Nghiên cứu công nghệ và thiết bị có điều khiển PLC để chế tạo thép ống có đường kính lớn chiều dài tuỳ ý từ phôi dạng cuộn

MỤC LỤC Lời cam đoan Danh mục kí hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời nói đầu 10 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ ỨNG 12 DỤNG CỦA ỐNG THÉP ĐƢỜNG KÍNH LỚN 1.1 Nhu cầu sử dụng ống thép 12 1.1.1 Thị trường nội địa 12 1.1.2 Thị trường xuất 14 1.2 Phân loại ống thép 16 1.3 Ứng dụng ống thép kỹ thuật dân dụng 16 1.4 Ưu điểm nhược điểm ống thép hàn cỡ lớn 20 1.5 Công nghệ sản xuất ống thép hàn xoắn chiều dài tùy ý 22 1.5.1 Khái qt q trình cơng nghệ 22 1.5.2 Một số hình ảnh ống thép hàn xoắn 23 1.5.3 Quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn 25 1.6 Kết luận chương 35 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN TẤM 36 2.1 Trạng thái ứng suất biến dạng uốn phôi 36 2.2 Lực mô men uốn 43 2.3 Biến dạng đàn hồi uốn 47 2.4 Bán kính uốn nhỏ 51 2.5 Công nghệ uốn xoắn liên tục 53 2.5.1.Nguyên lý uốn xoắn 54 2.5.2 Xác định áp lực uốn công biến dạng 61 2.5.3 Xét đặc điểm trình uốn xoắn 64 2.6 Kết luận chương 66 Chƣơng : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ MÁY UỐN 67 - HÀN XOẮN ĐỂ CHẾ TẠO ỐNG CĨ ĐƢỜNG KÍNH D ≥ 500 MM 3.1 Các thông số ống hàn xoắn 67 3.2 Sơ đồ nguyên lý uốn xoắn 68 3.3 Các thông số máy 72 3.4 Sơ đồ động máy uốn hàn xoắn 73 3.4.1 Xác định momen uốn M 75 3.4.2 Xác định lực ma sát 75 3.5 Xác định thông số trục uốn 76 3.5.1 Xác định đường kính trục 76 3.5.2 Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục uốn 79 3.6 Xác định thông số trục đỡ 81 3.6.1 Xác định đường kính trục đỡ 81 3.6.2 Kiểm nghiệm điều kiện bền mỏi trục đỡ 83 3.7 Hệ thống thủy lực 84 3.8 Tính tốn chọn xylanh thủy lực 87 3.9 Hệ thống van thủy lực bơm thủy lực 89 3.10 Kết luận chương 90 Chƣơng 4: CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG 91 4.1 Lý thuyết cơng nghệ hàn 91 4.1.1 Sự tạo hình mối hàn 91 4.1.2 Tổ chức kim loại mối hàn 95 4.1.3 Vùng ảnh hưởng nhiệt yếu tố ảnh hưởng đến kích 96 thước khu vực ảnh hưởng nhiệt 4.1.4 Ứng suất biến dạng hàn 98 4.2.1 Nguyên lý hàn tự động lớp thuốc 104 4.2.2 Đặc điểm trình hàn hồ quang lớp thuốc 104 4.2.3 Lựa chọn thiết bị hàn tự động 106 4.2.4 Vật liệu hàn 108 4.2.5 Xác định chế độ hàn 110 4.2.5 Quy trình hàn ống 113 Kết luận chương 117 4.3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 LỜI CAM ĐOAN Tơi Phạm Quang Định, học viên Cao học khóa 2012 , chuyên ngành Chế tạo máy Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ PGS.TS Phạm Văn Nghệ, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp tôi, nên đến cuối chặng đường để kết thúc khố học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: “ Nghiên cứu công nghệ thiết bị có điều khiển PLC để chế tạo thép ống có đường kính lớn chiều dài tuỳ ý từ phôi dạng cuộn” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Nghệ tham khảo tài liệu liệt kê Các kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu có tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Phạm Quang Định DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Công nghệ gia công áp lực GCAL ộ điều khiển PLC PLC Programmable Logic Controller NC Numerical Control Điều khiển số CNC Computer