BÀI tập lớn cơ KHÍ đại CƯƠNG mã HP ME2030 đề 13 tìm HIỂU sản PHẨM mặt BÍCH

Mặt bích là một sản phẩm cơ khí, là khối hình tròn hoặc vuông được chế tạo phổ biến từ phôi thép carbon hoặc phôi thép không rỉ ngày nay mặt bích còn được chế tạo từ vật liệu đồng hoặc n

BÀI TẬP LỚN CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Mã HP: ME2030

ĐỀ 13: TÌM HIỂU SẢN PHẨM MẶT BÍCH

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hoàng

MSSV: 20205949

Mã Lớp: 129357

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Huy Lân

Mục Lục

ĐỀ 13: TÌM HIỂU SẢN PHẨM MẶT BÍCH 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM 2

1 M B ẶT ÍCH LÀ GÌ? 2

2.P HÂN LOẠI 2

2.1 Tiêu chuẩn lắp ráp 3

2.2 Phân loại theo vật liệu cấu tạo 3

2.3 Phân loại theo chức năng, vị trí sử dụng 3

2.4 Phân loại dựa vào áp lực đường ống 4

2.5 Một số loại mặt bích thông dụng 4

3 S ẢN PHẨM MẶT BÍCH HÀN CỔ DÀI : 5

3.1 Khái niệm: 5

3.2 Đặc điểm: 6

3.3 Ứng dụng: 6

3.4 Lựa chọn sản phẩm thiết kế: mặt bích cổ hàn dài dùng cho ống dẫn khí trong công nghiệp dầu- khí 6

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM 7

1.T ÌM HIỂU CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA SẢN PHẨM 7

2.V ẬT LIỆU CHẾ TẠO CHI TIẾT GIA CÔNG 7

2.1 Cơ tính của vật liệu 9

2.2 Thành phần hóa học của vật liệu cơ bản 9

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 10

1.C ÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 10

1.1 Công nghệ đúc trong khuôn cát 10

1.2 Các công nghệ đúc đặc biệt 10

2.C HI TIẾT MẶT BÍCH 12

2.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi 12

2.2 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết 12

3 C HI TIẾT PHẦN ỐNG 15

3.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi 15

3.2 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết 15

4 H OÀN THÀNH SẢN PHẨM MẶT BÍCH 18

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT 19

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 20

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM

1 Mặt Bích là gì?

Mặt bích là một sản phẩm cơ khí, là khối hình tròn hoặc vuông được chế tạo phổ biến từ phôi thép carbon hoặc phôi thép không rỉ (ngày nay mặt bích còn được chế tạo từ vật liệu đồng hoặc nhựa) Mặt bích là phụ kiện kết nối ống, máy bơm, van,

và các phụ kiện đường ống khác với nhau thông qua mối liên kết bu lông trên thân

để tạo thành một hệ thống đường ống dẫn công nghiệp Hiện tại mặt bích đã trở thành một thiết bị, chi tiết không thể thay thế trong quá trình thi công các công trình, nhà máy có sử dụng đường ống

2.Phân loại

Mặt bích có nhiều loại với cấu tạo khác nhau từ kiểu lắp đặt, nguyên vật liệu cấu tạo nên, chuẩn lắp rát, áp lực chịu được hay chức năng sử dụng của nó Dưới đây là các kiểu phân loại mặt bích phổ biến nhất hiện nay:

2.1 Tiêu chuẩn lắp ráp

Để thuận tiện trong quá trình lắp đặt, người ta đã sử dụng một số tiêu chuẩn lắp đặtnhất định để việc lắp đặt mặt bích trở nên đơn giản hơn mà không phải mất côngtrong quá trình đo đạc, tính toán Dưới đây là các tiêu chuẩn đã được công nhận và

–Tiêu chuẩn Đức (DIN)

Các tiêu chuẩn này đã được các viện hàn lâm công nhận và được sử dụng thônghành trên toàn thế giới

2.2 Phân loại theo vật liệu cấu tạo

Tùy theo môi trường sử dụng cũng như áp lực đường ống mà ta sử dụng các loạibích có cấu tạo từ các vật liệu khác nhau mà cụ thể là các vật liệu dưới đây:

–Bích Inox: Loại bích này thường được sử dụng cho môi trường có độ ăn mòn cao,môi trường hóa chất hay làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao

–Bích thép: Đây là loại bích được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay

Tùy theo chức năng sử dụng, vị trí sử dụng của mặt bích chúng ta có một số loạimặt bích như sau:

- Mặt bích rỗng: Dùng để lắp trên đường ống, kết nối đường ống với các chi tiết

- Mặt bích đặc: Dùng để hàn bịt kín đường ống, ngăn lưu chất đi qua vị trí của mặtbích

- Mặt bích hàn cổ: Welding Neck flange là loại mặt bích có cổ và cổ được hàn vớiđầu ống hoặc phụ kiện fitting bằng phương pháp hàn vát mép (butt weld – hàn chữV) Được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp dầu khí và hóa chất

- Mặt bích bọc đúc: là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng duy nhất một mốighép hàn ở một phía, thường được sử dụng cho đường ống có kích thước nhỏ áplực cao

-Mặt bích hàn trượt: Slip-on flange là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằngcách hàn cả mặt ngoài và mặt trong mặt bích

-Mặt bích ren: Threaded flange là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng mốighép ren (mặt bích là ren trong còn ống là ren ngoài)

2.4 Phân loại dựa vào áp lực đường ống

Tùy thuộc vào các công trình hay các hệ thống đường ống khác nhau mà ta có các

hệ thống áp lực khác nhau Chính vì thế, cũng có các loại mặt bích khác nhau dựa

độ hoạt động cho từng loại đường ống Mặt bích thường được đúc dạng nguyênkhối với phần cổ dài để hàn trực tiếp vào đường ống hoặc liên kết ống với mặt bíchtiêu chuẩn bằng mối hàn.

3.2 Đặc điểm:

+ Tất cả các mặt bích tiêu chuẩn bao gồm BS, ANSI, DIN, JIS10K các lỗ bulongluôn là bội số của 4, tùy theo tiêu chuẩn mặt bích và kích thước mặt bích sẽ có cácgiá trị tương đương là: 4,8,12,16,20,…

+ Đây là dòng phụ kiện được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại mặt bích vì cóthể kết nối dễ dàng, phù hợp với hầu hết các đường ống

+ Loại bích này được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao và nhiệt độ cao Việchàn chết với đường ống sẽ giúp cho việc vận chuyển lưu thông các dòng chấtkhông xảy ra ma sát hay giảm áp suất dòng chảy khi đi qua phần kết nối Tínhnăng nổi bật nhưng giá thành của dòng mặt bích cổ hàn có phần cao hơn so với cácloại mặt bích khác

3.3 Ứng dụng:

Trong thực tế, mặt bích cổ hàn dài thường được sử dụng trên tàu, cột hoặcthùng Những loại mặt bích này cũng có sẵn trong các loại thùng nặng (HB) và loạithùng bằng nhau (E) Vì những đặc điểm dễdàng lắp đặt, vận hành, điều chỉnh vàbảo dưỡng nên mặt bích được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp:đường ống cấp thoát nước, xí nghiệp, nhà máy, công trình xây dựng tòa nhà caotầng, lĩnh vực dầu khí, hóa chất, khí nén,

-Mặt bích là phụ kiện kết nối ống, máy bơm, van, và các phụ kiện đường ống khácvới nhau thông qua mối liên kết bu lông trên thân đểtạo thành một hệ thống đườngống dẫn công nghiệp

3.4 Lựa chọn sản phẩm thiết kế: mặt bích cổ hàn dài dùng cho ống dẫn khí trong công nghiệp dầu- khí.

2.Vật liệu chế tạo chi tiết gia công

Ngành công nghiệp dầu- khí có những tiêu chí nhất định trong việc sử dụngnguyên vật liệu bởi chúng ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, khả năng chế biến

dầu- khí của cả một bộ máy vận hành Vì vậy thép không gỉ được lựa chọn làm vậtliệu của các máy móc, thiết bị, công cụ sản xuất trong chế biến dầu thô, các sảnphẩm hóa dầu và nhiên liệu khí đốt Vượt trội hơn các loại thép khác, thép không

gỉ có những ưu thế giúp nó trở thành vật liệu “vàng” cho ngành này

-Thép không gỉ là một loại thép hợp kim đặc biệt, có các nguyên tố Cr và Ni, trong

