Chương I: Tऀng quan v công nghệ hàn orbital. Lich sử hàn orbital: Hàn quỹ đạo (orbital) đ°ợc sử dụng đầu tiên vào những năm 1960 khi ngành công nghiệp hàng không nhận thấy sự cần thiết phải có một kỹ thuật hàn °u việt h¡n cho toàn bộ đ°ßng áng thÿy lực hàng không vũ trụ. Một kết cấu c¡ khí đ°ợc phát triển trong đó hồ quang từ điện cực không nóng chảy quay quanh mái hàn áng. Dòng điện hàn đ°ợc điều chỉnh qua hệ tháng điều khiển tự động cho toàn bộ quá trình hàn.
Kết quả là một ph°¡ng pháp chính xác h¡n, đáng tin cậy h¡n ph°¡ng pháp hàn tay đã đ°ợc thay thế. Hàn quỹ đạo (orbital welding) trá nên thích hợp cho rất nhiều ngành công nghiệp vào đầu những năm 1980 khi việc kết hợp hệ tháng kiểm soát và nguồn cấp đ°ợc phát triển để vận hành từ 110 VAC và kích th°ớc đÿ nhß để mang từ n¡i này sang n¡i khác tại công trình cho nhiều mái hàn ngay tại chổ. Ngày nay hệ tháng hàn quỹ đạo orbital hiện đại bao gồm hệ tháng điều khiển máy tính n¡i các thông sá hàn đ°ợc l°u trữ trong bộ nhớ cho nhiều āng dụng hàn đa dạng. Khi cần có thể gọi lệnh cho từng āng dụng cụ thể.
Kỹ năng cÿa thợ hàn bậc cao đã đ°ợc xây dựng vào hệ tháng hàn, tạo ra một sá l°ợng các mái hàn đồng nhất và ít lỗi, ít khuyết tật một cách đáng kể. Công nghệ hàn orbital là gì và ứng dụng của công nghệ hàn orbital. Hiểu một cách đ¡n giản thì đây là công nghệ cắt áng và hàn áng kim loại mà trong đó thiết bị sẽ di chuyển theo quỹ đạo tròn xoay quanh chi tiết cần gia công để thực hiện việc gia công. Công nghệ hàn Orbital dựa trên công nghệ hàn TIG (Tungsten Inert Gas) và khí Argon cùng ph°¡ng pháp hàn xoay quanh chi tiết hàn cho mái hàn sáng, đẹp và quan trọng h¡n hết là độ khít cao và đồng nhất.
Thiết bị: Các thành phần chính cÿa mỗi hệ tháng hàn quỹ đạo orbital là bộ điều khiển nguồn, đầu hàn, bộ phận làm mát bằng n°ớc, và nếu cần (tùy tr°ßng hợp) là một c¡ cấu cấp dây hàn bù. Có một sá l°ợng lớn các yếu tá có thể có ảnh h°áng tới kết quả hàn. Bao gồm chiều dài hồ quang, c°ßng độ và tần sá lặp các xung cÿa dòng hàn, tác độ hàn, khí tr¡ che chắn, vật liệu , vật liệu que bù, quá trình chuẩn bị hàn, và độ dẫn nhiệt. Cuái cùng, để có một mái hàn chất l°ợng cao chỉ có thể đạt đ°ợc thông qua kiến thāc thật chuyên sâu để có thể điều chỉnh một cách chính xác tất cả các thông sá cho mỗi công việc hàn riêng biệt.
Āng dụng: Do khả năng hàn đạt đ°ợc kết quả độ tinh khiết cao , công nghệ hàn quỹ đạo orbital tìm thấy vị trí cÿa nó trong sản xuất các thành phần cho ngành công nghiệp bán dẫn. Āng dụng cÿa nó đã má rộng đến các công trình hệ tháng đ°ßng áng và thiết bị cho các ngành công nghiệp khác nhau nh° chế biến thực phẩm , d°ợc phẩm, kỹ thuật hóa học , kỹ thuật ô tô , công nghệ sinh học , đóng tàu và hàng không vũ trụ. Hàn TIG quỹ đạo tự động cũng đ°ợc sử dụng trong việc xây dựng các nhà máy điện ( nhà máy nhiệt điện ). Quá trình này đ°ợc sử dụng trong các āng dụng khác nhau, từ các ngành công nghiệp d°ợc phẩm, sinh học, r°ợu bia n°ớc giải khát, bán dẫn đến hóa dầu và các nhà máy điện để xử lý hóa chất và các hoạt động tinh luyện.
8 Hình 1: Thiết lập đầu hàn Orbiweld 76S Máy hàn quĩ đạo – hàn Orbital GTAW tự động thiết lập một hồ quang giữa một điện cực Tungsten (Wonfram) không tiêu hao (đặt á đầu hàn) và vật liệu c¡ bản đ°ợc hàn, tạo ra một vũng hàn. Vũng điện cực và hàn đều đ°ợc bao quanh bái một chất khí che thông qua các đầu hàn để bảo vệ điện cực, vũng hàn nóng chảy, và cÿng cá mái hàn kim loại khßi bị khí xâm nhiễm. Nhiệt đ°ợc sinh ra bái hồ quang làm tan chảy các vật liệu c¡ bản, và điện cực di chuyển dọc theo đ°ßng nái và dần dần tan ra và liên kết với vùng vật liệu bề mặt liền kề. Hình 2: Đ°ßng hàn trên áng từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc 9 Nguồn điện hàn nhß và c¡ động với biến tần có hệ tháng điều khiển tiên tiến cho phép dễ dàng sử dụng hệ tháng hàn quỹ đạo hay hàn Orbital GTAW trong nhiều āng dụng.
Sự ra đßi cÿa công nghệ mới cải thiện h¡n nữa tính dễ vận hành trong hệ tháng mái hàn với độ tin cậy và đồng nhất. Thiết kế với nền tảng má: Nguồn hàn cÿa máy hàn Orbital đã tích hợp nhiều kỹ năng cÿa thợ hàn vào hệ tháng hàn, cho phép tự động hóa hiệu quả, lập trình, ghi nhận dữ liệu… Một thiết kế với nền tảng má cho phép t°¡ng tác với các thiết bị tiêu chuẩn và có thể nâng cấp thiết bị khi nhu cầu và yêu cầu thay đổi. Tự động hóa: Các thao tác cÿa quá trình hàn mà tr°ớc đây phải đ°ợc thực hiện thÿ công, chẳng hạn nh° tác độ xoay, khoảng cách hồ quang, kiểm soát dòng và l°u l°ợng khí, đ°ợc kiểm soát thông qua các thiết bị điện tử và c¡ khí. Điều này giảm thiểu rất nhiều các biến sá trong quá trình hàn có thể dẫn đến lỗi hoặc khuyết tật và cho phép các thợ hàn tập trung vào giám sát quá trình và hoàn thành các mái hàn.
Lập trình: Mỗi máy hàn Orbital trong bất kể āng dụng nào cũng cần lập trình kiểm soát các đặc tính đầu ra cÿa hệ tháng. Hệ tháng có thể đ¡n giản hóa việc lập trình bằng cách cung cấp từng b°ớc các thông sá lập trình cho các đ°ßng kính áng với độ dày khác nhau, loại khí hàn sử dụng, và vật liệu hàn. Hình 3: Hàn quỹ đạo – hàn Orbital tự động là một quá trình đ°ợc kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo mái hàn đồng nhất ngay cả khi hàn với sá l°ợng lớn. 10 Thay vì xây dựng các ch°¡ng trình hàn một cách thÿ công bằng cách sử dụng biểu đồ hay bảng, dữ liệu tham sá hàn tr°ớc đó, hoặc bộ nhớ, ng°ßi vận hành có thể lập trình bằng cách chọn dữ liệu thích hợp từ danh sách lựa chọn từ menu xuáng.
Hệ tháng sau đó tạo ra các ch°¡ng trình ban đầu cho các hoạt động, làm giảm c¡ hội cho các lỗi cÿa con ng°ßi và làm giảm thßi gian xác lập chế độ cho máy. Tính năng này cũng hữu ích cho vận hành không thành thạo với loại vật liệu hàn. Các hệ tháng hàn quỹ đạo – hàn Orbital mới h¡n có tích hợp cổng USB cho phép ng°ßi vận hành cắm chuột, hoặc bàn phím để nhập dữ liệu cho đ¡n giản. Ng°ßi vận hành cũng có thể tải về các ch°¡ng trình hàn thông qua một cổng giao tiếp thẻ nhớ flash (dùng thẻ nhớ flash) hoặc hệ điều hành để cập nhật phần mềm để bổ sung các tính năng hoặc chāc năng hàn.
