Ngun cơng 2: Hàn ống dẫn với nắp bình (mối hàn No1):
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân Hình 4.13: Định vị ống dẫn và nắp bình + Bước 2.2: Hàn đính: Hình 4.14: Hàn đính ống dẫn và nắp bình + Bước 2.3: Hàn hết chu vi ống dẫn: Hình 4.15: Thực hiện hàn hết chu vi ống dẫn
Nguyên cơng 3: Hàn đáy bình với thân bình (mối hàn No4)
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 4.16: Định vị đáy bình và thân bình
+ Bước 3.2: Hàn đính đáy bình với thân bình:
Hình 4.17: Hàn đính đáy bình với thân bình
+ Bước 3.3: Điều chỉnh vận tốc của con lăn sao cho bằng vận tốc hàn, giữ mỏ hàn cố định để thực hiện hàn hết chu vi bình.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 4.18: Thực hiện hàn hết chu vi bình
Ngun cơng 4: Hàn nắp bình với thân bình (mối hàn No2): Các hình ảnh minh họa và các
bước thực hiện cũng giống ở nguyên công 3 (mối hàn No4: Hàn đáy bình với thân bình).
Nguyên cơng 5: Hàn ống dẫn với thân bình (mối hàn No3):
+ Bước 5.1: Ghép ống ống dẫn và thân bình:
Hình 4.19: Gá lắp ống nạp xả và thân thùng chứa
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 4.20: Hàn đính ống dẫn với thân bình
+ Bước 5.3: Hàn hết chu vi của ống dẫn quanh thân thùng chứa:
Hình 4.21: Thực hiện hàn hết chu vi ống
Bảng tổng hợp trình tự các ngun cơng, các bước thực hiện gá lắp và hàn sản phẩm.
Bảng 4.1: Quy trình lắp ghép và hàn sản phẩm
T
T Nguyên công Bước Công việc thực hiện Minh họa
1 Hàn đường sinh thân bình, mối hàn No5 Bước 1.1 Kẹp chặt mép hàn Hình 4.9 Bước 1.2 Gá đặt Hình 4.10 Bước 1.3 Hàn đính Hình 4.11
Bước 1.4 Hàn hết chiều dài đường sinh Hình 4.12 2 Hàn ống dẫn và nắp, mối hàn No1
Bước 2.1 Định vị ống dẫn và nắp bình Hình 4.13
Bước 2.2 Hàn đính Hình 4.14
Bước 2.3 Hàn hết chu vi ống dẫn Hình 4.15 3 Hàn đáy bình với thân, mối hàn No4
Bước 3.1 Định vị các chi tiết trên đồ gá con
lăn có thêm một lực đấy đáy bình Hình 4.16 Bước 3.2 Hàn đính đáy bình với thân bình Hình 4.17 Bước 3.2 Tiến hành hàn hết chu vi thân bình Hình 4.18
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
4 Hàn nắp nắp bình với thân bình, mối hàn No2
Các bước thực hiện và hình ảnh minh họa như ngun cơng 3 – mối hàn No4
5 Hàn ống dẫn với thân bình, mối hàn No3 Bước 5.1 Gá ống dẫn và thân bình Hình 4.19 Bước 5.2 Hàn đính Hình 4.20
Bước 5.3 Hàn hết chu vi của ống dẫn Hình 4.21
4.2. Hàn đính khi lắp ghép
4.2.1. Phân tích, lựa chọn loại q trình hàn đính
Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn, nhằm mục đích đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết hàn.
Để hàn đính có nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên trong khơn khổ đồ án chỉ sử dụng hai loại quá trình hàn (hồ quang tay và dưới lớp thuốc) nên để cho đơn giản và giảm giá thành sản phẩm khi chế tạo nhưng vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm tác giả quyết định lựa chọn phương pháp hàn hồ quang tay cho các mối hàn đính.
4.2.2. Tính tốn/lựa chọn chế độ hàn đính
Với mối hàn đường sinh:
- Phương pháp hàn hồ quang tay sử dụng que hàn LB-26 của hãng Kobelco có đường kính của với dòng hàn khuyến cáo là , dòng điện xoay chiều AC hoặc cực nghịch DCEP (DC+)
- Dịng điện hàn đính thường lớn hơn dịng hàn nên ta có dịng điện hàn đính là: Chọn
- Chiều dài và khoảng cách các mối hàn đính + Chọn chiều dài mối hàn là: 50 mm.
