ tự hàn giáp mối 5.2 Hàn góc (cơ cấu với tôn) Chọn số thợ hàn 8(A, B, C, D, E, F, G, H), bậc thợ 5/7 Số máy hàn Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch Thứ tự hàn thể hình vẽ sau: 18 18 Hình 5.2 Thứ tự hàn mối hàn góc Xét thứ tự hàn ô: 5.3 Phương pháp kiểm tra + Với mối hàn giáp mối tôn với tôn ta sử dụng phương pháp kiểm tra mắt + Với mối hàn góc ta sử dụng phương pháp kiểm tra khí nén Ghi ký hiệu mối hàn vẽ 19 19 20 20 Hình 6.1 Ký hiệu hàn vẽ kết cấu 21 21 22 22 ... 4.4 Tính toán mối hàn góc Chiều dày chi tiết thành thẳng đứng (bản thành dầm dọc đáy) t= 13 mm Chiều dày tôn đáy t=14 mm Sơ đường kính dây hàn d = mm Mật độ dòng điện hàn: Với d = mm mật độ dòng... 400-600 Hình 3.7 Qui cách mồi, hàn đính, hàn giáp mối Xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối 4.1 Chọn vật liệu hàn 4.1.1 Chọn dây hàn 9 Thông tin sản phẩm: Dây hàn Hồ quang chìm NB-EL12 (EL12)... tự hàn 5.1 Mối hàn giáp mối (hàn tôn với tôn) Chọn số thợ hàn 2(A, B), bậc thợ 5/7 Số thiết bị hàn Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch Thứ tự hàn phân đoạn thể hình vẽ: Hình 5.1 Thứ tự hàn