Nghiên cứu tự động hóa quá trình hàn TIG bằng robot “research on automation of TIG welding by robot

Luận văn Thạc sỹ i Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân tác giả dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Bùi Văn Hạnh tham khảo tài liệu đƣợc liệt kê, ngoại trừ số liệu, bảng, biểu đồ, đồ thị, công thức đƣợc trích dẫn từ tài liệu tham khảo, nội dung công bố lại luận văn tác giả đƣa chƣa đƣợc công bố tài liệu Nếu sai, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015 Học viên Nguyễn Hải Duy GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ ii Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HÀN TIG 1.1 Tổng quan hàn TIG [1] 1.1.1 Nguyên lý hàn TIG 1.1.2 Đặc điểm trình hàn 1.1.3 Phạm vi ứng dụng 1.2 Công nghệ hàn TIG [1] 1.2.1 Chuẩn bị trƣớc hàn .5 1.2.2 Chế độ hàn 1.2.3 Chế độ hàn xung .11 1.2.4 Kỹ thuật hàn 13 1.2.5 Chống biến dạng cải thiện tạo dáng mối hàn 21 1.3 Thiết bị hàn TIG [1] 24 1.3.1 Phân loại 24 1.3.2 Sơ đồ cấu tạo 25 1.4 Vật liệu hàn TIG 29 1.4.1 Khí bảo vệ 29 1.4.2 Điện cực wolfram (Tungstene) 30 1.4.3 Que hàn TIG 39 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ iii Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 1.5 Ứng dụng đặc biệt hàn điện cực không nóng chảy môi trƣờng khí trơ [1] 42 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ CẤU CẤP DÂY TỰ ĐỘNG CHO MÁY HÀN TIG 45 2.1 Thiết kế kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây [7] 45 2.1.1 Yêu cầu kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây 45 2.1.2 Thiết kế 45 2.2 Thiết kế mạch điều khiển 48 2.2.1 Phân tích chọn loại động 48 2.2.2 Thiết kế mạch điều khiển .53 CHƢƠNG 3: TÍCH HỢP HỆ THỐNG HÀN TIG TỰ ĐỘNG CẤP DÂY BẰNG RÔ BỐT 55 3.1 Lựa chọn thiết bị .55 3.1.1 Lựa chọn thiết bị hàn TIG [5,6,8] 55 3.1.2 Lựa chọn Robot hàn [2,3,9] 60 3.2 Tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot AX-V6 .73 3.2.1 Thiết kế đồ gá mỏ hàn TIG tự động Robot .73 3.2.2 Kết nối máy hàn, cấp dây robot [6,8,9] 75 CHƢƠNG IV: CHẾ TẠO VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM 76 4.1 Chế tạo kết nối 76 4.1.1 Chế tạo cấu kẹp chặt 76 4.1.2 Chế tạo kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây 76 4.1.3 Chế tạo đồ gá mỏ hàn TIG tự động 79 4.1.4 Kết nối mạch điều khiển tốc độ cấp dây tự động 79 4.1.5 Kết nối máy hàn, cấp dây Robot 80 4.2 Chạy thử nghiệm hệ thống mỏ hàn TIG tự động cấp dây máy hàn ACCUTIG 300P Robot AX-V6 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ iv Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký Đơn hiệu vị CO2 Ý nghĩa Khí cácbonic Ar Khí Argon He Khí Helli N2 Khí Nitơ DC Nguồn chiều AC Nguồn xoay chiều MIG Hàn điện cực nóng chảy môi trƣờng khí trơ MAG Hàn điện cực nóng chảy môi trƣờng khí hoạt tính GTAW Hàn điện cực không nóng chảy môi trƣờng khí bảo vệ ThO2 Tungstene Thorium ZrO2 Tungstene Zirconium CeO2 