+ Chọn khoảng cách giữa các mối hàn đính là: 575 mm. + Đánh số thứ tự các mối hàn đính (theo hình bằng)
Hình 4.22: Hàn đính đường sinh thân bình
- Điện áp hàn được tính theo cơng thức: Chọn
Với mối hàn giữa thân bình với nắp và đáy bình:
- Sử dụng que hàn như khi hàn đính đường sinh, dịng điện cực nghịch DCEP, từ đó dịng hàn và điện áp hàn đính lần lượt là:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân Do yêu cầu cần có đủ độ liên kết giữa thân thùng và nắp chỏm cầu để nó có thể cùng quay với một vận tốc khi hàn, ta chọn mối hàn đính có chiều dài ngắn nhưng bố trí nhiều và đối xứng nhau trên chu vi thùng.
+ Chọn chiều dài mối hàn là: 20 mm.
+ Chọn khoảng cách giữa các mối hàn là : ≈ 272 mm. + Đánh số thứ tự các mối hàn đính
Hình 4.23: Hàn đính nắp với thân
4.2.3. Kỹ thuật hàn đính
* Kỹ thuật hàn đính
- Mục đích của việc hàn đính là nhằm đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết hàn.
- Ta lựa chọn phương pháp hàn SMAW để hàn đính các chi tiết hàn. Do ưu điểm về kinh tế, trang thiết bị đơn giản, mà vẫn đảm bảo u cầu kỹ thuật.
- Mối hàn đính thường ngắn, có chiều dài từ 20÷120 mm (tùy theo chiều dày của tấm). khoảng cách giữa các mối hàn đính nằm trong khoảng từ 200÷1200 mm (tỷ lệ nghịch với chiều dày tấm). tiết diện mối hàn đính khơng được vượt q 1/3 đén 1/2 tổng tiết diện mối hàn. Cần lưu ý, khi thực hiện mối hàn qua vị trí mối hàn đính, phải nung chảy tồn bộ mối hàn đính đã thực hiện.
- Khơng nên hàn đính tại các vị trí: chỗ chuyển tiếp đột ngột của tiết diện, chỗ góc nhọn, trên vịng trịn có bán kính nhỏ và chỗ tập trung ứng suất. cũng khơng nên hàn đính gần lỗ, mép lỗ (khoảng cách tối thiểu tới mép, lỗ kà 10 mm).
- Các mối hàn đính nên được bố trí đối xứng khi hàn các mặt bích, vịng đệm, các chi tiết hình trụ, liên kết ống.
- Nguyên tắc hàn đính là phải làm cho độ biến dạng của chi tiết là nhỏ nhất. Với các liên kết giáp mối có chiều dài lớn, các mối hàn đính thứ nhất được đặt ở hai đầu, sau đó ở giữa, các mối hàn đính cịn lại được đặt ở giữa chúng.
- Que hàn dùng cho hàn đính nên là loại có thuốc bọc dày, có đường kính nhỏ hơn so với khi hàn nối.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân - Hồ quang được giữ ngắn (tối đa bằng đường kính que hàn) và liên tục.
- Xỉ phải được làm sạch khỏi mối hàn đính.
* Trình tự các ngun cơng và các bước hàn đính được cho dưới bảng sau:
Bảng 4.2: Quy trình hàn đính sản phẩn
ST
T Ngun cơng Bước Cơng việc thực hiện
Hình minh họa 1 Hàn đính đường sinh thân bình Bước 1.1 Kẹp chặt mép hàn Hình 4.9 Bước 1.2 Lấy dấu - Bước 1.3 Gá đặt Hình 4.10 Bước 1.4 Thực hiện lần lượt các mối hàn đính theo thứ tự Hình 4.11
2 Hàn đính đáy bình vớithân bình
Bước 1.1
Lấy dấu trên thân bình
- Bước 1.2 Định vị đáy bình và thân bình Hình 4.16 Bước
1.3 Thực hiện lần lượt các mối hàn đính theo thứ tự Hình 4.23
3 Hàn đính nắp bình với thân bình
Bước
1.1 Lấy dấu trên thân bình - Bước 1.2 Định vị nắp bình và thân bình Hình 4.16 Bước 1.3 Thực hiện lần lượt các mối hàn đính theo thứ tự Hình 4.23
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN/XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ & KỸ THUẬT HÀN, ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN PHÙ HỢP
5.1. Kỹ thuật xử lý trước khi hàn
5.1.1. Nung nóng sơ bộ trước khi hàn
- Trên cơ sở tính tốn, kết luận ở mục 2.1.3.3, để giảm nguy cơ nứt nguội trên cơ sở làm chậm tốc độ nguội vùng AHN, cho phép hydro kịp khuếch tán, tác giả quyết định thực hiện nung nóng sơ bộ.
