Quy trình hàn tự động, bán tự động, phân đoạn - tổng đoạn

Quy trình hàn tự động, bán tự động, phân đoạn - tổng đoạn

tổng công ty công nghiệp tàu thủy việt nam công ty côngnghiệp tàu thủy nam triệu

báo cáo tổng kết chuyên đề

quy trình hàn tự động, bán tự động phân đoạn – tổng quan

Mô tả công nghệ hμn tự động, bán tự động phân đoạn- tổng đoạn tμu thuỷ

Lĩnh vực giải phỏp hữu ớch được đề cập

Giải phỏp hữu ớch đề cập đến cụng nghệ hàn tự động, bỏn tự động phõn đoạn - tổng

đoạn của tàu thuỷ

Tỡnh trạng k ỹ thuật

Việc hàn cỏc phõn đoạn, tổng đoạn hầu hết bằng mỏy hàn tay, cũn việc ỏp dụng mỏy hàn tự động trong lớp khớ bảo vệ CO2 và bỏn tự động 02 phớa chỉ được ỏp dụng ở một số nhà mỏy lớn nhưng chiếm tỷ lệ thấp trong sản phẩm, thiết bị cũn lạc hậu, khụng đồng bộ

Những tồn tại núi trờn là nguyờn nhõn chủ yếu làm cho năng suất lao động thấp, chất lượng sản phẩm khụng cao và hạn chế năng lực của cỏc nhà mỏy để đỏp ứng nhu cầu ngày càng cao của cỏc chủ tàu trong nước và cản trở quỏ trỡnh tham gia thị trường đúng tàu quốc tế của ngành cụng nghiệp đúng tàu Việt nam trờn con đương phỏt triển

Để ngành cụng nghiệp tàu thuỷ cú những bước chuẩn bị cần thiết trong quỏ trỡnh hội

nhập Quốc tế thỡ việc ỏp dụng cụng nghệ tự động trong hàn vỏ tàu thuỷ cỡ lớn là rất cần thiết vỡ:

+ Đỏp ứng tốt cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật và chất lượng khi tiến hành chế tạo cỏc tàu thuỷ cỡ lớn

+ Rỳt ngắn được thời gian chế tạo, hạ giỏ thành sản phẩm, đỏp ứng cho nhu cầu phỏt triển của đội tàu trong nước, tiến tới tăng tỷ lệ xuất khẩu của ngành cụng nghiệp tàu thuỷ nước ta

Bản chất kỹ thuật

Việc hoàn thiện và ỏp dụng cỏc cụng nghệ hàn tự động, bỏn tự động mang lại hiệu quả

thực sự, thể hiện dưới cỏc phương diện: kinh tế-xó hội, khoa học-cụng nghệ:

- Nõng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất lao động, giảm thời gian giao tàu và hạ giỏ thành sản phẩm, đỏp ứng tốt hơn nhu cầu ngày càng tăng của khỏch hàng trong và ngoài nước Vỡ vậy, Cụng ty phỏt huy được tối đa năng suất của cỏc thiết bị cụng nghệ, tăng số đầu phương tiện đúng mới, và do đú sẽ tăng sản lượng và doanh thu hàng năm, cải thiện điều kiện làm việc và đời sống của người lao động

- Nhờ việc ỏp dụng cụng nghệ tự động hoỏ, quỏ trỡnh thiết kế và đúng tàu trở thành một quỏ trỡnh liờn tục- đõy là một sự đổi mới cụng nghệ quan trọng trong sự nghiệp cụng nghiệp hoỏ, hiện đại hoỏ ngành đúng tàu đó và đang được triển khai tại nhiều cỏc nhà mỏy

đúng tàu trờn cả nước

- Việc triển khai ỏp dụng cụng nghệ này gúp phần làm thay đổi bộ mặt cụng nghệ và chất lượng sản phẩm của Cụng ty theo hướng quốc tế hoỏ, là cơ hội để đội ngũ cỏn bộ kỹ sư của Cụng ty tiếp cận, làm chủ và đưa cụng nghệ tiờn tiến, hiện đại vào sản xuất và qua