Tungstene Cerium La2O3 Tungstene Lathanum W Ce2O3 CT3 Điện cực không nóng chảy Wonfram Ôxyt Xêri Thép bon GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ v Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Chế độ hàn dòng chiều sử dụng điện cực WC20 (có pha CeO) 10 Bảng 1.2: Chế độ hàn dòng xoay chiều 11 Bảng 1.3: Chế độ hàn nhịp (2T) nhịp (4T) 15 Bảng 1.4: Độ lệch mép cho phép theo chiều dày 21 Bảng 1.5: Khoảng cách L má ép 22 Bảng 1.6: Các loại mỏ hàn TIG .27 Bảng 1.7: Đƣờng kính tròn mỏ phun 27 Bảng 1.8: Mã màu điện cực .31 Bảng 1.9: Thành phần điện cực hàn TIG 32 Bảng 1.10: Một số loại điện cực thông dụng 35 Bảng 1.11: Thông số mài điện cực 36 Bảng 1.12: Thông số hàn TIG 39 Bảng 1.13a: Tiêu chuẩn kỹ thuật AWS kim loại hàn TIG .40 Bảng 1.13b: Cơ tính số loại dây hàn thông dụng .41 Bảng 1.13c: Tiêu chuẩn thành phần kim loại phụ .41 Bảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật nguồn hàn ACCUTIG-300P 56 Bảng 3.2: Các thiết bị chuẩn kèm theo .58 Bảng 3.3: Dạng điều khiển tƣơng tự 59 Bảng 3.4: Dạng điều khiển số 59 Bảng 3.5: Thiết bị tiếp xúc cho mỏ hàn 59 Bảng 3.6: Các loại cáp hàn .59 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ vi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật tay máy 66 Bảng 3.8: Chức điều khiển 67 Bảng 3.9: Đặc điểm điều khiển AX-C 68 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ vii Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Nguyên lý hàn hồ quang điện cực không nóng chảy môi trƣờng khí bảo vệ .3 Hình 1.2: Một số hình ảnh phạm vi ứng dụng hàn TIG Hình 1.3: Liên kết hàn giáp mối Hình 1.4: Liên kết hàn chồng .6 Hình 1.5: Liên kết hàn góc Hình 1.6: Liên kết hàn chữ T .7 Hình 1.7: Liên kết hàn mép Hình 1.8: Lót đáy mối hàn Hình 1.9: Chế độ hàn điện cực không nóng chảy tiêu biểu Hình 1.10: Cách chọn cỡ chụp khí 10 Hình 1.11: Chế độ hàn xung 11 Hình 1.12: Kỹ thuật gây hồ quang tiếp xúc 13 Hình 1.13: Kỹ thuật hàn mối hàn giáp mối 14 Hình 1.14: Kỹ thuật hàn giáp mối bề mặt thẳng đứng 17 Hình 1.15: Kỹ thuật hàn mối hàn góc liên kết chồng 17 Hình 1.16: Bảo vệ đáy mối hàn hàn ống 18 Hình 1.17: Chuẩn bị mép hàn ống 19 Hình 1.18: Vị trí đầu điện cực hàn ống 19 Hình 1.19: Trình tự hàn ống vị trí cố định nằm ngang 20 Hình 1.20: Sơ đồ ép mép hàn 22 Hình 1.21: Sơ đồ lắp giáp có biến dạng định hƣớng mép hàn 22 Hình 1.22: Sơ đồ hàn liên kết gấp mép cố định .23 Hình 1.23: Sơ đồ hàn có biến dạng liên tục .24 Hình 1.24: Sơ đồ cấu tạo chung thiết bị hàn TIG sử dụng ……… .25 Hình 1.25: Bình khí van điều áp 25 Hình 1.26: Cấu tạo mỏ hàn TIG .26 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ viii Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 1.27: Nguồn điện hàn 28 Hình 1.28: Đặc điểm khí bảo vệ 29 Hình 1.29: Quan hệ U-I khí hàn 30 Hình 1.30: Hình dạng cách mài điện cực 37 Hình 1.31: Ký hiệu dây hàn .41 Hình 1.32: Sơ đồ hàn TIG tự động cấp