L
Công nghệ robot hàn
Hàn là phương pháp rẻ tiền và hiệu quả nhất để nối cứng hai chi tiết kim loại với nhau. Một mối hàn được tạo ra bằng cách đốt nóng kim loại tới điểm nóng chảy trong đó có hoặc không dùng lực tác dụng và kim loại điền đầy. Có nhiều quá trình hàn khác nhau, sử dụng nhiều loại nguồn nhiệt khác nhau.
Kích thước và kiểu điện cực trong hàn hồ quang kim loại có cách ly xác định các yêu cầu về điện áp hồ quang và cường độ dòng điện. Dòng điện có thể là một chiều hoặc xoay chiều, nhưng nguồn điện phải có thể thay đổi điện áp, cường độ để phản ứng với các biến phức tạp của chính quá trình hàn. Ở cường độ thấp, dòng một chiều hiệu quả hơn nên dùng để hàn các tấm kim loại mỏng. Hầu hết các điện cực có lớp thuốc hoạt động tốt nhất với dương cực (phân cực ngược), cho khả năng xuyên sâu nhất. Trong khi đó âm cực lại tạo ra tốc độ nóng chảy cao hơn. Bên cạnh đó, tốc độ di chuyển điện cực dọc mối hàn có ảnh hưởng trực tiếp tới hình dạng ngọn lửa hồ quang, độ sâu nóng chảy, tính thẩm mỹ (bề mặt), và sức nóng truyền vào kim loại nền. Tốc độ di chuyển nhanh tạo ra đường hàn hẹp hơn nhưng ít sâu hơn. Cách này thích hợp để hàn các tấm kim loại. Tốc độ di chuyển cũng ảnh hưởng tới sức nóng, do vậy ảnh hưởng tới cấu trúc luyện kim của kim loại. Tốc độ làm nguội tăng hay giảm phải tỷ lệ với tốc độ di chuyển. Ngoài ra, vùng chịu nhiệt sẽ tăng kích thước trong khi tốc độ nguội giảm. Tốc độ di chuyển và làm nguội quá nhanh dẫn tới xu hướng làm xốp vì mối hàn đông cứng nhanh hơn.
Hàn điểm được dùng ở nhiều ngành công nghiệp, điển hình là trong các dây chuyền lắp ráp xe hơi. Đây là một kiểu hàn đối kháng, mối hàn điểm được tạo ra giữa các tấm kim loại xếp chồng. Hàn điểm chủ yếu để hàn các tấm dày khoảng 3mm. Độ dày của các vật hàn bằng nhau hoặc không vượt quá tỷ lệ 3:1. Lực tác dụng vào mối hàn phụ thuộc vào số lượng và kích thước điểm hàn. Đường kính điểm hàn khoảng từ 3mm tới 12.5 mm. Việc xác định các tham số thích hợp cho hàn điểm là một vấn đề rất phức tạp. Thay đổi nhỏ ở một tham số cũng ảnh hưởng tới tất cả các tham số khác. Điều này, cộng thêm với thực tế là tiếp diện điện cực dần dần tăng lên, khiến rất khó xây dựng bảng tham số tối ưu cho hàn điểm. Cường độ dòng hàn nói chung càng thấp càng tốt. Người ta từ từ tăng dòng hàn cho tới khi vẩy hàn xuất hiện giữa các tấm kim loại. Ngoài ra còn phụ thuộc vào tỷ lệ dùng cho điều khiển.
Một quá trình hàn gồm nhiều thao tác lặp đi lặp lại trên những chi tiết giống nhau sẽ thích hợp để tự động hóa. Số lượng chi tiết cần hàn trong quá trình chế tạo quyết định xem có nên tự động hóa quá trình hàn hay không. Nếu bình thường phải điều chỉnh để các chi tiết ăn khớp với nhau hoặc các mối hàn quá rộng hoặc có vị trí khác nhau trên mỗi chi tiết thì không thể tự động hóa được. Những lợi ích lớn nhất của hàn tự động là có độ chính xác và năng suất cao. Hàn bằng robot nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Một khi được lập trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra những mối hàn y như nhau trên các vật hàn cùng kích thước và quy cách. Chuyển động của que hàn được tự động hóa sẽ giảm nguy cơ mắc lỗi trong thao tác, do vậy giảm phế phẩm và khối lượng công việc phải làm lại. Robot không những làm việc nhanh hơn mà còn có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm, hiệu quả hơn nhiều so với một hệ thống hàn tay.
Gần 80% quá trình hàn tự động là hàn hồ quang khí trơ. Phương pháp hàn này có đặc điểm không cần làm sạch điện cực sau khi hàn, thích hợp với sản xuất cường độ cao.
Thiết bị hàn hồ quang tự động được thiết kế khác hẳn thiết bị hàn tay. Hàn hồ quang tự động thường có chu kỳ làm việc cao độ và yêu cầu các thiết bị hàn phải hoạt động dưới những điều kiện khắc nghiệt đó. Ngoài ra, mỗi thành phần của hệ thống còn phải có đủ tính năng và điều khiển để giao tiếp với hệ điều khiển trung tâm.
Một hệ thống hàn hồ quang tự động gồm các thành phần điển hình, như sau:
Robot hàn hồ quang.
Nguồn điện (máy hàn).
Súng hàn: để truyền dòng điện hàn từ cáp hàn tới điện cực. Nó phải có cơ chế cách ly vùng hàn khỏi không khí.
Bộ làm sạch súng hàn: đầu súng hàn gần hồ quang và dần dần dính vẩy hàn, cần phải làm sạch.
Bộ cấp điện cực: để bù lại dây điện cực tự tiêu khi hàn.
Khung hàn và tay hàn giữ và định vị các chi tiết để đảm bảo mối hàn sẽ được robot thực hiện chính xác.
Bộ định tâm: để đảm bảo que hàn và khung hàn biết vị trí của nhau, cần phải liên tục hiệu chỉnh trọng tâm của hệ thống. Qúa trình này được thực hiện nhờ một thiết bị định tâm tự động (abtovn-site).
(Nguồn: CN TM)
Hàn là phương pháp rẻ tiền và hiệu quả nhất để nối cứng hai chi tiết kim loại với nhau. Một mối hàn được tạo ra bằng cách đốt nóng kim loại tới điểm nóng chảy trong đó có hoặc không dùng lực tác dụng và kim loại điền đầy. Có nhiều quá trình hàn khác nhau, sử dụng nhiều loại nguồn nhiệt khác nhau.
Kích thước và kiểu điện cực trong hàn hồ quang kim loại có cách ly xác định các yêu cầu về điện áp hồ quang và cường độ dòng điện. Dòng điện có thể là một chiều hoặc xoay chiều, nhưng nguồn điện phải có thể thay đổi điện áp, cường độ để phản ứng với các biến phức tạp của chính quá trình hàn. Ở cường độ thấp, dòng một chiều hiệu quả hơn nên dùng để hàn các tấm kim loại mỏng. Hầu hết các điện cực có lớp thuốc hoạt động tốt nhất với dương cực (phân cực ngược), cho khả năng xuyên sâu nhất. Trong khi đó âm cực lại tạo ra tốc độ nóng chảy cao hơn. Bên cạnh đó, tốc độ di chuyển điện cực dọc mối hàn có ảnh hưởng trực tiếp tới hình dạng ngọn lửa hồ quang, độ sâu nóng chảy, tính thẩm mỹ (bề mặt), và sức nóng truyền vào kim loại nền. Tốc độ di chuyển nhanh tạo ra đường hàn hẹp hơn nhưng ít sâu hơn. Cách này thích hợp để hàn các tấm kim loại. Tốc độ di chuyển cũng ảnh hưởng tới sức nóng, do vậy ảnh hưởng tới cấu trúc luyện kim của kim loại. Tốc độ làm nguội tăng hay giảm phải tỷ lệ với tốc độ di chuyển. Ngoài ra, vùng chịu nhiệt sẽ tăng kích thước trong khi tốc độ nguội giảm. Tốc độ di chuyển và làm nguội quá nhanh dẫn tới xu hướng làm xốp vì mối hàn đông cứng nhanh hơn.
