CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài Các công cụ lao động, công cụ sản xuất, máy móc, trang thiết đang dần cải tiến và được phát triển để phục vụ con người vì thế nhu cầu sản xuất là rất lớn. Ngành hàn có vai trò quan trọng trong việc sản xuất công cụ lao động, công cụ sản xuất cũng như sản xuất sản phẩm phục vụ việc công nghiệp hoá đất nước vốn đang phát triển ở nước ta. Vì vậy nhu cầu về hàn là rất lớn nhưng nghề hàn ở nước ta lại đang thiếu nguồn nhân lực trầm trọng đặc biệt là nhân lực có tay nghề cao.
Nghề hàn luôn tiềm ẩn những nguy cơ gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Trong quá trình hàn sẽ sản sinh ra các loại khí độc hại, thường xuyên hít thở phải những loại khí đó sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Khói hàn có thể gây kích ứng mũi, mắt, hô hấp, nó có thể gây nôn mửa, đau bụng, tiêu hóa chậm, viêm phổi, viêm phế quản. Khi hàn kim loại sẽ có hơi kim loại bay ra và khi hít phải nó người hàn có thể bị sốt, đau đầu.
Với hầu hết kim loại thì cơ thể đều có thể tự hồi phục nhưng với một số kim loại đặc biệt thì cần phải có sự can thiệp của y tế nếu không hậu quả sẽ rất nặng nề. Hiện nay nhu cầu sử dụng nhân lực ngành hàn ngày càng tăng, nhưng nguồn nhân lực ngành hàn không cao và yêu cầu phải có tay nghề cao. Để thay thế cho việc tập trung bổ sung nhân lực thì việc cơ giới hoá ngành hàn là điều phù hợp nhất để đảm bảo sự phát triển của ngành hàn. Để đáp lại nỗ lực tinh giảm tối đa chi phí sản xuất, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm đáp ứng hầu hết các tiêu chuẩn trong và ngoài nước, nhóm đã thống nhất tiến hành “Chế tạo mô hình hàn ống và mặt phẳng giao nhau tại thân ống”.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu áp dụng các kiến thức, kỹ năng đã học và thực tập vào đời sống. Đây là tiền đề để cải tiến, phát triển sản phẩm và ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác liên quan đến ngành hàn. Tạo ra một sản phẩm góp phần vào quá trình “công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước” xứng đáng với sự tin tưởng của Đảng và nhà nước vào giáo dục. Giảm một phần yêu cầu cao về tay nghề.
Bảo vệ sức khỏe của người lao động. Nâng cao năng suất lao động cho người dùng và doanh nghiệp. Sản phẩm góp phần vào việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy móc nhầm giảm sức lao động của người công nhân, tạo sự cạnh tranh của nền công nghiệp. Mục tiêu đề tài Tìm hiểu chức năng, nguyên lý, điều khiển cơ cấu và mô hình của ống và mặt phẳng giao nhau tại thân ống.
Thiết kế, chế tạo các cấu trúc và hệ thống nguyên lý của máy dựa trên nhu cầu của doanh nghiệp để tối ưu hóa về nhiều mặt, ứng dụng được để đưa vào sản xuất. Mô hình hóa thiết kế 3D và bản vẽ 2D bằng phần mềm Solidworks và Autodesk AutoCAD. Gia công, lắp ráp và kiểm nghiệm các cụm máy để tiến hành chạy thực nghiệm và đánh giá các thông số hàn. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Kích thước máy: 440 x 140 x 200 mm Trọng lượng máy: 5 kg. Phạm vi làm việc: Ống Ø34. Phương pháp hàn: Đầu kim hàn nghiên 1 góc 45˚ so với trục quay theo chiều Y. Cơ cấu truyền động: Truyền động bánh răng.
Bộ truyền động: Động cơ bước. Nguồn điện sử dụng: 220 VAC. Phương pháp nghiên cứu. Cơ sở phương pháp luận Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học.
Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, cơ cấu truyền động bánh răng, động cơ truyền động, tính toán năng suất lý thuyết và các nguyên lý thực tế đang áp dụng. Từ đó có sự bao quát đúng đắn trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo máy hàn ống và mặt phẳng giao nhau tại thân ống. Các phương pháp nguyên cứu cụ thể.
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo,các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet,các công trình nghiên cứu… nhằm xác định được các cơ cấu hoạt động, các phương án truyền động, gia công tối ưu cho máy. Phương pháp thực nghiệm: Tham khảo máy hàn ống và thân ống đã có, dựa vào đó lấy kết quả thực tế. Sau đó thực nghiệm tiến hành thiết kế, lắp đặt rồi thu kết quả và đem so sánh với kết quả thực tế. Qua nhiều lần thực nghiệm, nhóm sẽ chọn phương án tối ưu nhất có thể.
Phương pháp phân tích-tổng hợp: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đầu tiên và những hình dung ban đầu. 2 Phương pháp mô hình hóa: Xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Solidworks. Gia công, chế tạo ra phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng các kiến thức đã học và thực tập, là thách thức với những kiến thức mới mà thực tiễn đòi hỏi đặt ra. Phương pháp kiểm nghiệm: Sản phẩm gia công chế tạo xong sẽ được kiểm nghiệm qua thầy hướng dẫn và lắp thử nhằm đánh giá độ hiệu quả của các của cơ cấu dù là nhỏ nhất trong máy.