dây .43 Hình 1.33: Một số hình ảnh hàn TIG tự động cấp dây 44 Hình 2.1: Bản vẽ kỹ thuật kết cấu kẹp chặt cấp dây tự động mỏ hàn TIG 46 Hình 2.2: Bản vẽ kỹ thuật kết cấu kẹp chặt dẫn hƣớng dây hàn tự động mỏ hàn TIG 46 Hình 2.3: Bản vẽ kỹ thuật cấu dẫn hƣớng dây hàn cho mỏ hàn TIG tự động 48 Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo động chiều 49 Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo động xoay chiều .50 Hình 2.6: Động servo 51 Hình 2.7: Nguồn điện DC 24V 53 Hình 2.8: Nguyên lý mạch cầu H 53 Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động IR2184 54 Hình 3.1: Nguồn hàn TIG DC ACCUTIG 300P .55 Hình 3.2: Bộ cấp dây CMXL-2320 (của hãng OTC DAIHEN) 55 Hình 3.3: Bộ điều khiển 56 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối nguồn hàn-bộ cấp dây- khí bảo vệ 56 Hình 3.5: Cấu hình hệ thống robot hàn 61 Hình 3.6: Robot hàn MIG/MAG AII-V6 AII-V6L hãng OTC-DAIHEN 63 Hình 3.7: Robot hàn MIG/MAG OiC-170 hãng FANUC 63 Hình 3.8: Robot hàn MIG/MAG TA-1400 hãng Panasonic .64 Hình 3.9: Robot hàn MIG/MAG MA-1400 hãng Motoman .64 Hình 3.10: Một số hình ảnh robot hàn TIG đƣợc ứng dụng rộng rãi 65 Hình 3.11: Cơ cấu tay máy chiều di chuyển trục 66 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ ix Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 3.13: Nguồn hàn kỹ thuật số DM350 73 Hình 3.14: Bản vẽ kỹ thuật đồ gá mỏ hàn TIG tự động 73 Hình 3.15: Sơ đồ kết nối máy hàn, cấp dây Robot 75 Hình 4.1: Kết cấu kẹp chặt sau chế tạo 76 Hình 4.2: Ống trụ .77 Hình 4.3: Ống cong 77 Hình 4.4: Pép tiếp xúc dây hàn 78 Hình 4.5: Kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây 79 Hình 4.6: Đồ gá mỏ hàn TIG tự động 79 Hình 4.7: Mạch điều khiển tốc độ cấp dây tự động 80 Hình 4.8: Kết nối máy hàn, cấp dây Robot AX-V6 .81 Hình 4.9: Mối hàn giáp mối sau hàn 82 Hình 4.10: Mối hàn góc chữ T sau hàn 82 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Trong nghiệp công nghiệp hoá đại hoá đất nƣớc ngành khí nói chung ngành hàn nói riêng có vai trò to lớn muốn phát triển ngành nhƣ công nghiệp đóng tàu, giao thông vận tải, xây dựng, lắp máy, dầu khí hoá chất không thiếu đóng góp ngành hàn - Cùng với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật hàng loạt vật liệu đời, vật liệu đƣợc sử dụng ngành đa dạng chủng loại tính công nghệ Hơn nhu cầu ngƣời xuất, chất lƣợng thẩm mỹ sản phẩm Vì ngành hàn phải nghiên cứu để tìm công nghệ nhằm đáp ứng thực tế Kết hàng loạt công nghệ hàn đời, có công nghệ hàn TIG - Song để đào tạo đƣợc ngƣời thợ hàn TIG có trình độ cao nhiều thời gian phụ thuộc vào khiếu ngƣời Hơn hàn TIG hoàn toàn thủ công suất thấp, chất lƣợng mối hàn không đồng gây lãng phí nguyên, nhiên vật liệu - Để công nghệ hàn TIG đƣợc sử dụng rộng rãi phải hạn chế đƣợc nhƣợc điểm nhƣ nói Cụ thể phải nâng cao đƣợc suất, cải thiện đƣợc chất lƣợng mối hàn tiết kiệm đƣợc nguyên nhiên