Năm: 2023 Khoa: Cơ khí 2.2.1 Giới thiệu về nguyên lý hàn MIG/MAG Phương pháp hàn MIG/MAG còn có tên gọi là hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ hoặc tên thông thường là hàn
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt lý do chọn đề tài
Do nhu cầu máy hàn trong công nghiệp và sản xuất lớn, các doanh nghiệp trong nước cũng phát triển dịch vụ thiết kế máy Điều này cho thấy sự thiết yếu của lĩnh vực thiết kế máy móc, đặc biệt là máy hàn.
Máy hàn MIG/MAG hiện nay có phạm vi ứng dụng rộng rãi, đáp ứng nhiều nhu cầu sản xuất trong xã hội hiện đại Nổi bật với khả năng hàn đa dạng trên nhiều loại vật liệu như thép thường, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, hợp kim, inox
Hàn MIG/MAG có thể áp dụng trong nhiều vị trí không gian khác nhau Vị trí hàn xa cũng có thể được áp dụng mà không hề gây đứt quãng Nhìn chung, phương pháp hàn này được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm như bàn ghế, khung xe đạp, đóng thùng ô tô, đóng tàu, cơ khí, dây chuyền sản xuất,…
Thực tế rằng chúng ta nhìn thấy trên thị trường Việt Nam nói riêng và Quốc tế nói chung có rất nhiều chủng loại máy hàn MIG/MAG khác nhau Nhưng ở Việt Nam mong muốn cần một chiếc máy hàn cỡ lớn để phục vụ cho công trình, quá trình sản xuất cơ khí với cường độ dòng điện lên tới 300A đang rất cần Máy hàn MIG/ MAG 300A đây là dòng máy hàn công nghiệp công suất vừa đủ lớn, sở hữu dòng hàn dài, cho phép hàn với hiệu suất cao trong thời gian dài, mang lại những giá trị và lợi nhuận cho doanh nghiệp, công xưởng Nhiều nhà sản xuất cơ khí hiện nay vẫn không tin tưởng thiết bị trong nước nên họ đã đặt thiết bị ở nhiều nhà sản xuất khác trên thế giới như : Đức, Ý, Hàn , Pháp…Với giá thành cực kỳ cao vì
Do phải chịu nhiều loại thuế khi nhập về Việt Nam, ước tính một sản phẩm được nhập từ nước ngoài có giá thành cao hơn từ 0,5 đến 1 lần so với thiết bị được chế tạo trong nước.
Trong tình hình hội nhập với nền kinh tế thế giới cùng với sự cạnh tranh gắt gao từ các nhà sản xuất nước ngoài Điều này đòi hỏi các nhà sản xuất trong nước cần phải nâng cao năng lực cạnh tranh của sản phẩm hơn bằng cách cải tiến và đầu tư máy móc, trang thiết bị an toàn, bảo vệ sức khoẻ công nhân để phục vụ sản xuất Đặc biệt là trong tình hình lao động hiện nay, nguồn lao động trong ngành cơ khí đang thiếu hụt trầm trọng Chính vì điều này mà hiện nay vấn đề đặt ra là: để phát triển nghành sản xuất cơ khí trong nước thì việc quan trọng là cần phải trang bị các máy móc hiện đại trong quá trình sản xuất , chế tạo là vô cùng quan trọng
Việc sử dụng các sản phẩm trong nước như vậy sẽ làm cho ngành sản xuất , gia công thiết bị cơ khí trong nước ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn, mặt khác nó còn nhằm mục đích hưởng ứng thúc đẩy, vận động sử dụng các thiết bị sản xuất trong nước Đối với sinh viên, việc tiếp cận một mô hình dàn trải máy hàn đang còn rất nhiều bất cặp Nên rất cần một mô hình dàn trải để giúp cho các bạn nắm bắt hiểu rõ hơn về các bộ phận trong máy và hiểu rõ quy trình hàn Em nhận thấy đây là một vấn đề có tính rất thiết thực, thực tiễn và mang tính khoa học cao
Chính vì những lý do đó mà em đã chọn đề tài “ nghiên cứu , thiết kế, dàn trải và mô phỏng máy hàn MIG/MAG 300A”.
Ưu điểm của đề tài
Đối với đề tài “nghiên cứu , thiết kế, dàn trải và mô phỏng máy hàn MIG/MAG
300A” sẽ trình bày và phô diễn được cấu tạo bên trong của máy hàn Điều
10 này nó mang tính thiết thực và tính khoa học rất cao Nên sẽ mang lại cho các bạn sinh viên tiếp cận nó một cách rất là dễ dàng và hiệu rất cao
Giới hạn đề tài
Do thời gian nghiên cứu và điều kiện vật chất có hạn nên em chỉ nghiên cứu, thiết kế mô hình dàn trải và mô phỏng trên phần mềm chưa có thể chế tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh và chạy thực nghiệm.
Mục đích nghiên cứu
Với đề tài “ nghiên cứu , thiết kế mô hình dàn trải và mô phỏng máy hàn MIG/MAG 300A” em nghiên cứu thể hiện với mục đích sau:
Hoàn thiện một lượng lớn kiến thức về chế tạo cơ khí – điện tử nói chung và phần mềm hỗ trợ 3D nói riêng
Mang lại cho các bạn sinh viên, người học sẽ hiểu rõ hơn về máy hàn Đây cũng là cơ sở để khóa sau sẽ thực hiện bước cải tiến, chế tạo thành một mô hình dàn trải và tiến hành chạy
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tham khảo tài liệu: Với các tài liệu về máy hàn, phương pháp hàn, sửa chữa máy hàn công nghiệp, các tài liệu của các trang bán máy hàn trên thị trường Việt Nam và Quốc tế…
Tham khảo các máy có sẵn trên thị trường trong nhà máy hay công trường khi đi thưc tập tại nhà máy Polyco Nghiên cứu kết cấu và cấu tạo của một máy hàn MIG/MAG trên thị trường có tính năng tương tự, cải tiến những khuyết điểm
Tham khảo tài liệu về mạch, bộ điều khiển máy hàn đặc biệt bộ nguồn Inventer
Tham khảo ý kiến của thầy cô trong nhà trường, luôn luôn tìm tòi mọi thứ trên internet và sách báo
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ HÀN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ
Nguyên lý làm việc
2.2.1 Giới thiệu về nguyên lý hàn MIG/MAG
Phương pháp hàn MIG/MAG còn có tên gọi là hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ hoặc tên thông thường là hàn dây, hàn
Hàn hồ quang khí CO2 hay còn gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding) là kỹ thuật hàn tạo hồ quang giữa chi tiết hàn và dây điện cực nóng chảy được cấp vào chi tiết hàn.
Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính của hồ quang Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ hàn và góc điện cực được duy trì bởi thợ hàn
Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/MAG a) Nguyên lý hàn MIG
Hàn MIG là chữ viết tắt của “ Metal Inert Gas Arc” nghĩa là “ Hàn hồ quang trong môi trường khí trơ với điện cực nóng chảy” Hàn MIG là phương pháp tạo hồ quang giữa kim loại hàn và dây hàn trong môi trường khí trơ như khí Argon (Ar) hoặc Hêli (He) Đây là phương pháp hàn bán tự động, dây hàn được đưa vào vũng hàn liên tục nhờ một bộ phận đẩy dây (cấp dây), dây hàn là loại dây đặc có chất lượng và thành phần tương tự như kim loại hàn và không cần thêm chất khử, khí trơ không phản ứng với kim loại nóng chẩy và bảo vệ vùng hàn khỏi không khí rất tốt Khi hàn các kim loại dễ bị ôxy hoá như nhôm và hợp kim nhôm, nên sử dụng khí trơ Khi hàn thép không gỉ, dùng hỗn hợp khí Argon với 2% ôxy sẽ làm cho hồ quang cháy ổn định và vẫn giữ được hoạt động làm sạch của khí trơ (nếu sử dụng Ar nguyên chất, hồ quang cháy không ổn định) Khi hàn thép hợp kim thấp có thể sử dụng hỗn hợp khí CO2 và Ar Dây hàn nóng chẩy và chuyển dịch dạng tia ở dòng điện hàn cao, hình dạng mối hàn đẹp với độ ngấu sâu dạng “ngón tay” và bắn toé kim loại ít Tuy nhiên ở dòng điện hàn thấp, chuyển dịch kim loại lỏng là chuyển dịch dạng cầu, mức độ bắn toé nhiều
14 hơn Do đó, do đó phương pháp hàn MIG xung được phát triển, cho phép dòng điện hàn tăng định kỳ với hệ thống chuyển dịch tia thậm chí ngay cả khi hàn với dòng điện thấp b) Nguyên lý hàn MAG
Tương tự như hàn MIG Hàn MAG được viết tắt từ cụn từ tiếng Anh Metal Active Gas
Active: Hoạt tính Gas: Khí
Trong phương pháp hàn này dây hàn (điện cực) liên tục được đẩy vào vũng hàn nhờ cơ cấu cấp dây hàn, trong khi đó dòng điện hàn truyền từ nguồn điện hàn qua bép hàn để làm nóng chảy dây hàn và kim loại cơ bản Để tránh bị ôxy hoá và Nitơ hoá kim loại mối hàn, dùng khí CO2 hoặc hỗn hợp khí Argon và CO2 cung cấp xung quanh vùng hàn để bao bọc và bảo vệ ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập vào kim loại mối hàn Phương pháp này được gọi là phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ và là phương pháp hàn bán tự động Tuỳ theo từng loại khí bảo vệ như 100 % CO2 , hỗn hợp khí Ar + CO2
> 5% được dùng (thông thường dùng 80% Ar + 20% CO2) Khi dùng 100% CO2 thi gọi là phương pháp hàn hồ quang CO2, nếu dùng Ar + CO2 thì được gọi là phương pháp hàn hồ quang khí bảo vệ hỗn hợp, có tác động tăng chất lượng mối hàn và giảm sự bắn toé kim loại lỏng Khi tốc độ gió ≥ 2m/ sec sẽ gây ra sự sâm nhập của không khí vào vũng hàn c) Phạm vi sử dụng
Hàn MIG, MAG được sử dụng với phạm vi rất rộng để hàn các lọai vật liệu như thép cácbon thấp, thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô mà còn được áp dụng trong sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và các ngành công nghiệp khác…
Vật liệu hàn MIG/MAG
2.3.1 Khí bảo vệ a) Khí trơ
Khí trơ sở hữu tính trơ hóa cao do bản chất đơn nguyên tử, được bao phủ bởi lớp màng điện tử, ngăn cản các phản ứng hóa học xảy ra Vì thế, chúng có ứng dụng trong hàn, điển hình như Argon (Ar), Heli (He) và hỗn hợp của chúng.
- Argon Argon là khí không cháy và không gây nổ Nhờ nặng hơn không khí, Argon bảo tốt bể hàn Theo tiêu chuẩn của các nước SNG (GOST 10157-62) Argon tinh khiết có 3 loại: A, B và C ( bảng 2.1) Độ ẩm đối với Argon dạng khí của 3 loại không được quá 0.03 g/m 3
Argon loại A: dùng cho hàn và nấu luyện các kim loại hoạt tính và hiếm ( Titan, Zirconi, Noibi) và các hợp kim của chúng, và cho hàn các sản phẩm đặc biệt quan trọng trong giai đoạn kết thúc của sự chế tạo
Argon loại B: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim cơ sở nhôm và mage, và các hợp kim khác nhạy với các tạp chất của các khí hoà tan trong kim loại, bằng điên cực nóng chảy và điện cực Wonfram không nóng chảy
Argon loại C: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim crom, niken chống gỉ và bền nhiệt, các thép hợp kim và nhôm sạch
Bảng 2: 1 Thành phần khí Argon ( GOS 10157) % khối lượng
Khí argon được lưu trữ và vận chuyển trong các bình chứa kín, mỗi bình có dung tích 6 mét khối và được chứa dưới áp suất 150 atm Phần dưới của bình được sơn đen trong khi phần trên được sơn màu trắng để tạo sự dễ nhận biết.
Cũng như Argon, Heli là khí trơ, nhưng khác Argon ở chỗ Heli nhẹ hơn nhiều và nhẹ hơn cả không khí Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng Heli khó khăn hơn và đỏi hỏi lượng khí tiêu thụ lớn So với Argon, Heli đảm báo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn nhờ građien sụt áp trong hồ quang Theo tiêu chuẩn MPTY51 -77 - 66 Heli được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối dưới áp suất 150 at Các bình Heli được sơn màu nâu và in chữ trắng “Heli” Heli có trong không khí nhưng với lượng nhỏ
Heli có nhiều trong các khí thiên nhiên
Heli được chia làm hai loại: Hêli độ sạch cao và Heli kỹ thuật
Bảng 2: 2 Thành phần khí heli (MPTY51 77 - 66) % khối lượng Lượng khí Heli độ sạch cao Heli kỹ thuật
Nitơ (không nhỏ hơn) Ôxi (không nhỏ hơn)
Neon (không nhỏ hơn) Điểm sương (không cao hơn)
Các khí hoạt tính là các khí có khả năng bào vệ vùng hàn khỏi sự sâm nhập của không khí và tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong nó
Là khí không mầu, độc, nặng hơn không khí Dưới áp suất 760mm Hg và ở nhiệt độ 0 0 C tỷ trọng của khí cacbonic bằng 1,97686 G/l, lớn hơn tỷ trọng không khí 1,5 lần Khí cacbonic hoà tan tốt trong nước Khí cacbonic có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi Do vậy nó được tính theo khối lượng chứ không phải theo thể tích Khi hoá hơi 1
18 kg cacbonic lỏng trong các điều bình thường (760 mmHg, 0 0 C), tạo được 509 lít khí cacbonic
Khí cacbonic được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép hoặc thùng chứa cách nhiệt Trong các bình thép khí cacboníc ở áp lực tới 150 at Bình cacbonic được sơn màu đen và in chữ “CO2” màu vàng Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích 40 lít chứa được 25 kg khí cacbonic lỏng; khi bay hơi lượng cacbonic lỏng này tạo 12600 lít
Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại đầu tiên khi sử dụng khí cacbonic làm môi trường bảo vệ Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đông đặc do sự thoát oxit cacbon (CO) Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic, nhờ vậy khí cacbonic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn
Khí cacbonic không được chứa dầu khoáng, glixerin, hyđrrosunfua, các axit clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac Ngoài ra, trong các bình khí cacbonic hàn không được chứa hơi nước Hơi khí có trong khí cacbonic có thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn Độ ẩn của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của quá trình sử dụng khí trong bình, có thể gây các khuyết tật của mối hàn Để giảm độ ẩm trong khí, trên đường đi tới vùng hàn khí cacbonic cần được sấy Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa đầy clorua canxi, silicagen hoặc các chất hút ẩm khác
Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí cacbonic lỏng, khí bị nguội và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp CO2 dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau:
Trạng thái tự do không chứa hơi nước Lượng hơi nước không vượt quá 0,18 g/1m 3 khí c) Hỗn hợp khí
Hỗn hợp khí ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn vì chúng có những ưu điển nhất định
Hỗn hợp khí cacbonic và oxy có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp
Các hỗn hợp khí trơ bao gồm các khí Argon và Hêli Nhờ có tỷ trọng lớn hơn heli các hỗn hợp này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli Đặc biệt hỗn hợp chứa 70% Ar và 30% He có các tính chất bảo vệ rất tốt Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ trọng không khí Để hàn các kim loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60-65%
He còn lại là Ar
Mặc dù các hỗn hộp khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả nhiệt lớn của hồ quang trong vùng hàn
Các hỗn hợp khí với thành phần yêu cầu thông thường được sản xuất bằng cách trộn các khí từ trong các bình chứa riêng nhờ các máy trộn đặc biệt
Dụng cụ trong hàn MIG/MAG
Trong công nghệ hàn MIG/MAG, một số dụng cụ cơ bản thường được sử dụng bao gồm: Kìm bấm dây hàn dùng để cố định và dẫn hướng dây hàn; bàn trải sắt dùng để đỡ vật hàn và tạo vị trí hàn thuận tiện; bộ cờ lê, mỏ lết được dùng để thao tác với các bu lông, đai ốc; kính hàn và kính bảo hộ bảo vệ mắt khỏi tia hồ quang hàn; tạp dề da, ủng da, găng tay da bảo vệ cơ thể khỏi tia lửa và xỉ hàn; đe dùng để giữ và định hình vật hàn; búa nguội dùng để sửa chữa và định hình vật hàn; dũa giúp làm sạch và tạo hình mối hàn.