đó phầm trăm Cr ,có khả năng chống lại môi trường ăn mòn Thép không gỉ có khảnăng chống ăn mòn trong môi trường nước, không khí và trong môi trường cónhiệt độ cao Thép không gỉ có thể duy trì những đặc tính vốn có của nó ở tất cảcác nhiệt độ khác nhau Thông thường, các giàn khoan nằm giữa biển, chịu nhiệt

độ và môi trường muối biển khắc nghiệt, các nhà máy chế biến luôn trong tìnhtrạng vận hành công suất lớn, chỉ có thép không gỉ mới có thể đáp ứng được nhữngyêu cầu khó khăn đó nhằm đảm bảo cho tiến trình công việc được thuận lợi, sảnphẩm đạt chất lượng

-Trong ngành công nghiệp dầu- khí, chắc chắn có sử dụng những hóa chất đặc biệtnhư axit, các chất độc hại hoặc dễ cháy nổ Thép không gỉ giúp đảm bảo cho cácống dẫn truyền tách khỏi các tác nhân nguy hiểm này

-Dù ở điểm đóng băng hay bị nóng chảy, thép không gỉ là loại vật liệu duy nhất giữđược cấu trúc vốn có của nó

-Nhờ khả năng tạo hình và tính linh hoạt của mình, độ bền và dẻo…thép không gỉgiúp bảo vệ sản phẩm khỏi những va chạm Nó cũng giúp cho việc tạo ra nhiềucông cụ, dụng cụ, thiết bị phục vụ cho chế biến dầu khí trong sự phát triển ngàycàng đa dạng của công nghệ dầu khí

-Các ống dẫn bằng thép không gỉ sẽ có bề mặt láng mịn, dễ vệ sinh và bảo trì nhằmhạn chế tối đa ô nhiễm và lây lan vi khuẩn Việc dễ dàng vệ sinh và bảo trì còngiúp sản phẩm tránh hư hỏng, sử dụng được lâu hơn

-Tuổi thọ của thép không gỉ là một trong những ưu điểm giúp cho chúng chiếm vịtrí quan trọng trong ngành công nghiệp dầu- khí bởi nó vừa góp phần tạo ra kinh

tế, vừa tiết kiệm đáng kể chi phí phát sinh

=> Lựa chọn thép không gỉ 15Cr25Ti

2.1 Cơ tính của vật liệu

Cơ tính của thép không gỉ 15Cr25Ti theo tiêu chuẩn TCVN 2735-78 được chotrong bảng 1.1

Bảng 1.1: Cơ tính của thép không gỉ 15Cr25Ti

làm việc

Độ bền kéo

Kg lực/

Giới hạn chảy Kglực/

Độ dãn dài tương đối % Độ thắt tương đối% Độ dai va đập Kg lực/

Không nhỏ hơn

2.2 Thành phần hóa học của vật liệu cơ bản

Thành phần hóa học của thép không gỉ 15Cr25Ti theo tiêu chuẩn TCVN 2735-78 được cho trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Thành phần hóa học thép không gỉ 15Cr25Ti

Khônglớn hơn ăn mònChống

15Cr25Ti 0,15 1,00 0,80 2427 5.C*0,80 0,025 0,035

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, tuỳ từng điềukiện cụ thể của từng dạng sản xuất và điều kiện sản xuất của từng nhà máy mà ta

có phương pháp tạo phôi khác nhau Điều cần chú ý khi chọn phôi là phôi phải cóhình dáng gần giống như chi tiết cần gia công, như vậy sẽ giảm được các bướccông nghệ, nguyên công cần thiết và lượng dư gia công không cần thiết Từ đó sẽgiảm được chi phí ban đầu giảm giá thành sản phẩm sau này Có rất nhiều cách chếtạo phôi khác nhau như phôi thép thanh, phôi đúc, phôi thép cán, phôi dập, phôirèn

Do chúng ta chế tạo sản phẩm mặt bích hàn cổ dài, có hình dạng đơn giản và thuộcdạng sản phẩm chế tạo hàng loạt nên phương pháp phù hợp nhất là phương phápđúc