- Lựa chọn phương pháp nung nóng sơ bộ:
+ Một số phương pháp nung nóng liên kết trước khi hàn phổ biến như: Nung trong lò, nung bằng điện trở, nung cảm ứng (cao tần), nung bằng ngọn lửa khí cháy
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 5.1: Nung trong lị
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 5.3: Nung cảm ứng (cao tần)
Hình 5.4: Nung bằng ngọn lửa khí cháy
+ Kết cấu hàn đơn giản, để thuận tiện trong việc hàn sau khi nung nóng, tận dụng được thiết bị có sẵn (máy cắt nhiệt), tác giả quyết định chọn nung nóng bằng ngọn lửa gas – oxy. - Theo phần tính tốn ở mục 2.1.3.3 ta có nhiệt độ nung nóng sơ bộ là T =
Nên chọn dải nhiệt độ nung nóng sơ bộ - Tính tốn diện tích nung sơ bộ:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân VLCB có chiều dày là t = 10 [mm], nên bề rộng nung sơ bộ được tính theo A = 4.t (
Suy ra: A = 4.10 = 40 [mm]
+ Với đường hàn dọc thân bình diện tích nung nóng về mỗi phía của mối hàn là:
+ Với đường hàn nối nắp bình với thân, đáy bình với thân, diện tích nung nóng về mỗi phía của mối hàn là:
+ Diện tích nung nóng phần ống dẫn:
+ Diện tích nung nóng vùng ghép nối của ống dẫn với nắp và thân:
Hình 5.5: Bề rộng nung nóng sơ bộ
- Ta có biểu đồ nung sơ bộ như hình dưới đây: - Thiết bị/ dụng cụ đo nhiệt độ: ta có thể dùng
+ Phấn đo nhiệt độ trong dải từ . Bôi phấn lên bề mặt vật liệu, khi nhiệt độ thay đổi thì màu cũng thay đổi.
+ Hoặc dùng nhiệt kế tiếp xúc, có nam châm trên bề mặt, cần được hiệu chỉnh và có thể đo chính xác đươc dải nhiệt độ từ .
Với ưu điểm giá rẻ, dễ dử dụng, linh hoạt trong mọi kết cấu, tác giả quyết định chọn phấn đo nhiệt độ
5.1.2. Xử lý cơ – hóa
* Nhu cầu làm sạch mép hàn trước khi hàn:
Việc chuẩn bị liên kết trước khi hàn trong đó có việc làm sạch mép hàn ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mối hàn. Sản phẩm là thùng chứa chất lỏng nên yêu cầu độ kín khít cao do đó với tất cả các đường hàn nên làm sạch mép hàn trước khi hàn. Đặc biệt là các mối hàn của phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc thì yêu cầu làm sạch sau khi cắt và vát mép là bắt buộc.
Trước khi hàn cả kim loại cơ bản lẫn kim loại vật liệu hàn đều phải làm sạch khỏi gỉ, dầu mỡ, sơn và các chất bẩn khác nhằm mục đích làm cho mối hàn bám dính tốt hơn, giảm sự bắn tóe, rỗ xỉ, rỗ khí… đồng thời để cho mối hàn bền đẹp, chất lượng cao.
* Phương pháp làm sạch mép hàn:
Có nhiều phương pháp làm sạch mép hàn như: bàn chải sắt, rẻ lau, máy phun cơ học…. Phân tích lựa chọn phương pháp làm sạch mép hàn:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân Như đã nói trong ở trên việc làm sạch có thể tiến hành bằng các biện pháp cơ học (bàn chải sắt, giấy ráp, rẻ lau, máy mài, phun cơ học…) hoặc các biện pháp hóa học (dùng hóa chất để tẩy, rửa…). Căn cứ vào số lượng cần chế tạo của sản phẩm đồng thời dựa trên yếu tố kinh tế và yếu tố kỹ thuật (chất lượng của sản phẩm) tác giả chọn phương án làm sach mép hàn bẳng bàn chải sắt.
* Chế độ công nghệ và kỹ thuật:
Bàn chải sắt có nhiều loại như: cầm tay hoặc được lắp trên máy mài cầm tay… Tùy thuộc vào vị trí, yêu cầu và phương pháp hàn ta sẽ chọn loại nào. Cụ thể, trong Đồ án này tác giả sử dụng máy mài như đã chọn trong mục 3.7.3. của chương 3 có lắp đá bàn chải sắt cho mối hàn lót đáy, hàn đính và các mối hàn hồ quang dưới lớp thuốc, còn các đường hàn hồ quang tay tác giả chọn bàn chải sắt cầm tay, như hình vẽ sau:
Các yêu cầu về kỹ thuật khơng có gì đặc biệt. Tuy nhiên cần chú ý: việc làm sạch mép hàn thường rộng khoảng 20 – 30 mm về mỗi bên.