Công nghệ hàn MIG/MAG
2.5.1 Sự chuyển dịch kim loại điện cực
Mật độ dòng điện trong hàn MIG/MAG rất cao, do vậy nhiệt độ hồ quang làm nóng chảy mặt mút dây hàn thành các giọt kim loại rơi vào vũng hàn
Sự chuyển dịch các giọt kim loại này có khác nhau, bao gồm 4 loại sau:
Dòng điện từ 60 ÷ 180 A: Trong giai đoạn giọt kim loại bắt đầu hình thành và đạt tới giọt lớn nhất, ở giai đoạn đoản mạch với vật hàn, mật độ dòng điện tăng đột ngột giọt kim loại được thắt lại làm cho giọt kim loại tách ra rơi vào vũng hàn Quá trình tách giọt thô ít gây bắn toé, vũng hàn lỏng quánh mỗi giây xuống khoảng 70 giọt Hồ quang ngắn với cường độ dòng điện trên được ứng dụng để hàn các chi tiết có bề dày mỏng ở tất cả các vị trí hàn
Hình 2: 4 Sự chuyển dịch dạng giọt
Chuyển dịch phun, hồ quang dài : Loại dịch chuyển này được thực hiện khi điện áp và dòng điện hàn lớn hồ quang tương đối dài, các hạt kim loại rất nhỏ, đều và nhanh chóng rơi vào vũng hàn Quá trình tách giọt thô nhanh, không hoàn toàn tách khỏi đoản mạch, vũng hàn chảy loãng mỗi giây xuống khoảng 100 giọt Phương pháp này ứng dụng khi hàn các vật hàn chiều dầy 2 mm, thông dụng nhất là ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng từ trên xuống
Hình 2: 5 Sự chuyển dịch dạng phun
Chuyển dịch giọt lớn: Chuyển dịch này thuộc dạng đoản mạch giữa chuyển dịch đoản mạch và chuyển dịch phun Đặc điểm của nó là kết hợp đặc tính của hai loại trên Giọt kim loại hình thành chậm trên mặt mút giây hàn và lưu lại ở đây lâu, nếu kích thước giọt lớn hơn khoảng cách từ đầu dây hàn tới bề mặt vật hàn sẽ chuyển vào vũng hàn ở dạng đoản mạch, nếu kích thước giọt nhỏ hơn, không gây đoản mạch, ứng dụng khi hàn vị trí bằng
Hình 2: 6 Chuyển dịch dạng giọt lớn
Chuyển dịch mạch xung: Các mạch xung được điều chỉnh theo thời gian và tần số tăng tỷ lệ với đường kính dây hàn, tạo ra những giọt kim loại rơi vào vũng hàn
Hình 2: 7 Chuyển dịch dạng xung 2.5.2 Chế độ hàn MIG/MAG
Trong hàn MIG/MAG, các thông số quan trọng gồm: Đường kính dây hàn ảnh hưởng đến độ sâu mối hàn và hình dạng mối hàn; Điện thế hồ quang quyết định độ ổn định hồ quang và khả năng xâm nhập; Dòng điện hàn tác động đến tốc độ nóng chảy và chiều sâu mối hàn; Tốc độ hàn ảnh hưởng đến kích thước và độ kết tinh của mối hàn; Dạng xung giúp điều chỉnh năng lượng hàn; Lưu lượng khí bảo vệ bảo vệ mối hàn không bị oxy hóa; Độ nhô của điện cực ảnh hưởng đến độ ổn định hồ quang và khả năng xâm nhập.
Là yếu tố quyết định để xác định chế độ hàn như: Điện thế hồ quang (Uh), dòng điện hàn (Ih), chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất chất lượng hiệu quả quá trình hàn Nó phụ thuộc vào chiều dày vật hàn, dạng liên kết, vị trí mối hàn trong không gian Đường kính dây hàn có thể tính theo công thức: d =2(I/𝜋 𝑗) 0.5 (1) [9]
Trong đó: d - đường kính dây hàn (mm)
I - cường độ dòng điện hàn (A) j - mật độ dòng điện trong dây hàn (A/mm2) Mật độ dòng điện cho phép khi hàn tự động và bán tự động các liên kết không, vát mép phụ thuộc vào đường kính dây hàn có thể lập trong bảng
Bảng 2: 6 Bảng tra mật đồ dòng điện d (mm) 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 j (A/mm 2 ) 30- 60 20-55 20-50 15- 40 10- 30
Bảng 2.7 Đường kính dây hàn b) Điện thế hồ quang (điện áp hàn)
Hình 2: 8 Khoảng cách hồ quang Đây là thông số rất quan trọng trong hàn MAG nó quyết định dạng truyền (chuyển dịch) kim loại lỏng Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dây của chi tiết hàn, kiểu hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn… Để có giá trị điện
34 áp hàn hợp lý cần phải tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quan sát đường hàn để chọn giá trị điện áp thích hợp
Theo đường kính dây hàn và cường độ dòng điện hàn đã xác định, có thể tích điện áp hàn như sau:
Ta có công thức sau: U= 20 + 50𝐼𝑑 0.5 ±1 [v] (2) [9]
Trong đó: d= đường kính dây hàn [mm], I= cường độ dòng điện hàn[A] c) Khí bảo vệ
Hình 2: 9 Sự phụ thuộc chiều sâu nóng chảy và chất chuyển dịch d) Dòng điện hàn
Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào đường kính điện cực (Dây hàn) Dạng truyền kim loại lỏng của liên kết hàn Khi dòng điện hàn của mối hàn quá thấp sẽ không đảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết dẫn đến giảm độ bền của mối hàn Khi dòng điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn toé kim loại, gây ra rỗ khí, biến dạng, mối hàn không ổn định
Căn cứ vào chiều dày vật liệu để chọn sơ bộ đường kính dây hàn, rồi dựa vào bảng 2:7 để xác định hệ số khác, sau đó tính cường độ dòng điện hàn theo công thức sau:
I =(80÷100)Hi (3) [9] ở đây: Hi - chiều sâu chảy, tính theo công thức : Hi= 𝑠
Trong đó s là chiều dài và rộng vũng hàn
Hình 2: 10 Biểu đồ lựa chọn tóc độ dây hàn thép không dỉ
Hình 2: 11 Biểu đồ lựa chọn tốc độ đẩy dây khi hàn thép cacbon e) Tốc độ hàn :
Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn, nó quyết định chiều sâu ngấu của mối hàn Nếu tốc độ hàn thấp kích thước vũng hàn sẽ lớn và ngấu sâu Khi tăng tốc độ hàn, tốc độ cấp nhiệt của hồ quang sẽ giảm dẫn đến làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn Để giữ cho hình dạng hình học của vùng hàn luôn luôn không thay đổi trong quá trình hàn, tạo điều kiện cho sự kết tinh của kim loại lỏng tốt nhất, cần phải bảo đảm hệ số hình dạng vùng hàn bằng hằng số này được xác định theo công thức sau:
A – trị số I: Cường độ dòng điện hàn
Theo kết quả thí nghiệm, để mối hàn đạt chất lượng cao và có hình dạng theo yêu cầu, giá trị A trong công thức (4) có thể tra theo bảng 2:9 và 2:10.