vật liệu Thì phải tiến hành tự động hoá phần tự động hoá toàn trình hàn - Thực tế Việt Nam chƣa sản xuất đƣợc cấp dây tự động cho máy hàn TIG, nhập đắt Bởi việc nghiên cứu để chế tạo cấp dây tự động cho mỏ hàn TIG tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot cần thiết cấp bách - Đƣợc đồng ý Viện Cơ Khí - Bộ môn Hàn Công Nghệ Kim Loại Trường Đại Học Bách Khoa - Hà Nội đặc biệt PGS.TS Bùi Văn Hạnh tác giả thực luận văn với tên sau: Nghiên cứu tự động hóa trình hàn TIG robot “Research on automation of TIG welding by robot” GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 71 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trình bit 1~16 Sửa trực tiếp điều Chỉnh sửa ghi dòng hàn, điện áp hàn, tốc độ hàn kiện hàn vận hành tự động Khi di chuyển: Rôbôt giảm dần dừng lại Khi hàn: Rôbôt ngừng thực hàn chuyển Ngừng tạm thời động Chỉnh sửa chƣơng trình áp dụng sau dừng tạm thời Sau chỉnh sửa, khởi động lại đƣợc thực theo quy trình thiết lập vị trí dừng Emergency stop Chức dùng để tắt điện cho động cơ, ngƣời vận hành vào vùng hoạt động Rôbôt Chức chạy Khoá máy, chạy không tải, Tăng tốc độ, hàn ON/OFF, lại (playback) Chức sóng ON/OFF, chạy bƣớc, không bƣớc,… điều Thời gian chu kỳ, thời gian hàn, đếm số lƣợng sản khiển phẩm, chức đếm thời gian làm việc Khoá cửa bên trong, nút cho phép dạy, chốt an toàn, Chức an toàn Công tác chuyển chế độ dạy/chạy tự động, công tắc Deadman Cảm biến chống va đập, cảm biến chống va đập servo Chức bảo vệ (tuỳ chọn), chặn giới hạn, công tắc giới hạn, giới hạn mềm, hình hiển thị nhiệt độ bên trong, hiển thị điện áp, giới hạn vùng kiểm tra Chức bảo dƣỡng Thông báo kiểm tra định kỳ, hiển thị lịch sửa lỗi, hình hồ quang, lƣu tự động Lỗi dừng khẩn cấp, lỗi quy trình điều khiển, lỗi liên Chức phát lỗi quan đến CPU, lỗi Servo, lỗi phận khuyếch đại, lỗi mã hoá, lỗi bảng dạy, lỗi PLC, lỗi ngƣời sử dụng, lỗi vận hành, lỗi hàn điểm, lỗi hàn hồ quang, lỗi cảm biến GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 72 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kiểm tra kết nối điều khiển bảng dạy Kiểm tra kết nối điều khiển nguồn hàn Chức chuẩn đoán Kiểm tra kết nối điều khiển tay máy Kiểm tra mạch điện điều khiển Kiểm tra mạch điện bảng dạy Độ ồn 70 dB thấp Nhiệt độ môi trƣờng xung 0~45 oC quanh Lƣợng bụi, bẩn, dầu, nƣớc, … phải nhỏ Không có chất lỏng dễ cháy ăn mòn, khí cháy Môi trƣờng lắp đặt Không có nguồn va chạm rung động mạnh Không có nguồn gây nhiễu điện khu vực gần Rôbôt Độ rung phải nhỏ 0,5G (4,9m/giây2) AC 200V +10%,-15% 3pha 50/60Hz 1,0 kVA(AX- Nguồn điện vào S3), 1,5 kVA(AX-H3), kVA(AX-V4AP),3,0 2,0 kVA(AX-G3), kVA(AX-V6), 6,0 3,0 kVA(AX- V4LAP), 6,0 kVA(AX-V6L), 6,0 kVA(AX-V16) Trọng lƣợng 80 kg (V6) Kính thƣớc 558mm(D) x 503mm(R) x 865mm(C) * Nguồn hàn kỹ thuật số DM350 hình 3.13 + Nguồn hàn kỹ thuật số hoàn toàn + Giảm bắn toé nhờ điều khiển