CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU • Chương 5: “Thiết kế và tính toán cơ khí”. • Chương 6: “Thiết kế bộ điều khiển”. • Chương 7: “Thực nghiệm và đánh giá”. 17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2.
Giới thiệu Máy hàn vảy tự động là một thiết bị được sử dụng để kết nối các kim loại dạng tấm thông qua quá trình hàn. Máy hàn vảy tự động là phương pháp hàn an toàn và thông dụng hiện nay cho phép dây chuyền sản xuất được vận hành liên tục, không phụ thuộc vào lịch trình hoạt động của con người mà vẫn đảm bảo tiếp xúc cứng giữa các tấm kim loại sau khi hàn và có tính thẫm mĩ cao. Máy hàn vảy tự động thường có thiết kế đơn giản, dễ vận hành khả năng điều chỉnh các thông số hàn để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng loại kim loại tấm như: Đa chức năng: Máy hàn vảy tự động thường có khả năng hàn các kết nối giữa các bề mặt cần kết nối của tấm kim loại. Điều này cho phép kết nối đồng thời nhiều tấm kim loại với nhau hoặc đầu nối, tăng hiệu suất sản xuất; Điều chỉnh thông số: điều chỉnh các thông số như điện áp, dòng điện, thời gian hàn và nhiệt độ hàn.
Điều này giúp tối ưu hóa quá trình hàn và đảm bảo kết nối chắc chắn và ổn định của các chi tiết tấm; Tiện ích và linh hoạt: Máy hàn vảy tự động có thể thay đổi số lượng tấm hàn và hàn tự động với số lượng lớn, hiệu suất cao và độ tin cậy cao trong quá trình hàn. Có khả năng hàn nhanh chóng và chính xác, giúp giảm thời gian sản xuất và đảm bảo chất lượng kết nối. Tính ổn định và độ tin cậy; Máy hàn vảy tự động được xây dựng để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy trong quá trình sử dụng. Có một số vấn đề liên quan đến máy hàn vảy tự động mà cần được quan tâm và giải quyết để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của quá trình hàn như chất lượng mối hàn để kết nối giữa các tấm với nhau, điều chỉnh thông số hàn, quản lý nhiệt độ, gá phôi và giám sát hàn.
Đặc tính của máy hàn Máy hàn vảy tự động có một số đặc tính quan trọng: • Độ chính xác: Máy hàn vảy tự động cần có độ chính xác cao để đảm bảo việc kết nối chính xác và đồng đều giữa các tấm lại với nhau. Điều này đặc biệt quan trọng với những ứng dụng yêu cầu sự chính xác cao như hàn các chi tiết nhôm, thép tấm bằng CNC cho đóng tàu, kết cấu thép. • Điều khiển tự động: Máy hàn vảy tự động có thể điều chỉnh các thông số hàn như công suất, nhiệt độ, áp suất và thời gian, quỹ đạo. Điều này giúp đảm bảo quá trình hàn được thực hiện một cách nhất quán và chính xác.
• Hiệu suất cao: Máy hàn vảy tự động có hiệu suất cao để đáp ứng được nhu cầu sản xuất hàng loạt. Gồm tốc độ hàn nhanh, thời gian chuẩn bị ngắn và khả năng hoạt động liên tục mà không gặp trục trặc. 18 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI • Bền vững: Máy hàn vảy tự động được thiết kế để có tuổi thọ cao và ít hỏng hóc, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí bảo trì. Hơn nữa, sử dụng các vật liệu hàn không gây hại cho môi trường.
Kết cấu của máy hàn Máy hàn vảy tự động ba trục được thiết kế để hàn các tấm kim loại bằng công nghệ hàn vảy sử dụng phương pháp hàn Mig trong ba chiều không gian. Máy cho phép di chuyển và hàn các kim loại dạng tấm theo các trục x, y và z, tạo ra khả năng định vị và hàn chính xác trong không gian ba chiều. Bàn làm việc: Bàn làm việc của máy hàn vảy tự động ba trục cung cấp không gian làm việc để đặt và định vị các tấm kim loại. Bàn làm việc được thiết kế với các kẹp, hệ thống giữ, gá phôi để giữ chặt các tấm kim loại trong quá trình hàn.
Hệ thống trục chính (Trục X, Y, Z): Máy hàn vảy tự động ba trục đi kèm với ba trục chính: trục X, trục Y và trục Z. Các trục này cho phép máy di chuyển và định vị các kim loại dạng tấm trong không gian ba chiều. Trục X và trục Y thường điều khiển bằng các động cơ AC servo để thực hiện di chuyển ngang và dọc. Trục Z thường điều khiển bằng một động cơ AC servo hoặc servo để thực hiện di chuyển dọc.
Hệ thống hàn: Hệ thống hàn trong máy hàn vảy tự động ba trục bao gồm các điện cực hàn của mỏ hàn và hệ thống điều khiển để tạo ra dòng điện cao thông qua các điểm tiếp xúc của mỏ hàn đến bề mặt tấm để tạo ra mối hàn. Hệ thống hàn được tích hợp với các trục chính để đảm bảo quá trình hàn chính xác trong không gian ba chiều. Điều khiển và điều chỉnh: Máy hàn vảy tự động ba trục được điều khiển và điều chỉnh thông qua các bộ điều khiển và phần mềm điều khiển. Điều khiển và điều chỉnh này cho phép người dùng điều chỉnh các thông số quan trọng như vận tốc di chuyển, độ chính xác định vị và các tham số hàn khác.
