Đề tài Quy trình chế tạo kết cấu thép dầm cân bằng cần trục chân đế

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CNCT MÁY HiƯn nay, c«ng nghiƯp ho¸, hiƯn ®¹i ho¸ ®Êt níc ®ang diƠn ra rÊt m¹nh mÏ ë níc ta. Muèn thùc hiƯn tèt mơc tiªu ®ã chĩng ta ph¶i thĩc ®Èy vµ ph¸t triĨn mét sè ngµnh c«ng nghƯ nh: C«ng nghƯ th«ng tin, c«ng nghƯ sinh häc, c«ng nghƯ ®iƯn tư, c«ng nghƯ vËt liƯu, c«ng nghƯ chÕ t¹o m¸y… Trong ®ã ngµnh chÕ t¹o m¸y ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng trong nỊn kinh tÕ quèc d©n, nã ®¶m nhiƯm viƯc chÕ t¹o nh÷ng chi tiÕt vµ thiÕt bÞ quan träng cho rÊt nhiỊu ngµnh trong nỊn kinh tÕ quèc d©n. ViƯc chÕ t¹o ra mét s¶n phÈm c¬ khÝ sao cho chÊt lỵng tèt gi¸ thµnh h¹ cã mét ý nghÜa kinh tÕ rÊt lín, ë níc ta trong nhiỊu n¨m qua ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y ®· bÞ l¹c hËu so víi rÊt nhiỊu c¸c níc trong khu vùc vµ trªn thÕ giíi. Bëi vËy, viƯc ph¸t triĨn vµ ®ỉi míi hiƯn ®¹i ho¸ ngµnh c«ng nghƯ chÕ t¹o chi tiÕt c¬ khÝ ë níc ta ®ang ®ßi hái ngµy mét bøc thiÕt. Việc phát triển khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy có ý nghĩa hàng đầu nhằm thiết kế, hoàn thiện và vận dụng các phương pháp chế tạo, tổ chức và điều khiển quá trình sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Quá trình hình thành một sản phẩm cơ khícó thể hình dung như sau: Căn cứ vào yêu cầu sử dụng, thiết kế ra nguyên lý của thiết bị; từ nguyên lý thiết kế ra kết cấu thực, sau đó là chế thử để kiểm nghiệm kết cấu và sửa đổi hoàn thiện rồi mới đưa vào sản xuất hàng loạt. Nhiệm vụ của nhà thiết kế là thiết kế ra những thiết bị đảm bảo phù hợp với yêu cầu sử dụng, còn nhà công nghệ thì căn cứ vào kết cấu đã thiết kế để chuẩn bị quá trình sản xuất và tổ chức sản xuất. Nhưng giữa thiết kế và chế tạo có mối quan hệ rất chặt chẽ. Nhà thiết kế khi nghĩ tới những yêu cầu sử dụng của thiết bị đồng thời cũng phải nghĩ đến những vấn đề công nghệ để sản xuất ra chúng. Vì thế nhà thiết kế cũng cần phải nắm vững kiến thức về công nghệ chế tạo. Từ bản thiết kế kết cấu đến lúc ra sản phẩm cụ thể là một quá trình phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố khách quan và chủ quan làm cho sản phẩm cơ khí sau khi chế tạo có sai lệch so với bản thiết kế kết cấu. Như vậy khi chuẩn bị công nghệ chế tạo cần chú ý khống chế sai lệch đó trong phạm vi cho phép. Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điều kiện quy mô sản xuất cụ thể. Một mặt công nghệ chế tạo máy là lý thuyết phục vụ cho công việc chuẩn bị sản xuất và tổ chức sản xuất có hiệu quả nhất. Mặt khác nó còn là môn học nghiên cứu các quá trình hình thành các bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm. Công nghệ chế tạo máy là một môn học liên hệ chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn sản xuất. Nó được tổng kết từ thực tế sản xuất trải qua nhiều lần kiểm nghiệm của sản xuất để không ngừng nâng cao trình độ kỹ thuật, rồi được đem ứng dụng vào sản xuất để giải quyết những vấn đề thực tế phức tạp hơn, khó khăn hơn. Vì thế phương pháp nghiên cứu công nghệ chế tạo máy phải luôn luôn liên hệ chặt chẽ với điều kiện sản xuất thực tế. Lịch sử ngành chế tạo máy không phải là mới, nhưng đưa công nghệ chế tạo máy