cảm kháng điện tử số, cải thiện chất lƣợng hàn + Phù hợp với nhiều phƣơng pháp hàn + Bộ cấp dây Puli kết hợp với mã hoá tạo tốc độ cấp dây ổn định, hiệu cấp dây cao + Dễ dàng thay đổi phần mềm để hàn tay đồng với Robot + Cải thiện việc gây hồ quang chức khởi động turbo chống dính dây kỹ thuật số GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 73 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội * Các thiết bị phụ trợ: Ngoài thiết bị mà Robot cần có đƣợc trang bị thêm số thiết bị phụ trợ khác nhƣ: Công tắc nguồn, bảng dạy, hộp thao tác,cơ cấu cấp dây Hình 3.13: Nguồn hàn kỹ thuật số DM350 3.2 Tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot AX-V6 3.2.1 Thiết kế đồ gá mỏ hàn TIG tự động Robot lỗФ10 Người vẽ Người vẽ Nguyễn Hải Duy Kiểm tra ĐỒ GÁ MỎ HÀN TIG TỰ ĐỘNG Bùi Văn Hạnh Trường Đại học bách khoa Hà Nội 1:1 THÉP CT3 Hình 3.14: Bản vẽ kỹ thuật đồ gá mỏ hàn TIG tự động * Yêu cầu đồ gá: - Đơn giản, gọn nhẹ - Có tính động cao, tuổi thọ cao GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 74 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Đảm bảo cứng vững, chắn, kẹp chặt đƣợc mỏ hàn, không rung lắc hoạt động - Dễ chế tạo, dễ gá lắp, dễ vận hành - Đảm bảo tính thẩm mỹ cao Để đạt yêu cầu đặt tác giả tiến hành nghiên cứu thực tế, tìm hiểu loại vật liệu dạng liên kết chi tiết lại với Từ điều kiện ta thấy có nhiều loại vật liệu đáp ứng đƣợc nhu cầu kết cấu Từ kết khảo sát thực tế tác giả định chọn vật liệu chế tạo đồ gá mỏ hàn TIG tự động cấp dây thép bon CT3 dạng Kết cấu đồ gá gồm phần: - Phần mã đƣợc chế tạo từ thép CT3 dạng có kích thƣớc 100x40x4, mã đƣợc khoan lỗ Ф10 để bắt vào đầu trục Robot mối ghép bulôngđai ốc Vị trí lỗ khoan kích thƣớc mã nhƣ hình 3.14 - Phần kẹp mỏ hàn TIG tự động đƣợc chế tạo từ thép CT3 dạng ống trụ có đƣờng kính 25mm, đƣờng kính 19mm, chiều dày 3mm, chiều dài 40mm Ống trụ đƣợc hàn chặt vào mã nhƣ hình 3.14 Trên ống trụ có khoan lỗ Ф5 để định vị chặt mỏ hàn TIG tự động GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 75 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.2.2 Kết nối máy hàn, cấp dây robot [6,8,9] * Sơ đồ kết nối Khối cấp nguồn Máy hàn ACCUTIG 300P u K 1l u uô l ln ô ôg n ng B 1: ùi V Đ ăn Ồ H N ạn hG g Khối Rơle Robot AX-V6 Hình 3.15: Sơ đồ kết nối máy hàn, cấp dây Robot Kết nối robot hàn AX-V6 với cấp dây máy hàn TIG ACCUTIG 300P thông qua khối rơ le robot Output khối rơ le nối với tiếp điểm cò hàn TS máy hàn ACCUTIG 300P, output nối với mạch điều khiển động cấp dây hình 3.15 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 76 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội CHƢƠNG IV: CHẾ TẠO VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM 4.1 Chế tạo kết nối 4.1.1 Chế tạo cấu kẹp chặt Sau nghiên cứu vẽ, cấu đƣợc chế tạo kích thƣớc nhƣ vẽ, cấu đƣợc mài, dũa hết bavia sơn màu ghi Sản phẩm sau chế