I. Tổng quan về Hàn TIG tự động theo quỹ đạo tại HCMUTE
Đề tài nghiên cứu "Thiết kế, chế tạo cụm cấp dây tự động cho quy trình hàn TIG tự động theo quỹ đạo có bù dây" tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc giải quyết những hạn chế hiện nay của phương pháp hàn TIG tự động theo quỹ đạo. Nghiên cứu hướng đến việc chế tạo một cụm cấp dây tự động, cải thiện hiệu quả và chất lượng mối hàn, đặc biệt trong ứng dụng hàn ống. Hàn TIG tự động, hay hàn quỹ đạo, mang lại nhiều lợi ích như độ tinh khiết cao của mối hàn, năng suất cao và khả năng tự động hóa. Tuy nhiên, việc thiếu các bộ cấp dây chuyên dụng cho hàn TIG tự động, nhất là trong trường hợp có bù dây, là một trở ngại lớn. Đề tài này nhằm lấp đầy khoảng trống này bằng cách tận dụng và cải tiến các thiết bị cấp dây sẵn có từ phương pháp hàn MIG/MAG, điều chỉnh để phù hợp với đặc tính của hàn TIG.
1.1. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu
Tính cấp thiết của đề tài nằm ở sự khan hiếm các giải pháp cấp dây tự động cho hàn TIG tự động theo quỹ đạo trong nước. Phương pháp hàn thủ công gặp nhiều khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng mối hàn, đặc biệt trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao như hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân. Mục tiêu chính là thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một cụm cấp dây tự động, ổn định và liên tục, cho quy trình hàn TIG tự động theo quỹ đạo có bù dây. Nghiên cứu tập trung vào việc tìm ra mối quan hệ giữa tốc độ cấp dây và chất lượng mối hàn. Đề tài góp phần nâng cao chất lượng đào tạo, thúc đẩy ứng dụng công nghệ hàn TIG tiên tiến trong công nghiệp Việt Nam. Thiết bị hàn TIG tự động theo quỹ đạo được thiết kế để đáp ứng nhu cầu hàn chính xác cao, tự động hóa, giảm thiểu sai sót do yếu tố con người.
1.2. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào thiết kế và chế tạo cụm cấp dây tự động, ứng dụng trên vật liệu ống thép không gỉ SS304 (đường kính ngoài 76mm, độ dày 2mm). Việc thử nghiệm được tiến hành tại xưởng thực hành hàn của HCMUTE. Đề tài tận dụng và cải tiến bộ cấp dây của phương pháp hàn MIG/MAG, điều chỉnh để phù hợp với hàn TIG. Các thông số hàn và tốc độ cấp dây được kiểm soát và phân tích để đánh giá ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Phương pháp nghiên cứu bao gồm: thu thập tài liệu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và phân tích kết quả. Nghiên cứu hàn TIG tự động này góp phần vào việc phát triển công nghệ hàn trong nước, hướng tới sự tự động hóa và nâng cao chất lượng sản phẩm.
II. Cơ sở lý thuyết và thiết kế cụm cấp dây
Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về hàn TIG, bao gồm các ưu điểm, nhược điểm, và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Hàn TIG được lựa chọn do khả năng tạo ra mối hàn chất lượng cao, đặc biệt phù hợp với vật liệu thép không gỉ. Tuy nhiên, nhược điểm về tốc độ hàn chậm và yêu cầu tay nghề cao được khắc phục phần nào nhờ tự động hóa. Hàn TIG tự động theo quỹ đạo được nghiên cứu kỹ lưỡng để hiểu rõ nguyên lý hoạt động và các thông số ảnh hưởng đến hiệu quả hàn. Thiết kế cụm cấp dây dựa trên nguyên lý hoạt động của bộ cấp dây trong hàn MIG/MAG, nhưng được điều chỉnh để thích hợp với đặc điểm của hàn TIG, đảm bảo tốc độ cấp dây phù hợp với tốc độ hàn và năng lượng hồ quang.