trở thành một môn học thì lại là một việc làm chưa lâu. Cho đến nay môn học này đã có một cơ sở lý thuyết có hệ thống và tương đối hoàn chỉnh, thêm nữa nhờ sự phát triển của kỹ thuật vật liệu, kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật chế tạo máy càng được nâng cao. Ngày nay, khuynh hướng tất yếu của chế tạo máy là tự động hoá và điều khiển quá trình thông qua việc điện tử hoá và sử dụng máy tính từ khâu chuẩn bị sản xuất tới khi sản phẩm ra xưởng. Đối tượng nghiên cứu của công nghệ chế tạo máy là chi tiết gia công khi nhìn theo khía cạnh hình thành các bề mặt của chúng và quan hệ lắp ghép chúng lại thành sản phẩm hoàn chỉnh. Để làm công nghệ được tốt cần có sự hiểu biết sâu rộng về các môn khoa học cơ sở như; sức bền vật liệu, nguyên lý máy, chi tiết máy, nguyên lý cắt, dụng cụ cắt v.v… Các môn học tính toán và thiết kế đồ gá, thiết kế nhà máy cơ khí, tự động hoá quá trình công nghệ sẽ hổ trợ tốt cho môn học công nghệ chế tạo máy và là những vấn đề có quan hệ khăng khít với môn học này. Môn học công nghệ chế tạo máy không những giúp cho người học nắm vững các phương pháp gia công các chi tiết có hình dáng, độ chính xác, vật liệu khác nhau và công nghệ lắp ráp chúng thành sản phẩm mà còn giúp cho người học khả năng phân tích so sánh ưu khuyết điểm của từng phương pháp để chọn ra phương pháp gia công thích hợp nhất, biết chọn quá trình công nghệ hoàn thiện nhất, vận dụng được kỹ thuật mới và những biện pháp tổ chức sản xuất tối ưu để nâng cao năng suất lao động. Mục đích cuối cùng của công nghệ chế tạo máy là nhằm đạt được: chất lượng sản phẩm, năng suất lao động và hiệu quả kinh tế cao. Trong nhiƯum vơ ®å ¸n m«n häc c«ng nghƯ chÕ t¹o m¸y lµ ph¬ng ph¸p gi¶i quyÕt vÊn ®Ị c«ng nghƯ tøc gi¶i quyÕt mét bµi to¸n c«ng nghƯ ®Ĩ chia ra nh÷ng lêi gi¶i tèi u nhÊt, phï hỵp nhÊt. BiÕt vËn dơng vµ tỉng hỵp c¸c kiÕn thøc cđa c¸c m«n häc kh¸c nhau nh: gi¸o tr×nh c«ng nghƯ chÕ t¹o m¸y, gi¸o tr×nh chÕ t¹o ph«i, ®å g¸ vµ c¸c gi¸o tr×nh cã liªn quan cđa chuyªn ngµnh chÕ t¹o m¸y ®Ĩ gi¶i quyÕt mét vÊn ®Ị c«ng nghƯ cơ thĨ. Như vËy ®Ị tµi cđa m«n häc ®å ¸n C«ng nghƯ chÕ t¹o m¸y cÇn gi¶i quyÕt lµ vÊn ®Ị thiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghƯ vµ trang bÞ c«ng nghƯ ®Ĩ gia c«ng chi tiÕt trục cơ cấu di chuyển toàn bộ cổng trục của cổng trục sức nâng Q=12,5T. QUY TRÌNH CHẾ TẠO KẾT CẤU THÉP DẦM CÂN BẰNG CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 1. Công tác chuẩn bị thép trước khi gia công. 1.1. Các số liệu cơ bản: Vì dầm chính có kết cấu dạng hộp, được liên kết từ các thành đứng, thanh biên trên, thanh biên dưới lại với nhau và ngoài ra còn các gân tăng cứng để tăng cứng cho dầm chính. Chính vì thế khi thi công chế tạo dầm chính ta cần phải có các kích thước sau: Thành đứng : 8x16760x900 :số lượng 2 thành. Thanh biên trên : 8x17060x400 : số lượng 1 thanh. Thanh biên dưới : 16x16800x500 : số lượng 1 thanh. Gân tăng cứng : 6x850x344 : số lượng 19 tấm. Tấm ốp đầu dầm : 8x600x530 : số lượng 2 tấm. Gân tăng cường : 8x166x60 : số lượng 36 tấm. V gia cường : V50x50x5 : số lượng 4 cây. 1.2. Yêu cầu kỹ thuật : Khi tiếp nhận tole cần kiểm tra kĩ lưỡng về số hiệu, dấu hiệu kiểm tra của nhà máy chế tạo. Trong giấy chứng