Đang tải... (xem toàn văn)
Lời Nói Đầu Hiên nay trên đất nước ta đang trong tình trạng quá độ lên chủ nghĩa xã hội. Viện CNHHĐH được quan tâm và chú trọng hàng đầu. CNHHĐH nhiều ngành nghề , trong đó không thể không kể đến ngành kỹ thuật cơ khí. Hiện nay ngành hàn đóng một vai trò quan trọng. Ngành hàn đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành kỹ thuật như : xây dựng các công trình, chế tạo các kết cấu, phục hồi chi tiết gẫy ... với nhiều tính ngày càng ưu việt , năng suất chất lượng cao. Trong thời đại ngày nay với trình độ khoa học ngày càng phát Ở tất cả các trường dạy nghề đã đáp ứng phương châm học đi đôi với hành và sản xuất với nhiều máy hàn hiện đại nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và tay nghề cho người thợ hàn. Với bản thân em là một sinh viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên – Khoa kỹ thuật cơ khí được thầy cô trong khoa, đặc biệt là các thầy trong tổ bộ môn đã tận tình dạy bảo chúng em, truyền đạt cho chúng em một lượng kiến thức cũng như kinh nghiệm về nghề hàn. Để đem kiến thức phục vụ cho đất nước sau này. Để tổng kết lại kiến thức về lý thuyết cũng như quá trình thực tập, . Em đã được các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án chế tạo “kết cấu vỏ bình chứa áp suất lớn nhất là 30at” . Qua thời gian tìm tòi , tham khảo tài liệu, học hỏi với vốn kiến thức của mình,cùng sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy Trần Ngọc Thành đã tận tình chỉ bảo cho em trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này. Đến nay đồ án của em đã tương đối hoàn thành. Với lượng kiến thức chưa cao về nhiều mặt. Lên đồ án không tránh khỏi sai sót. Em mong rằng các thầy cô trong khoa và trong tổ bộ môn sẽ chỉ bảo cho Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn Lời Nói Đầu Hiên nay trên đất nước ta đang trong tình trạng quá độ lên chủ nghĩa xã hội. Viện CNH-HĐH được quan tâm và chú trọng hàng đầu. CNH-HĐH nhiều ngành nghề , trong đó không thể không kể đến ngành kỹ thuật cơ khí. Hiện nay ngành hàn đóng một vai trò quan trọng. Ngành hàn đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành kỹ thuật như : xây dựng các công trình, chế tạo các kết cấu, phục hồi chi tiết gẫy … với nhiều tính ngày càng ưu việt , năng suất chất lượng cao. Trong thời đại ngày nay với trình độ khoa học ngày càng phát triển mạnh mẽ, thì ngành Ở tất cả các trường dạy nghề đã đáp ứng phương châm học đi đôi với hành và sản xuất với nhiều máy hàn hiện đại nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và tay nghề cho người thợ hàn. Với bản thân em là một sinh viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên – Khoa kỹ thuật cơ khí được thầy cô trong khoa, đặc biệt là các thầy trong tổ bộ môn đã tận tình dạy bảo chúng em, truyền đạt cho chúng em một lượng kiến thức cũng như kinh nghiệm về nghề hàn. Để đem kiến thức phục vụ cho đất nước sau này. Để tổng kết lại kiến thức về lý thuyết cũng như quá trình thực tập, . Em đã được các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án chế tạo “kết cấu vỏ bình chứa áp suất lớn nhất là 30at” . Qua