tạo có hình dạng nhƣ hình 4.1: Hình 4.1: Kết cấu kẹp chặt sau chế tạo 4.1.2 Chế tạo kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây - Ống trụ: Đƣợc chế tạo từ đồng có chiều dài ống 60mm, đƣờng kính ống Ф12, đƣờng kính ống Ф5 Ở hai đầu ống đƣợc taro ren ngoài, đầu đƣợc nối với ống mềm mối ghép ren, đầu lại nối với ống cong Trên thân ống đƣợc gia công phần dạng đai ốc để thuận tiện cho trình lắp ráp kết nối với cấu khác nhƣ hình 4.2 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 77 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.2: Ống trụ - Ống cong: Đƣợc chế tạo từ đồng thau có chiều dài 60mm, đƣờng kính ống Ф8, đƣờng kính ống Ф5, đầu có hạ bậc để lắp ráp với ống trụ mối ghép ren, đầu lại đƣợc taro ren M6 để kết nối với pép tiếp xúc mỏ hàn Phần ống cong đƣợc uốn cong với bán kính phù hợp để dây hàn đƣợc đƣa vào vùng hàn thuận lợi, liên tục mà không bị ngắt quãng Cấu tạo ống cong hình 4.3 Hình 4.3: Ống cong - Pép tiếp xúc dây hàn: Đây cấu tiếp xúc gần với nguồn nhiệt hồ quang, làm nhiệm vụ dẫn hƣớng cho dây hàn vào vũng hàn đƣợc chế tạo từ đồng Hình dạng kích thƣớc pép tiếp xúc nhƣ hình 4.4 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 78 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.4: Pép tiếp xúc dây hàn Pép tiếp xúc dây hàn có đƣờng kính Ф9, chiều dài 45mm, đầu đƣợc taro ren M6 để kết nối với ống cong Tùy thuộc vào loại đƣờng kính dây hàn để lựa chọn pép tiếp xúc có đƣờng kính khác Cụ thể tiến hành nghiên cứu thiết kế cấu cấp dây tự động cho máy hàn TIG tác giả chọn đƣờng kính dây hàn 1,0mm, nên pép tiếp xúc mỏ hàn mà tác giả lựa chọn có đƣờng kính lỗ Ф =1,0mm Cơ cấu dẫn hƣớng dây hàn cho mỏ hàn TIG tự động đƣợc luồn hệ thống ruột gà từ cấu cấp dây hàn đến vị trí pép tiếp xúc dây hàn, đƣợc nối với ống mềm mối ghép ren, bên ruột gà ống mềm chịu nhiệt bảo vệ Toàn cấu đƣợc kẹp chặt cấu kẹp chặt gắn mỏ hàn TIG đƣợc điều chỉnh khoảng cách nhƣ góc độ phù hợp đến vị trí mỏ hàn Kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây nhƣ hình 4.5 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 79 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.5: Kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây 4.1.3 Chế tạo đồ gá mỏ hàn TIG tự động Sau nghiên cứu vẽ, đồ gá mỏ hàn TIG đƣợc chế tạo kích thƣớc nhƣ vẽ, đồ gá đƣợc mài, dũa hết bavia sơn màu ghi Sản phẩm sau chế tạo có hình dạng nhƣ hình 4.6: Hình 4.6: Đồ gá mỏ hàn TIG tự động 4.1.4 Kết nối mạch điều khiển tốc độ cấp dây tự động a Chuẩn bị - Nguồn chiều 24V-2A - Động chiều DC 24V, 7,6A, 110W - Bộ cấp dây CMXL-2320 hãng OTC - DAIHEN - Bộ điều khiển tốc độ động chiều DK20, DC9-60V GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 80 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội b Kết nối mạch điều khiển Từ sơ đồ mạch điều khiển điện tổng thể ta tiến hành kết nối dây màu đỏ điều khiển IN (+) đƣợc nối với dƣơng nguồn 24V (+), dây màu vàng điều khiển IN (-) đƣợc nối với âm nguồn 24V (-) Dây màu xanh OUT (+) điều khiển đƣợc nối với dây màu đen động chiều, dây màu trắng điều khiển đƣợc nối với dây màu đỏ động chiều Sơ đồ kết nối nhƣ hình 4.7: Hình 4.7: Mạch điều khiển tốc độ cấp dây tự động 4.1.5 Kết nối máy hàn, cấp dây Robot Từ sơ đồ kết nối máy hàn, cấp dây Robot (hình 3.15) ta tiến hành kết nối chân OUT khối Rơle Robot với chân (1) CON2 máy hàn TIG Nối chân (2) CON2 máy hàn TIG với tiếp điểm (1) khóa K điều khiển cấp dây Tiếp điểm (2) khóa K điều khiển cấp dây đƣợc kết nối với OUT khối Rơle Robot Để dây hàn mỏ hàn cách tự động ta kết nối cổng COM1 khối Rơle Robot với tiếp điểm (1) khóa K điều khiển vào chân (2) CON2 máy hàn ACCUTIG 300P GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 81 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kết cấu mỏ hàn TIG tự động cấp dây đƣợc kẹp chặt đồ gá đƣợc gá chặt tay máy Robot AX-V6 hệ thống bulông-đai ốc nhƣ hình 4.8: Hình 4.8: Kết nối máy hàn, cấp dây Robot AX-V6 4.2 Chạy thử nghiệm hệ thống mỏ hàn TIG tự động cấp dây máy hàn ACCUTIG 300P Robot AX-V6 Quá trình chạy thử nghiệm hệ thống mỏ hàn TIG tự động cấp dây đƣợc thực máy hàn ACCUTIG 300P Robot AX-V6, hàn liên kết hàn giáp mối, liên kết hàn chữ T, vật liệu chế tạo liên kết thép CT3 với loại chiều dày vật liệu 3mm 4mm có kích thƣớc 200x40x4 200x100x3 * Đối với mối hàn giáp mối: Sau đặt chế độ hàn, giữ góc độ mỏ hàn, tiến hành gây hồ quang nung nóng điểm bắt đầu đƣờng hàn đến trạng thái chảy, dẻo Sau điều chỉnh cho dây hàn mỏ hàn với vận tốc phù hợp tiến hành dao động mỏ hàn theo hình GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 82 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cƣa bắt đầu hàn đến hết đƣờng hàn Sản phẩm mối hàn sau hàn giáp mối nhƣ hình 4.9 Hình 4.9: Mối hàn giáp mối sau hàn * Đối với mối hàn ghép góc chữ T Hình 4.10: Mối hàn góc chữ T sau hàn * Đánh giá chất lƣợng mối hàn với tiêu chí ngoại dạng khách quan tác giả nhận thấy: - Các mối hàn đồng chiều rộng - Các mối hàn không bị ngậm xỉ rỗ khí bề mặt - Các mối hàn không bị cháy chân - Bề mặt mối hàn giáp mối không cao - Các mối hàn góc không bị lồi lõm GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 83 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau hoàn thành luận văn, chế tạo chạy thành công cấu cấp dây tự động cho mỏ hàn TIG tự động cấp dây tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot hàn hồ quang AX-V6 hãng OTC - DAIHEN Qua trình thực tác giả rút số kết luận đồng thời xin có số kiến nghị sau: Kết luận - Tác giả phân tích phƣơng án từ lựa chọn cách hợp lý để thiết kế cấp dây tự động cho mỏ hàn TIG, bao gồm cấu kẹp chặt, cấu dẫn hƣớng dây hàn hệ thống điều khiển - Hệ thống hàn TIG tự động cấp dây tác giả thiết kế đảm bảo độ cứng vững, độ bền dễ lắp ráp vận hành - Cơ cấu