minh tole phải có thành phần hóa học và các số hiệu thí nghiệm cơ học. Trước khi gia công, tole phải được vệ sinh, mục đích là để dể lấy dấu, đảm bảo độ chính xác. Nếu tole có hiện tượng cong vênh thì cần có biện pháp nắn thẳng để khắc phục biến dạng của thép sau khi cán, hoặc do va chạm, nếu có, trong quá trình nâng, cẩu, vận chuyển. Đây là khâu cơ bản trong công tác chuẩn bị. Thông thường, thép được uốn nắn, điều chỉnh ở trạng thái nguội. Trường hợp thép bị cong vênh quá lớn mới điều chỉnh bằng nung nóng. Sau khi đã kiểm tra và nắn thẳng (nếu có), thép cần được đánh sạch để loại trừ các bám bẩn trong quá trình chế tạo và vận chuyển. 2. Trình tự các nguyên công gia công dầm Như đã trình bày ở phần trên, dầm chính của cổng trục này được lựa chọn chế tạo theo phương án ghép từ ba đoạn ngắn. Để đảm bảo chiều dài của dầm chính là 16800mm 2.1. Nguyên công 1: Gia công cắt đoạn các đoạn thành đứng, thanh biên trên thanh biên dưới và các gân gia cường: 2.1.a. Bước 1: Vệ sinh và gá đặt : Đây là một bước quan trọng, độ cứng vững và chính xác khi gá đặt dầm ảnh hưởng tới độ chính xác khi gia công. Tùy vào từng điều kiện thực tế cụ thể mà có các phương pháp gá đặt khác nhau. Có thể đặt dầm gối trên các đoạn thép chữ [, sau đó hàn đính lại và gia công. Có thể gá dầm trên các thiết bị gá dầm định hình chuyên dùng hoặc phân bố tole trên mặt phẳng của nền nhà xưởng… Công tác vệ sinh thì ta cần phải làm sạch tole , bằng phương pháp lâu chuồi các vết bẩn của dầu hoặc dùng máy mài mài đi các lớp rĩ. 2.1.b. Bước 2: Lấy dấu - Sử dụng phương pháp lấy dấu trực tiếp, tức là dựa vào các kích thước trên bản vẽ, trực tiếp vẽ lên thép đường bao cần cắt. Đo đạc thép phải dùng thước cuộn hoặc thước lá kim loại có độ chính xác cấp 2 - Khi lấy dấu, lưu ý đến độ hao hụt kích thước do co ngót mối hàn và do gia công cơ khí mép tấm. Đối với mối hàn giáp mối, hao hụt co ngót của mối hàn có thể cho khoảng 1mm. Đối với gia công cắt bằng khí cháy, sai số lấy vào khoảng 4mm. Hình 1. Hình dáng các đoạn dầm trước khi hàn nối 2.1.c. Bước 3: Cắt tạo hình Sử dụng mỏ hàn axetilen cắt tạo hình ở hai đầu dầm tạo hình theo dấu đã vạch sẵn. 7.2.1.d. Bước 4: Gia công mép sau khi cắt Sau khi cắt, để loại bỏ sự nhấp nhô của vết cắt, các mép cắt phải được bào nhẵn bằng các phương pháp gia công cơ khí thông thường như bào, mài, dũa… Gia công cơ khí phải thực hiện tới độ sâu không nhỏ hơn 2mm để loại trừ hết các khuyết tật bề mặt, các vết xước hoặc vết nứt ở các mép chi tiết. Khi gia công bằng máy mài tròn, phải mài dọc mép chi tiết. Sau khi gia công, độ gồ ghề của mép chi tiết không quá 0,3mm 2.2. Nguyên công 2 : Chuẩn bị mép hàn và chuẩn bị đồ gá: 2.2.a.Chuẩn bị mép hàn: Thép trước khi hàn cần được gia công mép và khe để đảm bảo mối hàn nối thấm sâu trên chiều dày liên kết, đồng thời tránh phải quay lật thép trong quá trình hàn. Với chiều dày thanh biên dưới là 16mm, phải vát mép. Có hai cách vát mép là hình chữ V hoặc chữ X . Đối với bản thành, mặc dù chiều dày của bản là 8mm, nhưng ta có thể hàn từ hai phía, do đó không cần vát mép vì nếu vát mép, chiều dài đoạn cần vát mép tương đối lớn. Các cạnh vát có thể được gia công bằng cơ khí. Trước khi gá lắp, các mép hàn phải đước đánh