Nếu có trục trặc sẽ gia công lại hoặc thay mới ngay. Kết cấu của ĐATN ĐATN bao gồm 6 chương, trong đó chương 2 trình bày về tổng quan đề tài, chương 3 đế cập đến cơ sở lý thuyết, chương 4 là các phương pháp giải quyết, chương 5 là thiết kế và tính toán, cuối cùng là chương 6 với nội dung là chế tạo thử nghiệm. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2. Hàn ống là một trong các kỹ thuật hàn được áp dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và xây dựng như hàn đường ống dẫn dầu, ống ga, ống tàu.
Đi đôi với điều đó là yêu cầu chất lượng mối hàn cũng khắt khe hơn so với các kỹ thuật hàn khác. Mối hàn phải đạt độ ngấu cao, không có khuyết tật và hồ quang cũng không được chảy rỉ vào bên trong ống.1: Mối hàn ống Hàn hồ quang khá phổ biến trong việc hàn vật liệu, những điểm lưu ý khi hàn hồ quang: Góc nghiêng điện cực: Khi hàn tấm phẳng, góc nghiêng điện cực nên để vào khoảng 80˚ đến 90˚ so với mặt phẳng tấm hàn như hình dưới. Với góc độ này xỉ hàn sẽ được đẩy ra khỏi vũng hàn. Chiều dài hồ quang: Chiều dài hồ quang ở đây là khoảng cách từ đầu điện cực tới vũng hàn, thông thường nên để chiều dài hồ quang gần bằng với đường kính điện cực.
Lý thuyết là vậy nhưng trong thực tế, điện cực sẽ bị lõm và vũng hàn cũng được bao bọc bởi lớp xỉ lỏng nên để đảm bảo chiều dài hồ quang bằng đường kính điện cực, chiều dài ngọn lửa hồ quang mà ta nhìn thấy đôi khi nhỏ hơn 1mm. Góc nghiêng điện cực: Việc duy trì chiều dài hồ quang và góc nghiêng điện cực đòi hỏi người thợ hàn phải có kỹ năng. Chiều dài hồ quang quá lớn sẽ dẫn đến hồ quang không ổn định, các khuyết tật như quá nhiệt hoặc cháy lẹm rất dễ xảy ra. Góc nghiêng điện cực cũng cần duy trì trong suốt đường hàn, góc nghiêng không ổn định sẽ sinh ra lẫn xỉ trong mối hàn.
Trong đề tài chúng ta thực hiện hàn trên ống và tấm bằng inox. Inox là vật liệu có tính sáng, bóng, đây cũng là chất liệu quan trọng được sử dụng phổ biến trong việc chế tạo ra các 4 đồ nội thất, đồ gia dụng,. Bởi vậy mối hàn inox sau khi gia công không chỉ đảm bảo chắc chắn, mà còn phải có tính thẩm mỹ cao.2: Mối hàn TIG inox Để hàn inox, người ta thường sử dụng máy hàn TIG để thực hiện. Dòng máy hàn được đánh giá là cho chất lượng mối hàn inox cao, đặc biệt là khi hàn inox mỏng < 0,8mm, ít tình trạng mối hàn bị đen, thủng.
Đặc tính khi hàn inox Thực tế khi hàn inox máy hàn TIG nếu không đúng kỹ thuật sẽ phải gặp phải tình trạng mối hàn inox bị đen, có lỗ chân kim, khó xử lý lại. ➢ Nguyên nhân khiến mối hàn inox bị đen: ➢ Khí bảo vệ ra ít. Vì nếu khí bảo vệ ra ít, sẽ không đủ để thổi cho mối hàn bóng được, dẫn đến đen mối hàn. Vì vậy cần chỉnh khí cho lượng ra vừa đủ.
➢ Kim hàn tù, chưa được mài nhọn. Kìm hàn phải được mài nhọn, nếu để tù thì dẫn đến không tập trung nhiệt vào một điểm, dẫn đến là mối hàn inox bị đen và có rỗ khí. ➢ Tư thế hàn chưa đúng chuẩn.3: Mối hàn bị đen. Để hàn inox không bị đen cần chỉnh khí bảo vệ ở đây là khí argon, tuỳ theo độ dày phải chỉnh lượng khí phù hợp.
Kết hợp với đó là mài nhọn kim hàn khi thấy mối hàn bị đen. Một 5 trong những yếu tố quan trọng là dòng hàn, cần phải chỉnh theo chiều dày vật hàn, đường kính kim hàn. Các yếu trên cộng với kỹ thuật hàn như nên đặt kim hàn cách bề mặt hàn 2mm, không được vội nhấc súng hàn ra khỏi mối hàn, bởi lúc này khí chưa kịp ra bảo vệ cho mối hàn sẽ làm cho mối hàn không chỉ bị đen mà còn có lỗ khí. Đặt kim hàn nghiêng 45o và tránh hướng gió thổi trực tiếp.
Vị trí hàn tấm với ống và hàn góc Đối với hàn ống, vị trí và kiểu mối hàn được phân loại như sau Chữ số đầu tiên chỉ vị trí hàn: 1: Vị trí nằm ngang và thợ hàn hàn ở vị trí hàn bằng khi ống quay 2: Vị trí gá đứng và thợ hàn thực hiện mối hàn ngang. 5: Vị trí ống ngang cố định và thợ hàn hàn mối hàn trần, mối hàn ngang và mối hàn bằng. 6: Ống ở vị trí 45° và thợ hàn thực hiện hàn ở vị trí hàn bằng, hàn ngang, hàn đứng và hàn trần. Chữ cái tiếp theo thể hiện loại mối hàn: F: Mối hàn góc.
G: Mối hàn rãnh. R: Vị trí hạn chế. “R” hay vị trí hạn chế được miêu tả trong các trường hợp phức tạp hơn. Từ quy tắc trên ta có các vị trí hàn ống như sau Hình 2.4: Các vị trí hàn ống.