Numerical Control Điều khiển số máy tính DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Ý nghĩa Trang 1.1 Tiêu thụ ống thép năm gần đây, kể xuất nước 16 1.2 Xuất thép thàn đầu năm 2012 2013 36 1.3 Bảng xuất nhập thép ống năm 2012 60 1.4 Mức độ an toàn sử dụng cọc ống thép hàn xoắn 67 4.1 Lực tương ứng với mối hàn hàn với chiều dày khác 99 4.2 Ký hiệu thuốc hàn theo Viện Hàn quốc tế IIW 109 4.3 Mật độ dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn 111 4.4 Tốc độ hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn 112 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ý nghĩa Hình Trang 1.1 Biểu đồ tiêu thụ thép nước 2009 ÷ 2012 12 1.2 Biểu đồ lực sản xuất ống thép 13 1.3 Biểu đồ tiêu thụ thép ống 2010- 2012 14 1.4 Trụ cầu ép ống hàn xoắn để khoan nhồi bê tông 17 1.5 Các ống thép liên kết thi công cầu 17 1.6 Sử dụng ống thép hàn xoắn trình thi công cọc bê tông 18 cầu 1.7 Thép ống hàn xoắn để thi công trụ cột xây dựng 19 1.8 Sử dụng ống thép hàn xoắn để thi công cầu 19 1.9 Sử dụng ống thép hàn xoắn để làm đường dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu 22 1.10 Sơ đồ quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn 22 1.11 Biểu đồ kỹ thuật ống thép SSAW 23 1.12 Ống thép hàn xoắn hoang thiện 23 1.13 Thép ống hàn xoắn trình chuẩn bị lắp đặt 24 1.14 Ống thép hoàn thiện sau sử dụng phương pháp uốn hàn xoắn 24 1.15 Cắt ống theo chiều dài yêu cầu 25 1.16 Nắn phẳng phôi trước uốn hàn 26 1.17 Cắt mép biên 27 1.18 Uốn hàn xoắn tạo hình sản phẩm 28 1.19 Thực mối hàn lớp thuốc 29 1.20 Thực hàn lớp thuốc 29 1.21 Siêu âm mối hàn 30 1.22 Cắt ống phương pháp plasma 31 1.23 Nung dãn đầu ống trạng thái nóng 31 1.24 Thử nghiệm thủy tĩnh 32 1.25 Kiểm tra tia rơn gen gama 33 1.26 Phun phủ 34 2.1 Sơ đồ uốn tác dụng tải trọng P 36 2.2 Trạng thái ứng suất biến dạng uốn phôi dải rộng 37 2.3 Phân bố ứng suất uốn có khơng có hố bền 41 2.4 Sơ đồ xác định mô men uốn 43 2.5 Sự biến dạng đàn hồi uốn 47 2.6 Quan hệ góc đàn hồi bán kính uốn tương đối 50 2.7 Các sơ đồ uốn xoắn 53 2.8 Sơ đồ nguyên lý uốn - hàn xoắn 55 2.9 Các kết cấu máy uốn xoắn 60 2.10 Sơ đồ uốn xoắn phân bố ứng suất theo chiều dày phôi 61 2.11 Sơ đồ xuất biến dạng dẻo ( vùng đen - vùng biến dạng dẻo) 64 2.12 Biểu đồ ứng suất σ1 65 3.1 Biểu đồ ứng suất σ1 67 3.2 Các sơ đồ uốn xoắn 68 3.3 Sơ đồ nguyên lý uốn - hàn xoắn 69 3.4 Sơ đồ động máy đưa phôi 74 3.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đưa phôi 75 3.6 Sơ đồ đặt lực 76 3.7 Kết cấu trục phân bố tải trọng trục 77 3.8 Biểu đồ phân bố mômen uốn trục 78 3.9 Biểu đồ phân bố mômen xoắn trục 78 3.10 Kết cấu trục 81 3.11 Kết cấu trục phân bố tải trọng trục 81 3.12 Biểu đồ phân bố mômen uốn trục 82 3.13 Biểu đồ phân bố mômen xoắn trục 83 3.14 Sơ đồ hệ thống thủy lực máy 85 3.15 Van phân phối cửa, vị trí điều khiển điện từ 89 3.16 Van tiết lưu 89 4.1 Mối nối hàn 91 4.2 Bể hàn 92 4.3 Hình dạng kích thước bể hàn 93 4.4 Kích thước bể hàn 93 4.5 Tác dụng lực từ trường ép lên que hàn 94 4.6 Tổ chức kim loại mối hàn 95 4.7 Tổ chức kim loại khu vực ảnh hưởng nhiệt 97 4.8 Biến dạng góc mối hàn vát mép chữ V ứng suất co ngót 99 4.9 Sơ đồ chống co ngót hàn 99 4.10 Thứ tự hàn 102 4.11 Tạo biến dạng ngược hàn 103 4.12 Nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc 104 4.13 Sơ đồ cân nhiệt hàn lớp thuốc 105 4.14 Các khả chuyển động đầu hàn tự động xe hàn 106 4.15 Sơ đồ nguyên lý xe hàn vạn 107 4.16 Kích thước cho mối hàn giáp mối có vát mép hàn từ hai phía 108 LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ gia cơng áp lực (GCAL) phương pháp tạo hình chi tiết dựa tính dẻo vật liệu kim loại Với phát triển nhanh chóng cơng nghiệp hóa, đại hóa, sản phẩm GCAL ngày chiếm tỷ trọng cao lĩnh vực công nghiệp khí chế tạo, xây dựng, điện, điện tử, gia dung, y tế, quốc phịng, giao thơng vận tải Đối với nước công nghiệp phát triển Mỹ, Anh, Đức, Nhật, Trung quốc, GCAL ln đóng vai trị then chốt cho phát triển công nghiệp nặng, siêu nặng luyện kim, đóng tàu, vũ khí, hàng khơng… Sở sĩ GCAL có tính ưu việt hẳn so với phương pháp gia cơng khí khác đặc biệt thị trường phát triển, cần sản xuất loạt lớn tiết kiệm vật liệu, đảm bảo độ xác chi tiết, tăng tính sản phẩm, chi phí sản xuất loạt lớn thấp, khả tự động hóa cao Đối với thị sản xuất khí nước, nhiều sản phẩm hữu bình chứa, bồn chứa nhiên liệu, nguyên liệu, nồi hơi, ống dẫn, vỏ tàu sản xuất, chế tạo cách đơn giản hiệu với công nghệ uốn tạo hình Loại hình cơng nghệ uốn xoắn để tạo ống có chiều dài tùy ý với đường kính lớn áp dụng cho cơng trình cầu, đường ống dẫn khí, dẫn dầu phát triển ứng dụng phổ biến nhiều doanh nghiệp sản xuất Việt Nam Tuy vậy, cịn nhiều nhà máy khí nước muốn áp dụng công nghệ thiết bị để sản xuất sản phẩm phục vụ cho doanh nghiệp mình, chưa có đội ngũ nhà kỹ thuật có chun mơn am hiểu để sẵn sàng thiết kế công nghệ chế tạo thiết bị Hầu hết doanh nghiệp thiết bị lọc hóa dầu, nhà máy sửa chữa khí, thiết bị cho ngành xi măng, nhiệt điện, than, công ty lắp máy… mua thiết bị tìm hiểu ln cơng nghệ uốn xoắn nước ngồi Trên sở phát triển đưa loại hình cơng nghệ uốn xoắn vào doanh nghiệp dầu khí nâng cao lực thiết kế công nghệ, thiết bị, đồng thời đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp khí hàng hải, em đề xuất thực đề tài Nghiên cứu công nghệ thiết kế thiết bị để uốn ống đường kính lớn có chiều dài tùy ý 10 Hình 13 Sơ đồ cân nhiệt hàn lớp thuốc Với phương pháp hàn tự động lớp thuốc, công đaonj sau tự động hóa: việc cấp thuốc hàn xuống vùng phía trước hồ quang, việc cấp dây hàn xuống đầu hàn việc điều chỉnh chiều dài hồ quang dao động ngang hồ quang( cần) Những ứng dụng tiêu biểu hàn lớp thuốc chế tạo kết cấu dày hàn bình áp lực, đường ống, bể chứa, kết cấu lớn, tàu biển, toa xe lửa, dầm cầu théo, hàn đắp lớp đặc biệt lên bề mặt thép 1) Ưu điểm chung hàn tự động lớp thuốc  Khơng phát sinh khói, hồ quang kín, giảm thiểu cầu trang phục bảo hộ thợ hàn Khơng địi hỏi kỹ cao thợ hàn điều kiện lao động thuận lợi  Chất lượng mối hàn cao Bề mặt mối hàn trơn Khơng có bắn tóe kim loại Chất lượng mối hàn cao so với hàn hồ quang tay hình dạng bề mặt mối hàn tốt Tiết kiệm kim loại sử dụng dây hàn liên tục  Tốc độ đắp tốc độ hàn cao Có suất cao từ 5÷10 lần so với hàn hồ qunag tay( dòng điện hàn tốc độ hàn cao hơn, hệ số đắp lớn) Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, biến dạng sau hàn Dể tự động hóa 2) Những nhược điểm hàn tự động lớp thuốc  Đòi hỏi kim loại vật liệu hàn phải so với hàn hồ quang