sạch gỉ, dầu mỡ và bám bẩn khác, cần đánh sạch không chỉ ở các mép mà cả các vùng lân cận . Hình 7.2. Các phương pháp vát mép và các vị trí cần làm sạch trước khi hàn 2.2.b. Chuẩn bị đồ gá: Đồ gá ta dùng thép [ làm đồ gá khi gá lấp ta đặt những thanh ngắn xuống nền nhà để khử đi độ nhấp nhô của nhà xưởng. Sau đó ta đặt những thanh dài lên để lấy mặt phẳng cần thiết như hình vẽ : Hình.3. Đồ gá 2.3. Nguyên công 3: Hàn liên kết các đoạn : 2.3.a. Bước1: Gá lắp : Gá lắp là một bước rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu tải và tính kinh tế của kết cấu hàn. Nếu thực hiện tốt việc gá lắp sẽ hạn chế sự xuất hiện các khuyết tật trong mối hàn cũng như trong kết cấu khi hàn. Đối với ba đoạn thanh nói trên, sau khi gá vào với nhau, căn chỉnh chính xác, phải được hàn đính lại với nhau. Thực hiện mối hàn đính ở vị trí giữa đường hàn chính trước, sau đó hàn đính ở hai đầu. Tiết diện mối hàn đính không quá 1/3 tiết diện mối hàn chính, tối đa không quá 25-30 mm2. Chiều dài mối hàn đính khoảng 10-20mm Đối với bản thành, khi thực hiện đường hàn chính ở mặt phía bên này thì mặt phía bên kia phải hàn đính các thanh giằng đứng hoặc ngang. Đây là một biện pháp công nghệ làm giảm khả năng xuất hiện biến dạng cho dầm 2.3.b. Bước 2 : Hàn tấm thành : Đường hàn bản thành gồm 3 đoạn, hai đoạn đứng và một đoạn xiên. Hai đoạn đứng có chiều dài 150mm, đoạn xiên có chiều dài 1080mm. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên, luân phiên đổi thứ tự đường hàn . Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Như đã nói ở trên, mối hàn nối bản thành được thực hiện ở cả hai mặt của bản thành. Thực hiện xong mối hàn ở một mặt mới thực hiện hàn ở mặt bên kia. Khi thực hiện hàn một mặt, thì mặt bên kia phải được hàn đính các thanh giằng. Sau khi hình thành mối hàn, các thanh giằng được cắt bỏ. Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật (nếu có) ở mối hàn mặt trước . Hình.4. Hàn tấm thành 2.3.c. Bước 3 : Hàn thanh biên trên: Mối hàn ở đây là mối hàn giáp mối, đường hàn có thể được thực hiện liên tục một mạch từ đầu đến cuối, hoặc hàn giật cấp. Với bề dày thanh biên trên là 8mm, thanh biên dưới 16mm, mép hàn nên vát theo hình chữ X hoặc chữ V để đảm bảo mối hàn ngấu hoàn toàn. Hình 5. Hàn thanh biên dưới 2.3.d. Bước 4 : Hàn thanh biên dưới: Tương tự như hàn thanh biên trên Hình 6. Hàn thanh biên trên 2.4. Nguyên công 4: Hàn liên kết các tấm thành , biên và gân gia cường : 2.4.a. Bước 1 : Hàn tấm thành vào thanh biên dưới : Muốn hàn hai tấm thành vào thanh biên dưới đầu tiên ta cần phải cố định thanh biên dưới vào đồ gá , sau đó ta lấy dấu trên thanh biên dưới theo chiều rộng của hai thành dầm. Sau khi lấy dấu xong ta gá hai thành dầm lên thanh biên dưới . Khi gá lên ta cần cân chỉnh chính xác và cố định những vị trí chuẩn bằng cách chấm hàn . Trình tự thực hiên như thế cho toàn dầm . Khi thực hiên xong quá trình cố định theo chuẩn ta cần phải đo chỉnh lại , khi đo chỉnh lại ta dùng êke , thước lá... Sau khi thực hiện can chỉnh xong ta tiến hành hàn. Mối hàn được thực hiện bằng các đoạn ngắn cách đều nhau, mỗi đoạn dài khoảng 200 -250 mm, hàn từ giữa ra hai bên, luân phiên đổi thứ tự đường hàn. Khi hàn tiếp mối hàn ngừng