Bảng 2: 7 Bảng tra giá trị số N Đường kính dây hàn d(mm) 0,8 1,2 1,6
Bảng 2: 8 Bảng tra trị số N(tiếp) Đường kính dây hàn d (mm) 2 3 4 5
A[ 10 3 Am/h] (8-12)10 3 (12-16)10 3 (16-20)10 3 (20-25)10 3 f) Phần nhô của điện cực hàn:
Hình 2: 12 Phần nhô của điện cực Electrode Extension Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép bép tiếp điện Khi tăng chiều dày phần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn sẽ tăng lên dẫn đến làm giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết để nóng chảy điện cực theo tốc độ cấp dây nhất định Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện một cách rõ rệt Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn , làm giảm độ ngấu và lãng phí kim loại hàn, tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng Ngược lại nếu giảm chiều dài phần nhô quá nhỏ sẽ gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ gây ra rỗ khí cho mối hàn g) Lưu lượng khí bảo vệ:
Có ảnh hưởng tới kim loại chuyển dịch từ dây vào vùng hàn và chất lượng độ thấu, hình dáng của mối hàn
Hình 2: 13 Bảng tra chế độ hàn thép Cacbon và HK thấp h) Tốc độ đẩy dây
Hình 2: 14 Biểu đồ thông số chế độ hàn
Tổng kết đưa ra bảng bảng thống kê so sánh giữa hàn MIG và MAG
Cả 2 loại máy hàn đều sử dụng phương pháp hàn hồ quang vì thế nên cả hai đều là quá trình hàn nhiệt hạch Đều là quy trình hàn hồ quang kim loại khí (GMAW), tuy nhiên thì cả 2 loại máy hàn mig và mag đều thuộc 2 loại quy trình GMAW khác nhau
Loại hàn đều sử dụng khí che chắn tuy nhiên, thành phần của khí che chắn là khác nhau Trên thực tế, thành phần của khí che chắn là yếu tố chính để phân loại quy trình GMAW là MIG và MAG Đều sử dụng một điện cực tiêu hao được đưa liên tục vào vùng hàn để cung cấp kim loại phụ cần thiết Điểm khác nhau của chúng được thể hiện qua bảng dưới đây:
Bảng 2: 9 Bảng tổng kết so sánh khác nhau giữa hàn MIG và MAG
Khí trơ về mặt hóa học như nitơ, argon, heli, hoặc hỗn hợp các khí như vậy được sử dụng làm khí che chắn trong mig
Hỗn hợp khí hoạt tính hóa học (như oxy hoặc carbon di-oxit) và khí trơ (như nitơ, argon hoặc heli) được sử dụng làm khí che chắn trong quá trình hàn mag
Do là khí trơ tinh khiết nên khí che chắn vẫn còn nguyên vẹn trong quá trình hàn
Do khí hoạt động, một phần của khí che chắn sẽ bị phân hủy về mặt hóa học trong quá trình hàn do ảnh hưởng của hồ quang điện có nhiệt độ cao.
Không thể làm thay đổi thành phần hóa học của hạt hàn hoặc các đặc tính khác
Có khả năng thay đổi thành phần hóa học và do đó tính chất của hạt hàn Đôi khi nó có thể được thực hiện một cách có chủ đích để đạt được các đặc tính mong muốn của đường hàn
Không linh hoạt về mặt khí che chắn
(vì chỉ có thể sử dụng khí trơ)
Cho phép sử dụng hỗn hợp khí cụ thể đó làm khí bảo vệ có thể mang lại các tính năng mong muốn
Khí trơ tinh khiết có phần đắt hơn, vì thế máy hàn mig sẽ đắt hơn Các loại khí khi sử dụng máy hàn mag sẽ rẻ hơn
Hàn MIG được ưu tiên sử dụng để nối các kim loại màu chẳng hạn như nhôm
Hàn MAG được ưu tiên để nối các kim loại đen chẳng hạn như thép không gỉ
Một số phương pháp hàn khác
Hàn điện là khái niệm dùng để chỉ quá trình ghép mối các chi tiết hay việc đắp lên bề mặt một lớp kim loại lên bề mặt để đáp ứng một mục đích sử nào đó bằng hồ quang điện Hay nói các khác hàn điện chính là hàn hồ quan điện
Máy hàn điện, máy hàn que là tên gọi tắt của máy hàn hồ quang điện Đây là loại máy hàn sử dụng hồ quang điện được sinh ra từ que hàn để làm nóng chả các kim loại hàn, que hàn để điền vào vị trí cần được hàn
Sử dụng máy hàn điện (máy hàn que) là phương pháp hàn nối, không tháo rời các chi tiết với nhau phổ biến nhất hiện nay Nguồn nhiệt dùng để thực hiện công việc hàn này là hồ quang điện Vậy hồ quang điện là gì?
Chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản hồ quang điện là khái niệm dùng để chỉ sự vận động không ngừng của dòng điện tử tại môi trường ion hóa giữa hai cực điện Hiện tượng hồ quang điện sinh ra nguồn nhiệt vô cùng lớn lên tới 600oC
Nguyên lý hoạt động của hồ quang điện trong máy hàn điện
Hồ quang điện trong máy hàn điện sẽ tập trung nhiệt lượng tạo que hàn của máy hàn, do nhiệt lượng được dòn lại tại một điểm nên sức nhiệt lớn có khả năng làm tan chảy tức thời Với mức nhiệt cao song nó có đặc tính không lam rộng nên nó không gây biến dạng quá lớn đối với vật hàn như hàn khí
Yếu điểm lớn nhất của nó chính là sự khó khăn trong thao tác thực hiện, song đây là phương pháp hàn rẻ và tiện lợi nhất tại những nơi có nguồn điện Do dó phương pháp hàn bằng hồ quan điện này ngày càng phổ biến hơn
So sánh hàn điện với hàn Mig:
Hàn hồ quang kim loại trong môi trường có khí bảo vệ (GMAW) là một phương pháp hàn điện cực nóng chảy liên tục trong đó dây hàn nóng chảy được đưa tự động vào khu vực hàn, được bảo vệ bởi khí trơ hoặc hỗn hợp khí Trong quá trình hàn, điện cực liên tục được cấp vào vật hàn, tạo ra hồ quang điện giữa điện cực và vật liệu cơ bản Khí bảo vệ thổi vào vùng hồ quang, tạo ra lớp che chắn để ngăn ngừa sự ôxi hóa và nhiễm bẩn từ không khí xung quanh.
Máy hàn MIG thường được sử dụng trong công nghiệp Máy hàn điện:
Hoạt động trên nguyên lý hàn hồ quang tay, không có khí bảo vệ, thao tác hàn thực hiện bằng tay
Hàn điện nóng chảy sử dụng điện cực dạng que hàn có vỏ bọc
Hàn Tig là kỹ thuật hàn phổ biến sử dụng để kết nối các chi tiết kim loại như sắt, thép, inox Quá trình hàn thực hiện bằng cách làm nóng chảy que hàn và vật liệu hàn tại điểm tiếp xúc, tạo thành mối liên kết bền vững giữa các chi tiết.
Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) là phương pháp hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)
Do sử dụng những loại khí bảo vệ này là Argon, Heli, Argon kết hợp Heli, Argon kết hợp Hidro hoặc oxy nên hàn tig còn được gọi là hàn Argon Đặc điểm của phương pháp hàn Tig:
Hàn tig có đặc điểm có thể hàn được các kim loại mỏng hoặc dày do thông số hàn có phạm vi điều chỉnh rộng (từ vài ampe đến vài trăm ampe) và hầu hết các kim loại và hợp kim với chất lượng cao Phương pháp này không tạo xỉ do không có
44 thuốc hàn, điện cực không nóng chảy, nguồn điện tập trung có nhiệt độ cao Hồ quang, vũng chảy quan sát và kiểm soát dễ dàng Mối hàn tig sạch đẹp, không lẫn xỉ và văng tóe Kiểm soát được độ ngấu và hình dạng vũng hàn dễ dàng Ưu điểm của hàn Tig trong lĩnh vực sản xuất inox dân dụng và công nghiệp:
Dễ dàng kiểm soát trong quá trình hàn inox Mối hàn inox chính xác
Khả năng hàn các kim loại khác nhau Làm sách mối hàn inox
Sử dụng ít amperage so với các kỹ thuật khác Ứng dụng cho các công trình hay sản phẩm phức tạp (bồn inox công nghiệp lắp ghép
Nhược điểm của hàn Tig :
Máy hàn inox được tiếp xúc với cường độ ánh sáng lớn Chậm hơn so với hàn Mig inox hoặc GMAW
Chi phí cho Hàn Tig cao Đòi hỏi tay nghề cao Ứng dụng của phương pháp hàn Tig:
Nhờ những đặc điểm nêu trên mà phương pháp hàn TIG được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt rất thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng…, lĩnh vực hàng không vũ trụ, thường được sử dụng trong quá trình phục chế sửa chữa các chi tiết bị hỏng,đặc biệt là các chi tiết làm bằng nhôm và magie … Hàn tig đặc biệt áp dụng trong chi tiết hàn khó, yêu cầu mối hàn cao như là các góc nhỏ khó hàn trong các chi tiết máy, vỏ máy photo, thiết bị điện tử điện lạnh như máy lạnh,máy điều hòa, các loại máy trong bệnh viện như
45 máy X-Quang, máy chiếu… Ứng dụng nhiều trong công nghệ hàn tàu,hàn ống tàu,hàn ống dẫn ga,dẫn dầu, bồn inox công nghiệp lắp ghép chứa nước
So sánh hàn Tig và Mig:
Hàn TIG Hàn MIG Đặc điếm
- Điện cực khỏng nóng chảy
- Vì không sử dụng thuốc hàn hay phụ gia nén không tạo ra xỉ
- Dễ quan sát vả kiểm tra vùng hồ quang,
- Dùng súng hàn đế làm nóng chảy kim loại, kết tinh lại thành mối hàn
- Dòng điện và hồ quang được duy trì tự động bằng máy, tốc độ , gổc điện cưc được duy trì bởi người thợ Ưu điếm
- Hàn được cá kim loại mỏng và dày, điều chỉnh được thông số hàn từ vài ampe cho đến vài trăm ampe
- Hàn được nhiều kim loại và hợp kim
- Chất lượng mối hàn đẹp, sạch, không xỉ màu, không lẩn cận, kiểm soát được hình dáng mối hàn theo ý muốn
- Năng suất cao, gốp 2,5 lần so với phương pháp hồ quang tay
- Hàn được với các kim loai như thép, nhôm, inox
- Không sinh ra khí độc hại trong quá trình hồ quang
- Nhiệt độ tập trung vào một vùng nhất định
- Mối hàn có chất lượng tốt, ít bị cong, vênh
- Tiết kiệm điện năng, thời gian lao động
- Thơ hàn không cần tay nghề cao
- Yêu cầu về độ khéo léo kinh nghiệm và tay nghề của người thợ hàn
- Vì nguyên liệu, vật dụng hay thiết bị để hàn TIG đều thuộc loại đắt tiền -> thành phẩm hàn TIG thường có gía cao, số lượng lớn không cạnh tranh so với các phương pháp hàn khác
- So với hàn TIG, độ chính xác và tinh xảo của mối hàn thấp hơn
- Máy hàn MIG/ súng hàn cồng kềnh (có máy dài lên đến 5m)
Các vật liệu, thiết bị dùng cho hàn TIG
- Máy hàn, khi hàn nguồn điện hàn
- Các hợp kim thép như inox, thép carbon, thép đen
- Các hợp kim khác như hợp kim đồng, nhôm, magie, niken, gang
Nên lựa chọn kim hàn phù hợp dựa vào vật liệu hàn Đối với hàn sắt và thép, sử dụng kim hàn đầu màu đỏ Đối với hàn nhôm, sử dụng kim hàn đầu màu xanh lục.
- Nguồn điện một chiều DC
- Cơ cấu cấp dây hàn tự động: giúp duy tri sự ốn định liên tục của hồ quang trong suốt quả trinh hàn
- Mỏ hàn, súng hàn: giúp cung cấp dòng điện cho dây hàn, khí bảo vệ và hệ thống giải nhiệt sau hàn
- Hệ thống ống dẫn khí
- Dây hàn (điện cưc hàn): thường có kích thước từ 0.8mm-1.2mm
- Đồng hồ các loại đo áp suất, đo lưu lượng khi van khí Ứng dụng
- Hàn kim loại màu thép hợp kim cao
- Hàn trong lĩnh vực sản xuất hàng không, vũ trụ vốn đòi hỏi kỹ thuật hàn chuyên nghiệp, mối hàn tinh xảo và chất lượng
- Những chi tiết trong sản phẩm ngành tàu biến như ống dần dầu ống dẫn ga
- Sứa chừa thiẽt bỊ hư hỏng, phục chế, tál tạo lạl sản phẩm khổ hoặc trẻn những hợp klm khổ hồn như nhôm hay magle
- Hàn những chi tiết mối hàn nhỏ, khó, phức tạp trong các bộ phận mây móc như máy lanh, máy X-quang, máy chiếu, máy photo.-
- Hàn thép thường, inox, thép chiu nhiệt, hợp kim nhôm, magie, đồng, niken
- Hàn các sản phẩm gia dụng như bàn ghế, kệ, tủ, khung xe máy, xe đạp
- Các chi tiết trong ngành công nghiệp đóng tàu, ô tô, các chi tiết cơ khí
- ửng dụng láp ráp vào robot
Một số máy hàn MIG/MAG trên thị trường
- Máy hàn MIG/MAG Felix MIG 350
Hình 2: 15 Máy hàn MIG/MAG Felix Mig 350
Bảng 2: 10 Bảng thông số máy hàn Flix Mig 350
Nơi xuất xứ: Việt Nam Điện áp AC 380V ± 15% - 3 pha
Công suất (W) 14kvA Đường kính dây hàn 0,9 – 1,2mm
Kích thước (L * W * H): 500mm x 280mm x 435mm
Hình 2: 16 Máy hàn MIG/MAG HK250a
Bảng 2: 11 Bảng thông số máy hàn HK250a
Nơi xuất xứ: Việt Nam Điện áp 3 pha 380V ± 15%
Công suất (W) 8.3KVA Đường kính dây hàn 1.0-1.2mm
Dòng điện ra tối đa 250A
Kích thước (L * W * H): 500mm x 280mm x 435mm
Hình 2: 17 Máy hàn MIG/MAG OMEGA 500C Bảng 2: 12 Bảng thông số kỹ thuật máy hàn OMEGA 500c
Nơi xuất xứ: Hàn Quốc Điện áp 380V/50Hz
Công suất (W) 19.5KVA Đường kính dây hàn 0.8 - 1.2 – 1.6mm Điện áp hàn 15 – 36V
Kích thước (L * W * H): 410x620x760mm Điện áp không tải 53V
THIẾT KẾ MÔ HÌNH DÀN CHẢI MÁY HÀN MIG/MAG 300A
Chọn máy tiêu chuẩn và yêu cầu thiết kế mô hình
Máy hàn MIG/MAG "TD MIG/MAG 300A" được thiết kế dựa trên nghiên cứu và cải tiến từ máy hàn MIG T25 trên thị trường Máy sở hữu bộ cấp dây rời thuận tiện, phạm vi sử dụng đạt tối đa Bộ nguồn Inveter thông minh giúp hạn chế kích thước máy biến áp chủ, tăng năng suất 40% Máy có khả năng hàn được các vật liệu như cacbon thấp, inox, thép và nhôm Thiết kế máy gọn nhẹ, chắc chắn, dễ di chuyển và sử dụng Mối hàn mịn, ăn sâu, tia hồ quang mạnh, chạy êm và ổn định Khi vận hành, máy có độ ồn và tạp âm thấp, đảm bảo môi trường làm việc thoải mái Máy phù hợp cho các trường học phục vụ cho mục đích đào tạo thực hành, đáp ứng cả về chất lượng và giá thành hợp lý.