Hình 4: Vận hành máy dễ dàng h¡n thông qua cổng giao tiếp USB Lập tài liệu: Trong một sá ngành công nghiệp, việc lập tài liệu h°ớng dẫn cÿa mái hàn rất quan trọng để đảm bảo chất l°ợng và kiểm soát. Theo truyền tháng, ng°ßi vận hành phải ghi nhận chi tiết các bản ghi mái hàn bằng văn bản và phải nhập vào c¡ sá dữ liệu và định dạng vào báo cáo. 11 Công nghệ hàn quỹ đạo – hàn Orbital ngày nay cho phép các dữ liệu này đ°ợc l°u trữ trong hệ tháng để dễ dàng truy xuất và chuyển giao dữ liệu để phân tích và báo cáo. Quản lý dữ liệu có thể giúp một tổ chāc theo dõi các xu h°ớng, xem xét tác độ sản xuất, và tính toán chi phí cho một mái hàn.
Máy in nhiệt tác độ cao đ°ợc tích hợp với hệ tháng hàn Orbital đßi mới cũng giúp ích cho việc lập tài liệu. Ví dụ, ng°ßi sử dụng có thể in một bản sao tham khảo chi tiết thông sá hàn. Dựa trên yêu cầu về qui trình, ng°ßi vận hành có thể lập "bản sao nhật ký" bằng cách tạo ra một lịch trình hoàn thành một mái hàn, kiểm tra chất l°ợng, và ghi lại những hành động này bằng cách in phiếu (coupon). Trong khoảng thßi gian quy định, ng°ßi vận hành sẽ thực hiện hành động t°¡ng tự để in ra các coupon nhằm cung cấp một hồ s¡ xác minh, nhằm đáp āng các yêu cầu kiểm soát chất l°ợng Hình 5: Bộ điều khiển trung tâm Orbicamat.
12 Tính đồng nhất, lặp lại và hiệu quả hàn Orbital: Với máy hàn Orbital, điện cực xoay xung quanh một quĩ đạo quanh mái hàn trên một động c¡. Động c¡ và điện cực đ°ợc đặt á đầu hàn, quay xung quanh áng. Quá trình này đ°ợc kiểm soát chặt chẽ để giúp đảm bảo rằng các mái hàn chất l°ợng cao có thể đ°ợc sản xuất trên c¡ sá đồng nhất và có thể lặp lại. Hình 6: Cấu tạo đầu hàn Orbiweld 76S (đầu hàn kín) 13 Các biến đ°ợc duy trì á māc cài đặt tr°ớc.
Hệ tháng tự động bắt đầu và hoàn thành các mái hàn, từng b°ớc từ một biến thiết lập đến biến tiếp theo tại các địa điểm cụ thể cÿa mái hàn hoặc vào các thßi điểm đ°ợc xác định tr°ớc trong suát quá trình. Kiểm soát khí: Nguồn hàn Orbital – hàn quỹ đạo đßi mới đ°ợc thiết kế với tính năng kiểm soát khí che tự động tới đầu hàn. Điều này giúp ng°ßi vận hành kiểm soát tát h¡n, tránh việc cài đặt không chính xác có thể ảnh h°áng xấu đến chất l°ợng mái hàn. Bộ điều khiển điều chỉnh l°u l°ợng khí tự động theo ch°¡ng trình đ°ợc lựa chọn cho một mái hàn cụ thể.
Bộ điều khiển l°u l°ợng tích hợp cũng ngăn ngừa việc ng°ßi vận hành bắt đầu hàn mà không có khí, một lỗi mà có thể dẫn đến các h° hại đầu hàn hoặc chi tiết hàn. Khí đẩy - Blast Purge: Những tiến bộ trong kiểm soát khí tiếp tục cho phép ng°ßi vận hành cải thiện hiệu quả làm việc khi hàn tại các địa điểm mà nguồn cấp điện xa với đầu hàn. Một l°ợng khí đÿ phải hiện diện á vị trí hàn tr°ớc khi bắt đầu mái hàn. Dòng khí đẩy nhanh chóng lấp đầy đ°ßng khí, sau đó tự động trả về l°u l°ợng bình th°ßng, cho phép ng°ßi vận hành bắt đầu một mái hàn sớm h¡n.
Hình 7: S¡ đồ đấu nái thiết bị hàn Orbital 14 Hình 8: Điều chỉnh l°u l°ợng khí bảo vệ Duy trì kiểm soát thích hợp khí che á đầu hàn là việc làm rất quan trọng để bảo vệ mái hàn khßi ô nhiễm từ không khí.