tay Chuẩn bị trước hàn công phu 105  Không thể quan sát trực tiếp vũng hàn Chỉ hàn tư hàn sấp với đường hàn có hình dạng tương đối đơn giản( thẳng, trịn xoay)  Thiết bị có giá thành cao 4.2.3 Lựa chọn thiết bị hàn tự động Thiết bị cho hàn tự động lớp thuốc bao gồm: Bộ phận cấp dây hàn có chức cấp dây hàn tới vùng hồ quang thông qua ống tiếp xúc đầu hàn Nguồn điện hàn cung cấp dòng điện hàn cho dây ống tiếp xúc Bộ phận giữ cấp thuốc cho hồ quang Bộ phận điều khiển dao động ngang Bộ thiết bị hàn hàn tự động lớp thuốc  Nguồn hàn: Máy hàn tiêu biểu gồm biến áp hàn, chỉnh lưu, cuộn cản, quạt làm mát, phận vảo vệ, biến áp điều khiển contacto dòng hàn Mọi điều khiển thực mặt trước máy  Xe hàn( xe tự hành chứa đầu hàn) có bánh truyền động phía sau, bánh bị động phía trước độc đẩy chiều có hộp giảm tốc Tốc độ xe đặt tay từ 0,2÷2,0m/ phút( điều chỉnh điện tử) Hướng xe đặt trước cơng tắc Xe làm cho đầu hàn thực dao động ngang Hình 4.14 Các khả chuyển động đầu hàn tự động xe hàn 106 Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý xe hàn vạn Chú thích: Xe tự hành Trụ đứng Tay ngang 4.bảng điều khiển Hộp chức cuộn dây hàn động cấp dây hàn Các lăn đẩy dây giá đỡ ống tiếp xúc Đầu dẫn hướng 10 hộp chứa thuốc hàn * Cần đỡ đầu hàn đầu hàn Có thể điều chỉnh xác chiều cao đầu hàn góc nghiêng nó( cho hàn liên kết chữ T, nghiêng 45o) Đầu hàn chứa phận nắn cấp dây từ cuộn dây vào ống tiếp xúc( có chức dẫn dịng điện hàn) Bộ cấp dây gồm động chiều, trục đẩy dây, hộp giảm tốc cuộn dây hàn Có thể dùng núm điều khiển bảng điều khiển để thay đổi liên tục tốc độ cấp dây từ 0,1 ÷ 7,5 m/ phút( tốc độ điều khiển điện tử) Đầu hàn thường bao gồm phận dẫn hướng để dị vị trí rãnh hàn phía trước mối hàn Một số thiết bị đại sử dụng đầu dị laser Ngồi đầu hàn cịn gắn phễu chứa thuốc hàn * Bảng điều khiển: nằm xe hàn, chế độ hàn điều khiển từ mặt trước bảng bảng điều khiển bao gồm đồng hồ tốc độ xe hàn( m/ phút), ampe kế vôn kế, chiết áp xoay để đặt tốc độ cấp dây, công tắc đổi chiều xe hàn, cấu điều chỉnh dây lên xuống, nút khởi động tắt 107 Các trang thiết bị phụ trợ dùng tùy trường hợp cà bao gồm:  Đường ray cho xe hàn- dùng cho mối hàn thẳng  Bộ gá lắp đặc biệt xe hàn chuyển động trực tiếp vật hàn  Bộ thu hồi thuốc hàn chưa dùng hết( máy hút thuốc hàn dư)  Đồ gá vật hàn xe hàn ( đầu hàn) 4.2.4 Vật liệu hàn Với hàn lớp thuốc, vật liệu hàn( bao gồm dây hàn thuốc hàn) có ảnh hưởng định đến tính chất kim loại mối hàn Khác với hàn hồ qunag tay, phối hợp thuốc hàn dây hàn để có kim loại mối hàn với thành phần hóa học mong muốn - Nguyên tắc chọn vật liệu hàn hồ quang lớp thuốc Loại dây hàn ảnh hưởng đáng kể đến thành phần hóa học kim loại mối hàn Thuốc hàn ảnh hưởng đến thành phần hóa học kim loại mối hàn tùy theo mức độ tham gia vào q trình luyện kim hàn Để đơn giản hóa lựa chọn, thực tế, kỹ sư cơng nghệ chọn thuốc hàn thích hợp với loại dây hàn cho ứng dụng hàn cụ thể theo catalo hang sản xuất vật liệu hàn - Thuốc hàn Thuốc hàn có vai trò sau: - Bảo vệ vũng hàn khỏi tác động khơng khí từ bên ngồi - Cải thiện ion hóa tạo ổn định hồ quang, - Tinh luyện kim loại vũng hàn( khử lưu huỳnh), - Hợp kim hóa mối hàn( hồn ngun Mn Si , nguyên tố hợp kim khác vào kim loại mối hàn thuốc hàn gốm), - Tạo