Thiết kế kết cấu bàn
Để thuận tiện khi thao tác cũng như lắp đặt hoàn thiện mô hình dàn trải hoạt động được thì người ta sử dụng một cái sao bàn Vừa an toàn, vừa thuận tiện cho việc nghiên cứu và thực hành trong quá trình giảng dạy nó giúp chúng ta có thể nhìn thấy được tất cả các chi tiết bên trong của máy Ở đây với máy hàn TD MIG300A khung được kết cấu rất là chắc chắn với độ hoàn thiện cao bởi vật liệu inox 304 hộp 30-30-2,6mm, đảm bảo độ chắn tránh va dập, chịu lực tốt đặc biệt tính thẩm mỹ cao
Hình 3: 2 Kết cấu thép mô hình bàn dàn trải Sau khi hoàn thiện khung thì xung quanh bàn sẽ được gắn một lớp vật liệu cách nhiệt làm bằng gỗ Tấm nhựa trong suốt Poly giúp chúng ta có thể nhìn được bên trong các chi tiết của máy hàn
Hình 3: 3 Mô hình sao bàn
Thiết kế bộ nguồn máy hàn(INVENTER)
Bộ phận nguồn điện là yếu tố quan trọng trong máy hàn MIG/MAG nói riêng và các loại máy hàn nói chung Bộ nguồn hàn được coi như là cơ quan đầu não điều khiển tất cả mọi tính năng và hiệu năng của máy hàn Vì thế mà nó có một cơ cấu các linh kiện cũng như là thiết bị rất là phức tạp.Với nguồn điện ba pha cho cường độ hàn lên tới 300A thì chúng ta nên sử dụng mạch điện được thiết kế đảm bảo tiêu chí về cường độ hàn , công suất cũng như điện áp đầu vào và ra cho thiết bị hoạt động tốt hơn đem lại hiệu quả cao trong công việc Chính vì thế em đã lựa chọn được sơ đồ khối và sơ đồ mạch điện phù hợp cho máy hàn TD MIG/MAG 300A như sau:
Hình 3: 4 Sơ đồ khối bộ nguồn INVETER máy hàn TD MIG/MAG300A
1: Công tắc chính 4: Bộ biến tần 7: Cuộn cảm thứ cấp
2: Chỉnh lưu sơ cấp 5: Biến áp chính 8: Bảng mạch điều khiển
3: Cuộn cảm sơ cấp và tụ lọc
Cũng như các máy hàn MIG/MAG khác có trên thị trường máy hàn TD MIG/MAG 300A cũng được hoạt động theo nguyên lý chung như sau: Đầu tiên là dòng điện xoay chiều (AC) có điện áp cao và dòng điện nhỏ được chỉnh lưu (2) thành dòng điện một chiều (DC) Sau đó nó được lọc qua tụ điện và cuộn cảm sơ cấp (3) cung cấp tới bộ thiết bị biến đổi tốc độ cao (4)[bộ biến tần] Bộ phận này hoạt động giống như là công tắc của một bóng đèn, Chúng được bật hoặc tắt với tốc độ rất nhanh: tới 50.000 lần trên mỗi giây, khi đó dòng điện một chiều với điện áp cao và dòng điện nhỏ qua bộ biến đổi này sẽ giống như dòng điện xoay chiều và cung cấp tới máy biến thế chính (5) Máy biến thế này có kích thước nhỏ hơn nhiều lần so với một máy biến thế của máy hàn thông thường Bước thứ hai là máy biến thế làm biến đổi dòng điện có điện áp cao và dòng điện nhỏ thành dòng điện có điện áp nhỏ và dòng điện cao cho quá trình hàn Loại dòng điện có điện thế nhỏ và dòng điện cao này được chỉnh lưu (6) chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (DC) hoặc thành dòng điện xoay chiều (AC) thông qua bộ điều khiển cực tính bằng điện tử để cung cấp cho quá trình hàn Dòng điện AC hoặc DC sẽ được cung cấp tới mỏ hàn MIG/ MAG
Hình 3: 5 Sơ đồ điện bộ điều khiển máy hàn MIG/MAG TD 300A Chú thích các thiết bị linh kiện trong mạch điện:
Bảng 2: 13 Bảng ký chú thích ký tự linh kiện trong mạch
BCL : Cuộn dây của công tắc tơ
CL : áp tô mát của mạch
CR : áp tô mát điện áp lưới
FCS C1 : Công tắc tơ điều chỉnh điện áp vào (đỏ)
FCS C2 : Công tắc tơ điều chỉnh điện áp vào (xanh)
LS : Đèn báo quá nhiệt MCSC : Công tắc tơ điều chỉnh điện áp vào (trắng)
MV : Động cơ quạt làm mát P1 : Chiết áp điều chỉnh tốc độ cấp dây P2 : Chiết áp điều chỉnh thời gian hàn điểm
PT : Công tắc mỏ hàn
SE : Bảng mạch điện tử
TM : Mỏ hàn MIG/MAG
TT : Thiết bị bảo vệ nhiệt biến thế
V : Biến trở của chỉnh lưu thứ cấp
Cực dấu nối dây màu:
Hình 3: 6 Sơ đồ bo mạch điều khiển của máy hàn MIG/MAG trên thực tế
Hình 3: 7 Sơ đồ bo mạch động lực máy hàn MIG/MAG TD 300A trên thực tế
Mỏ hàn ( súng hàn)
Do làm việc trong môi trường cường độ dòng điện hàn cao lên tới 300A thì ta cần phải thiết kế, lựa chọn súng hàn phải thật đặc biệt để phù hợp với cường độ dòng điện hàn nên ta chọn súng hàn làm mát bằng khí , tay cầm mềm độ nhám giúp cho sũng có thể cầm nắm dễ dàng kể cả trong các điều kiện khó khăn Khớp nối cầu mỏ rộng phạm vi làm việc kết hợp với đuôi Pana tích hợp dùng để chuyển khí và nguồn điện hàn
Hình 3: 8 Cấu tạo mỏ hàn MIG/MAG TD 300A
(1): tay cầm mỏ hàn; (2): cổ mỏ hàn
(3): công tắc mỏ hàn dùng đóng ngắt dòng điện ra mỏ hàn
Vỏ bọc cụm ống dẫn đóng vai trò bảo vệ và dẫn truyền các hệ thống quan trọng như dây cáp điện, ống dẫn khí bảo vệ, ống dẫn nước làm mát, ruột gà dẫn dây hàn và dây dẫn điện vào công tắc mỏ hàn Bằng cách cung cấp một lớp bảo vệ bên ngoài, vỏ bọc này giúp ngăn chặn hư hỏng, tràn dịch hoặc rò rỉ, đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của các hệ thống bên trong.
(5): Chụp khí có tác dụng hướng khí bảo vệ vùng hàn
(6): Ống tiếp xúc điện: là chỗ dẫn điện tới dây hàn Lựa chọn ống tiếp xúc điện có đường kính phù hợp với đường kính dây hàn để đảm bảo tiếp xúc điện tốt và dây hàn không bị lắc trong quá trình hàn
(7): Ty khí, trên ty được khoan nhiều lỗ phân phối khí bảo vệ ra chụp khí
(8): Chi tiết cách điện, cách điện giữa vòi hàn và chụp khí
(9): Ruột gà (ống dẫn dây), làm nhiệm vụ dẫn điện cực hàn
(10): Dây hàn (điện cực hàn) (11): Đường dẫn khí bảo vệ tới chụp khí
(12): Đầu vòi hàn, bộ phận ghép nối với ống tiếp xúc điện (dẫn điện hàn)
1: Dây hàn; 2: Ống dẫn dây hàn; 3: Các ống dẫn khí; 4: Vỏ bọc trong;
5: Dây các hàn; 6: Vỏ bọc ngoài; 7: Dây điều khiển
Hình 3: 9 Mỏ hàn TD MIG/MAG 300A trên 3D
Bộ cấp dây hàn
Với cơ cấu cấp dây của máy hàn MIG/MAG 300A đang được thiết kế Em lựa chọn cơ cấu cấp dây ngoài với moto kết hợp với 4 con lăn để dẩy dây Ngoài ra còn có cần gạt nó được coi là chốt tì của cơ cấu đẩy dây được tháo mở linh hoạt Hai đầu ti dẫn môt đầu dẫn dây vào qua các khe của con lăn một dầu dẫn dây vào tới vị trị súng hàn Nút tùy chỉnh tốc độ đẩy dây được kết hợp thuận
62 tiện cho người dùng Uư điểm của bộ cấp dây ngoài là nó có khả năng phạm vi sử dụng xa hơn có thể lên tới 15m tùy thuộc vào môi trường và điều kiện làm việc
(1)Ty dẫn dây 4) Ống đãn hướng dây
(2)Bánh xe chuyển dây (5) Ty dẫn dây
Hình 3: 10 Cấu tạo bộ phận cấp dây hàn của máy hàn TD MIG/MAG 300A
Thông số bộ cấp dây:
Moto : Điện áp: 18V3 công suất 65W vòng quay: 130r/min
Van solenoide: Ren ngoài 14mm áp suất : 0-0.8Mpa-điện áp: 24VDC
Chuẩn kết nối :Pana 2 pin
Nhiệm vụ cơ cấu cấp dây:
Sau khi lắp dây nên chạy thử trước khi hàn, đảm bảo dây ra trơn đều với tốc độ phù hợp.Sau khi hàn, nếu còn thừa dây nên tháo cuộn dây và bảo quản cẩn thận, tránh bị gỉ và dính tạp chất Trong quá trình hàn cần kiểm tra thường xuyên bộ phận cấp dây, nếu bánh đẩy dây bị mòn cần phải thay mới Bánh đẩy dây được thay phải có độ rộng bằng đường kính dây hàn đang sử dụng.Dây cáp hàn, ống dẫn dây hàn, khí hàn Tất cả được bố trí trong ống mềm có đường kính 20mm, chiều dài từ 3 m 5 m hoặc 5 m
20 m Một đầu được nối với bộ phận cấp dây, cấp khí còn đầu khí nối với mỏ hàn Bên trong ống đặt các đường dẫn dây hàn, khí hàn, dây cáp điện hàn như hình vẽ 3.11
Hình 3: 11 Hình ảnh 3D bộ cấp dây hàn 4 con lăn của máy Hàn td mig/mag 300A
Van giảm áp
Dùng để đo lượng khí trong chai, chỉnh lưu lượng khí bảo vệ, điều chỉnh và giữ ổn định áp suất làm việc không phụ thuộc vào áp suất trong chai
1): Đồng hồ đo áp suất chai (2): Ống đo với vật nổi (viên bi)
(3): Núm điều chỉnh lưu lượng khí (4): Màu đánh dấu loại khí
(5): Thân đồng hồ giảm áp với van an toàn
Trong đó: Đồng hồ (1) đo áp suất khí trong bình
Có tác dụng giảm áp lực khí nén trong bình, xuống áp lực thích hợp để hàn Đồng hồ có núm xoay, khi xoay ngược chiều kim đồng hồ áp lực khí sẽ tăng lên và ngược lại Để xác định áp lực khí đã giảm ta quan sát kim đồng hồ:
Kim chỉ từ 1kg/cm 2 đến 3kg/cm 2 là áp lực khí thích hợp để hàn
Kim chỉ từ 3kg/cm 2 đến 6kg/cm 2 là áp lực khí quá lớn
Hình 3: 13 Cấu tạo của van giảm áp máy hàn TD MIG/MAG 300A
Kim chỉ từ 0kg/cm 2 đến 1kg/cm 2 là áp lực khí quá nhỏ Đồng hồ (2) đo lưu lượng khí khi làm việc
Có tác dụng điều chỉnh chính xác lưu lượng khí ra mỏ hàn Đồng hồ có cấu tạo dạng ống đứng bằng nhựa trong suốt, có vạch chỉ lưu lượng khí từ 0 lít/ phút 25 lít/phút
Việc điều chỉnh được thông qua một núm xoay, khi quay ngược chiều kim đồng hồ lưu lượng khí sẽ tăng lên và ngược lại
Lưu lượng khí được xác định bởi viên bi có trong ống nhựa
Khi có dòng khí đi qua viên bi sẽ bị đẩy lên, vị trí của viên bi nằm ở vạch của ống nhựa thì lưu lượng khí để hàn được xác định tại vị trí đó, đơn vị tính (lít/phút)
Công thức tính lưu lượng khí :
A = 10 dây (lít/phút) (6) Trong đó: A là lưu lượng khí khi làm việc dây là đường kính dây hàn
Tùy theo đặc điểm của từng mối hàn mà điều chỉnh núm xoay lưu lượng khí cho phù hợp
Hình 3: 14 3D van giảm áp Thiết bị hiển thị Để hiện thị các thông số điện áp vào – ra và giá trị dòng điện hàn, mô hình sử dụng các loại đồng hồ điện tử hiển thị số bao gồm:
Vôn kế AC Vôn kế DC Ampe kế
(đo giá trị dòng điện ra)
(đo điện áp đầu vào) (đo điện áp đầu ra)
Hình 3: 15 Các loại đồng hồ hiển thị
- Đồng hồ hiện thị điện áp đầu vào
Sử dụng loại Vôn kế AC Phạm vi đo: 70÷500 VAC Độ chính xác: ± 1%
Nhiệt độ hoạt động: -20°C ÷ +65°C Màn hình hiển thị Màu Sắc: Màu xanh
- Đồng hồ hiển thị điện áp đầu ra
Sử dụng loại Vôn kế DC Phạm vi đo: 5÷120 VDC Độ chính xác: ± 1%
Nhiệt độ hoạt động: -20°C ÷ +65°C Màn hình hiển thị Màu Sắc: Màu Đỏ
- Đồng hồ hiện thị dòng hàn
Bảng thông số kỹ thuật máy hàn TD MIG/MAG 300A
Bảng 3: 1 Bảng thông số kỹ thuật máy hàn TD MIG/MAG 300A
Các thông số Đơn vị Giá trị
Rate input power capacity kVA 8.0
Hình 3: 16 Mô hình 3D dàn chải máy hàn TD MIG/MAG 300A
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HÀN
Giới thiệu phần mềm mô phỏng
Để tạo ra một video mô phỏng chuyển động hàn chúng em sử dụng phần mềm dành cho cơ khí đó là Solidwork Hiện nay Solidworks được sử dụng khá phổ biến trên thế giới Ở Việt Nam phần mềm này được sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó còn được mở rộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng, Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất về thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên nhưng bộ phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ biến của phần mềm Solidworks, ngoài ra còn có những tính năng khác nữa như: Phân tích động học ( motion), phân tích động lực học (simulation) Bên cạnh đó phần mềm còn tích hợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia công trên CNC, modul 3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khuôn Việc tích hợp nhiều tính năng và modul cũng như các Add-in trên phần mềm Solidworks giúp cho người sử dụng chuyên môn hóa trên phần mềm hơn Và không cần phải sử dụng nhiều phần mềm để thực hiện các công việc khác nhau
Hình 4: 1 Giao diện home của phần mềm solidwork 2021
Giới thiệu Modul Motion in solidwork
Hình 4: 2 Giao diện chứa modul motion
Solidworkd Motion là một công cụ tạo mẫu ảo cung cấp khả năng mô phỏng chuyển động để đảm bảo chức năng thiết kế đúng cách Từ mô phỏng chuyển động đơn giản đến phức tạp
Với Solidworkd Motion chúng ta có thể sử dụng để phân tích các chuyển động từ các lực lượng trong mô hình bao gồm lò xo, bộ giảm chấn, động cơ, và ma sát Việc sử dụng công cụ Solidworkd Motion cho khả năng nhìn thấy các chi tiết, các lắp ráp của bạn trong mô phỏng động học giúp chúng em có cái nhìn sâu sắc và hình dung rõ nét về các vấn đề tiềm ẩn thay vì cho thiết bị vào sản xuất mới có thể phát hiện được Từ đó các kỹ sư có thể sửa chữa, khắc phục ngay vấn đề một cách hiệu quả
Tính năng Mate Controller trong SolidWorks đơn giản hóa khâu lắp ghép chuyển động với nhiều bậc tự do Tương tự như bộ điều khiển trò chơi, Mate Controller giúp tạo mô phỏng dễ dàng với các thao tác trực quan cho các chuyển động lắp ráp phức tạp.