1.Các công nghệ đúc

1.1 Công nghệ đúc trong khuôn cát

Đúc trong khuôn cát là dạng đúc phổ biến Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần(chỉ rót một lần rồi phá khuôn) Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xácthấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư gia công lớn, nhưng khuôn cát có ưu điểm làtạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp

1.2 Các công nghệ đúc đặc biệt

a, Đúc trong khuôn kim loại

Phương pháp này cơ bản giống đúc trong khuôn cát, nhưng có những đặc điểmriêng Tốc độ kết tinh lớn nên cơ tính của vật đúc tốt Độ nhẵn bề mặt và độ chínhxác của lòng khuôn cao, nên chất lượng vật đúc tốt Tuổi thọ của khuôn kim loạicao Ngoài ra còn tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất và

giảm được giá thành Tuy nhiên phương pháp này không đúc được vật đúc quáphức tạp, thành mòng và lớn Vật đúc dễ bị nứt, không có tính lún và thoát khí.

b, Đúc áp lực

Phương pháp này có thể đúc được vật phức tạp, thành mỏng (15mm), đúc được cácloại lỗ có kích thước nhỏ Độ bóng và độ chính xác gia công cao Cơ tính vật đúccao nhờ mật độ vật đúc lớn Ngoài ra năng suất đạt được cao Phương pháp nàythường dùng để đúc các kim loại màu, pít tông ô tô, xe máy hay cánh tỏa nhiệt.Tuy nhiên đúc áp lực không dùng được lõi cát và khuôn chóng bị mài mòn do dòngchảy áp lực của hợp kim ở nhiệt độ cao

c, Đúc li tâm

Đúc được các vật tròn rỗng mà không cần lõi nên tiết kiệm đươc vật liệu và cônglàm lõi đúc Vật đúc có tổ chức kim loại nhỏ mịn chặt không tồn tại rỗ sỉ khi có độngót nhưng khuôn đúc cần có độ bền cao do phải làm việc ở nhiêt độ cao và lực épcủa kim loại lớn, độ chính xác của lỗ thấp chất lượng bề mặt lỗ kém Phương phápđúc li tâm đứng có thể đúc được các vật có chiều cao nhỏ và đường kính lớn.Phương pháp đúc li tâm nằm có thể đúc được các vật có đường kính nhỏ và chiềudày mỏng

d, Đúc trong khuôn mẫu chảy

Phương pháp này đúc được các vật đúc có độ chính xác cao, không cần chế tạo lõiriêng Độ nhẵn đảm bảo do bề mặt lòng khuôn nhẵn Nhưng năng suất không cóa

do quy trình đúc dài Được dùng để đúc các kim loại quý như vàng, bạc,

e, Đúc trong khuôn vỏ mỏng

Đây là quá trình đúc trong khuôn cát đặc biệt, có thể đúc được những vật có độchính xác cao Đúc được các kim loại đen như gang, thép C, thép hợp kim Nhưngquy trình đúc dài và giá thành cao

f, Đúc liên tục

Thích hợp với các vật đúc dài, đúc các tấm kim loại cho cán, vật đúc không có độ

co, rỗ sỉ, ít bị thiên tích

2.Chi tiết mặt bích

2.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

Lựa chọn phương pháp đúc bằng khuôn kim loại

-Sản phẩm mặt bích cần chế tạo có các đặc điểm như có hình dạng đơn giản, làm

việc trong môi trường đường ống dẫn khí nên độ chính xác không cần quá cao, là

dạng sản phẩm chế tạo hàng loạt, chịu được nhiệt độ cao, chịu được va đập

-Đúc bằng khuôn kim loại cho ta sản phẩm đúc có độ chính xác và độ bóng cao

hơn so với khuôn cát

-Có khối lượng riêng cao nên tổ chức vật đúc tốt chất lượng bề mặt cao, tính lún

hầu như không có

-Không hút nước và bền nên vật đúc ít rỗ khí, ít nứt và các khuyết tật khác

-Dễ cơ khí hoá, tự động hoá, linh động trong sản xuất cho năng xuất tương đối cao