dáng mối hàn, - Bảo vệ thợ hàn khỏi tác dụng xạ hồ quang, - Chống bắn tóe kim loại nóng chảy 108 Ký hiệu thuốc hàn: Tiêu chuẩn IIW-545-78 “ phân loại ký hiệu dây hàn thuốc hàn cho hàn lớp thuốc thép kết cấu” Viện Hàn Quốc Tế phân Loại thuốc hàn bảng sau Bảng 4.2 Ký hiệu thuốc hàn theo Viện Hàn quốc tế IIW Ký hiệu Thành phần Loại MS Mn+ SiO2 CS CaO+ MgO+ SiO2 60%min Ca silicat ZS ZrO2+SiO2 30 %min Zr silicat AR 50%min Mn silicat Al2O3+ TiO2 15%min Oxit nhôm- rutil Al2O3+ CaO+ MgO 45%min oxit nhôm- bazơ Al2O3 20%min CaO+ MgO+ Mn+ SiO2 50%min AB azơ- fluorit FB SiO2 CaF2 20%max 15%min Trong bảng 2-4, MS, Cs, ZS, AR, AB, FB loại thuốc hàn khơng co đặc tính hợp kim hóa( tức ngồi lượng Mn Si thích hợp, thuốc hàn chứa nguyên tố hợp kim khác, nguyên tố khơng hồn ngun vào kim loại mối hàn nhiều 0,25% tổng lượng hồn ngun chúng khơng vượt 0,4%) a Dây hàn 109 Tiêu chuẩn IIW-545-78 “ phân loại ký hiệu dây hàn thuốc hàn cho hàn thép kết cấu lớp thuốc” quy định yêu cầu dây hàn thép kết cấu có giới han chảy 270÷490 Mpa giới hàn bền 300÷ 690 Mps Các dây hàn gồm thép cacbon, thép C- Mn thép hợp kim thấp b Đường kính dây hàn: Các loại đường kính dây hàn chuẩn 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0 Dây hàn sử dung dạng cuộn dây loại 10( 10kg, đường kính tối đa 4,0mm0, 25( 25kg, đường kính tối thiểu 1,2mm), 50( 50 kg, đường kính tối thiểu 2,0mm) 100kg đường kính tối thiểu 3,2mm 4.2.5 Xác định chế độ hàn Các thông số chế độ hàn xác định dựa giá trị giá trị biết trước hình dạng mối hàn Các thông số chế độ hàn bao gồm: đường kính đáy hàn, cường độ dịng điện hàn, điện áp hồ quang, tốc độ hàn, tốc độ cấp dây Trường hợp hàn giáp mối khơng có rãnh hàn ( hàn từ phía , phía hàn lượt): Các bước tính tốn cần thiết sau:  Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ phía  Tính dịng điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy  Chọn đường kính dây hàn  Tính điện áp hàn  Tính lượng đường kiểm tra kích thước mối hàn Nếu chiều sâu chảy kích thước thỏa mãn u cầu tính tốn tương tự cho phía thứ Nếu khơng, phải điều chỉnh chế độ hàn cho phù hợp sau tính tốn tiếp a Thơng số máy hàn Để q trình hàn thực tốt việc chuẩn bị dòng điện hàn ổn định, nguồn điện xoay chiều pha ( chiều xoay chiều) với điện phù hợp với máy hàn Ở sử dụng máy hàn MZ - 1000 hãng WEIDA 110 Đặc tính kỹ thuật nguồn hàn - Nguồn vào; pha: 380V/50Hz - Chế độ làm việc: 100% - Điện áp khơng tải: 55V - Dịng hàn max: 1000A - Điện áp làm việc: 44v - Khoảng điều chỉnh dịng điện: 44 - 1000A - Cơng suất: 69KVA - Dịng sơ cấp: 80,5A - Kích thước : LxWxH; 774x598x1430mm - Trọng lượng: 460 kg Thiết bị đồn kèm theo b Chế độ hàn Cụ thể tính tốn sau:  Chiều sâu chảy lớp thứ với phía hàn thứ = s/2 + ÷ (mm)  Cường độ dịng điện cho lớp Có nhiều cơng thức để tính tính theo ví dụ: I = (80 ÷ 100) Chọn đường kính dây hàn: d = [mm] j mật độ dòng điện hàn tối đa ảng 4.3 Mật độ dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn d[ mm] J[A/ ] 65 ÷ 200 45 ÷ 90 35 ÷ 60 30 ÷ 50  Tính tốc độ hàn, để đảm bảo điều kiện kết tinh tốt vũng hàn, tỷ số chiều dài chiều rộng vũng hàn phải không đổi theo lý thuyết truyền nhiệt, ta có: v I = A = const 111 Tức v = A/I (m/h) Bảng 4.4 Tốc độ hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn d [mm] A[ Am/h] 1,6 5÷8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 25 25 ÷ 30 Cơng thức thực nghiệm khác: v = Trong đó: I = (A); h = 0,22 /k.h (m/h) h ≤ mm k = 0,49 h > mm  Tính điện áp hàn: U - 20 + 50.1 / ± (v) d – [mm]; I – ( A)  Điều chỉnh tính tốn: Nếu dùng công thức : qd q A d b  h. n h   e p.c.Tmax  n n Có thể thấy hệ số ngẫu n nhỏ giá trị khoảng tối ưu (1,3 ÷ 2) phải điều chỉnh thong số tính tốn chế độ hàn cách giảm tốc độ hàn cách giảm tốc độ hàn v có chiều rộng yêu cầu mối hàn tăng tốc độ hàn số ngấu lớn Cần đacẹ biệt ý giá trị I tính vượt qua giá trị cho phép loại thuốc hàn cho trước Trường hợp hàn giáp mối có rãnh hàn( hàn từ phía, phía hàn luợt): Các bước tính tốn sau:  Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ phía  Tính dịng điện hàn đảm bảo chiều sâu chảy  Chọn đường kính dây hàn  Tính tốc độ hàn  Tính điện áp hàn  Tính lượng đường kích thước mối hàn 112 Cụ thể tính tốn bước sau: C=( - tg – H a)/(μ.b – a) Trong đó: – diện tích tiết diện ngang lớp đắp – chiều sâu vát mép - góc mép hàn(1/2 góc rãnh hàn) = const, H – chiều cao tồn mối hàn( xác định trước cho trường hợp khơng có rãnh hàn khe đáy a khe đáy b chiều rộng mối hàn h=H–c Hình 4.16: Kích thước cho mối hàn giáp mối có vát mép hàn từ hai phía 4.2.6 Quy tình hàn ống hàn xoắn Với thông số máy hàn ống xoắn với chiều dày 10mm thực mối hàn để dảm bảo chất lượng nên hàn lớp thuốc thực vát cạnh 113 Nhập cuộn, xả cuộn: Phôi liệu công ty, sở sản xuất đặt hàng cuộn thành cuộn, tùy vào chiều dày phôi liệu mà trước gia công phôi liệu gia nhiệt làm để trình uốn dễ dàng Nắn phẳng: Mục đích cơng đoạn cán phẳng làm cho phôi liệu trước uốn hàn cán phẳng khơng bị cong vênh ảnh hưởng tới q trình tạo hình trình hàn, làm ảnh hưởng tới kỹ thuật chất lượng sản phẩm Cắt hàn nối cuộn: Để quy trình chế tạo ống diễn liên tục bắt buộc phải cấp phơi liên tục để việc cấp phơi liên tục sử dụng phương pháp hàn để nối cuộn hết cuộn cấp mới, trước hàn dùng tia plasma để cắt phần đầu phần cuối cuộn phôi để mối hàn đảm bảo chất lượng không ảnh hưởng tới yêu cầu kỹ thuật Phay mép tấm: Trước phôi cán phẳng hai lưỡi dao phay hai bên phay để tạo góc vát cho mép phơi, để đảm bảo hàn dịng chảy kim loại hàn điền đầy theo chiều dày liên kết chi tiết Tạo hình sản phẩm: Đây cơng đoạn quan trọng định chất lượng hình dáng chi tiết, để đạt yêu cầu kỹ thuật kỹ sư phải tính tốn để chọn góc phù hợp đường kính chi tiết Hàn hàn ngồi để liên kết chi tiết: Để đảm bảo tính chất lượng cho mối ghép mục đích sử dụng loại ống nhà 114 Hàn hàn để liên kết chi tiết: Để đảm bảo tính, chất lượng cho mối ghép mục đích sử dụng loại ống nhà sản xuất lựa chọn phương pháp hàn khác hầu hết để đảm bảo chất lượng tất sản phẩm sử dụng phương pháp hàn hồ quang chìm, với tính chất hàn lớp thuốc mối hàn bảo vệ tốt hơn, độ bền liên kết vững điều quan trọng dễ tự động hóa cho khâu hàn, điều đặc biệt khác so với sản xuất ống thép hàn thẳng phương pháp chế tạo ống thép hàn xoắn chi tiết hàn hai mặt chất lượng mối hàn nâng cao Siêu âm, kiểm tra mối hàn trực tiếp: Để phát khuyết tật đường hàn xoắn ốc, rỗ khí, kẹt xỉ, hàn khơng ngấu, vết nứt nhỏ sau hàn, nhằm điều chỉnh chế độ hàn phù hợp tránh tượng khuyết tật