Hàn điểm được dùng ở nhiều ngành công nghiệp, điển hình là trong các dây chuyền lắp ráp xe hơi. Đây là một kiểu hàn đối kháng, mối hàn điểm được tạo ra giữa các tấm kim loại xếp chồng. Hàn điểm chủ yếu để hàn các tấm dày khoảng 3mm. Độ dày của các vật hàn bằng nhau hoặc không vượt quá tỷ lệ 3:1. Lực tác dụng vào mối hàn phụ thuộc vào số lượng và kích thước điểm hàn. Đường kính điểm hàn khoảng từ 3mm tới 12.5 mm. Việc xác định các tham số thích hợp cho hàn điểm là một vấn đề rất phức tạp. Thay đổi nhỏ ở một tham số cũng ảnh hưởng tới tất cả các tham số khác. Điều này, cộng thêm với thực tế là tiếp diện điện cực dần dần tăng lên, khiến rất khó xây dựng bảng tham số tối ưu cho hàn điểm. Cường độ dòng hàn nói chung càng thấp càng tốt. Người ta từ từ tăng dòng hàn cho tới khi vẩy hàn xuất hiện giữa các tấm kim loại. Ngoài ra còn phụ thuộc vào tỷ lệ dùng cho điều khiển.
Một quá trình hàn gồm nhiều thao tác lặp đi lặp lại trên những chi tiết giống nhau sẽ thích hợp để tự động hóa. Số lượng chi tiết cần hàn trong quá trình chế tạo quyết định xem có nên tự động hóa quá trình hàn hay không. Nếu bình thường phải điều chỉnh để các chi tiết ăn khớp với nhau hoặc các mối hàn quá rộng hoặc có vị trí khác nhau trên mỗi chi tiết thì không thể tự động hóa được. Những lợi ích lớn nhất của hàn tự động là có độ chính xác và năng suất cao. Hàn bằng robot nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Một khi được lập trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra những mối hàn y như nhau trên các vật hàn cùng kích thước và quy cách. Chuyển động của que hàn được tự động hóa sẽ giảm nguy cơ mắc lỗi trong thao tác, do vậy giảm phế phẩm và khối lượng công việc phải làm lại. Robot không những làm việc nhanh hơn mà còn có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm, hiệu quả hơn nhiều so với một hệ thống hàn tay.
Gần 80% quá trình hàn tự động là hàn hồ quang khí trơ. Phương pháp hàn này có đặc điểm không cần làm sạch điện cực sau khi hàn, thích hợp với sản xuất cường độ cao.
Thiết bị hàn hồ quang tự động được thiết kế khác hẳn thiết bị hàn tay. Hàn hồ quang tự động thường có chu kỳ làm việc cao độ và yêu cầu các thiết bị hàn phải hoạt động dưới những điều kiện khắc nghiệt đó. Ngoài ra, mỗi thành phần của hệ thống còn phải có đủ tính năng và điều khiển để giao tiếp với hệ điều khiển trung tâm.
Một hệ thống hàn hồ quang tự động gồm các thành phần điển hình, như sau:
Robot hàn hồ quang.
Nguồn điện (máy hàn).
Súng hàn: để truyền dòng điện hàn từ cáp hàn tới điện cực. Nó phải có cơ chế cách ly vùng hàn khỏi không khí.
Bộ làm sạch súng hàn: đầu súng hàn gần hồ quang và dần dần dính vẩy hàn, cần phải làm sạch.
Bộ cấp điện cực: để bù lại dây điện cực tự tiêu khi hàn.
Khung hàn và tay hàn giữ và định vị các chi tiết để đảm bảo mối hàn sẽ được robot thực hiện chính xác.
Bộ định tâm: để đảm bảo que hàn và khung hàn biết vị trí của nhau, cần phải liên tục hiệu chỉnh trọng tâm của hệ thống. Qúa trình này được thực hiện nhờ một thiết bị định tâm tự động (abtovn-site).
(Nguồn: CN TM)