giữa chừng, nên đánh sạch xỉ, kim loại bắn tóe ở cuối đường hàn một đoạn khoảng 20mm. Đoạn hàn tiếp phải hàn phủ lên đoạn đã được làm sạch. Như đã nói ở trên, mối hàn nối bản thành được thực hiện ở cả hai mặt của bản thành. Thực hiện xong mối hàn ở một mặt mới thực hiện hàn ở mặt bên kia. Khi thực hiện hàn một mặt, thì mặt bên kia phải được hàn đính các thanh giằng. Sau khi hình thành mối hàn, các thanh giằng được cắt bỏ. Phải tẩy hết xỉ và khuyết tật (nếu có) ở mối hàn mặt trước . Hình 7. Hàn tấm thành vào thanh biên dưới 2.4.b. Bước 2 : Hàn gân gia cường : Đối với các gân gia cường trước khi hàn thì ta phải vát mép, vệ sinh trước khi lắp vào cố định các vị trí chuẩn . Quá trình hàn cũng được thực hiên tương tự như trên. Hình 8. Hàn gân gia cường 2.4.c. Bước 3: Hàn thanh biên và tấm ốp đầu dầm: Sau khi hàn hoàn thành hai tấm thành vào thanh biên dưới và các gân gia cứng xong ta mới tiến hành hàn thanh biên trên vào. Trước khi hàn ta cần lấy dấu trực tiếp trên thanh biên trên, bằng cách kẻ đường phấn . Gá thanh biên trên lên hai thành dầm ta dùng palang, sau đó thực hiện chỉnh sửa theo đường phấn chuẩn đã kẽ sẵn. Và quá trình hàn được thực hiên như hàn tấm thành vào thanh biên dưới. Hình9.Hàn thanh biên trên Hình10. Hàn tấm ốp đầu dầm 2.4.d. Bước 4: hàn mặt bích và mã gia cường: Sau khi hàn hoàn thành các thanh ta tiến hành vệ sinh bằng cách gõ xĩ và dùng máy mài mài đi các mối hàn nhấp nhô . ta tiến hành lấy dấu vá hán mặt bích và mã gia cường. 11. Hàn mặt ơng2 3. Một số yêu cầu sau khi hàn Khi hàn xong, mối hàn phải được làm sạch xỉ và kim loại bắn tóe. Bộ phận gá lắp vào kết cấu bằng hàn đính phải được tẩy bỏ bằng các biện pháp không làm hỏng kết cấu. Các mối hàn chính phải được tẩy cho bằng mặt thép và tẩy hết khuyết tật. Do bề dày thép lớn hơn 8mm nên cho phép khuyết tật chân mối hàn có độ sâu không quá 1mm. Miệng hàn phải được đắp đầy Kiểm tra độ kín của mối hàn bằng dầu hỏa. Cách kiểm tra như sau: Tẩm dầu một mặt mối hàn, số lần tẩm không ít hơn 2, khoảng thời gian giữa hai lần tẩm là 10 phút. Quét nước phấn hoặc nước cao lanh ở mặt mối hàn không tẩm dầu và để yên trong thời gian 4 giờ. Nếu mối hàn kín thì trên mặt được quét nước phấn hay nước cao lanh không xuất hiện vết dầu loang. Kiểm tra độ chắc của mối hàn bằng nước xà phòng. Nếu sau khi bơm khí nén phía bên kia hoặc hút chân không mà không thấy xuất hiện bọt khí xà phòng thì mối hàn có độ chắc tốt. Không cho phép có vết nứt trong mối hàn. Đoạn mối hàn có vết nứt phải được khoan chặn cách đầu nứt 15mm bằng mũi khoan có đường kính từ 5 đến 8mm, sau đó gia công vát mép và hàn lại Mối hàn có khuyết tật phải được xử lí bằng các biện pháp sau: hàn đắp các đoạn mối hàn bị ngắt quãng, miệng hàn bị lõm. Các khuyết tật khác của mối hàn vượt quá qui định phải được tẩy bỏ với chiều dài bằng kích thước khuyết tật cộng thêm về mỗi phía 15mm và sau đó hàn đắp lại, những chỗ khuyết sâu vào thép vượt quá qui định phải tẩy sạch và hàn đắp, sau đó được tẩy lại để đảm bảo độ chuyển tiếp đều đặn từ kim loại đắp sang thép cơ bản. Mối hàn hoặc đoạn mối hàn có khuyết tật sau khi xử lí cần phải kiểm tra lại. Sai lệch cho phép về hình dạng các chi tiết kết cấu cho trong bảng 8, tài liệu [6]