cho chi tiết sau Cắt ống: sau đạt kích thước yêu cầu ta sử dụng phương pháp cắt plasma để cắt chi tiết 10 Đánh dấu nhận dạng: Để tránh nhầm lẫn cho công đoạn dãn nhãn sản phẩm, chi tiết sau cắt công nhân kỹ thuật đánh dấu theo đơn hàng quy định 11 Chế tạo: Là cơng đoạn nung nóng đầu ống sau dùng máy tiện để tạo gờ để lắp ghép, để hàn lúc lắp đặt 12 Thử nghiệm thủy tĩnh: Với công đoạn người ta dùng bơm cao áp bơm lượng nước định vào ống Tùy vào mục đích sử dụng, chi tiết sản xuất để sử vào mục đích mà nhà sản xuất thử nghiệm với mức độ áp suất lớn nhỏ khác nhằm mục đích để kiểm tra chi tiết có chịu áp suất theo u cầu số nhà máy sản xuất 115 ống thép phục vụ cho cơng trình xây dựng cầu cảng, nhà cao tầng…vv Vậy nên dây chuyền sản xuất cơng ty hay phân xưởng khơng có công đoạn thử nghiệm thủy tĩnh Tia X tia Gamma sóng điện từ có bước sóng ngắn, tần số dao động lượng cao xuyên qua khối kim loại dày Một phần xạ tia X tia gamma bị hấp thụ, phần qua mẫu kiểm \tra, lượng hấp thụ lượng qua xác định theo chiều dày mẫu Khi có khuyết tật bên trong, chiều dày hấp thục xạ giảm, điều tạo phần khác biệt phần hấp thụ, ghi lại phim dạng hình ảnh bóng gọi ảnh xạ Phương pháp cho phép phát tất loại khuyết tật trừ vết nứt vi nhỏ 13 Kiểm tra mắt thường: Làm bề mặt liên kết hàn (bề mặt mối hàn vùng kim loại Quan sát kỹ mắt thường kính lúp, Kiểm tra kích thước mối hàn so với vẽ thiết kế 14 Phun phủ: Dưới tác động môi trường, ống thép, kim loại bị xâm thực, bị ăn mòn khơng khí, đất hay vùng ngập nước làm cho tuổi thọ cơng trình bị xuống cấp nhanh chóng Lớp rỉ khơng đồng đều, nguy hiểm dạng rỉ điểm, rỉ lỗ làm giảm khả chịu tải kết cấu để hạn chế điều nhà sản xuất sử dụng biện pháp phun phủ để bảo vệ cho chi tiết ống 15 Dãn nhãn nhập kho: Sau hoàn thiện công đoạn cuối dây chuyền sản xuất dán nhãn để quản lý, nhập kho sản phẩm 116 4.3 Kết luận chƣơng Chương trình bày vấn đề quan trọng cần lưu ý tính tốn q trình hàn, tập trung vào công nghệ hàn lớp thuốc trợ dung hay gọi hàn hồ quang kín Biết trạng thái ứng suất biến dạng hàn phôi dải rộng cách giảm ứng suất biến dạng hàn trước sua hàn, nghiên cứu vùng ảnh hưởng nhiệt hàn Xác định thơng số q trình hàn lớp thuốc trợ dung cường độ dòng điện hàn, vận tốc hàn, hiệu điện hàn, đường kính dây hàn trình hàn Xác định bề rộng mối hàn, chiều cao mối hàn, chiều sâu nóng cháy số lớp hàn thực hàn với chiều dày phôi cuộn 10mm để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật hàn xoắn ống thép lớn Xác định thông số máy hàn lớp thuốc trợ dung để đảm bảo yêu cầu cho trình hàn ống thép hàn xoắn liên tục nguồn điện vào pha, chế độ làm việc 100%, dòng điện hàn max = 1000A, công suất 69KVA để thực hàn sản phẩm không bị khuyết tật Lập quy trình hàn cách hợp lý để giảm thời gian tính kinh tế q trình uốn xoắn đảm bảo yeu cầu chất lượng sản phẩm 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với phát triển mạnh mẽ doanh nghiệp khí chế tạo Việt Nam, định hướng nội địa hóa sản phẩm ngành khí nhà nước, sau nghiên cứu khảo sát thị trường nước, đặc biệt doanh nghiệp khí khai thác sửa chữa ngành dầu khí, tơi đề xuất hướng nghiên cứu công nghệ thiết bị uốn để chế tạo sản phẩm ống có đường kính lớn với chiều dài tùy ý từ phôi dạng cuộn Với nhu cầu trình độ thiết kế chế tạo nước, máy uốn xoắn khả thi cho việc chế tạo Vì vậy, tơi nghiên cứu, thiết kế công nghệ uốn xoắn thiết bị để thực cơng nghệ Máy uốn xoắn tạo hình có chiều dày đến 80mm, bề rộng đến 1800mm đường kính từ 1000mm đến 3500mm Với mục tiêu đặt ra, luận văn nghiên cứu công nghệ, thiết bị sản phẩm uốn xoắn nước vấn đề có liên quan đến q trình uốn xoắn Từ vấn đề để tạo ống thép có đường kính lớn tơi nghiên cứu cơng nghệ, tính tốn số chi tiết máy uốn hàn xoắn rong có thiết kế sơ đồ động máy, thông số uốn để tạo đường kính ống khác với chiều dày phôi khác thiết kế sơ đồ điều khiển thủy lực tính tốn phần tử thủy lực máy Ngồi cịn khảo sát bước uốn thiết bị uons xoắn hãng DAVI Để hồn thiện luận văn cần phải nghiên cứu tiếp vấn đề - Thiết kế điều khiển PLC cho máy; - Thực lập trình bước cơng nghệ máy tính kết nối với phần mềm điều khiển máy; - Xây dựng liệu công nghệ cho máy uốn xoắn; - Đưa phần thiết kế công nghệ máy xuống triển khai trực tiếp nhà máy để minh chứng hiệu 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tất Tiến (2004), Lý thuyết biến dạng dẻo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Mậu Đằng.(2006), Cơng nghệ tạo hình kim loại tấm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trịnh Chất – Lê Văn Uyển (2000), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập I II, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội PGS.TS.Trần Văn Dũng, Phan Văn Hạ, Giáo trình, Sản xuất ống PGS TS Trần Văn Dũng, Lê Thái Hùng, Cơng nghệ uốn thép hình ống PGS TS Phạm Văn Nghệ, GVC Đỗ Văn Phúc, Ths Lê Trung Kiờn (2011), Máy ép khí, Nhà xuất Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi Đặng Văn Phương (2011), Nghiên cứu thiết kế công nghệ máy uốn lốc CNC trục để chế tạo ống thép hàn kích thước tiêu chuẩn dày 86mm, rộng 3000mm, đường kính lốc 3500mm, Viện Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Đắc Trung, Lê Thái Hùng Nguyễn Như Huynh, Nguyễn Trung Kiên, (2011), Mơ số q trình biến dạng, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Nguyễn Đắc Trung, Nguyễn Trung Kiên.(2009), Nghiên cứu công nghệ chế tạo chi tiết vành cỡ lớn phục vụ công nghiệp nặng, Hội nghị Khoa học công nghệ Cơ khí chế tạo tồn quốc lần thứ 2, Vinamanufacture 2009, 18 tháng 11 năm 2009 Viện nghiên cứu công ngh H Ni 10 Phạm Văn Nghệ (Chủ biên) (2005), Máy búa máy ép thuỷ lực, Nhà xuất Gi¸o dơc 11 PGS.TS Nguyễn Thúc Hà, TS ùi Văn Hạnh, Ths Võ Văn Phong.(2008), Giáo trình cơng nghệ hàn, Nhà xuất Giáo dục Đào tạo 12 Tài liệu máy uốn lốc hãng DAVI Internet http://www.davi.com/int/ công ty Maneklal and Sons: Bending Rollers/ Plate Bending Machines 119 ... Nghiên cứu công nghệ thiết bị có điều khiển PLC để chế tạo thép ống có đường kính lớn chiều dài tuỳ ý từ phôi dạng cuộn? ?? Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Nghệ. .. nước Có số phương pháp công nghệ để chế tạo thép ống từ phôi dạng dạng cuộn Trong có máy uốn lốc trục, trục, trục để tạo ống thép có đường kính vừa nhỏ chưa đáp ứng hết nhu cầu sử dụng ống thép. .. XUẤT ỐNG THÉP HÀN XOẮN CHIỀU DÀI TÙY Ý 1.5.1 Khái qt q trình cơng nghệ Ống thép hàn xoắn chế tạo từ thép có chiều dày xác định uốn xoắn tùy theo kích thước ống Chế tạo ống thép theo phương pháp chế