Hệ thống an toàn: Máy hàn vảy tự động ba trục cần được trang bị các biện pháp bảo vệ và an toàn tương tự như công tắc hành trình để bảo vệ quá trục. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2. Các nghiên cứu ở nước ngoài Hiện tại, nghiên cứu về máy hàn vảy tự động được tiến hành ở nhiều quốc gia trên thế giới. Dưới đây là một ví dụ về nghiên cứu và công nghệ liên quan đến máy hàn vảy tự động ở nước ngoài: 19 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Hình 2.
Máy hàn vảy laser Hàn laser vật liệu dày và bộ cấp dây kép để hàn vảy cá. Máy hàn laze, Hàn laser vật liệu dày, Bộ cấp dây kép, Hàn thép cacbon, Hàn thép không gỉ, Hàn đồng, Hàn hợp kim nhôm. Máy hàn laser cầm tay thường được sử dụng cho vật liệu mỏng như độ dày 0.5 ~ 4mm, cách hàn trên vật liệu dày hơn như 5-6mm, thậm chí dày hơn. Công ty FIVE LASER đã phát triển bộ cấp dây kép cho máy hàn laser cầm tay 3000w.
Nó sẽ giúp vật liệu dày hàn chắc chắn hơn và đường hàn đầy đặn hơn. Máy hàn laser 4 trong 1 FAW-3000 sử dụng bộ cấp dây tự động kép 1.6mm và máy hàn laser lắc lư kép FLW-3000H sử dụng bộ cấp dây tự động kép 2. Ngoài ra, còn có chức năng “đường hàn vảy cá” trên màn hình cảm ứng cho tùy chọn. Video quay hàn đối đầu và hàn khớp chữ T trên hợp kim nhôm 6 mm và hàn thép carbon 6 mm, đồng thời cho thấy hàn các vật liệu khác nhau như hàn giữa thép không gỉ và đồng.
Công suất 3000w thường có thể được sử dụng để hàn độ dày 1-6mm trên thép không gỉ, thép cacbon, hợp kim nhôm, đồng, hợp kim titan và tấm mạ kẽm. Nếu hàn cả hai bên thì độ dày hàn có thể dày hơn chẳng hạn như 10 mm. Các nghiên cứu trong nước Hiện nay trong nước hiện chưa có thiết bị hàn vảy tự động nào mà chỉ có hàn vảy do người thợ tự điều chỉnh đó là kĩ thuật hàn của mỗi người yêu cầu tay nghề. Nên nhóm chúng em muốn thử sức nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy hàn vảy tự động để đưa ra phương án mới giải quyết nhu cầu trên.
Các tồn tại cảu máy hàn vảy tự động Các tồn tại của máy hàn vảy tự động: còn dùng tay để hàn từng điểm tấm kim loại để cố định phôi và canh vị trí để hàn, còn dùng khí nén kích hoạt trục nhưng vẫn canh vị trí của bề 20 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI mặt tiếp xúc lúc hàn, dùng tay kích hoạt điểm hàn và canh vị trí hàn thủ công. Để giải quyết các vấn đề nêu trên nhóm đã đưa ra hướng giải quyết là thiết kế máy hàn vảy tự động sử dụng 3 trục (X, Y, Z) để hàn cũng như thay đổi vị trí tấm kim loại để hàn. Và cũng thiết kế một bàn làm việc có thể chứa được tấm kim loại dài 50mm đến 150mm với số lượng 2 tấm trở lên với đồ gá cố định trên mặt bàn và có thể hàn đúng vị trí thông qua chương trình được cài đặt sẵn. 21 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.
Lựa chọn phương án hàn Có nhiều phương pháp để thực hiện hàn và người ta thường sử dụng 3 phương pháp phổ biến tương ứng với 3 loại máy phổ biến nhất là máy hàn MIG, máy hàn TIG và máy hàn hồ quang (que). Mỗi phương pháp này đều có những lợi thế và hạn chế riêng, không có một phương pháp nào có thể ứng dụng được trong tất cả các ngành, lĩnh vực cả. Đối với đề tài này sẽ lựa chọn phương án hàn phù hợp cho máy hàn vảy tự động, từ đó sẽ giúp cho việc hàn kim loại tấm được hiệu quả và có chất lượng tốt nhất. Hàn TIG Hàn TIG ( Tungsten Inert Gas) còn gọi là hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy (tungsten) trong môi trường khí bảo vệ – GTAW ( Gas Tungsten Arc Welding ) thường được gọi với tên hàn Argon hoặc WIG ( Wonfram Inert Gas).
Hình ảnh mối hàn TIG Để hàn TIG, người thợ sử dụng một điện cực làm từ Vonfram tiếp cận với vật liệu cần hàn, đồng thời kết nối với điện cực còn lại. Quá trình này tạo ra hồ quang và nhiệt làm tan chảy que hàn để kết nối mối hàn. Sử dụng các khí trơ như được đề cập trước đó để bảo vệ mối hàn. Phương pháp hàn TIG có đặc điểm linh hoạt, có thể áp dụng cho nhiều kích thước và độ dày khác nhau của kim loại nhờ vào phạm vi điều chỉnh rộng của thông số hàn (từ vài ampe đến vài trăm ampe), và phù hợp với hầu hết các loại kim loại và hợp kim cao cấp.
Đặc biệt, phương pháp này không tạo xỉ do không sử dụng thuốc hàn và không làm cho điện cực nóng chảy, nhờ vào nguồn điện tập trung có nhiệt độ cao. Việc quan sát và kiểm soát quá trình hồ quang và vùng nóng chảy diễn ra một cách dễ dàng. Mối hàn sau khi sử dụng phương pháp TIG thường có bề mặt sạch đẹp, không chứa xỉ và không gây ra văng tóe, đồng thời có thể dễ dàng kiểm soát hình dạng và độ mịn của vùng hàn.
