Thiết kế gia công, lắp ghép, hàn đáy, tầng 1,2 của bồn lên men TK 3106 (thuyết minh + bản vẽ cad)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ HÀN NÓNG CHẢY Người thực hiện : Đàm Đức Đông Lớp HK5 Lê Văn Giang Lớp HK5 Tên đề tài: Gia công, Lắp ghép, hàn đáy, tầng 1,2 của bồn lên men TK 3106. Nội dung phải hoàn chỉnh : Lời nói đầu Phân tích kết cấu cần chế tạo Chọn vật liệu chế tạo kết cấu Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết Chọn phương pháp hàn Chọn vật liệu hàn Chọn liên kết hàn Tính toán chế độ hàn Xác định thành phần hoá hoc và kiểm tra cơ tính mối hàn Lập quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu Chọn phương pháp kiểm tra kết luận Mục lục Các bản vẽ phải thực hiện bản vẽ chế tạo chi tiết bản vẽ khai triển nếu có bản vẽ quy trình công nghện

Người thực hiện : Đàm Đức Đông - Lớp HK5

Lê Văn Giang- Lớp HK5

Tên đề tài: Gia công, Lắp ghép, hàn đáy, tầng 1,2 của bồn lên men TK 3106.Nội dung phải hoàn chỉnh :

- Lời nói đầu

- Phân tích kết cấu cần chế tạo

- Chọn vật liệu chế tạo kết cấu

- Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết

- Chọn phương pháp hàn

- Chọn vật liệu hàn

- Chọn liên kết hàn

- Tính toán chế độ hàn

- Xác định thành phần hoá hoc và kiểm tra cơ tính mối hàn

- Lập quy trình công nghệ hàn để chế tạo kết cấu

- Chọn phương pháp kiểm tra

- kết luận

- Mục lục

- Các bản vẽ phải thực hiện

- bản vẽ chế tạo chi tiết

- bản vẽ khai triển nếu có

- bản vẽ quy trình công nghện

Giáo viên hướng dẫn: Ngày giao đề tài:Ngày ……tháng năm 2010 NGUYỄN TRỌNG THÔNG Ngày hoàn thành:Ngày tháng…năm 2010

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 ngànhnghề , trong đó không thể không kể đến ngành kỹ thuật cơ khí Hiện nay ngànhhàn 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 hồichi tiết gẫy … với nhiều tính ngày càng ưu việt , năng suất chất lượng cao Trongthời 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 vàsản xuất với nhiều máy hàn hiện đại nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và taynghề cho người thợ hàn Với bản thân em là một sinh viên trường đại học SưPhạm Kỹ Thuật Hưng Yên – Khoa kỹ thuật cơ khí được thầy cô trong khoa, đặcbiệt là các thầy trong tổ bộ môn đã tận tình dạy bảo chúng em, truyền đạt chochúng em một lượng kiến thức cũng như kinh nghiệm về nghề hàn Để đem kiếnthức phục vụ cho đất nước sau này Để tổng kết lại kiến thức về lý thuyết cũngnhư quá trình thực tập, Em đã được các thầy cô trong khoa giao cho đề tài đồ án

chế tạo “ lập quy trình công nghệ hàn và chế tạo kết cấu cầu bồn lên men cỡ lớn” 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 Nguyễn Trọng Thông 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 các ýkiến đóng góp để em hoàn thành tốt hơn nữa Em xin chân thành cảm ơn các thầy

Kết cấu chế tạo bao gồm:

- Đáy bồn được chế tạo từ các thép tấm có kích thước 6000 1500 8THK.Các tấm thép này được gia công sau đó được hàn kín với nhau tạo thành kíchthước đáy bồn đúng yêu cầu

 Tầng 1 của bồn: Chiều cao 1500mm, mm, cửa xả D, lỗ đo nhiệt độI,J, cửa nạp hơi nước K

- Tâng 1 được chế tạo từ các thép tấm có kích thước 6000 × 1500 × 12THK.Các tấm thép này được gia công để tạo thành kích thước bồn đúng yêu cầu sau

đó chúng được hàn kín với nhau sau khi hình thành tầng 1 của bồn ta tiếnhành lắp các chi tiết cần thiết của bồn gồm chi tiết I, J, K

 Tầng 2 của bồn: Chiều cao 1500mm, ∅12500 mm, cửa thông bồn A.

- Tâng 1 được chế tạo từ các thép tấm có kích thước 6000 × 1500 × 12THK.Các tấm thép này được gia công để tạo thành kích thước bồn đúng yêu cầu sau

đó chúng được hàn kín với nhau sau khi hình thành tầng 1 của bồn ta tiếnhành lắp các chi tiết cần thiết của bồn gồm chi tiết A

 Các chi tiết phụ của bồn:

- Tầng 1 của bồn bao gồm có bộ phận đo nhiệt I, J, K và cửa xả D, giữa tầng 1

và đáy còn hàn các bệ để bắt bulong từ đáy xuống bệ của bồn

- Tầng 2 của bồn gồm có cửa D để lấy nhiên liệu:

II Chọn vật liệu chế tạo kết cấu.

Kết cấu hàn là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong đó mỗi chi tiết có chức năng

và điều kiện làm việc không giống nhau Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kỹthuật của từng chi tiết để lựa chọn vật liệu cơ bản sao cho hợp lý, vừa phảiđảm bảo chất lượng năng suất và giá thành chế tạo kết cấu Vật liệu chế tạophải đảm bảo điều kiện kinh tế và yêu cầu kỹ thuật

Với đặc thù làm việc của bồn lên men, khi làm việc chịu áp lực nhiên liệutác dụng vào thành bồn, chịu sự ăn mòn của athenol Vì vậy vật liệu chế tạobồn phải đảm bảo được tính hàn vừa có khả năng chịu được áp lực, khả năngchống ăn mòn cao tính kinh tế

 Nên ta chọn vật liệu là thép không gỉ austenit theo AISI[12]

- Loại 304 có thành phần như sau:

Vì đặc thù của bồn lên men được cấu tạo từ thép tấm, đây là sản phẩm được đúc, cán ngoài thị trường rất nhiều vậy chúng ta mua thép tấm đó từ các công ty sảnxuất thép.

 Với các tấm thép ở đáy bồn, chúng ta phải lắp ghép chúng để tạo thành đáy bồn có kích thước là 12624 12668 Có thể sử dụng nhiều phương pháp để cắt chế tạo các chi tiết Nhưng do loại thép mà ta lựa chọn nên chỉ cắt được bằng hồ quang plasma khí nén, vì với phương pháp cắt này có thể cắt được những vật liệu mà ngọn lửa khí không cắt được Khi cắt bằng plasma còn có

ưu điểm là vùng ảnh hưởng nhiệt có kích thước nhỏ, điều này rất thuận lợi chocác kết cấu hàn Ta chọn máy cắt plasma A.70 của hãng OTC – Daihen do Nhật Bản chế tạo để cắt thép tấm, Với máy cắt này ta có thể lập trình để cắt những cùng tròn trên thép tấm đúng yêu cầu.Thiết bị sử dụng cho việc chế tạo: Thước lá, vạch dấu , máy cắt khí , máy mài, compa…

- Sau khi triển khai phôi xong ta lấy dấu và vạch dấu Lấy dấu phải đảm bảo độ chính xác để tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt

- Thép tấm có chiều dày S= 8mm Khi lấy lượng dư gia công chính bằng chiều rộng mép cắt, ta tiến hành cắt bằng máy cắt plasma

 Với tầng 1 của bồn, do bồn được chế tạo có độ dốc nên chúng ta phải xử dụngngọn lửa khí để cắt theo đúng kích thước yêu cầu sau khi các tấm thép đượccắt đúng kích thước yêu cầu, chúng ta phải xử dụng máy lốc tôn, thép để tạohình dáng của bồn là 12500

 Với tầng 2 của bồn thì các tấm thép cũng được lốc để lắp ghép tạo ∅ 12500của bồn

3.2) Quy trình chế tạo chi tiết:

 Chi tiết đáy bồn:

Đáy được chế tạo từ thép tấm có kích thước 6000 1500 8 số lượng 16 tấm, được chia thành từ B1 đến B9

2 B2 được cắt trên máy cắt plasma, số lượng 2

3 B3 được cắt có kích thước như sau số lượng 2

5 B5, B10, B9 được cắt trên một tấm thép Kích thước như sau

B5 số lượng 2, số lượng B10 là 1, số lượng B9 là 2

6 B6 được cắt thành kích thước sau số lượng 2

7 B7, B8 được cắt thành kích thước sau B7 số lượng 2, B8 số lượng 2.

 Quy trình chế tạo chi tiết ở tầng 1:

Tâng 1 được chế tạo từ 7 tấm thép, được đặt tên từ S1 đến S3

S1 được cắt thành chi tiết có kích thước như sau Số lượng 2

S2 được cắt thành chi tiết có kích thước sau Số lượng 2

S3 được cắt thành chi tiết có kích thước sau số lượng 4.