thời gian tìm tòi , tham khảo tài liệu, học hỏi với vốn kiến thức của mình,cùng sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy Trần Ngọc Thành đã tận tình chỉ bảo cho em trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này. Đến nay đồ án của em đã tương đối hoàn thành. Với lượng kiến thức chưa cao về nhiều mặt. Lên đồ án không tránh khỏi sai sót. Em mong rằng các thầy cô trong khoa và trong tổ bộ môn sẽ chỉ bảo cho em Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô GVHD: Trần Ngọc Thành Page 1 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn I. Chọn vật liệu chế tạo. Kết cấu vỏ thùng chứa khí, áp suất nạp vào bình lớn nhất 30atm được lắp ghép từ 4 chi tiết có hình dạng khác nhau bằng công nghệ hàn điện nóng chảy. Trong đó mỗi chi tiết có chức năng và điều kiện làm việc khác nhau,do đó phải căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của kết cấu, điều kiện làm việc của từng chi tiết mà chọn vật liệu cho phù hợp. Tức là vừa phải đảm bảo chất lượng, năng suất và giá thành chế tạo kết cấu. Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời hai chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Mặc dù các chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau, song chủ yếu được chế tạo từ kim loại tấm và vật liệu chế tạo từ các phương pháp khác nhau như: dập… rồi qua ra công cơ khí, sau đó đem hàn.áp suất nạp vào bình lớn nhất là 30atm nên ta phải chọn vật liệu thoả mãn các yêu cầu sau: khả năng chịu nén, chịu kéo, tính hàn tốt, sản xuất đơn chiếc hay sản xuất hàng loạt. Vậy ta phải chọn vật liệu theo tính toán sau: 1. Tính diện tích các chi tiết. a. Diện tích chi tiết số 1. GVHD: Trần Ngọc Thành Page 2 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn Vì chi tiết số 1 có hình dáng phức tạp nên ta chưa thể áp dụng các phương pháp thông thường để tính diện tích của chi tiết được.Do vậy ta chia chi tiết số 2 làm 2, sau đó lấy tổng. S= S 1 +S 2 . S 1 : Diện tích hình ống. S 1 = π.d.h 1 S 2 : Diện tích vòng cầu 1/4 kiểu lõm S 2 = 2 π .(π.d.h 2 +2,28.h 2 2 ) (Sách Công nghệ dập nguội trang 135). Trong đó: h 1 : chính là chiều cao phần nong lỗ Ta làm phép tính ngược lại để tính h 1 . Ta cần tính đén cả bán kính lượn ở đáy vật dập. Theo sách Công nghệ dập nguội trang 109 thì: Với S > 2mm → R= (2 ÷3)S. Chọn R= 2.S = 20mm. ⇒ Bán kính lượn phải thoả mãn điều kiện: R < 2 SdD −− → d < D – d - 2.R =190 – 10 – 40 = 140 ⇒ Chọn d= 130mm. Khi đó: h 1 = 2 dD − + 0,57.R = 2 130190 − +0,57.20 = 41,4 → Chọn h 1 = 40mm → h 2 = 150 – 40 = 110mm Diện tích tiết diện trong. GVHD: Trần Ngọc Thành Page 3 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn S T = S 1T +S 2T = π.d t .h 1 + 2 π (π.d t .h 2 + 2,28.h 2 2 ) = 3,14.180.40 + 2 14,3 (3,14.180.110 + 2,28.110 2 ) =163531,2 mm 2 = 0,1635312 m 2 Diện tích tiết lớp trung bình. S TB = S 1TB + S 2TB = π.d TB .h 1 + 2 π (π.d TB .h 2 + 2,28.h 2 2 ) = 3,14.190.40 + 2 14,3 (3,14.190.110 + 2,28.110 2 ) = 170210 mm 2 = 0,170210 m 2 b. Diện tích chi tiết số 2. Chi tiết số 2 có dạng hình đới cầu áp dụng công thức tính diện tích hình đới cầu theo sách Công nghệ dập nguội trang 135: S= 2.