CHƯƠNG 3 : CHẾ TẠO PHÔI HÀN
3.4. Lấy dấu và đánh dấu phôi
3.4.1. Lấy dấu và vạch dấu trên phôi tấm để cắt
Từ phôi nhập tác giả đề xuất lấy dấu vạch dấu để cắt lấy hệ số mạch nối a = 5 (mm)
Ta cần sử dụng 1 tấm 9000×2500×10 mm để chế tạo đủ số chi tiết cho 3 sản phẩm cần thiết kế.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 3.16: Sơ đồ bố trí và lấy dấu các miếng phôi trên phôi nhập
* Hệ số sử dụng vật liệu:
Trong đó:
F: diện tích tấm cắt
: Tổng diện tích phơi của các chi tiết
* Kỹ thuật lấy dấu:
- Dùng thước thẳng đo kích thước trên phơi nhập, rồi dùng mũi đột để vạch dấu. Sau khi vạch dấu, tiến hành pha phôi theo đường vạch dấu.
- Đo đạc, lấy dấu cho từng chi tiết đảm bảo trị số mạch nối.
- Để cắt được phơi hàn có kích thước như mong muốn cần chú ý một số điểm sau:
+ Trên một tấm phôi cần cắt phải lấy dấu và đánh dấu đủ số lượng chi tiết cần cắt sau đó ta sử dụng máy cắt để cắt một lần là được đủ số chi tiết cần cắt trên một miếng phôi.
+ Các thiết bị sử dụng phải có dung sai nhỏ hơn dung sai của chi tiết hàn cần cắt.
+ Khi tiến hành cắt có thể để đầu mỏ cắt đi từ ngồi mép phơi để đi vào theo một hướng nhất định hoặc cũng có thể khoan một lỗ tại một điểm phía trên phơi ở ngồi đường bao của chi tiết cần cắt (gọi là khoan lỗ dẫn) nhưng cần cố gắng bố trí vị trí đặt đầu mỏ cắt hợp lý nhất để tiết kiệm thời gian cắt và giá thành nguyên vật liệu).
3.4.2. Đánh mã số cho các miếng phôi/chi tiết hàn
Các miếng phôi được đánh mã số như dưới bảng 3.5:
Bảng 3.6: Bảng đánh số các chi tiết
T
T Phôi Mã số Số lượng Ghi chú
1 Nắp bình ĐA.TC.NB 3 Đồ án.Thùng chứa.Nắp bình
2 Thân bình ĐA.TC.TB 3 Đồ án.Thùng chứa.Nắp bình
5 Ống dẫn ĐA.TC.O
D 6 Đồ án.Thùng chứa.Ống dẫn
6 Đáy bình ĐA.TC.DB 3 Đồ án.Thùng chứa.Đáy bình
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
3.5. Cắt phơi
3.5.1. Phân tích, lựa chọn phương pháp cắt phơi
* Đối với phơi tấm:
- Tuy phơi có kích thước khơng q lớn nhưng u cầu độ chính xác nên ta chọn phương pháp cắt bằng máy để đảm bảo.
- Vật liệu chế tạo là thép 16MnSi (thép HSLA) hàm lượng các ngun tố hợp kim cứng khơng cao, hình dáng các miếng phơi khơng phức tạp, chiều dày phơi nhỏ (10mm), kích thước khơng quá lớn và số lượng chi tiết sản xuất nhỏ (3 chiếc) nên để đảm bảo cả mặt kỹ thuật cũng như kinh tế tác giả quyết định chọn các loại máy đang có bán và sử dụng rất nhiều tại Việt Nam. Máy có cơng suất nhỏ, cấu tạo đơn giản và giá thành không cao. Tác giả chọn máy cắt khí Oxy - Gas tự động xách tay.
* Đối với phơi thép trịn: vì phơi có đường kính là 85mm nên ta vẫn cõ thể cắt bằng khí Oxy
– Gas tự động xách tay.
3.5.2. Xác định các thông số chế độ cắt phôi
- Thơng số cắt phơi bằng khí Oxy – Gas: + Tốc độ cắt
+ Lưu lượng khí khi cắt
3.5.3. Lựa chọn máy (thiết bị) cắt phơi
* Đối với phơi tấm kích thước 9000×2500×10(mm):
Chọn máy cắt khí tự động xách tay model: IK – 12MAX3, là máy cắt nhiệt xách tay dẫn động bằng động cơ chất lượng cao được thiết kế để cắt các đường thẳng, đường tròn và vát mép phẳng, sạch, sắc với tám phiên bản tiêu chuẩn của thiết bị cắt.
Toàn bộ các chức năng điều khiển được thực hiện bằng công tắc tiến/lùi/ tắt, khớp li hợp và núm điều chỉnh tốc độ.