 Quy trình chế tạo các chi tiết ở tầng 2:

Tầng 2 của bồn được lắp ghép từ 7 tấm thép, trong đó có 6 tấm S4 có kích thước ban đâu là 1500 6000 12, còn tấm S5 được cắt thành kích thước như sau

 Sau khi cắt, ta đưa các tấm thép từ S1 đến S5 vào máy lốc 3 trục (một trục kéo,hai trục đỡ) để tạo Đường kính của bồn như yêu cầu Với đường kính lốc là = 12500 mm

IV Chọn phương pháp hàn.

Chọn phương pháp hàn phụ thuộc rất nhiều yếu tố : Công nghệ , chiều dài chi tiết, tính chất của kim loại cơ bản , chất lượng của mối hàn theo yêu cầu kỹ thuật , phải phù hợp với quy trình sản xuất , vị trí mối hàn trong không gian và dạng liên kết hàn…

Phải căn cứ vào trường hợp cụ thể và thích hợp để lựa chọn phương pháp hàn phù hớp với yêu cầu của kết cấu và đảm bảo tính kinh tế

Qua bản vẽ kết cấu bồn bể kim loạita thấy, yêu cầu các mối hàn phải đảm bảo độ bền cao và độ tin cậy cao khi làm việc Do các chi tiết có chiều dày trung bình được chế tạo từ vật liệu là thép austenit có tính hàn tốt ( Vì nó có hàm lượng max

C ) Nên chất lượng mối hàn rất tốt có thể đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật

Kết cấu bồn, bể làm việc trong điều kiện chịu áp lực từ nhiên liệu tác dụng vào thành bồn nên mối cần đảm bảo các yêu cầu về lực và ứng suất

 Từ những điều kện trên cho phép ta chọn phương pháp hàn bằng hồ quang tay để hàn kết cấu là hợp lý và tối ưu nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

và chất lượng của kết cấu

V Chọn vật liệu hàn.

- Việc chọn vật liệu hàn với việc chọn vật liệu cơ bản, phơng pháp hàn,thiết bị hàn rất quan trọng, nó quyết định đến cơ tính, chất lợng mối hàn 5.1 Que hàn:

 để đảm bảo mối hàn về cơ tính và chất lợng thì việc chọn vật liệu hàn cũngrất quan trọng, do đó phải chọn vật liệu hàn có thầnh phần hoá học gần giốngvới thành phần hoá học của kim loại cơ bản Để đáp ứng yêu cầu đó ta chọnvật liệu hàn là que hàn ER 308l - 17

 Ta chọn que theo tiờu chuẩn AWS A5.4 – ER 308L-17 cú tớnh chất như sau:

E308L-17

MVR

0,04 18,0-21,0 9,0-11,0 0,75 0,5-2,5 0,9 0,04 0,03 0,75

Thành phần húa học của dõy như sau:

Căn cứ vào cỏc yờu cầy trờn ứng với việc chế tạo.Ta chọn mỏy Mỏy hàn 6 mỏ VDM 1001 - Mỏy hàn nhiều mỏ

Mỏy hàn một chiều, sử dụng (Đi ốt) Diode

Là loại máy hàn một chiều, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu, kết cấu thép, bồn bể hay sản xuất quy mô lớn Tăng năng suất và tiết kiệm điện.Ta có bảng thông số kỹ thuật sau:

Dòng

điện Dòng hàn định

mức(A)

phạm vi điều chỉnh dòng hàn(A)

điện áp định mức (V)

điện áp không tải (V)

Công suất tiêu thụ (KW)

hiệu suất (%) khối lượng

(kg)

200

65  300

Máy tạo mép hàn

VI. Chọn liên kết hàn:

Với yêu cầu về chế tạo bồn bể thì các mối ghép của tầng đáy, tầng 1 và tầng

2 đều là liên kết giáp mối

- Đặc điểm của kết cấu đáy: - Có chiều dày S=8mm

- Chất lượng mối hàn yêu cầu cao

- Mối hàn thực hiện ở tư thế nằm

- Đặc điểm của kết cấu tầng 1, 2: - Có chiều dày S=12mm

- Chất lượng mối hàn yêu cầu cao

- Mối hàn thực hiện ở tư thế ngang, đứng Các đường hàn đều có kích thước rất lớn Để đảm bảo tính kinh tế ta chọn phương pháp hàn bằng hồ quang tay

* Trình tự các bước hàn các chi tiết trong kết cấu bồn bể đã cho :

phần tử liên kết

nhiên liệu bằng liên kết hàn chồng.

1 e a

eT1

T1

Ta

25 66

VII Tính toán chế độ hàn:

Chế độ hàn là tổng hợp các tính chát cơ bản của quá trình tính hàn để đảm bảo nhận được mối hàn có hình dạng kích thước mong muốn Khi tính toán chế độ hàn hồ quang tay Ta phải biết được các thông số cơ bản của chế

Chế độ hàn bao gồm các thông số sau :

- Năng lượng đường (qd)

- Chiều sâu ngấu (h)

- Loại mối hàn: giáp mối.

- Tư thế hàn: 1G

a Đường kính que hàn:

Là một trong những thông số cơ bản chủ yếu của chế độ hà vì nó quyết định đến nhiều thông số khác Khi hàn giáp mối, đường kính que hàn thường được tính toán theo chiều dày vật liệu hàn Được tính theo công thức:

d= + 1 mm

d: đường kính que hàn

S: chiều dày vật liệu

Khi hàn chi tiết có chiều dày S= 8mm d= 4 + 1= 5 mm

- Do que hàn có đường kính d= 5mm, thì dòng phải rất cao, nó sẽ gây nguy hiểm cho công nhân khi làm việc, do vậy để đảm bảo cho công nhân làm việc ta tiến hành hàn nhiều lớp

- Lớp 1 ta chọn que hàn có đường kính d = 3,2 mm, các lớp sau ta chọn que hàn có đường kính d= 4 mm

b Số lớp hàn

Vì đảm bảo an toàn cho công nhân nên que hàn chỉ được sử dụng trong

phạm vi nhất định Do vậy đối với chi tiết có chiều dày lớn, ta tiến hành hàn nhiều lớp thì mới hoàn thành

Số lớp hàn cần thiết khi hàn nhiều lớp được tính như sau: n=

Fđ là diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp.

 F1 được xác định théo công thức sau

F1=(68).d ( Sách công nghệ hàn nóng chảy I)

Để đơn giản hơn cho quá trình tính toán ta có thể coi diện tích tiết diệnngang của lớp thứ 2,3, n là bằng nhau

F2=F3=Fn=(812).d ( Sách công nghệ hàn nóng chảy I)

Theo hình vẽ ta có: Fđ=F1+F2+F3

Với F1=1 2h2tg2 =1 2.(S-p)2tg300 (Chọn  =600

) =1 2(8- 1.5)2. 3

c Cờng độ dòng điện hàn.

 Đõy là một thụng số rất quan trọng trong qua trỡnh hàn, vỡ nú ảnh hưởng trựctiếp đến hỡnh dạng và kớch thước mối hàn cũng như chất lượng của mối hàn,năng xuất trong quỏ trỡnh hàn

 Do điều kiện làm việc của người cụng nhõn, trong chế độ hàn cường độdũng hàn dược giời hạn trong một phạm vi nhất định.Do đú khi hàn phảiđảm bảo nú nằm trong phạm vi cho phộp

+Ta cú thể xỏc định dũng hàn theo cụng thức sau

Uh=a+b.lhq

Trong đú:

a: là tổng điện ỏp rơi trờn A và K, a= 15ữ20 V

b: là tổng điện ỏp rơi trờn một đơn vị chiều dài hồ quang, b= 15,7V/cm

.+Tốc độ hàn được tính theo công thức sau.

Vh= . ..3600

d

h d F

Ih : Cường độ dòng điện hàn (A)

: Khối lượng riêng của kim loại đắp đối với thép : =7,8(g/cm3)

đỏnh giỏ được hiệu quả nung núng của nguồn nhiệt hàn đối với kim loại cơbản và kim loại đắp tốt hay xấu, mức độ biến dạng của liờn kết lớn hay nhỏ.+Năng lợng đờng có thể tính theo công thức.

qd =

d

h d h

U F V

q







3600 24 , 0

 Đối với hàn lớp 1 ta cú : qđ=14500.0,256= 3712(cal/cm)

 Đối với cỏc lớp tiếp theo : qđ=14500.0,4= 5800(cal/cm)

- S: chiều dày vật liệu.

Khi hàn chi tiết có chiều dày S= 12mm d= 6 + 1= 7 mm

- Ta tiến hành hàn nhiều lớp

- Lớp 1 ta chọn que hàn có đường kính d = 3.2 mm, các lớp sau ta chọn que hàn có đường kính d= 4 mm

f Số lớp hàn

a: là tổng điện áp rơi trên A và K, a= 15÷20 V

b: là tổng điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài hồ quang, b= 15,7V/cm

Lhq là chiều dài cột hồ quang Lhq= d

g)Năng lượng đường.

+Năng lượng đường được tính theo công thức sau

qđ =

h

h h

U I v

q 0 , 24 

Mục 4-11 trang 27 sách hướng dẫn đồ án”

q đ=0,24.3600

h

d h

 Đối với hàn lớp 1 : qđ=14500.0,256=3712(cal/cm)

 Đối với hàn lớp 2 và 3 : qđ=14500.0,4=5800(cal/cm)

7.3 Chế độ hàn góc, liên kết đáy bồn và tầng 1 :

Trong vá bồn chứa nhiên liệu,các mối hàn góc đều hà 2 chi tiết có chiều dàykhác nhau nên để đảm bảo bồn bể làm việc an toàn thì cạnh của mối hàn đượcchọn bằng với chi tiết có chiều dày nhỏ hơn và mối hàn được thực hiện ở cả 2phía

- Liên kết chữ T

- Loại mối hàn góc

- Tư thế hàn : 2F

a) Đờng kính que hàn và số lớp hàn :

-+ Đối với liên kết hàn có S1 = 8mm); S2= 12mm ta tính toán chế độ

hàn theo theo chi tiết có chiều dày S1 = 8mm

d= + 2 = 6 mm

 Để đảm bảo an toàn ta tiến hành hàn nhiều lớp, lớp 1 chọn d1 = 3,2 mm,

b)Cường độ dũng hàn

+Ta tớnh cường độ dũng hàn bằng với hàn giỏp mối sau đú tăng lờn (10 15)%

so với hàn bằng

- Cường độ dũng hàn khi hàn lớp 1 là

Ở hàn bằng Ih1=125 (A) tăng (1015)% ta chọn Ih=135(A)

Vậy khi hàn lớp 1 ta chọn I =135(A)

Ở hàn bằng I=176(A) Tăng (1015)% ta chọn I=185 (A).

Vậy khi hàn lớp sau là I= 185(A)

F 3600

I

.

.





Với  đ : Hệ số đắp ;  đ=(711)g/Ah

=7,8(g/cm3)

-Tốc độ khi hàn lớp 1

Vh1= , 2

18 , ,

35

0 8 7 3600

1 10

 (cm/s) ( chọn  đ=10)

-Tốc độ khi hàn lớp 2 là

Vh2= , 21

32 , ,

85

0 0

8 7 3600

1 10

 (cm/s)

c) Năng lượng đường

- Năng lượng đường khi hàn lớp 1

qđ1=14500 0,24=3480(cal/cm)

- Năng lượng đường khi hàn lớp 2

qđ1 =14500.0,32= 4610(cal/s)

7.4 Chế độ hàn ghộp tầng 1 với tầng 2 của bồn:

- Loại liên kết giáp mối

- loại mối hàn giáp mối

Ih : Cường độ dòng điện hàn (A)

: Khối lượng riêng của kim loại đắp đối với thép : =7,8(g/cm3 )

V= 3600 10.7.,1108.0,256 =0,15 cm/s chọn  đ=10g/Ah

 Vận tốc khi hàn lớp 2 và 3 là:

Vh=3600 10..7 1,508.0,4 =0,13(cm/s)

 Năng lượng đường

+Năng lượng đường được tính theo công thức sau

qđ =

h

h h

U I v

q 0 , 24 

Mục 4-11 trang 27 sách hướng dẫn đồ án”

q đ=0,24.3600

h

d h

 Đối với hàn lớp 1 : qđ=14500.0,256=3712(cal/cm)

 Đối với hàn lớp 2 và 3 : qđ=14500.0,4=5800(cal/cm)