π.R.h Ta có: Diện tích tiết diện trong. S T = 2.π.R T .h = 2.3,14.500.350 GVHD: Trần Ngọc Thành Page 4 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn = 1099000 mm 2 = 1,099000 m 2 Diện tích tiết diện lớp trung bình. S TB = 2.π.R TB .h = 2.3,14.505.350 =1109990 mm 2 = 1,109990 m 2 . c. Diện tích chi tiết số 3. Có dạng ống hình trụ tròn: Diện tích hình trụ được tính theo công thức: S= π.d.h Diện tích tiết diện trong. S T = π.d T .h = 3,14.1000.1000 = 3140000 mm 2 = 3140,000 m 2. Diện tích tiết diện lớp trung bình. S TB = π.d TB .h = 3,14.1010.1000 = 3171400 mm 2 = 3171,400m 2 GVHD: Trần Ngọc Thành Page 5 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn d. Diện tích chi tiết số 4. Có dạng hình bán cầu: áp dụng công thức tính diện tích hình bán cầu: S= 2.π.R 2 Diện tích tiết diện trong. S T = 2.π.R T 2 = 2.3,14.500 2 = 1570000 mm 2 = 1,57 m 2 Diện tích tiết diện lớp trung bình. S TB = 2. π.R TB 2 = 2.3,14.505 2 =1601557 mm 2 = 1,601557 m 2 2. Tính diện tích trong của vỏ thùng chứa khí. S T = S T1 + S T2 + S T3 + S T4 = 163531,2 + 1099000 + 3140000+ 1570000 = 5972531,2 mm 2 = 5,972531 m 2 3. Lực tác dụng lên toàn bộ chi tiết. Theo đề tài: áp suất nạp vào bình lớn nhất là 30atm ta có: P = 30 atm = 30.9,81.10 4 = 2943000 (N/mm 2 ) ⇒ Lực tác dụng lên toàn bộ mặt trong của chi tiết: F = P.S T = 2943000.5972531,2 = 1,76.10 13 (N) GVHD: Trần Ngọc Thành Page 6 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn 4. Diện tích tiết diện mặt cắt ngang của chi tiết. S ngang = S n1 + S n2 +S n3 + S n4 S n1 = S ngoài 1 – S trong 1 S ngoài 1 = π.d n .h 1 + 2 π .(π.d n .h 2 + 2,28.h 2 2 ) = 3,14.200.40 + 2 14,3 .(3,14.200.110 + 2,28.110 2 ) = 176888,76 (mm 2 ) ⇒ S n1 = 176888,76 – 163531,2 = 13357,56 (mm 2 ) S n2 = 2. π.(R n - R T ).h = 2.3,14.(510 - 500).350 = 21980 (mm 2 ) S n3 = π.(d n - d T ).h = 3,14.20.1000 = 62800 (mm 2 ) S n4 = 2. π.(R n 2 – R T 2 ) = 2.3,14.(510 2 - 500 2 ) = 63428 (mm 2 ) S ngang = 13357,56 + 21980 + 62800 + 63428 = 161565,56 (mm 2 ) Trong 1 đơn vị diện tích vỏ thùng chứa khí chịu một giới hạn bền kéo do áp suất 30atm gây ra là: GVHD: Trần Ngọc Thành Page 7 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn σ k = 56,161565 1,76.10 13 = n S F = 253,3 (N/mm 2 ) Hệ số an toàn của vật liệu là (1,5 ÷ 1,8) ⇒ σ k = (1,5 ÷ 1,8).253,3 = 397,96 ÷ 455,94 (N/mm 2 ) Vậy vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn giá thành lại phù hợp ta chọn vật liệu chế tạo là thép CT3 theo TCVN :CT38(1659-75) trang 275 sách Cẩm nang hàn. Theo ΓCFOCT 380 - 71. Chọn mác thép BCT3CII Bởi loại vật liệu này sử dụng phổ biến trên thị trường nó vừa đảm bảo tính kinh tế cũng như đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm việc. Bảng 1: Chọn thành phần hoá học và cơ tính của thép CT3 theo bảng 1 - III sách "HDTKĐA" trang 219 Nhãn hiệu thép Thành phần hoá học (%) BCT 3 Cπ C M n Si P S 0,14 ÷ 0,22 0,4 ÷ 0,65 0,12 ÷ 0,3 < 0,04 < 0,05 Bảng 2: Về cơ tính theo bảng 2-III sách "HDTKĐA" trang 221 Nhãn hiệu thép Độ bền Giới hạn chảy Độ dài tương đối BCT 3 C π k σ (N/mm 2 ) r σ (N/mm 2 ) δ (%) 380 ÷ 490 250 26 GVHD: Trần Ngọc Thành Page 8 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn II. Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết. 1. Quy trình chế tạo chi tiết số 1. − Cắt hình − Dập vuốt − Đột lỗ − Nong lỗ a. Tính toán phôi. Do chi tiết 1 có dạng ống trụ nên phôi được khai triển có dạng hình tròn. Dụng cụ gồm có: Vạch dấu, thước lá, compa, máy mài tay. Vì chi tiết có chiều dày S= 10mm nên ta khai triển phôi theo đường kính trung bình Diện tích phôi là: F phôi = F chi tiết + F lượng dư Trong đó: F lượng dư = ( 2 180 ) 2 .3,14 = 25434 mm 2 ⇒ Diện tích phôi: F phôi = 170210 + 25434 = 195644 mm 2 Ta có: F phôi = π.R phôi 2 = π.(D phôi 2 /4) ⇒ F phôi = π ph D.4 = 14,3 195644.4 = 499,22 mm Ta chọn D phôi = 500 5,0± mm b. Cắt hình. − Khe hở giữa chày và cối kí hiệu là 2 Z (mm) (về 1 phía), tra bảng 12 trang 41 sách Công nghệ dập nguội ta được: GVHD: Trần Ngọc Thành Page 9 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học Khoa: Cơ Khí Công Nghệ Hàn Khe hở khi mới chế tạo khuôn: Z min = 0,450(mm) Sau khi đã làm việc bị mòn khe hở là: Z max = 0,700(mm) - Dung sai chế tạo chày và cối của khuôn cắt hình tra bảng 13 sách Công nghệ dập nguội ta được: Dung sai chế tạo chày: β= 0,10(mm) Dung sai chế tạo cối: α= 0,160(mm) − Lực cắt: Lực dập cắt: P = K.L.S.τ c (KG) Trong đó: K=(1,1÷1,3): là hệ số tính đến sự không đồng đều về chiều dày và tính chất của vạt liệu, mép cắt bị mòn, chế tạo và lắp ghép khuôn không chính xác.Chọn K= 1,2. L: chu vi vòng dập cắt L= π.D phôi = 3,14.500 = 1570(mm) S: chiều dày vật liệu S= 10mm τ c : ứng lực cắt của vật liệu ghi trong bảng 14 và 15 trang 50 sách công nghệ dập nguội τ c = 30 ÷ 38 KG/mm 2 Chọn τ c = 35 KG/mm 2 ⇒ Vậy lực cắt là: P = 1,2.1570.10.35 = 659400 KG. GVHD: Trần Ngọc Thành Page 10 SVTH: Nguyễn Ngọc Huân [...]... pháp hàn Liên kết hàn gồm có mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt − Liên kết hàn được chia làm nhiều loại: liên kết hàn giáp mối, liên kết hàn chồng, liên kết hàn góc, liên kết chữ T, liên kết hàn vòng − Theo yêu cầu của kết cấu chi tiết ta có 2 loại liên kết hàn: 1) Liên kết hàn giáp mối 2) Liên kết hàn vòng (theo đường chu vi kín) 1 Liên kết hàn giáp mối − Tuỳ thuộc vào chiều dày vật liệu, phương pháp... Ngọc Huân Page 32 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí III Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn Chọn phương pháp hàn Vỏ thùng chứa khí áp suất nạp vào bình lớn nhất là 30atm được lắp ghép với nhau bằng công nghệ hàn điện nóng chảy từ 4 chi tiết với vật liệu chế tạo là thép CT38 (1659-75) theo tiêu chuẩn Việt Nam Theo kí hiệu Nga BCT3Cπ (OCT380-71).Đây là loại thép có hàm lượng C thấp (0,14 ÷ 0,22) %C đảm bảo... hàn phải đảm bảo độ kín khít, độ bền, độ dai va đập và phải chịu được áp suất lớn nhất khi nạp vào bình là 30atm Qua bản vẽ thiết kế ta thấy có 2 dạng liên kết + liên kết giáp mối ( chi tiết số 3 ) + liên kết hàn vòng Vì chỉ sản xuất đơn chiếc nên để đảm bảo tính công nghệ và giá thành hợp lý ta chọn phương pháp hồ quang tay Phương pháp hàn hồ quang tay được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nước, có... Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn Quy trình chế tạo chi tiết số 2 2 Quy trình chế tạo : + Cắt hình (số lượng 2 chiếc) + Dập vuốt (số lượng 2 chiếc) + Đột lỗ (số lượng 2 chiếc) Vì chi tiết số 2 có cùng hình bán cầu như chi tiết số 4, cùng kích thước, chỉ khác chi tiết số 2 phải đột lỗ φ = 400 mm.Do đó để chế tạo chi tiết số 4 thì khi chế tạo chi tiết số 2 ở nguyên công cắt hình và dập vuốt ta làm số... thép cứng trung bình và chiều dày vật liệu 10 mm Khi mới chế tạo khuôn khe hở giữa chày và cối Zmin = 0,450 mm Sau khi đã làm việc bị mòn khe hở giữa chày và cối Zmax = 0,700 mm + Tra bảng 13 trang 45 sách Công nghệ dập nguội: GVHD: Trần Ngọc Thành SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Page 19 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn Dung sai chế tạo chày: β = 0,10 mm Dung sai chế tạo cối: α =... SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Page 31 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn L = 1000± 0,1 mm φ = 1000± 0,1 mm Khe hở a = 2 mm Sau đó tiến hành vát mép để có góc vát α = 60° Quy trình chế tạo chi tiết số 4 4 − Chi tiết số 4 cùng hình dạng bán cầu như chi tiết số 2 − Quy trình chế tạo chi tiết số 4 đã nêu ở quy trình chế tạo chi tiết số 2 với các kích thước: GVHD: Trần Ngọc Thành SVTH:... mm và lỗ cần đột φ = 400mm ta được: + Khe hở giữa chày và cối: Khi mới chế tạo khuôn khe hở giữa chày và cối: Zmin = 1,25 mm Sau khi làm việc chày, cối bị mòn khe hở là: Zmax = 1,5 mm + Dung sai chế tạo chày: β = 0,100mm + Dung sai chế tạo cối: α = 0,160mm Khi đột lỗ kích thước đột lỗ do chày quyết định nên lấy kích thước chày làm chuẩn: + Đường kính của chày: Dch = Dlỗ ± + Đường kính của chày: Dc... hình và dập vuốt ta làm số lượng 2 chiếc a Tính toán phôi - Chi tiết số 2 có dạng hình bán cầu nên phôi khai triển là hình tròn - Diện tích của chi tiết: GVHD: Trần Ngọc Thành SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Page 18 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn áp dụng công thức tính diện tích hình bán cầu ta có (tính theo diện tích trung bình) FTB = 2.π.Rtb2 = 2.3,14.5052 = 1601557 (mm2)... chiều nối nghịch là hồ quang cháy ổn định, tuy nhiên để được mối hàn tốt còn phụ thuộc vào tay nghề người thợ hàn GVHD: Trần Ngọc Thành SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Page 33 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn IV CHỌN VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ HÀN: 1 Thiết bị hàn: Thiết bị hàn bao gồm máy hàn và đồ gá lắp ghép hàn Nó quyết định rất lớn đến chất lượng của kết cấu và năng suất của quá trình... trình chế tạo chi tiết số 3 3 Chi tiêt số 3 có dạng ống trụ tròn được lốc rồi hàn giáp mối bằng phương pháp hàn nóng chảy Dụng cụ sử dụng: thước lá, compa, vạch dấu, máy cắt khí, máy mài tay, máy hàn… a Tính toán phôi GVHD: Trần Ngọc Thành SVTH: Nguyễn Ngọc Huân Page 29 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Cơ Khí Đồ Án Môn Học Công Nghệ Hàn Lp = π.Dtb = 3,14.1010 = 3171,4 mm h = 1000 mm • Cắt phôi - Chế độ