Cụ thể hơn Solidworkd Motion cung cấp các khả năng:
Kiểm soát vị trí của nhiều chi tiết khác nhau
Giúp tạo được nhiều các vị trí yêu cầu nhằm mô phỏng các cơ chế hoạt động thông qua motion
Có thể tạm thời “unlocked” vì thế các chi tiết có thể được bố trí trực quan từ một khu vực đồ họa
Khả năng giao tiếp các chuyển động phức tạp bằng cách tính toán chuyển động trung gian giữa các vị trí
Các ứng dụng khác của Solid Motion trong công nghiệp:
75 Ước tính mô-men xoắn động cơ cực đại khi thực hiện các nhiệm vụ như phản xạ định vị ăng-ten, mở và đóng cổng an ninh, xử lý vật liệu, nâng và hạ bàn nâng kiểu kéo Cũng xem làm thế nào ma sát có thể tăng yêu cầu năng lượng và kích thước bộ truyền động
Hiểu hiệu suất của robot trong quá trình vận hành, ví dụ, lắp đặt kính chắn gió, chọn và đặt các linh kiện điện tử trên bảng mạch trong các nhà máy điện tử
Tối ưu hóa hoặc giảm thiểu sự mất cân bằng lực của một hệ thống quay trong máy đánh bóng quỹ đạo, máy may, giường lắc, trục truyền động, v.v
Thay đổi chiều dài thiết kế của các liên kết backhoe để cung cấp hiệu suất đào tốt hơn
Tạo đường cong CAM (cấu hình) được sử dụng trong các cơ chế nạp liệu tự động và máy trục vít
Thể hiện sự tương tác giữa các bánh răng khác nhau (cựa, công việc, xoắn ốc và giá đỡ) được sử dụng trong các loại truyền lực hoặc điều khiển chuyển động khác nhau
Thực hiện điều chỉnh hệ thống treo cơ bản cho các ứng dụng đua xe
Giải thích trong Solid Motion:
Chọn New -> ở bảng new Solidworkd Motion chọn môi trường Assembly ->
OK Đầu tiên để thao tác với Solidworkd Motion ta phải Add in nó
Di chuyển chuột đến hộp thoại Opition > chọn Add in Bảng Add in hiện ra: ta chọn vào ô trống của phần Solidworkd Motion > OK
Trên thanh công cụ có biểu tượng Motion
Và biểu tượng Motion study ở góc trái màn hình Để chọn qua giao diện của Solidworkd Motion, ta chọn Motion Study1 Để chèn 1 Motion study mới, ta chọn vào New Motion study
Animation: có nghĩa là chạy mô phỏng với các điểm hoặc chuyển động quay của động cơ và hạn chế các ràng buộc trong lắp ráp
Basic Motion: Môt phỏng thực tế hơn trong lắp ráp, lò xo, va chạm, động cơ quay
Motion Analysic: Mô phỏng thực tế nhất
Motion Study Tab: Bảng này cho phép phân tích nghiên cứu chuyển động của các tập tin lắp ráp
Motion manager Tree: Trong bảng bao gồm các bộ phận, các cụm chi tiết, ràng buộc, và các yếu tố mô phỏng liên quan đến màu sắc và góc nhìn Các nút tính toán Play, stop
Play: Nút ấn cho phép xem các hình ảnh động từ đó hình dung và có cái nhìn tổng quát về chuyển động dựa trên tính toán đó
Save Animation: Nút ấn có tác dụng lưu các hình ảnh động dưới dạng video
Results & Plots: Nút lệnh cho phép nhận được kết quả vận tốc, gia tốc, góc độ,
Zoom time Scale: Nút lệnh phóng to thu nhỏ thanh thời gian Playback Speed: Nút lệnh làm giảm hoặc tăng tốc độ của hình ảnh động
Calculate: Nút lệnh cho phép tính toán chuyển động của nhiều câu lệnh và giúp cập nhật sau khi thay đổi
Với tính năng Bảng liệt kê thời gian di chuyển của Solidworks Motion, người dùng có thể mô phỏng chuyển động của máy móc một cách dễ dàng Đặc biệt, họ có thể tùy chỉnh vị trí, hoạt động và hình ảnh để dễ hiểu hơn Tuy nhiên, cần đảm bảo tuân thủ các ràng buộc đối với từng bộ phận của máy móc.
Solidworks motion cho ứng dụng mô phỏng chuyển động tịnh tiến, xoay tương đối lẫn nhau hoặc so với hệ quy chiếu Sau khi hoạt động mô phỏng kết thúc bạn có thể xuất video minh họa cho toàn bộ quá trình hoạt động của thiết bị một cách dễ dàng
Thiết lập sơ đồ mô phỏng
THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRONG MODUL PART
Thiết lập mô phỏng chuyển động trong modul assembly
Thiết lập các ràng buộc để tạo cụm chi tiết
Lưu trình tự và chạy
Quy trình thiết lập mô phỏng được diễn giải như sau
Hình 4: 3 Giao diện bắt đầu cho quá trình mô phỏng Khi chúng ta mô phỏng thì chúng ta phải có quy trình , ở đây cũng vậy em đưa quy trình thực hiện quá trình hàn vào trong mô phỏng như sau:
Bước 1: Ta thực hiện va chạm ở đây va cham không có nên ta có thể bỏ qua
Bước 2: Thiết lập trọng lực theo phương Y Bước 3 : Thiết lập Motor như sau:
Motor 1 quay một góc bất kỳ là vị trí núm điều chỉnh cường độ dòng điện
Motor 2 quay một góc bất kỳ là vị trí núm điều điện áp
Motor 3 quay một góc bất kỳ là vị trí núm điều chỉnh lượng khí
Motor 4 quay một góc bất kỳ là núm điều chỉnh tốc độ cấp dây
Motor 5 quay là lô quấn dây hàn quay 360 độ
Motor 6 tịnh tiến là dây hàn tịnh tiến đến vị trí mỏ hàn
Motor 7 tịnh tiến của mỏ hàn
Hình 4: 4 Giao diện thiết lập motor Bước 4 : Thiết lập thuật toán cho mô phỏng
Task1 : Motor 1 quay từ thời gian 0 đến 3s với góc quay 45 độ
Task 2: Motor 2 quay khi 60 độ khi hoạt động task1 kết thúc với thời gian 4 đến 6 s
Task 3: Motor 3 quay góc 120 độ khi hoạt động task 2 kết thúc với khoảng thời gian 7- 9s
Task 4 : Motor 4 quay góc 25 độ khi hoạt động task 3 kết thúc với khoảng thời gian 9-11s
Task 5: Motor 5 quay 360 độ khi hoạt động task 4 kết thúc với khoảng thời gian hết quá trình hàn
Task 6 :Motor 6 tịnh tiến đến bép hàn với khoảng thời gian hết quá trình hàn
Task 7 : Motor 7 tịnh tiến với chiều dài bằng vị trí cần hàn
Hình 4: 5 Giao diện thiết lập thuật toán mô phỏng
Ta kết thúc quá trình hàn và hoàn thành quá trình mô phỏng được thể hiện như video (Có kèm theo tệp)
Việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp sau năm năm học tập tại trường Đại học Công Nghệ Đông Á đánh dấu một cột mốc quan trọng trong cuộc đời học tập và nghiên cứu của mỗi sinh viên Mặc dù tại thời điểm này, mức độ thành công của đồ án chưa được đánh giá nhưng quá trình thực hiện đã đem lại cho tôi những bài học quý giá về phương pháp tiếp cận nghiên cứu một vấn đề khoa học Để hoàn thành đồ án này,chúng em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy, cô giáo và bạn bè Nếu thiếu sự giúp đỡ của họ, nhiệm vụ của chúng em chắc chắn sẽ khó khăn hơn rất nhiều
Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn PGS TS Đào Quang Kế – giáo viên hướng dẫn trực tiếp đồ án tốt nghiệp của nhóm em và TS Hoàng Minh Thuận Các Thầy đã dành nhiều thời gian giúp em, cung cấp thông tin, định hướng và hướng dẫn chúng em thực hiện từng nội dung nghiên cứu của đề tài Trân trọng gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành về những góp ý sâu sắc và sự chỉ bảo tận tình của thầy
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ trường Đại học Công nghệ Đông Á đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức khoa học và cuộc sống, luôn hỗ trợ, giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.
Cuối cùng, Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố, mẹ và những người thân trong gia đình đã luôn dành nhiều sự quan tâm, động viên và hỗ trợ em về kinh tế trong suốt thời gian ngồi trên ghế nhà trường