-Giảm hao phí kim loại cho hệthống rót vì không cần hệ thống rót lớn

-Đơn giản hoá quá trình đổkhuôn và làm sạch vật đúc

Chính vì vậy, lựa chọn phương pháp đúc bằng khuôn kim loại là phương pháp hợp

lý

2.2 Quá trình công nghệ chế tạo

Sơ đồ QTCN thứ tự các nguyên công như sau

*Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi

- Chọn phôi: phôi đúc dày 16 mm

Kích thước phôi theo tiêu chuẩn: +đường kính ngoài 200 mm

Nguyên công 4Kiểm tra

Nguyễn công 3Mài, lãm nhẵn

Nguyên công 2Khoan lỗNguyên công 1

Chuẩn bị phôi

+đường kính trong 115 mm

-Thông số kỹ thuật của chi tiết:

*Nguyên công 2: Khoan lỗ

Chọn máy khoan với các thông số kỹ thuật dưới đây:

Khoan 8 lỗ như hình vẽ trên

*Nguyên công 3: Mài

Sau khi khoan lỗ xong ta tiến hành mài chi tiết để đam bảo làm nhẵn và phẳng ở

bề mặt các lỗ đã khoan Đảm bảo độ chính xác khi sử dụng bulong và đai ốc Bềmặt chi tiết có mối hàn với phần ống cần làm nhẵn bề mặt Để mài lại ta chọn máymài góc 170 – 2500 watt do hãng Karess sản xuất

Máy mài 2500 WSB-230

*Nguyên công 4: Kiểm tra

Ta kiểm tra lại vị trí các chi tiết như trên bản vẽ, sau đó dùng giấy ráp đánh bóngchi tiết Chi tiết sau khi gia công cần đạt được Ra=0,63 ở bề mặt phần đã được mài.Các lỗ khoan cần đạt Rz=20 và các bề mặt khác đạt được Rz=80

3 Chi tiết phần ống

3.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

Sử dụng phương pháp đúc li tâm với trục quay nằm ngang

-Phôi đúc có đặc điểm thành mỏng, có chiều dài tương đối, đường kính ống nhỏ.-Tiết liệu được vật liệu và công làm lõi

-Bề mặt sản phẩm có độ chính xác không cao, chất lượng bề mặt lỗ kém

3.2 Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết

Sơ đồ thứ tự các nguyên công như sau:

*Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi và cắt phôi

- Chuẩn bị: phôi ống đúc dài từ 2m-3m Đường kính ngoài đường ống cần thiết kế nhỏ hơn đường kính trong mặt bích khoảng 1-2mm

Kích thước theo tiêu chuẩn: +đường kính trong 100 mm

+đường kính ngoài 112 mm

-Kích thước phôi như trong hình vẽ:

Nguyên công 2Mài

Nguyên công 3Kiểm traNguyên công 1

Chuẩn bị phôi, cắt phôi

*Nguyên công 3: Mài

Sau khi cắt ống xong ta tiến hành mài chi tiết để đam bảo làm nhẵn và phẳng ở bề mặt vết cắt Để mài lại ta chọn máy mài góc 170 – 2500 watt do hãng Karess sản xuất

Máy mài 2500 WSB-230

*Nguyên công 4: Kiểm tra

Sau khi thực hiện các công đoạn trên, ta tiến hành kiểm tra lại thông số chi tiết theobản thiết kế để đảm bảo tính chính xác Chi tiết sau khi gia công cần đảm bảo đạtđược Ra= 0,63 tại các bề mặt được mài Các bề mặt còn lại đạt được

-Hàn chấm để cố định, khoảng 4 điểm Hàn bên ngoài trước rồi mới hàn bên trong.

Sử dụng máy hàn Mig Riland NBC-251GF Lưu ý khi hàn bên trong miệng ống

và mặt bích, không nên hàn cho mối hàn quá to và dày, nếu lồi ra ngoài mặt bích sẽmất công mài lại, mà nếu mài không kĩ thì cho ron vào sẽ rất khó Nếu mối hàn bêntrong có nhiều ba via nên dùng máy mài khuôn để làm mịn lại đường mài, sẽ giúplắp ron vào dễ hơn Đối với mối hàn ngoài, có thể tiến hành hàn 2 lớp để đảm bảochắc chắn

Nguyên công 2Kiểm traNguyên công 1

Hàn