Tính linh hoạt và khả năng chuyển đổi sẵn có trong thiết kế đảm bảo thực hiện đơn giản các q trình cắt thẳng, trịn và cắt vát.
Sử dụng các bép cắt ơxi-khí cháy kiểu đầu cơn nổi tiếng của Koike kết hợp với hệ thống truyền động dẫn hướng chính xác thực hiện vết cắt sạch, sắc nét và phẳng.
Ray dùng cho q trình cắt thẳng có thể sử dụng trong phần nối của mỗi 1800mm để kéo dài vô hạn.
Tay quay điều chỉnh được để cắt trịn và ray cắt trịn có thể được cấp như tùy chọn. Chế độ tốc độ cao trong phạm vi 240~2400mm/phút ở tần số 50Hz và/hoặc 300~3000mm/phút ở tần số 60Hz.
Hệ thống hộp giảm tốc hai bánh răng côn tạo nên chuyển động êm, bởi vậy tốc độ được duy trì trong thời gian làm việc dài.
Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật máy cắt nhiệt IK-12MAX3
Thông số kỹ thuật Đơn vị IK-12MAX3
Chiều dày cắt mm
Tốc độ cắt mm/ph 80-800/100-1000/160-1600
Cắt tròn mm 30 - 1150
Góc cắt vát 0 - 45
Chiều dài ray mm 1800 (có thể kéo dài)
Trọng lượng/chiều dài kg/mm 9.5kg/425mm
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Các phụ tùng tùy chọn SP100/S200/SP200/SP300/SP400, thiết bịcắt ghép đơi, aray cắt trịn.
Hình 3.17: Máy cắt IK – 12MAX3
3.6. Tạo hình phơi
3.6.1. Phân tích, lựa chọn phương pháp tạo hình phơi
- NB1: Nắp thùng chứa có dạng hình chỏm cầu:
+ Chế tạo một chi tiết dạng chỏm cầu có thể miết hoặc dập hoặc vê chỏm cầu tùy thuộc vào kích thước.Với chi tiết trong đồ án có kích thước khá lớn nên chọn phương pháp vê chỏm cầu.
+ Sau đó gia cơng một lỗ chính giữa tâm chỏm cầu bằng cách lấy dấu và dùng máy cắt chép hình.
- TB 2: Thân thùng chứa hình trụ
+ Thân bình được uốn từ phơi tấm, phương pháp tạo hình là lốc trên máy lốc tấm. + Sau đó tạo một lỗ trên trụ bằng cách lấy dấu và dùng máy cắt chép hình.
- OD3: Ống nạp xả:
+ Tiến hành tiện đưa đường kính ngồi từ. về . + Tạo lỗ , sau đó taro tạo ra ren M60.
- DB4: Đáy thùng chứa có dạng hình chỏm cầu: + Vê chỏm cầu như chi tiết số 1.
3.6.2.Lựa chọn máy / thiết bị tạo hình phơi phù hợp
* Thiết bị tạo hình cho TB
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 3.18: Máy lốc tơn vạn năng trục lốc trên W11S
Thông số kỹ thuật của W11S – 20x3000 được nêu trong bảng 3.8:
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của máy lốc tôn vạn năng W11S – 20x3000
Model Thông số kỹ thuât Đơn vị Giá trị
W11S – 20x3000 Cơng suất kW 30 Kích thước đóng gói mm 5680x2160x250 0 Khối lượng tịnh kg 21000 Lực ép trục lốc trên tấn 160 Chiều dày tấm, max Mặt cong mm 16 Trung tâm mm 20
Chiều rộng tối đa mm 3000
Đường kính trục lốc trên mm 375
Đường kính trục lốc dưới mm 200
Khoảng cách tới trung tâm mm 330
Động cơ Vận hành kW 22 Dầu áp lực kW 7,5 Dịch chuyển kW 2,2 * Thiết bi cắt các lỗ trên TB2, NB1:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 3. 19: Máy cắt chép hình IK - 12
Model: IK-12 BEETLE, Có các thơng số được liệt kê dưới bảng sau:
Bảng 3. 9: Thông số kỹ thuật máy cắt chép hình IK-12 BEETLE
THƠNG SỐ KỸ THUẬT IK-12 BEETLE
Chiều dày cắt mm 5~50
Tốc độ cắt mm/ph 150~800 Bộ điều khiển tốc
độ vô cấp Dạng đĩa côn
Bảo vệ nhiệt kim loại Tấm chắn đơn
Động cơ W 100/200V, 9/10W
Nguồn V 100/200
Trọng lượng kg 9.5
Bép cắt Sêri 100 dùng cho các loại khí cắt
* Thiết bị tạo hình chỏm cầu cho NB1, DB4:
Chọn máy vê chỏm cầu của hãng BF – Italia (Hình 3.17). Thơng số kỹ thuật của máy Faccin nêu trong bảng 3.8:
Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật chủa máy Faccin
Model Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
Faccin
Cơng suất kW 22
Kích thước (L x W x H) mm 3000 x1800 x 2200
Khối lượng tấn 5
Khoảng chiều dày vê mm
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 3.20: Máy vê chỏm cầu FACCIN của hãng BF
3.7. Tạo mép hàn (vát mép)
3.7.1. Lựa chọn kiểu và kích thước liên kết hàn theo tiêu chuẩn ASME
* Chọn kiểu liên kết và mép hàn cho các mối hàn:
- Nhóm các mối hàn A01: Hàn giáp mối
Hàn bằng phương pháp SAW chiều dày tấm 10 mm nên theo tiêu chuẩn AWS D1.1 có kích thước vát mép và khe hở đáy cũng như khe hở hàn như sau:
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
- Nhóm các mối hàn A02: Hàn góc
Hàn bằng phương pháp SMAW nên theo tiêu chuẩn ASME Sec VIII – Div 1 có kích thước vát mép và khe hở đáy cũng như khe hở hàn như sau:
Hình 3.22: Chuẩn bị mép hàn cho các mối hàn SMAW
- Phương pháp kiểm tra độ thẳng, độ phẳng của mép hàn:
Độ thẳng, độ phẳng của mép hàn phải thỏa mãn tiêu chuẩn ISO 13920. Việc kiểm tra độ thẳng, độ phẳng của mép hàn dựa trên quan sát bằng mắt với các loại thiết bị chuyên dụng dùng cho từng loại kiểm tra như: Nivo để kiểm tra độ phẳng, hay dùng dưỡng kiểm tra, thuớc thẳng, thước góc, …
Trong trường hợp yêu cầu về độ thẳng, độ phẳng của chi tiết không đạt được như yêu cầu của ISO 13920 thì cần phải có các biện pháp xử lý hoặc loại bỏ.
3.7.2. Lựa chọn phương pháp và thiết bị tạo mép hàn
* Lựa chọn phương pháp và thiết bị
Có thể sử dụng máy cắt IK – 12MAX3 đã sử dụng trong ngun cơng tạo hình phơi cho việc vát mép tấm phẳng và vát mép các lỗ có đường kính nhỏ trên thân bình hoặc nắp bình.
Với chi tiết thân bình, do kích thước lớn nên để vát mép tác giả sẽ sử dụng máy vát mép ống chuyên dụng, Model: ISY – 1050 do Trung Quốc sản xuất.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 3.23: Máy vát mép ống chuyên dụng ISY – 1050
Đặc điểm máy: Series máy vát mép ống ISY, SDC thiết kế mơ hình T, theo mơ hình thiết kế tiên tiến trên thế giới. Bộ phận giảm tốc được điều khiển thông qua kết cấu hành tinh. Thiết bị đạt tiêu chuẩn Q/WAT01 - 2002. Đĩa dao tròn với 4 loại: 0, 15, 30, 37 độ được sử dụng tùy chỉnh theo yêu cầu. Máy vát mép có thiết kế đơn giản dễ vận hành sử dụng nguồn 220V xoay chiều, nhẹ, thích hợp khi làm việc trên cao.Máy vát mép ống bằng điện.
Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật máy vát mép ISY -1050
Thông số/ loại máy Máy vát mép ống ISY -1050
Nguồn cấp 220V, 50-60 Hz
Công suất 0.5-2.5 Kw
Áp suất khí nén khi làm việc 0.6-1.5 MPa
Lưu lượng khí 650-1500 L/phút Đường kính phơi 820-1020 mm Độ dày tấm vát <15 mm Tốc độ xoay 7 Vịng/phút Trọng lượng máy 470 Kg Kích thước 0.8 m3
* Cắt sửa lại phơi sau khi tạo hình:
- Yêu cầu và khuyến cáo về chất lượng của phôi hàn theo ISO 13920.
- Xem chi tiết trong các bảng … trong mục 3.2.1. – yêu cầu về chất lượng của phôi. - Phương pháp tiến hành kiểm tra phơi đã tạo hình (kích thước, hình dáng, dung sai):
+ Kiểm tra bằng mắt thường với việc sử dụng các loại thiết bị chuyên dụng như: nivo, thước thẳng, dưỡng góc… Nếu phơi, mép hàn khơng đạt được yêu cầu theo tiêu chuẩn ISO 13920 thì có thể tiến hành lốc lại nếu là thân bình hay vát hoặc mài lại nếu là bề mặt vát mép, trường hợp bị hụt kích thước thì cần loại bỏ và tiến hành làm chi tiết khác thay thế.
+ Khi cần phải mài lốc lại ta sẽ vẫn sử dụng máy lốc tôn đã dùng nhưng cần chú ý về các yêu cầu kỹ thuật để tránh làm sai hỏng phôi.
Đồ án Công Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân + Với các mép hàn sau khi vát mép cần phải làm sạch bằng máy mài. Đặc biệt là với các mối hàn tự động dưới lớp thuốc.
- Lựa chọn máy (thiết bị) chỉnh sửa phôi/mép hàn:
+ Để mài lại mép hàn tác giả chọn máy mài góc 170 – 2500 watt do hãng Karess sản xuất.
Model - 2500 WSB 230
Hình 3.24: Máy mài góc 2500 WSB 230
Tay cầm quay .
Hệ thống tự cân bằng giảm 50% độ rung. Hệ thống làm mát động cơ bằng gió.
Tay cầm chống rung. Chổi than quét bảo vệ motor.
Bảng 3.12: Thơng số kỹ thuật máy mài góc 2500 WSB 230
Ký hiệu máy 2500 WSB 230
Cơng suất nguồn (W) 2500
Vận tốc khơng tải (vịng/phút) 6600 Đường kính đĩa mài (mm) 230
Đường ren trục M14
Lỗ cố định đĩa mài (mm) 22,2
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY TRÌNH LẮP GHÉP VÀ HÀN SẢN PHẨM4.1. Phân tích, thiết kế quy trình lắp ghép và hàn 4.1. Phân tích, thiết kế quy trình lắp ghép và hàn
4.1.1. Lựa chọn, thiết kế mới đồ gá hàn
Căn cứ vào hình dáng, kích thước và dạng liên kết hàn ta tiến hành phân tích để lựa chọn đồ gá hàn tiêu chuẩn hoặc thiết kế đồ gá mới ( đồ gá phi tiêu chuẩn ) đối với từng liên kết hàn như sau:
Các mối hàn No2 và No4: là mối hàn hết chu vi trịn, từ đó chọn đồ gá cần – cột
chuyên dùng.
Hình 4.1: Đồ gá cần – cột chuyên dùng
+ Cấu tạo gồm các bộ phận: Cần, cột, tay hàn, cơ cấu quay, cơ cấu nâng hạ, vươn cần, cơ cấu dẫn hướng, mỏ hàn, hệ thống điện.
+ Cơ cấu nâng, hạ cần chuyển động bằng trục vít, dẫn động bằng động cơ điều khiển bằng biến tần đảm bảo độ ổn định, chính xác về vị trí và tốc độ.
+ Máy hàn cần cột chuyên dùng hàn các chi tiết trịn xoay theo đường sinh hoặc chu vi. Đó là các bồn, bể, ống lớn… trong các ngành cơng nghiệp: dầu khí, kết cấu nhà máy điện, sản xuất bồn, bể công nghiệp.
+ Nguyên lý hoạt động của cơ cấu con lăn: Đồ gá quay, sử dụng cơ cấu con lăn, có tác dụng định vị 4 bậc tự do theo nguyên lý hai khối V ngắn, và tạo ra chuyển động quay của phôi, khi hàn khơng thực sự có lực nào lớn từ mỏ hàn tác động dẫn đến sai lệch kích thước, mặt khác bản thân chi tiết có trọng lượng lớn, từ đó khơng u cầu cao kẹp chặt.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Hình 4.2: Đồ gá quay (turning roll) – cơ cấu con lăn
Mối hàn No5: là mối hàn đường sinh thùng chứa, có thể dùng đồ gá cần - cột ở trên hoặc
khối V ngắn để gá đặt khi hàn.
Hình 4.3: Đồ gá khối V ngắn định vị thân thùng chứa
- Để tiết kiệm về kinh tế tác giả quyết định sử dụng đồ gá cần - cột và ở đồ gá con lăn ta cố định con lăn không cho chuyển động.
- Ngồi ra trong q trình hàn đính dọc đường sinh của chi tiết thân bình cần phải có cơ cấu kẹp chặt, để đơn giản ở đây tác giả chọn cơ cấu kẹp chặt bằng bulong thơng qua một tấm đệm có tác dụng dữ thuốc và truyền lực kẹp. Khi kẹp bulong sẽ được siết vào và truyền lực qua tấm đệm để giữ chi tiết cần hàn.
Đồ án Cơng Nghệ Hàn Nóng Chảy GVHD: PGS. Vũ Huy Lân
Mối hàn No1 và No3: dường hàn là dạng đường cong giao nhau của trụ với chỏm cầu,
trụ với trụ khơng cùng bán kính. Trong kết cấu, bằng cách vát mép đã chọn ở mục 3.7, hình 3.22, hai chi tiết đã tự định vị với nhau, khơng cần thêm đồ gá ngồi.