Hình 5.6: Bàn chải sắt cầm tay
Hình 5. 7: Bàn chải sắt lắp trên máy mài
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
5.2.1. Nung nóng bổ sung trong khi hàn
- VLCB dày 10 mm nên khi hàn hồ quang tay cần hàn nhiều lớp, và để giảm nguy cơ nứt nguội trên cơ sở làm giảm tốc độ nguội, để hydro kịp khuếch tán ra ngoài; bảo đảm nhiệt độ giữa các đường hàn; tăng năng suất của quá trình hàn, tác giả quyết định thực hiện nung nóng bổ sung.
- Phương pháp nung nóng bổ sung: tác giả quyết định chọn nung nóng bằng ngọn lửa gas – oxy.
- Nhiệt độ nung nóng bổ sung (nhiệt độ giữa các đường hàn)
5.2.2. Xử lý cơ học trong khi hàn:
- Do yêu cầu về chất lượng của mối hàn đảm bảo độ kín khít và chịu được áp lực, nên mối hàn khơng được có hiện tượng rỗ xỉ, lẫn xỉ trong mối hàn, rỗ khí. Do đó sau mối đường hàn cần phải tiến hành làm sạch ngay mối hàn vừa hàn rồi mới tiếp tục hàn đường tiếp theo.
- Sử dụng búa gõ xỉ và bàn chải sắt làm sạch xỉ trước khi thực hiện đường hàn tiếp theo (hàn hồ quang tay nhiều lớp).
- Do đặc thù về kết cấu là bình kín,chiều dày của VLCB là 10 mm nên không cần dũi hoặc mài chân mối hàn
5.3. Kỹ thuật xử lý sau khi hàn
5.3.1. Ủ, ram liên kết hàn
- Như đã kết luận ở mục 2.1.4.3, thép 16MnSi nhạy cảm với nứt nguội nên cần thực hiện nhiệt luyện sau khi hàn để làm giảm hoàn toàn ứng suất dư trong kim loại mối hàn. Tác giả quyết định thực hiện ram cao trong khoảng nhiệt độ
- Q trình nhiệt luyện cần khống chế chính xác nhiệt độ và kiểm sốt tốc độ nguội, nên tác giả quyết định chọn nhiệt luyện bằng phương nung bằng điện trở, nhiệt luyện đồng thời tất cả các mối hàn.
- Lựa chọn chế độ nhiệt luyện: + Nhiệt độ ram:
+ Tốc độ nung lớn nhất: Tốc độ nung lớn nhất đối với thép C-Mn phục thuộc vào chiều dày của chi tiết và thường nằm trong khoảng . Tác giả quyết định chọn tốc độ nung
+ Thời gian giữ nhiệt: Thông thường thời gian giữ nhiệt là 1h/25 mm chiều dày vật liệu, mà chi tiết cần nhiệt luyện có độ dày là 10mm
+ Tốc độ làm nguội: Thông thường tiêu chuẩn quy định rõ sự làm nguội có kiểm sốt cho tới. Dưới nhiệt độ này chi tiết có thể được bỏ ra khỏi lị nung và được làm nguội bên ngồi khơng khí vì thép tương đối bền và dường như không chịu một sự biến dạng dẻo nào do gradient nhiệt độ gây ra. Nhờ sử dụng vải sợi thủy tinh cách nhiệt hoặc len vô cơ cách nhiệt (chất bảo ôn) mà tốc độ nguội đưuọc kiểm sốt thấp hơn so với làm nguội ngồi khơng khí (), ta có tốc độ nguội là
Suy ra khoảng thời gian để nguội từ 6 về 300 là: - Ta có biểu đồ nhiệt luyện như đồ thị bên dưới:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 5.8: Biểu đồ nhiệt luyện sau khi hàn
- Xác định bề rộng vùng gia nhiệt
Hình 5.9: Xác định bề rộng vùng gia nhiệt sau khi hàn
- Lựa chọn thiết bị nhiệt luyện:
Hình 5.10: Nguồn nhiệt luyện HM406T2
- Phương tiện kiểm soát nhiệt độ: Căp nhiệt
5.3.2. Xử lý cơ – hóa sau khi hàn
Sau khi hàn cần loại bỏ những khuyết tật như bắn tóe, mối hàn quá lồi. Nhằm loại bỏ những khuyết tật và tránh tập trung ứng suất có thể phá hỏng kết cấu. Do đó cần tiến hành gia cơng cơ các mối hàn. Có thể sử dụng máy mài (xem 3.6.2).
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân