Thiết kế xe chờ biển báo giao thông

Thiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông Thiết kế xe chở biển báo giao thôngThiết kế xe chở biển báo giao thông

M C L C U U

LỜI NÓI ĐẦU

Khi sữa chữa các đoạn đường hỏng công việc phân làn đường của xe ở hai đầu đường tiến hành sửa chữa trong nước ta do hai người công nhân làm

Trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt, sẽ rất vất vả cho những người công nhân này Khi họ không tham gia vào công việc phân phối giao thông sẽ dẫn đến những tình huống ách tắc giao thông, đặc biệt trong các thành phố lớn ở nước ta như Hà Nội và Hồ Chí Minh Không chỉ có như thế trong các trường hợp biển báo giao thông cố định xảy ra sự cố hỏng hóc cũng dẫn đến ách tắc giao thông gây khó chịu và mất thời gian tham gia giao thông Để giải quyết vấn đề trên nhóm em dưa

ra giải pháp thiết kế biển báo giao thông di động, có thể vẫn chuyển và làm việc một các chủ động

Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ô tô em

được nhận đề tài: Thiết kế xe chở biển báo giao thông.

Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Lê Văn Nghĩa em đã hoàn thành đồ án tốt

nghiệp của mình Nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế và kinh nghiệm thiết kế còn chưa có nhiều nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trong tương lai Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện: Trần Đăng Khoa

PHẦN I CƠ CẤU NÂNG HẠ BIỂN BÁO CHƯƠNG 1 TÍNH CHỌN VẬT LIỆU

I.Xác định góc đặt tối thiểu của thanh chữ X và lực đẩy cần thiết của trục vít

Cơ cấu bàn nâng hạ:

Hình 1.1 Cơ cấu bàn nângTrong đó: Q là trọng lượng biển báo

P là phản lực theo phương x

α là góc nghiêng của thanh chữ X

Xét các lực tác dụng lên toàn cơ cấu

Hình 1.2 Các lực tác dụng lên cơ cấuSử dụng phương trình cân bằng mô men và lực ta có ( hệ đối xứng ):

000

a b

Q

Q Y

α α

a b

Q

Q Y

α α

Xét các lực tác dụng lên mặt bàn nâng

Hình 1.3 Các lực tác dụng lên mặt bàn nâng

Ta có các phương trình:

000

d c d

X

Q

Q Y

α α

Xét các lực tác dụng lên thanh số 1

Hình 1.4 Các lực tác dụng lên thanh 1

Ta có các phương trình:

000

Xét các lực tác dụng lên thanh 2

Hình 1.5 Các lực tác dụng lên thanh 2

Ta có các phương trình:

000

m e e

Hình 1.6 Các lực tác dụng lên thanh 3

Ta có các phương trình:

000

Hình 1.7 Các lực tác dụng lên thanh 4

Ta có các phương trình:

000

.tan 0 cos

 + =

Để hệ thống hoạt động được thì lực đẩy Ptv của trục vít phải thắng được lực P,

nghĩa là : tv

P >P

Xét momen cản sinh ra tại khớp quay

Momen làm quay thanh 1 quanh A (hình vẽ):

T gây ra momen cản Mc=T.r

Thanh cân bằng nên P=T

Vòng tròn bán kính r gọi là vòng ma sát:

'

r = λ Rf

Trong đó: λ là hệ số phân bố áp suất của ổ

f’ là hệ số ma sát tương đương

2

'

1

f f

f

=

+Tổng phản lực tại khớp A:

Hoành độ giao điểm của Ct với Cf cho giá trị góc α mà từ giá trị này trở đi bàn

nâng có thể dịch chuyển được+ k=0.1  Ptv=10Q thì α=122+ k=0.2  Ptv=5Q thì α =21.7 2+ k=0.4  Ptv=2.5Q thì α =38.9 2Như vậy lực đẩy trục vít càng nhỏ thì góc bắt đầu có thể chuyển động càng lớn Để

đảm bảo chiều cao bàn nâng là hợp lý thì ta chọn Ptv=10Q

II Lựa chọn vật liệu cho thanh chữ X theo điều kiện bền

Khi cơ cấu ở vị trí thấp nhất thì các thanh chịu uốn lớn nhất, vì vậy ta sẽ kiểm nghiệm điều kiện bền khi cơ cấu ở vị trí này (α =12o)

Từ các phương trình đã thiết lập ở phần I, thay giá trị α =12o, P=10Q=3500 N,

ta tính được giá trị các phản lực tại các khớp như sau:

Biểu đồ momenVậy momen uốn lớn nhất: Mmax=232875 Nmm

Kiểm bền theo sức bền uốn: x [ ]xmax

M W

s là hệ số an toàn, lấy s=1,4

Dựa vào những loại thép hộp có sẵn trên thị trường ta chọn loại hộp có kích thước 20x40x1,4 thỏa mãn điều kiện bền khi làm việc

CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN KHỚP CHUYỂN ĐỘNG

Với phương án thiết kế, cơ cấu bàn nâng sử dụng 2 loại khớp chuyển động:

Bu lông - Đai ốc

Ổ lăn

Ta sẽ tính toán và chọn kích thước của Bu lông – đai ốc và ổ bi phù hợp với điều kiện làm việc của cơ cấu

I.Bu lông – đai ốc

Bu lông được gia công tiện, lắp ghép không có khe hở hoặc có độ dôi không lớn Bu lông làm việc ở trạng thái chịu cắt và chèn dập

Bu lông chịu cắt được tính theo công thức:

πτ

≥

(cm)Trong đó:

P là lực tác dụng ngang qua bu lông (kG)

τc là ứng suất cắt cho phép (kG/cm2)

Ta xét cho khớp chịu lực lớn nhất: Tại khớp E chịu lực lớn nhất:

4941( )

e e

Chọn loại bu lông làm từ vật liệu thép CT3, có ứng suất cắt cho phép τc=100

MPa, từ đó ta tính được đường kính trong của ren bu lông: d1

≈8,87 mmTra bảng 17.7 sách Cơ sở thiết kế máy [1], ta chọn loại bu lông M12

II.Ổ lăn

Ở vị trí khớp quay, ta sử dụng ổ lăn để làm giảm ma sát, giúp chuyển động của

cơ cấu dễ dàng hơn Theo phương án thiết kế, tại khớp B và C là ổ lăn Ta tính chọn cho khớp B là khớp chịu tải lớn hơn (Yb=179N)

Tại khớp B chủ yếu chịu lực hướng tâm, lực hướng trục không đáng kể, vì vậy

ta chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy để giá thành rẻ nhất

Vì ổ lăn trong cơ cấu này có 2 chế độ làm việc: quay và không quay nên ta sẽ tiến hành chọn ổ lăn theo khả năng tải động và khả năng tải tĩnh

Chọn ổ theo khả năng tải động

Khả năng tải động Cd được tính theo công thức:

m

d

Trong đó:

Q là tải trọng động quy ước

m là bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, với ổ bi đỡ 1 dãy thì m=3

L là tuổi thọ ổ lăn

- Lh là tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ, các máy sử dụng trong thời gian ngắn, không liên tục thì Lh=(3÷8).103 h Ta chọn Lh=5.103 h

Từ đó ta tính được:

6

60

9 10

h

nL

(triệu vòng)Xác định tải trọng động quy ước

Tải trọng động quy ước:

( r YF )a t d

Trong đó:

Fr là tải trọng hướng tâm, Fr = 89,5 N

Fa là tải trọng dọc trục, Fa = 0 N

V là hệ số kể đến vòng nào quay, trong trường hợp này vòng ngoài quay nên V=1,2

kt hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, t≤1000ͦC nên kt = 1

kd hệ số kể đến đặc tính tải trọng, kd = 1

X là hệ số tải trọng hướng tâm, X=1

Y là hệ số tải trọng dọc trục, Y=1

Thay số ta có:

Chọn ổ theo khả năng tải tĩnh

TIến hành chọn ổ theo khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư, theo điềukiện:

Qt là tải trọng tĩnh quy ước, Qt là trị số lớn hơn trong hai giá trị tính theo công thức sau:

Kết luận: Như vậy, để thỏa mãn yêu cầu làm việc của cơ cấu, ta phải chọn loại ổ

bi đỡ 1 dãy có khả năng tải động, khả năng tải tĩnh thỏa mãn:

CHƯƠNG 3 TÍNH CHỌN TRỤC VÍT – ĐAI ỐC

I.Tính thiết kế

Đường kính trung bình của ren

Đường kính trung bình của ren được tính theo công thức:

là hệ số chiều cao của ren, ψh

=0,5 với ren hình thang và ren vuông, ψh

=0,75 với ren răng cưa

Đường kính ren trung bình d2=18,5 mm

Đường kính ren trong d1=16,5 mm

Đường kính ren ngoài d=20 mm

Chọn các thông số của vít và đai ốc

Chọn số mối ren zh=1 Khi đó bước vít được tính theo công thức:

Với

ar

cos

f ctg

là góc nghiêng của cạnh ren làm việc, δ

=3 với ren răng cưa

f là hệ số ma sát, với thép – gang thì f = 0,13

Từ đó ta tính được

cos

o

f ctg

nên thỏa mãn điều kiện tự hãm

II.Tính kiểm nghiệm về độ bền

Momen xoắn trên trục vít:

r g

Trong đó:

Tr là momen ren

Tg là momen gối tì, phụ thuộc vào hình dạng tiếp xúc giữa đầu vít và bề mặt tì.Momen ren được xác định theo công thức:

Trong đó: φ=arctg f – góc ma sát, γ là góc vít

Momen gối tì:

1

5250 3

Vật liệu trục vít là thép 45 có [ ] σ = 120MPa

nên suy ra thỏa mãn điều kiện bền

Với các loại trục vít có bán sẵn ngoài thị trường, để đảm bảo yêu cầu làm việc,

ta chọn loại trục vít có các thông số kỹ thuật sau:

Bước ren p=2 mm

Đường kính ren trung bình d2=24,5 mm

Đường kính ren trong d1=22,5 mm

Đường kính ren ngoài d=26 mm

Phần II : QUY TRÌNH GIA CÔNG Chương 1 : Tổng quan các phương pháp gia công sử dụng trong chế tạo

Khi hàn nóng chảy, kim loại hàn bị nóng chảy, sau đó kết tinh hoàn toàn tạo thành mối hàn

Khi hàn áp lực, kim loại hàn được nung đến trạng thái đẻo, sau đó được ép để tạo lên mối liên kết kim loại và tăng khả năng thẩm thấu, khếch tán của phần tử vật chất giữa hai mặt chi tiết cần hàn làm cho chi tiết liên kết chặt với nhau tạo thành mối hàn

Đăc điểm của quá trình hàn

Tiết kiệm kim loại : so với tán ri vê từ 10-20%

So với phương pháp đúc 30-50%

Giảm thời gian và giá thành chế tạo kết cấu như : đầm,khung…v v

Có thể tạo được các kết cấu nhẹ nhưng khả năng chịu lực cao

Độ bền và độ kín của mối hàn lớn

Có thể hàn được hai kim loại có tính chất khác nhau

Thiết bị đơn giản, đầu tư không cao

Tổ chức kim loại gần mối hàn bị giòn nên chịu lực kém tại đó

Tồn tại ứng xuất nhiệt lớn, nên vật chất bị biến dạng cong vênh

Hàn được sử đụng rộng rãi trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt trong ngành chế tạo máy, chế tạo các kết cấu đạng khung,giầm trong xây, cầu đường, các bình chứa trong công nghiệp

I.2 Phân loại phương pháp hàn.

a.Theo trạng thái hàn.

Hàn nóng chảy.

Hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn điển tia tử điện, hàn tia laze, hàn plasma…khi hàn nóng chảy kết hợp với kim loại bổ xung từ ngoài vào điền đầy giữa hai chi tiết hàn sau đó đông đặc tạo ra mối hàn

Hàn áp lực.

hàn tiếp xúc, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép, hàn cao tần, hàn khuếch tán…khihàn bằng áp lực kim loại ở vùng mép hàn được nung nóng đến trạng thái dẻo sau đóhai chi tiết được ép lại với nhau, lực ép đủ lớn tạo ra mối hàn

Hàn nhiệt.

Hàn nhiệt là sử dụng nhiệt của các phản ứng hóa học để nung nóng mét kim loại hàn đến trạng thái nóng chảy đồng thời kết hợp với lực ép để tạo ra mối hàn

b)Theo năng lượng sử dụng

điện năng : hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc……

hóa năng : hàn khí, hàn nhiệt…

cơ năng : hàn ma sát, hàn nguội….

c)Theo mức độ tự động hóa

Hàn tay

Hàn bán tự động

Hàn tự động

I.3 Hàn hồ quan tay

Khái niệm về hồ quang hàn

Thực chất của hồ quang hàn

Hàn hồ quang là phương pháp hàn nóng chảy dùng nhiệt của ngọn lửa hồ quang sinh ra giữa các điện cực hàn Hồ quang hàn là dòng chuyển động của các điện tử và ion về hai điện cực, kèm theo sự phát nhiệt lớn và phát sáng mạnh Trongcác điều kiện bình thường, không khí không dẫn điện, giữa 2 điện cực củacác loại máy hàn hồ quang có điện áp không tải nhỏ thua 80 vôn, vì vậy không có sựphóng điện giữa chúng.Để gây hồ quang, người ta gây ra hiện tượng đoản mạch lúcđó mật độ dòng điện tại chổ tiếp xúc của 2 điện cực rất lớn, theo định luật Jun-lenc thìQ = 0,24 RI2t, nhiệt lượng này được các điện tử tự do ở mặt đầu catốt hấp thụ Sau khi nhận được năng lượng dưới dạng nhiệt các điện tử này có thế năng lớn và bứt rakhỏi quỹ đạo của mình và phóng về anốt, trên đường đi chúng sẽ bắn phá lên các

nguyên và phân tử chất khí bảo hoà để cho hoặc lấy đi của chúng một vài điện tử (tuỳ theohoá trị của chúng) và biến chúng thành những ion Môi trường ion là môi trường dẫn điện rất tốt cho nên quá trình gây hồ quang chỉ xảy ra ở giai đoạn ban đầu

Như vậy hồ quang hàn là dòng chuyển dịch của các ion dương về catốt; ion âm và các điện tử về anốt Các hạt này sẽ bắn phá lên các vết cực, cơ năng sẽ biến thành nhiệt năng để làm nóng chảy hoặc hao mòn các điện cực Quá trình gây hồ quang khi hàn xảy ra ba giai đoạn:

a Giai đoạn chạm mạch ngắn (a):cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện tích tiết diện ngang của mạch điện bé và điện trở vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn vì vậy trong mạch xuất hiện một dòng điện cư ờng độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh

b Giai đoạn ion hoá (b):Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai một khoảng từ 2 - 5 mm Các điện tử bứt ra khỏ quỹ đạo của mình và chuyển động nhanh về phía anôt (cực dương), trên đường chuyển động chúng va chạm vào các phân tử khí trung hoà làm chúng bị ion hóa Sự ion hoá các phân tử khí kèm theo sựphát nhiệt lớn và phát sáng mạnh

c Giai đoạn hồ quang cháy ổn định (c):Khi mức độ ion hoá đạt tới mức bão hòa, cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách giữa hai điện cực không đổi, cột hồ quang được duy trì ở mức ổn định Khi hàn, điện áp cần thiết để gây hồ quang khoảng từ 35 - 55 V đối với dòng điện một chiều, từ 55 -80 V đối với dòng điện xoay chiều Điện áp để duy trì hồ quang cháy ổn định khoảng 16-35 V khi dùng dòng điện một chiều và từ 25-45 V khi dùng dòng điện xoay chiều

Sự cháy của hồ quang

Sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào: điện thế giữa 2 điện cực khi máy ch−a làm việc, cường độ dòng điện và khoảng cách giữa chúng Quan hệ giữa điện thế với cường độ dòng điện gọi là đường đặc tính tĩnh của hồ quang Khi hồ quang cháy

ổn định, nhiệt độ trong cột hồ quang đạt tới 6000oC, ở ca-tốt khoảng 2400oC và ở a-nốt khoảng 2600oC

Đặc tính tĩnh V-A của hồ quang hàn

có ba vùng đặc tr−ng: vùng điện áp giảm (I),

vùng điện áp không đổi (II), và vùng điện áp

tăng (III) Điện áp không đổi của cột hồ quang có thể xác định theo công thức:

Trong đó: a - là tổng điện thế rơi trên 2 cực, đối với que hàn nóng chảy a = 15 tới 20 v;

với que hàn không nóng chảy a = 30 tới 35 V

b - điện thế rơi trên 1 đơn vị chiều dài hồ quang lấy b = 15,7 v/cm Lhq - là chiều dài cột hồ quang

Tác dụng của điện trường đối với hồ quang hàn

Cột hồ quang có thể xem như là một dây dẫn mềm và dưới tác dụng của điệntrường cột hồ quang cũng bị chuyển dịch, hình dáng bị thay đổi

Khi hàn, lực điện trường tác dụng lên hồ quang gồm có lực điện trường tĩnh củamạch hàn và lực điện trường sinh ra bởi sắt từ làm hồ quang bị lệch đi rất nhiều do đó làm ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn Đối với dòng xoay chiều do cực thay đổi,

do đó chiều của điện trường cũng thay đổi theo và hiện tượng lệch hồ quang không đáng kể Chúng ta chỉ quan tâm đến ảnh hưởng của dòng một chiều đến hồ quang hàn

Ảnh hưởng của điện trường tĩnh

Điện trường tĩnh phát sinh khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, que hàn và cộthồ quang Chúng làm cho hồ quang bị thổi lệch đi phá hoại quá trình hàn bình thường Có 3 trường hợp có thể xảy ra khi nối mạch hàn:

- Hồ quang bị lệch do tác dụng của điện trường không đối xứng (a): từ phía dòng điện đi vào mật độ đường sức dày hơn, thế điện trường mạnh hơn Do đó hồ quang bị xô đẩy về phía điện trường yếu hơn

- Điện trường đối xứng xung quanh hồ quang (b):hồ quang cân bằng không bị thổi lệch

- Độ nghiêng của que hàn (c):Chọn góc nghiêng que hàn thích hợp có thể thay đổi tính chất phân bố đường sức và có thể tạo ra điện trường đồng đều khắc phục được hiện tượng thổi lệch hồ quang

Tác dụng nhiệt của hồ quang

Nhiệt và nhiệt độ của hồ quang hàn

Hồ quang hàn là một nguồi nhiệt tập trung rất lớn, điện năng đã biến thành nhiệt năng Năng lượng này phát ra từ cực dương, cực âm và trong cột hồ quang dùng để nung nóng chảy que hàn, vật hàn ở gần cột hồ quang Nhiệt độ ở vùng cực dương, cực âm xấp xỉ bằng nhiệt độ sôi và nhiệt độ bốc hơi của vật liệu điện cực Nhiệt độ cao nhất là ở trung tâm cột hồ quang do sự ion hoá các chất khí; còn nhiệt độ ở các vết cực là do sựbắn phá của các điện tử và ion tạo nên, còn ở vùng lân cận nhiệt độ thấp hơn và kim loại bị quá nhiệt Nhiệt do hồ quang sinh ra sẽ phân bố qua môi trường, vật hàn, que hàn, kim loại mối hàn

Quá trình chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hàn

Kim loại từ que hàn vào vũng hàn ở dạng những giọt nhỏ có kích thước khác nhau Khi hàn, ở bất cứ vị trí nào trong không gian kim loại lỏng bao giờ cũng chuyển từ que hàn vào vũng hàn nhờ các lực sau đây:

- Trọng lực của giọt kim loại lỏng:lực này có khả năng chuyển dịch kim loại lỏng vào vũng hàn khi hàn sấp và có tác dụng ngược lại khi hàn trần

- Sức căng bề mặt:lực này sinh ra do tác dụng của lực phân tử Lực phân tử luônluôn có khuyênh hướng tạo cho bề mặt chất lỏng một năng lượng nhỏ nhất, nên các giọt kim loại có dạng hình cầu Những giọt này chỉ mất đi khi rơi vào vũng hàn và bị sức căng bề mặt của vũng hàn kéo vào thành dạng chung của vũng hàn Sức căngbề mặt giữ cho kim loại lỏng của vũng hàn khi hàn trần không bị rơi và để hình thành mối hàn

- Cường độ điện trường:dòng điện đi qua que hàn sinh ra xung quanh nó một điện trường ép lên que hàn, lực này cắt kim loại lỏng ở đầu que hàn thành những giọt Do sức căng bề mặt và cường độ điện trường, ở ranh giới nóng chảy của que hàn bị thắt lại, tiết diện ngang giảm xuống, mật độ dòng điện tăng lên Mặt khác ở đây điện trở cao nên nhiệt sinh ra khá lớn và kim loại lỏng đạt đến trạng thái sôi tạo áp lực đẩy giọt kim loại chạy vào vũng hàn Mật độ dòng điện giảm dần từ que hàn đến vật hàn, nên không bao giờ có hiện tượng kim loại lỏng chuyển dịch từ vật hàn vào que hàn được

- áp lực trong:kim loại ở đầu mút que hàn bị quá nhiệt rất lớn, nhiều phản ứng hoá học xảy ra ở đó và sinh racác chất khí ở nhiệt độ cao thể tích của cac chất khí tăng lên khá lớn và gây nên một áp lực mạnh đẩy các giọt kim loạilỏng tách khỏi que hàn Ví dụ khi có phản ứng hoàn nguyên ôxytsắt sẽ tạo ra khí ôxyt cácbon (CO).

I.4 Nguồn điện và máy hàn.

Yêu cầu chung của nguồn điên và máy hàn

Nguồn điện hàn trong hàn hồ quang tay có thể là nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều Nhìn chung nguồn điện hàn và máy hàn phải đảm bảo các yêu cầu chungsau:

Điện áp không tải phải Hh< U0< 80 v

- Đối với máy hàn xoay chiều:

U0= 55 - 80 V, Hh= 30 - 55 V

- Đối với máy hàn một chiều:

U0= 25 - 45 V, Hh= 16 - 35 V

• Đường đặc tính động V-A của máy hàn phải là đường dốc liên tục

• Có khả năng chịu quá tải khi ngắn mạch Iđ= (1,3-1,4)Ih

• Có khả năng điều chỉnh dòng điện hàn trong phạm vi rộng

• Máy hàn phải có khối lượng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ, dễ sử dụng và dễ sửa chữa

Máy hàn hồ quang điện xoay chiều

Máy hàn hồ quang dùng dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong hàn hồ quang tay vì chúng có kết cấu đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ vận hành và sửa chữa Tuy nhiên chất lượng mối hàn không cao vì hồ quang cháy không ổn định

so với hồ quang dùng dòng điện một chiều Máy hàn một chiều có nhiều loại, mỗi loại có tính năng và những đặc điểm riêng, sau đây giới thiệu một số máy hàn xoay chiều được sử dụng nhiều nhất trong thực tế công nghiệp

Loại máy hàn này điều chỉnh cường độ dòng điện hàn bằng cách thay đổi dòng điện áp hàn nhờ thay đổi số vòng đây cuộn thứ cấp máy hàn loại này dơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ tuy nhiên chỉ thay đổi được một vài cấp gọi là diều chỉnh thô P

điện">Máy hàn điện có rất nhiều loại nhưng có 2 loại thường được sử dụng nhất là: MBA hàn có lõi từ di động và máy hàn có bộ tự cảm riêng.

Nguyên lý hoạt động của các loại máy hàn điện:

Máy hàn điện có bộ tự cảm riêng là loại máy hàn xoay chiều có từ thông tản lớn

Nguyên lý hoạt động của máy hàn:

Chế độ không tải: khi mạch ngoài hở:

Dòng điện không tải: Ih = Ikt = 0 và Điện áp không tải: U2 = Ukt = U20

Khi MBA hàn hoạt động: Uh = U20 - Utc

Với: Utc = Ih.(Rtc +Xtc) hay Ih = Utc/(Rtc +Xtc)

Xtc = 2π.f.L

Trong đó:

f - Tần số dòng điện

L - Hệ số tự cảm của bộ tự cảm riêng

Rtc - Điện trở thuần của bộ tự cảm

Xtc - Trở kháng của bộ tự cảm

Ih: Dòng điện hàn

- Khi có dòng điện chạy qua, từ thông qua bộ tự cảm tăng lên lúc đó hiệu điện thế hàn sẽ giảm và ngược lại

· Máy hàn có lõi từ di động

Muốn điều chỉnh cường độ dòng điện hàn trong máy hàn ta thay đổi vị trí của lõi từ di động Từ thông tản tăng lên và làm giảm dòng điện hàn khi lõi từ đi vào gông từ; ngược lại từ thông tản giảm khi lõi từ đi ra khỏi gông từ, dòng điện hàn sẽ tăng lên

Nguyên lý hoạt động của máy hàn

* Đặc điểm chung của Máy hàn điện

- Máy hàn điện hay còn gọi là máy biến áp, hạ áp Nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng nên điện áp thứ cấp thấp (Ukt < 100V) Trong quá trình nung chảy kim loại khi hàn thì cần cung cấp đủ nguồn nhiệt nên dòng thứ cấp phải lớn Trong máy biến áp hàn thì số vòng dây cuộn sơ cấp nhiều hơn so với số vòng dây cuộn thứ

cấp Để điều chỉnh được cường độ dòng điện hàn nhằm đáp ứng nhu cầu khi sử dụng thì số vòng dây ở cuộn thứ cấp cũng phải thay đổi được.

Để hạn chế tối đa việc hư hỏng cho máy ta phải hạn chế dòng ngắn mạch

Đường đặc tính ngoài cong dốc là đặc trưng của máy biến áp hàn hồ quang tay, người ta chế tạo mạch từ có từ thông tản lớn hoặc sử dụng máy hàn có bộ tự cảm riêng để tạo ra đường đặc tính ngoài này Ngoài ra còn có các loại MBA hàn 3 pha, MBA hàn 1 chiều

Hướng dẫn an toàn khi sử dụng máy hàn

a.Điện giật có thể gây nguy hiểm cho tính mạng:

Chạm trực tiếp vào thành phần dẫn điện là nguyên nhân gây ra điện giật hoặc bị bỏng nặng, các điện cực và các mạch hoạt động ngoài máy luôn luôn có điện khi nguồn ra được bật Việc lắp đặt các thành phần, phụ kiện hoặc đấu dây tiếp đất sai cũng có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng

Không được chạm trực tiếp vào các thành phần của máy

Cần mặc bảo hộ lao động, mang găng tay khô khi sử dụng máy

Bạn phải tự cách điện với vật hàn và đất bằng cách sử dụng vật cách điện đủ lớn nhằm ngăn chặn sự tiếp xúc vật lý trực tiếp với vật hàn (cắt) và đất

Bạn phải hết sức cẩn thận khi sử dụng máy trong điều kiện ẩm ướt hoặc mặc đồbảo hộ không khô ráo, đồng thời phải cẩn thận khi đứng trên các cấu trúc làm bằng kim loại, cẩn thận khi phải hàn trong tư thế khó như đứng, quỳ nằm…cẩn thận ở những nơi có những rủi ro cao khó tránh khỏi tai nạn xảy ra với vật hàn hoặc đất Cần tháo nguồn điện trước khi muốn tháo các linh kiện và phụ kiện

Thường xuyên kiểm tra cáp nguồn và phải thay thế nếu chúng nguy hiểm hoặc trầy xước

Tắt tất cả các thiết bị khi chúng không được sử dụng

Không được sử dụng cáp đã quá mòn, kích cỡ nhỏ hoặc chắp vá

Không được chạm vào điện cực khi bạn đã chạm vào vật liệu hàn (cắt) hoặc đất

hoặc điện cực của máy khác.

Không chạm trực tiếp vào súng hàn (cắt) của hai máy tại cùng một thời điểm khi hai máy đó đang hoạt động

Cách ly kẹp mass với các kim loại khác khi chúng không được nối với vật hàn (cắt)

Không được nối hai súng hàn (cắt) vào một máy nếu máy đó được thiết kế để sử dụng cho một súng hàn

b.Khói hàn có thể gây nguy hiểm:

Khi hàn (cắt) sẽ sinh ra khói và gas Hít khói và gas này có thể gây hại cho sức khỏe

Cần giữ đầu của bạn tránh khỏi vùng khói Không nên hít khói sinh ra khi hàn Trong trường hợp sự thông thoáng thấp người hàn cần sử dụng mặt nạ phòng hơi độc

Không nên hàn (cắt) các loại kim loại có bề mặt được mạ như mạ kẽm, chì … trừ khi chúng được tẩy sạch, khu vực hàn (cắt) phải thông thoáng và người hàn (cắt) phải sử dụng mạt nạ chống độc

c.Hồ quang điện có thể gây hại cho mắt và da:

Cần mang nón hàn khi hàn, tránh hồ quang trực tiếp từ máy hàn đang hàn và hồ quang của các máy lân cận

Cần mặc đồ bảo hộ được làm chất liệu bền, chống cháy

d.Hàn có thể là nguyên nhân ngây ra cháy nổ:

Khi hàn (cắt) xỉ hàn bắn tung tóe, vật hàn (cắt) nóng hoặc các thiết bị nóng có thể gây cháy, do đó cần kiểm tra kỹ khu vực hàn (cắt) trước khi hàn

Di chuyển các vật dể cháy ra xa khu vực hàn (cắt), nếu không di chuyển được thìbọc chúng bằng chất chống cháy

Không được hàn (cắt) nếu xỉ hàn có thể gây cháy các vật liệu lân cận

Cần bảo vệ bạn và những vật khác, tránh xỉ hàn và kim loại nóng

Cần nối cáp hàn gọn gàng trong khu vực hàn (cắt) nhằm tránh bị điện giật

f Tiếng ồn có thể gây hại cho tai:

Tiếng ồn trong quá trình hàn hoặc từ những phụ kiện máy hàn có thể gây hại cho

Cần mang dụng cụ bảo vệ tai tránh tiếng ồn cường độ cao

I.5 Que hàn

Cấu tạo que hàn hồ quang tay

Que hàn là loại điện cực để hàn hồ quang tay ( hàn thép, hàn gang, hàn

nhôm…) Trong quá trình hàn que hàn làm nhiệm vụ gây hồ quang và bổ sung kim loại cho mối hàn Cấu tạo quehàn hồ quang tay có vỏ bọc gồm 2 phần chính: lõi que hàn và vỏ bọc thuốc

Cấu tạo que hàn

Phần 1: Lõi que hàn

Phần lõi que là những đoạn dây kim loại có các kích thước cơ bản sau đây: Chiều dài que hàn L = 250-500 mm

Đường kính lõi que d = 2,0- 6,0 mm và cỡ của que hàn được gọi theo đường kính của lõi que

Một đầu để trần không bọc thuốc dùng để kẹp kìm hàn dài từ 15-30 mm, đầu còn lại được vê sạch thuốc bọc với góc vát α = 35o-45o và độ hở 1-1,5 mm để dễ gây hồ quang hàn

Chiều dày lớp thuốc bọc khoảng = 1-3 mm

Phần 2: Vỏ bọc thuốc

Thuốc bọc là hỗn hợp các hóa chất, khoáng chất, fero hợp kim và chất dính kết

I.6 Kỹ thuật Hàn:

I.6.1.Kỹ thuật gây và kết thúc hồ quang khi hàn que

Việc gây hồ quang được tiến hành thông qua tiếp xúc đầu que hàn với vật hàn trong thời gian ngắn Do tác dụng của dòng ngắn mạch và điện trở tiếp xúc, đầu que

hàn được nung nhanh tới nhiệt độ cao Khi nhấc đầu que hàn ra khoảng không gian giữa đầu que hàn và vật hàn sẽ bị ion hóa, tạo thành hồ quang.

Có hai phương pháp gây hồ quang

Phương pháp quẹt

Phương pháp quẹt là phương pháp dễ thực hiện với nhưng người mới bắt đầu và khi sử dụng với máy hàn xoay chiều Quẹt que hàn giống như khi bạn đánh một que diêm; Nhấc điện cực lên một khoảng cách để kéo dài hồ quang lên một đoạn rồiquay trở lại chiều cao bình thường hồ quang hàn

Phương pháp gõ

Phương pháp này mồi hồ quang bằng gõ vuông góc que hàn với vật hàn sau khi có hồ quang, kéo dài hồ quang trước khi về chiều dài hồ quang bình thường Một khi đã hình thành

Bắt đầu hồ quang

Khi mới bắt đầu hàn nhiệt độ ở vật hàn còn thấp nên độ sâu nóng chảy ở phần này tương đối nông, vì vậy lúc bắt đầu hàn - sau khi bật hồ quang nên kéo dài hồ quang hàn để gia nhiệt vật hàn nóng lên, sau đó mới dần dần hạ thấp về chiều dài hồquang thích hợp

Duy trì hồ quang

Hồ quang thường được duy trì ở chiều dài 0.5 đến 1.2 lần đường kính que hàn, tùy theo điều kiện hàn và loại que hàn ( que hàn có vỏ bọc bazo cần có chiều dài hồ quang nhỏ ).

Kết thúc hồ quang hàn

Khi kết thúc hồ quang điều quan trọng là phải điền đúng quy cách miệng hàn Đây là khu vực chứa nhiều tạp chất có hại nhất do tốc độ kết tinh nhanh của kim loại ở đó, vì vậy khả năng hình thành vết nứt tại đó là rất cao Cách kết thúc hồ quang đúng quy cách là tăng dần chiều dài chiều dài hồ quang sau khi dừng mọi chuyển dộng khác của que hàn ngắt hồ quang từ từ

Chú ý: Khi hồ quang bị tắt ngẫu nhiên hoặc thay que hàn, cần gây lại hồ quang ở chỗ chưa nóng chảy, cách miệng hàn khoảng 1cm, rồi cho hồ quang hàn ngược lạiđể nung chảy phần miệng hàn nơi hồ quang vừa tắt, sau đó tiếp tục hàn theo hướng cần thiết

I.6.2 kỹ thuật cơ bản khi hàn hồ quang tay

Đối với nhiều người mới làm quen với hàn hồ quang tay hoặc không thường xuyên hàn hồ quang tay thì để có một mối hàn đẹp và đảm bảo chất lượng là một điều không dễ Sau đây là 5 điều cơ bản bạn cần quan tâm khi thực hiện hàn hồ quang tay để đảm bảo chất lượng mối hàn: Thiết lập dòng điện, điều chỉnh độ dài hồquang, điều chỉnh góc nghiêng que hàn, thao tác que hàn và điều chỉnh tốc độ hàn.Chuẩn bị:

Hàn que là kỹ thuật hàn không đòi hỏi cao về làm sạch vị trí hàn, tuy nhiên không vì thế mà bỏ qua bước này Cần loại bỏ bụi bẩn bằng cọ hay sử dụng dụng cụlàm sạch bề mặt chuyên dụng Khu vực kẹp kìm mát cũng phải được làm sạch để đảm bảo tiếp xúc tốt, điều này sẽ giúp ổn định hồ quang

Tư thế hàn phải đảm bảo trông rõ vũng hàn Người thợ phải chọn hướng nhìn tốt nhất, tránh bị tay hàn che mắt, và tránh vùng khói hàn độc hại

5 kỹ thuật khi hàn hồ quang tay bao gồm: Thiết lập dòng điện, điều chỉnh độ dài

hồ quang, điều chỉnh góc que hàn, thao tác que hàn và điều chỉnh tốc độ hàn Để đáp ứng các quy tắc, công nhân hàn cần luyện tập thường xuyên, từ đó có thể cải thiện chất lượng sản phẩm cũng như năng suất

1 Thiết lập dòng điện

Tùy theo loại điện cực sử dụng mà thiết bị sử dụng cần thiết lập dòng một chiềuthuận, một chiều nghịch hay dòng xoay chiều Cần phải đảm bảo bạn thiết bị được thiết lập đúng trước khi hàn.

Độ lớn của dòng hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn và loại điện cực hàn mà bạn sử dụng Nhà sản xuất que hàn thường cung cấp thông tin về dòng phù hợp với que hàn trên bao bì Dòng hàn có thể điều chỉnh theo cách tính sau: 1Amp tương ứng với 0.0254 mm đường kính que hàn Bạn có thể để dòng hàn ở mức thấp sau đó điều chỉnh tăng 5 đến 10 Amp rồi xem xét khả năng hàn cho phù hợp

Hiện tượng khi hàn với dòng hàn quá thấp

Hiện tượng khi hàn với dòng hàn quá cao

2 Điều chỉnh độ dài hồ quang

Độ dài hồ quang phụ thuộc vào từng loại que hàn, từng vị trí hàn Cơ bản độ dàihồ quang hàn không nên vượt quá đường kính que hàn Khi độ dài hồ quang quá ngắn có thể gây hồ quang không ổn định, có thể làm tắt hồ quang, vũng hàn đông cứng nhanh hơn và tạo vảy hàn cao Hồ quang quá dài sẽ gây ra hiện tượng bắn tóe, tốc độ kết tủa chậm và rỗ khí

Hồ quang quá ngắn

Hồ quang quá dàiChú ý: Với những người mới vào nghề hàn thường để hồ quang quá dài, vì họ muốn quan sát hồ quang và vũng hàn, tuy nhiên nên thay đổi vị trí hàn để có thể nhìn được hồ quang và vũng hàn tốt hơn, không nên kéo dài hồ quang Một chút luyện tập bạn sẽ có thể đảm bảo có được mối hàn thấp ít bắn tóe

3 Chỉnh góc que hàn

Đối với hàn bề mặt, góc que hàn nên để từ 5 đến 15 độ theo hướng chuyển động, đối với hàn hồ quang vị trí đứng nên để góc que hàn từ 0-15 độ ngược chiều với hướng di chuyển que hàn

4 Thao tác que hàn

Chuyển động dọc theo trục mối hàn duy trì và điều chỉnh độ dài hồ quang Chuyển động ngang duy trì độ rộng của đường hàn Có nhiều loại chuyển động: ngang, liên tục và chuyển động ngắt quãng tùy thuộc vào độ dày của vật hàn Với vật hàn mỏng không cần có chuyển động ngang của que hàn vì độ rộng của hồ quang đã đủ làm đầy rãnh hàn Với hàn đứng nên chú ý hàn từ dưới lên với các tấm dày và hàn từ trên xuống với các tấm mỏng (chú ý đến rìa rãnh hàn).

5 Điều chỉnh tốc độ hàn

Tốc độ hàn nên đảm bảo sao cho hồ quang hàn chiếm 1/3 độ dài của vũng hàn Hàn quá chậm sẽ tạo vảy hàn lồi và hàn không ngấu Hồ quang bị mất nhiệt không thể nóng chảy vật hàn

Tốc độ hàn quá nhanh làm giảm độ ngấu của mối hàn, vảy hàn không đều và không lấp đầy vũng hàn

Các chú ý trang bị an toàn khi hàn

Các nguyên nhân gây ra tai nạn cho công nhân trong quá trình hàn cắt gồm: Giật điện, nhiễm độc khói, gas, cháy nổ, bỏng do tiếp xúc với kim loại nóng, tiếp xúc với tia cực tím, tiếng ồn và một số nguyên nhân khác Các trang bị bảo hộ là cần thiết để bảo vệ người công nhân khi hàn

Bảo vệ phần đầu

Mũ hàn bảo vệ là trang bị không thể thiếu cho công nhân hàn Mũ hàn sẽ bảo vệkhỏi ảnh hưởng của tia cực tím, tia hồng ngoại lên mắt và da vùng mặt, bảo vệ khỏi xỉ hàn nóng chảy bắn tóe (Tia cực tím gây ra viêm giác mạc cho mắt khi tiếp xúc nhiều Đối với da khi tiếp xúc nhiều với hồ quang sẽ gây ra hiện tượng bỏng da)Mũ hàn cần đảm bảo:

- Mũ hàn cần nhẹ để tránh gây hiện tượng mỏi khi hàn lâu

- Mũ hàn cần được trang bị kính bảo vệ phù hợp đối với từng công việc hàn, vừa bảo vệ được mắt khỏi các tia nguy hiểm, và trông rõ được vũng hàn và dòng hồ quang

- Cần phải đảm bảo phần dưới mũ hàn tiếp xúc với ngực là kín để tránh hiện tượng tia cực tím phản xạ từ quần áo gây tổn thương vùng dưới cằm

- Đối với hàn MIG, hàn hồ quang vì sinh ra xỉ bắn tóe nhiều nên mũ hàn cần bảo vệ phần sau gáy, tránh hiện tượng cháy tóc do xỉ nóng chảy bắn vào vùng sau gáy, công nhân hàn có thể trang bị thêm khăn trùm đầu

Quần áo bảo vệ

Quần áo và trang bị bảo vệ tay chân cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ nhưng cũng phải dễ hoạt động cho công nhân hàn

- Chất liệu làm quần áo, găng, giày, mũ hàn cần phải làm từ vật liệu khó cháy, không nên dùng các vật liệu từ sợi tổng hợp vì nó dễ dàng nóng chảy khi bị bắn bởi xỉ hàn nóng, phải sử dụng vật liệu khó cháy hoặc trang bị đồ da.

- Tùy môi trường làm việc khác nhau mà trang bị quần áo bảo hộ thích hợp Nếu làm việc trong môi trường nóng nên mặc các trang bị từ sợi chống cháy thay vìđồ da và ngược lại

- Chú ý khi bảo vệ tay vì vùng này là nơi tiếp xúc gần nhất với hồ quang hàn Găng tay hàn vừa phải đảm bảo độ an toàn và đảm bảo thao tác que hàn nên nó cần thiết kế vừa vặn dùng găng tay

hàn mỏng khi hàn TIG vì quá trình này sinh ít nhiệt và xỉ bắn, găng tay dày cho hàn hồ quang và hàn MIG

- Quần và giày bảo vệ cũng cần phải đáp ứng kép về bảo vệ cũng như dễ hoạt động Quần bảo vệ không nên có đai, giày bảo vệ nên cao cổ hoặc được quần phủ phần cổ chân Trong một số trường hợp khi hàn TIG công nhân hàn có thể chỉ cần trang bị tạp dề da để che phần chân

Chất liệu bằng da luôn là các lựa chọn tốt nhất để bảo vệ công nhân khỏi các tácnhân gây cháy trong quá trình hàn

Hiện nay trong quá trình làm việc công nhân hàn thường không quan tâm đến các trang bị bảo hộ nhưng các tai nạn khi xảy ra có thể gây các hậu quả nghiêm trọng do đó hãy học thói quen mang đồ bảo vệ cho mình khi tham gia vào quá trình hàn để tránh các tai nạn đáng tiếc