tính toán chế độ hàn cho mối hàn tôn nối đáy trong và mối hàn giữa sống đáy, đà ngang với tôn

3 Chuẩn bị liên kết Chuẩn bị liên kết trước khi hàn là một bước quan trọng trong quá trình hàn, nó gồm: làm sạch, vát mép, gá lắp, hàn đính.. Thiết kế mối hàn phải dựa vào dạng liên kết,

Trang 1

111Equation Chapter 1 Section 1MỤC LỤC

Trang

1 Giới thiệu kết cấu phân đoạn 2

1.1 Kết cấu cơ bản 3

1.2 Mặt cắt ngang 5

1.3 Vật liệu 6

2 Chọn phương án hàn 6

3 Chuẩn bị liên kết 6

3.1 Làm sạch 6

3.2 Vát mép hàn 6

3.3 Gá lắp 7

3.4 Hàn đính 8

4 Xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối 9

4.1 Chọn vật liệu hàn 9

4.1.1 Chọn dây hàn 9

4.1.2 Chọn thuốc bảo vệ 10

4.2 Chọn thiết bị hàn 10

4.2.1 Nguồn hàn 10

4.2.2 Xe hàn 11

4.3 Tính toán mối hàn giáp mối 11

4.3.1 Xác định chế độ hàn của lớp thứ nhất 12

4.3.2 Xác định chế độ hàn của lớp thứ hai 13

4.4 Tính toán mối hàn góc 14

4.4.1 Xác định chế độ hàn của lớp thứ nhất 15

4.4.2 Xác định chế độ hàn của lớp thứ hai 16

5 Xây dựng thứ tự hàn 17

5.1 Mối hàn giáp mối (hàn tôn với tôn) 17

5.2 Hàn góc (cơ cấu với tôn) 17

5.3 Phương pháp kiểm tra 18

6 Ghi ký hiệu mối hàn trên bản vẽ 18

Trang 2

1 Giới thiệu kết cấu phân đoạn.

Phân đoạn 204 tàu 6800T do phòng thiết kế - công nghệ Công ty Công nghiệp tàu thủy Nam Triệu thiết kế có những đặc điểm sau:

Hình 1.1 Giới thiệu phân đoạn đáy đôi 204 tàu 6800T.

Hình 1.2 Giới thiệu phân đoạn đáy 204 tàu hàng khô 6800T.

Trang 3

1.1 Kết cấu cơ bản

Khoảng sườn thực 700mm

Chiều dày tôn đáy trên 12mm

Chiều dày tôn đáy ngoài 14mm

Chiều dài phân đoạn 5950 mm

Hình 1.3 Nẹp dọc đáy

Trang 4

Hình 1.4 Sống dọc đáy.

Quy cách cơ cấu thuộc phân đoạn này:

Dầm dọc đáy trên L130X130X10

Dầm dọc đáy dưới L130X130X12

Chiều dày tôn đáy trên: t=14 mm

Chiều dày sống chính đáy: t=14 mm

Chiều dày sống phụ đáy: t=12 mm

Chiều dày tấm đà ngang: t=12 mm

Chiều dày tấm gia cường sống chính: t=12 mm

Nẹp gia cường cho sống phụ: 125x12 mm

1.2 Mặt cắt ngang

Trang 5

Hình 1.3: Mặt cắt ngang tại sườn 55 và 57 nhìn về mũi.

Hình 1.4: Mặt cắt ngang tại sườn 54, 56, 58, 59, 61 nhìn về mũi.

Hình 1.5: Mặt cắt ngang tại sườn 60 và 62 nhìn về mũi.

Trang 6

1.3 Vật liệu

Vật liệu sử dụng là thép CT3, có các đặc điểm sau:

Thành phần hóa học:

S < 0,05%, P< 0,04%

Tính chất cơ lý:

Độ bền chảy 250 N/mm2

Độ bền kéo (340-440) N/mm2

Độ dãn dài 26%

2 Chọn phương án hàn

Hàn giáp mối các tờ tôn với công nghệ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ (SAW)

Hàn góc các cơ cấu gia cường với tôn như: Sống chính, sống phụ, đà ngang đáy bằng công nghệ hàn hồ quang kim loại nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW)

3 Chuẩn bị liên kết

Chuẩn bị liên kết trước khi hàn là một bước quan trọng trong quá trình hàn, nó gồm: làm sạch, vát mép, gá lắp, hàn đính

3.1 Làm sạch

Bề mặt mép hàn không được có vết xứt, vết nứt và các khuyết tât khác có thể ảnh hưởng tới độ bền mối hàn sau này Bề mặt mép hàn và vùng lân cận phải được làm sạch vảy cán, han rỉ, dầu mỡ và các vết bẩn khác

3.2 Vát mép hàn

Vát mép hàn mục đích đảm bảo độ ngấu với thép cơ bản Các thông số vát mép gồm các đại lượng như góc vát, khe hở cũng như dung sai của các đại lượng đó

Thiết kế mối hàn phải dựa vào dạng liên kết, sự đòi hỏi chất lương mối nối và phương pháp hàn sử dụng

Để cắt thép và vát mép mối hàn có thể sử dụng các phương pháp sau: cắt gọt cơ khí, cắt oxi, khí đốt, v.v…

Tùy thuộc vào dạng mối hàn giáp mối, hay hàn góc Mép hàn phải được chuẩn bị theo tiêu chuẩn sau (IACS Rec47)

60°

Trang 7

14 14

2 2

2 2 50°

13

14

Hình 3.3 Vát mép mối hàn giáp mối

Hình 3.4 Vát mép mối hàn góc

3.3 Gá lắp

Trước khi gá lắp phải kiểm tra kích thước các chi tiết, kích thước hình học và sai số cho phép của mép vát Khi lắp ghép cần giữ liên kết bằng các thiết bị kẹp chuyên dụng hoặc hàn đính Thiết bị

gá lắp phải đảm bảo cho thiết bị lắp ghép đạt độ chính xác về kích thước, hình học cũng như độ bền vững liên kết giữa các chi tiết với nhau

Phải làm sạch mép hàn trước khi gá lắp bằng máy mài tay, chổi sắt hay các phương tiện khác Vùng làm sạch gồm mép hàn và rộng sang hai bên cách mép mối hàn một khoảng không nhỏ hơn 100mm

Các liên kết đối đầu phải dược căn chỉnh khi gá lắp, thép hàn phải bị kẹp chặt chống bị uốn

do co rút của mối hàn lệch tâm

Trang 8

Tôn đáy

Dầm dọc đáy

Tôn đáy

Sống Tăngđơ

Hình 3.5 Gá lắp chi tiết

3.4 Hàn đính

Khi hàn đính để gá lắp chi tiết, phải đảm bảo kích thước của các mối đính như sau:

- Với mối hàn đối đầu: dày 3-4mm, rộng 6-8mm, dài 50-80mm

- Với mối hàn góc và hàn chữ T: kích thước mối đính không lớn hơn kích thước mối hàn chính nhưng không quá 4mm, chiều dài mối đính 50-80mm

- Khoảng cách giữa các mối đính 300-500mm, sau khi hàn đính cần tẩy sạch xỉ hàn và kiểm tra mối đính bằng quan sát để phát hiện khuyết tật

Khi gá lắp các mép hàn phải đảm bảo kích thước quy định Khi giá trị các sai số vượt quá quy định thì phải sữa bằng cách tẩy bỏ chỗ lồi cục bộ băng máy mài hoặc hàn đắp bù chỗ lõm

Khi gá lắp liên kết cho hàn tự động và bán tự động đầu và cuối đường hàn được gắn các bản dẫn Các bản dẫn được làm từ chính loại thép dùng cho kết cấu và có độ dày tương ứng Chiều dài các bản dẫn từ 80-150mm, chiều rộng các bản dẫn loại rời không nhỏ hơn 50mm, còn loại tấm liền không nhỏ hơn 100mm Sau khi hàn xong tháo bỏ bản dẫn bằng phương pháp cắt nhiệt hoặc cơ khí và tẩy sạch mép cắt

Trong quá trình lắp ráp phải tiến hành kiểm tra từng bước để đảm bảo:

- Độ chính xác kích thước hình học của các chi tiết theo thiết kế

- Độ chính xác thông số vát mép và khe hở của mép hàn

- Công tác vệ sinh mép hàn

- Kiểm tra sự tuân thủ quy trình công nghệ lắp ráp đã quy định

Trong việc vận chuyển và cẩu lật các chi tiết mới lắp ghép bằng hàn đính cần phải áp dụng biện pháp gá kẹp nhằm loại bỏ khả năng gây biến dạng tổng thể hoặc cục bộ cho kết cấu, cũng như tránh làm xước bề mặt kim loại

Thanh chống

Trang 9

400-600

Tấm mồi

Hình 3.6 Hàn đính

Hình 3.7 Qui cách tấm mồi, hàn đính, khi hàn giáp mối

4 Xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối

4.1 Chọn vật liệu hàn

4.1.1 Chọn dây hàn

Thông tin sản phẩm: Dây hàn H quang chìm NB-EL12 (EL12) ồ quang chìm NB-EL12 (EL12).

Nhà cung c p: ấp: Công ty CP Nam Hà Việt( NAHAVI)

Xu t x : ấp: ứ: Vi t Nam ệt Nam.

Thông s kỹ thu t:ố kỹ thuật: ật:

Bảng 4.1 Thành phần hóa học của kim loại đắp (%)

Mã răng lược

Trang 10

C Mn Si S P

Bảng 4.2 Cơ tính kim loại hàn

Giới hạn chảy(MPa) Độ bền kéo(MPa) Độ dãn dài (%) Độ dai va đậpJ(00C)

Bảng 4.3 Quy cách, khoảng dòng điện hàn

Dòng điện hàn (A) 200 ~ 400 250 ~ 450 350 ~ 600 500 ~ 800 700 ~ 1000

4.1.2 Chọn thuốc bảo vệ

Chọn thuốc hàn FCS thuốc hàn nung chảy (fused) canxi silicat (CS)

4.2 Chọn thiết bị hàn

4.2.1 Nguồn hàn

Power source LAF 1000-DC

Năm sản xuất : 2006

Điện áp nguồn : 380V, 50/60 Hz; Điều khiển bằng thyistor

Hệ số làm việc :

Điện áp tiêu thụ

Dải điều chỉnh dòng : 40A/22 – 1000A/45 V

Công suất mạch hở : 52V

Hệ số công suất Cos  

Cấp bảo vệ : IP23 ( Làm việc ngoài trời)

Trang 11

Cấp cách điện : S

Kích thước nguồn hàn: 6446x552x1090 mm

4.2.2 Xe hàn

Điện áp điều khiển : 42V, 50 Hz

Tốc độ cấp dây : 1÷15 m/ phút

Tốc độ xe hàn : 0,1 ÷ 1,7 m/ phút

4.3 Tính toán mối hàn giáp mối

Kích thước chủ yếu của mối hàn

Chiều dày của chi tiết S= 14 mm

Chiều sâu chảy l = 12 mm

Chiều rộng mối hàn b mm

Khe hở a=2 mm

Mật độ dòng điện hàn tra bảng theo đường kính dây hàn

Bảng 4.4 Mật độ dòng điện cho phép theo điện cực

j (A /mm2) 65 - 200 45 - 90 35 - 60 30 - 50 25 - 45

Bảng 4.5 Mật độ dòng điện tối thiểu

Trang 12

jmin (A/mm2) 150 100 85 80 70 65 60

Số lớp hàn:

44

d n

F F n

F

chọn n = 2

Trong đó: Fd –tổng diện tích kim loại đắp, với α=600

F1=0,5.l2 tag(α/2)=41,57 mm2

F2=a.s= 28 mm2 F3=2/3.b.c=26,14 mm2 b=a+2.l tag(α/2)+(4÷6)= 19,8 mm

ψmh-hệ số hình dạng mối hàn, ψmh=(7÷10),ta chọn ψmh=10 c=b/10= 1,98 mm

 Fđ=2F1+F2+F3 =137,28 mm2

Fn=10.d=40 mm2

4.3.1 Xác định chế độ hàn của lớp thứ nhất

Đường kính dây hàn, sơ bộ đường kính dây hàn d = 4(mm), chọn J =40A/mm2

Cường độ dòng điện hàn

Ih1 =

d J



=502,4 A , với d = 4 mm Chọn Ih1= 550 A

Điện áp hàn

Uh1=

h1

V Chọn Uh1 = 34 V

Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih).d

h1 h1

U

I = 1,915

Do mật độ dòng điện j =40 A/mm2, vì vậy theo công thức (2.20.2) với hàn bằng dòng một chiều-cực thuận ta được: k’ =0,282.400,1925 = 0,5736

Hệ số đắp: d = 13 (g/A.h)

Khối lượng riêng kim loại đắp: γ=7,85 g/cm3

Tốc độ hàn được xác định theo (2.30.1):

2

d h1 1

1

V

100.F 100.(41,57.10 ).7,85



Trang 13

Năng lượng đường được xác định theo công thức (2.4)

1 1 1

0, 24 0, 24.34.550.0,80

5984

0, 60

d

U I N

q



(cal/cm) Hiệu suất ngọn lửa hàn tự động dưới lớp thuốc η=0,75÷0,9 chọn η=0,80

Chiều sâu ngấu thực tế theo năng lượng đường

h = 0,156

d1 ng

q

 = 0,156

5984

8, 72

Diện tích kim loại đắp:

d d1

1

.I 13.550 F

100.V 100.22.7,85



Chiều rộng mối hàn b được xác định theo (2.2)

b = ψng h =1,915.8,72 =16,70 mm

Chiều cao mối hàn được xác định theo (2.23):

d1

.b 0, 73.16,70

Chiều cao toàn bộ mối hàn: H= h + c = 8,72 + 3,4 = 12,12 mm

Hệ số ngấu của mối hàn được xác định lại: ng

b 16, 7

1,38

H 12,12

4.3.2 Xác định chế độ hàn của lớp thứ hai

Chọn d = 5 (mm) thì mật độ dòng điện, chọn J =35A/mm2

Cường độ dòng điện hàn: I2 =

2 52

d J



= 680 A , chọn I1= 700 A

Điện áp hàn: Uh2=

h2

V, Chọn Uh2 = 36 V

Hệ số ngấu: ψng = k’.(19 - 0,01.Ih2).d

h 2

U

I = 1,72

2

d h 2 2

d2

V

100.F 100.(28.10 ).7,85



Trang 14

h 2 h 2 d2

0, 24.U I



Chiều sâu ngấu thực tế theo năng lượng đường: h = 0,156

d ng

q

 = 0,156

4207

7,7 1,72  mm

d2 d2

2

.I 13.700 F

100.V 100.41, 4.7,85



Chiều rộng mối hàn b được xác định theo (2.2): b = ψng h =1,72.7,7 =13,2 mm

d2

F

.b

Chiều cao toàn bộ mối hàn: H= h + c = 7,7 + 2,9 = 10,6 mm

Hệ số ngấu của mối hàn được xác định lại: n

b 13, 2

1,245

H 10,6

Bảng4.6 Bộ thông số công nghệ hàn tính cho hàn dưới lớp thuốc

Lớp Đường kính dây hàn

( mm )

Tốc độ hàn (m/ h)

Dòng điện ( A )

Điện áp ( V )

Cực tính

4.4 Tính toán mối hàn góc

Chiều dày của chi tiết thành thẳng đứng (bản thành dầm dọc đáy) t= 13 mm

Chiều dày tấm tôn đáy trên t=14 mm

Sơ bộ đường kính dây hàn d = 3 mm

Mật độ dòng điện hàn: Với d = 3 mm thì mật độ dòng điện J = 45÷90 (A/mm2)

Chọn J =50 A/mm2

Số lớp hàn:

30

n

F F n

Fd –tổng diện tích kim loại đắp

2 2

2

Trong đó: k=7 mm –cạnh mối hàn (theo quy phạm 2012)

Hệ số ky=1

Trang 15

F1=(6÷8)d –diện tích tiết diện ngang của lớp hàn thứ nhất.

Fn=(8÷12)d – diện tích tiết diện ngang của lóp hàn thứ n

Chọn F1 = 7.d = 7.3 = 21 mm2

Fn = 11.d = 10.3 = 30 mm2

4.4.1 Xác định chế độ hàn của lớp thứ nhất

Cường độ dòng điện hàn: Ih1 =



=353,25 A , chọn Ih1= 360 A

Điện áp hàn: Uh1=

h1

V, chọn Uh1 = 32 V

Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih1).d

h1 h1

U

I = 2,46

2

d h1 1

h1

V

100.F 100.(21.10 ).7,85



1 1 1

0, 24 0, 24.32.360.0,80

2800

0, 79

d

U I N

q



Chiều sâu ngấu thực tế theo năng lượng đường: h = 0,156

d1 ng

q

 = 0,156

2800

5,3

2, 46  mm

d d1

1

.I 13.360 F

100.V 100.28,39.7,85



Chiều rộng mối hàn b được xác định theo (2.2): b = ψng h =2,46.5,3=13,04 mm

d1

.b 0,73.13, 04

Chiều cao toàn bộ mối hàn: H= h + c = 5,3+ 2,2 = 7,5 mm

b 13, 04

1,74

Trang 16

4.4.2 Xác định chế độ hàn của lớp thứ hai

Chọn d = 5 (mm) thì mật độ dòng điện, chọn J =35A/mm2

Cường độ dòng điện hàn:

I2 =

2 52

d J



= 680 A , chọn I1= 680 A Điện áp hàn

Uh2=

h2

V, Chọn Uh2 = 35 V

Hệ số ngấu: ψng = k’ (19 - 0,01 Ih2).d

h 2

U

I = 1,75

Do mật độ dòng điện j =35 A/mm2, vì vậy theo công thức (2.20.2) với hàn bằng dòng một chiều-cực nghịch ta được: k’ =0,282.350,1925 = 0,559

2

d h 2 2

d2

V

100.F 100.(30.10 ).7,85



h 2 h 2 d2

0, 24.U I



Chiều sâu ngấu thực tế theo năng lượng đường

h = 0,156

d ng

q

 = 0,156

4394

7,82

1, 75  mm

d2 d2

2

.I 13.680 F

100.V 100.37,54.7,85



Chiều rộng mối hàn b được xác định theo (2.2)

b = ψng h =1,75.7,82 =13,68 mm

d2

F

.b

Chiều cao toàn bộ mối hàn: H= h + c = 7,82 + 3= 10,82 mm

Trang 17

b 13, 68

1,26

H 10,82

Bảng4.6 Bộ thông số công nghệ hàn tính cho hàn dưới lớp thuốc

Lớp Đường kính dây hàn

( mm )

Tốc độ hàn (m/ h)

Dòng điện ( A )

Điện áp ( V )

Cực tính

5 Xây dựng thứ tự hàn

5.1 Mối hàn giáp mối (hàn tôn với tôn).

Chọn số thợ hàn là 2(A, B), bậc thợ 5/7

Số thiết bị hàn là 2 Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch

Thứ tự hàn của phân đoạn được thể hiện như hình vẽ:

Hình 5.1 Thứ tự hàn giáp mối.

5.2 Hàn góc (cơ cấu với tôn)

Chọn số thợ hàn là 8(A, B, C, D, E, F, G, H), bậc thợ 5/7

Số máy hàn là 8

Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch

Thứ tự hàn được thể hiện dưới hình vẽ sau:

Trang 18

Hình 5.2 Thứ tự hàn của mối hàn góc.

Xét thứ tự hàn một ô:

5.3 Phương pháp kiểm tra

+ Với mối hàn giáp mối tôn với tôn ta sử dụng phương pháp kiểm tra bằng mắt.

+ Với mối hàn góc ta sử dụng phương pháp kiểm tra bằng khí nén

6 Ghi ký hiệu mối hàn trên bản vẽ

Trang 19

Hình 6.1 Ký hiệu hàn trên bản vẽ kết cấu cơ bản

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	501,35 KB