cấp dây cho mỏ hàn TIG tự động đƣợc thiết kế với hình dáng kích thƣớc hợp lý, vật liệu chế tạo đơn giản đảm bảo yêu cầu trình vận hành, sử dụng - Bộ cấp nguồn điện cho động tác giả chọn loại động chiều liền hộp giảm tốc, giải pháp đơn giản mang tính kinh tế cao, phù hợp với điều kiện nƣớc ta - Bộ điều khiển sử dụng cho phép kết nối hệ thống máy hàn-bộ cấp dây Robot AX-V6 cách linh hoạt xác - Quá trình chạy thử nghiệm đƣợc thực với máy hàn ACCUTIG 300P thu đƣợc kết tốt, đảm bảo tính chích xác trình thiết kế chế tạo - Kết luận văn đáp ứng đƣợc yêu cầu tự động hóa hoàn toàn trình hàn TIG, điều cần thiết nƣớc ta Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu để tự động hóa hoàn toàn trình hàn TIG Robot sử dụng phần mềm điều khiển - Làm thực nghiệm robot AX-V6 để hiệu chỉnh thông số điều khiển ứng dụng vào thực tế sản xuất GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 84 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Cần có thời gian làm thực nghiệm nhiều để hiệu chỉnh thông số cho tối ƣu Trong thực luận văn tận tâm, tận chí nhƣng kết nghiên cứu tác giả số hạn chế sau: - Khi nghiên cứu tính toán tác giả chƣa có điều kiện nghiên cứu nhiều loại thiết bị hàn TIG nhiều hệ thống Robot hàn khác - Thiết bị đƣợc chạy thử nghiệm máy hàn ACCUTIG 300P tích hợp đƣợc hệ thống robot hàn AX - V6 thông số kỹ thuật đƣợc hiệu chỉnh chƣa thực tối ƣu GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy Luận văn Thạc sỹ 85 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy - tập 1, NXB KHKT, Hà Nội 2004 [2] GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc (2006) Robot Công Nghiệp, nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật [3] TS Phạm Đăng Phƣớc (2007) Robot Công Nghiệp, Nhà xuất Xây Dựng [4] TS Vũ Huy Lân, TS Bùi Văn Hạnh; Vật liệu hàn - NXB Bách Khoa [5] DAIHEN Corporation Welding Products Division, Manual For Digital Inverter DT 300P, Japan 2008 [6] DAIHEN Corporation Welding Products Division, Manual For Wire feeder CM-7471, Japan 2004 [7] Trần Văn Địch, Đồ gá khí tự động hóa, NXB KHKT, Hà Nội 2005 [8] Hƣớng dẫn vận hành máy hàn TIG ACCUTIG 300P MODEL: AEP-300 [9] OTC - DAIHEN Welding & Handling Robot [10] Hƣớng dẫn vận hành Robot ALMEGA AX-V6 GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải Duy ... tài sâu nghiên cứu, thiết kế thành công hệ thống hàn TIG tự động cấp dây với nguồn hàn TIG Tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot từ thiết kế hoàn chỉnh hệ thống hàn TIG tự động Robot. .. PGS.TS Bùi Văn Hạnh tác giả thực luận văn với tên sau: Nghiên cứu tự động hóa trình hàn TIG robot “Research on automation of TIG welding by robot GVHD: PGS.TS: Bùi Văn Hạnh Học viên: Nguyễn Hải... thiết bị hàn TIG [5,6,8] 55 3.1.2 Lựa chọn Robot hàn [2,3,9] 60 3.2 Tích hợp hệ thống hàn TIG tự động cấp dây Robot AX-V6 .73 3.2.1 Thiết kế đồ gá mỏ hàn TIG tự động Robot