2.1. Phân tích hàn TIG và hàn TIG tự động theo quỹ đạo
Đề tài đi sâu phân tích ưu điểm, nhược điểm của hàn TIG so với các phương pháp hàn khác. Hàn TIG nổi bật với chất lượng mối hàn cao nhưng tốc độ chậm. Hàn TIG tự động theo quỹ đạo giải quyết hạn chế về tốc độ và sự chính xác. Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn như cường độ dòng hàn, tốc độ hàn, khí bảo vệ, và vật liệu được nghiên cứu kỹ. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số này để đạt hiệu quả hàn tốt nhất. Việc sử dụng que hàn phụ trong hàn TIG cũng được xem xét để cải thiện độ bền mối hàn. Công nghệ hàn TIG tiên tiến được áp dụng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
2.2. Thiết kế và chế tạo cụm cấp dây tự động
Thiết kế cụm cấp dây tự động dựa trên việc phân tích và cải tiến bộ cấp dây của hàn MIG/MAG. Cụm cấp dây tự động hàn TIG được thiết kế để đáp ứng yêu cầu về tốc độ cấp dây, độ chính xác, và khả năng hoạt động liên tục. Việc lựa chọn động cơ, bánh răng, và hệ thống điều khiển tốc độ được trình bày chi tiết. Hệ thống điều khiển được thiết kế để điều chỉnh tốc độ cấp dây một cách chính xác, phù hợp với các thông số hàn khác nhau. Vật liệu chế tạo được lựa chọn đảm bảo độ bền và khả năng chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt. Thiết kế này hướng đến tính đơn giản, dễ vận hành và bảo trì. Robot hàn TIG trong tương lai có thể tích hợp hệ thống cấp dây này.
III. Thực nghiệm và kết quả
Phần này trình bày quá trình thực nghiệm, bao gồm chuẩn bị mẫu hàn, thiết lập thông số hàn, và tiến hành quá trình hàn. Kết quả thực nghiệm được phân tích dựa trên các tiêu chí đánh giá chất lượng mối hàn như ngoại quan, cấu trúc vi mô, và độ bền kéo. Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của tốc độ cấp dây đến chất lượng mối hàn. Dữ liệu thu thập được được xử lý và phân tích thống kê để đưa ra kết luận khách quan.
3.1. Quá trình thực nghiệm
Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên 5 mẫu hàn. Các thông số hàn như cường độ dòng điện, điện áp, và tốc độ hàn được kiểm soát chặt chẽ. Cụm cấp dây tự động được tích hợp vào hệ thống hàn TIG tự động theo quỹ đạo. Tốc độ cấp dây được điều chỉnh ở các mức khác nhau để đánh giá ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Mẫu hàn được chuẩn bị theo tiêu chuẩn ISO 6892-1 để đo độ bền kéo. Phôi hàn là ống thép không gỉ SS304. An toàn lao động được đảm bảo trong suốt quá trình thực nghiệm.
3.2. Phân tích và đánh giá kết quả
Kết quả thực nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ cấp dây và chất lượng mối hàn. Chất lượng mối hàn được đánh giá dựa trên các tiêu chí ngoại quan, cấu trúc vi mô, và độ bền kéo. Phân tích ảnh hưởng của tốc độ cấp dây đến các thông số này được trình bày chi tiết. Kết quả được minh họa bằng biểu đồ và hình ảnh. Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa thông số hàn và thiết kế cụm cấp dây tự động trong hàn TIG tự động theo quỹ đạo. Hiệu quả hàn TIG được cải thiện nhờ việc tự động hóa quá trình cấp dây.
IV. Kết luận và kiến nghị
Đề tài đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo cụm cấp dây tự động cho hàn TIG tự động theo quỹ đạo. Nghiên cứu đã chứng minh được hiệu quả của việc tự động hóa quá trình cấp dây đối với chất lượng mối hàn. Đề tài đóng góp vào việc phát triển công nghệ hàn TIG trong nước, mở ra hướng nghiên cứu mới về tự động hóa và tối ưu hóa trong công nghệ hàn. Kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo được đưa ra.
4.1. Kết luận chính
Đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra. Cụm cấp dây tự động hoạt động ổn định và hiệu quả. Nghiên cứu đã xác định được mối quan hệ giữa tốc độ cấp dây và chất lượng mối hàn. Hàn TIG tự động theo quỹ đạo được cải thiện hiệu quả nhờ hệ thống cấp dây tự động. Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao trong công nghiệp. Giải pháp hàn TIG này có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất.
4.2. Kiến nghị
Kiến nghị tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa thiết kế cụm cấp dây. Khảo sát thêm các loại vật liệu khác nhau để mở rộng ứng dụng. Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển thông minh. Ứng dụng robot hàn TIG để nâng cao hiệu quả tự động hóa. Chi phí hàn TIG cần được nghiên cứu để tối ưu hóa. Xu hướng phát triển hàn TIG tự động nên được theo dõi sát sao.