đú nõng cao trỡnh độ kỹ thuật và quản lý

Mụ tả chi tiết sỏng chế

Công nghệ hàn tự động, bán tự động phân đoạn - tổng đoạn 1- Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hồ quang chìm, là quá trình hàn nóng chảy

mà hồ quang cháy giữa dây hàn ( điện cực hàn ) và vật hàn dưới tác dụng của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn được đẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ chảy của nó

Theo độ dịch chuyển của nguồn nhiệt (Hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể được tự động được cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và chuyển động hồ quang theo trục mối hàn Trường hợp này được gọi là “Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”

Nếu chỉ tự động hoá khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn được thao tác bằng tay thì gọi là “Hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”

- Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn)

- Hồ quang được bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt, hại da thợ hàn Lượng khói, khí độc sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay

- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn

1.1.3 Phạm vi ứng dụng

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cơ khí, chế tạo đặc biệt trong đóng mới vỏ tàu thuỷ như: Các kết cấu dạng tấm vỏ có kích thước lớn các dầm có khẩu độ lớn và chiều cao, các bồn, két

Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ đạo không phức tạp

Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn đước các chi tiết có chiều dài từ vài mm đến hàng trăm mm

1.2 Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ 1.2.1 Thực chất và đặc điểm

Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình nóng chảy trong đó nguồn điện hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điểm cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn

Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của oxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp khí

Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) không tác dụng với kim

tác dụng chiếm chỗ đẩy không khí ra khỏi vùng hàn và hạn chế tác dụng xấu của nó Khi điện cực được cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn được thao tác bằng tay thì gọi là “Hàn hồ quang tự động trong môi trường khí bảo vệ”

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (Ar + He) gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas)

Phương pháp hàn MAG dược phát triển rộng rãi do có nhiều ưu điểm

lần so với hàn hồ quang bằng tay

tiến hành ở mọi vị trí trong không gian

- Chất lượng hàn cao, sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc độ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay

- Dây hàn: Trong hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn, đồng thời đóng vai trò điện cực dẫn điện, gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang Dây hàn thường có hàm lượng các bon không quá 0,12% nếu hàm lượng các bon cao dễ làm giảm tính dẻo và đẩy khả năng xuất hiện vết nứt trong mối hàn Đường kính dây hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc từ 1,6-6mm còn đối với hàn hồ quang bán tự động là 0,8-2mm

- Thuốc hàn: có tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn định hồ quang, khử ỗy, hợp kim hoá kim loại mối hàn và bảo đảm liên kết có hình dạng tốt, xỉ hàn dễ bong

2.1.2 Thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

- Thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ rất đa dạng song hầu hết chủng loại rất giống nhau về nguyên lý cấu tạo và một số cơ cấu bộ phận chính cụ thể là:

- Cơ cấu cấp dây hàn và bộ điều khiển để gây hồ quang và ổn định hồ quang (đầu hàn) - Cơ cấu dịch chuyển đầu hàn dọc theo trục mối hàn, hay tạo ra các chuyển động tương đối của chi tiết hàn so với đầu hàn

- Bộ phận cấp và thu thuốc hàn

- Nguồn điện hàn và các thiết bị điều khiển quá trình hàn tuỳ theo loại thiết bị cụ thể các cơ cấu này là có thể bố trí thành một khối hoặc các khối độc lập

Đối với những máy hàn tự động dưới lớp thuốc ảo vệ tì đầu hàn được thay bằng mỏ hàn hay súng hàn nhỏ gọn dễ điều khiển bằng tay Cơ cấu dây có thể bố trí rời hoặc dùng một khối trong nguồn hàn với các cơ cấu khác

Nguồn điện hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ phải có hệ số làm việc liên tục 100% và có phạm vi điều khiển dòng điện rộng từ vài trăm m đến vài nghìn am pe

2-2 Vật liệu và thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ: 2.2.1 Vật liệu hàn

Dây hàn: khi hàn trong môi trường khí bảo vệ sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như các tính chất yêu cầu của mối hàn được thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn

Do vậy những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng và chất lượng dây hàn khi hàn MAG đường kính dây hàn từ 0,8 - 2,4mm Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn Cần chú ý đến phương pháp bảo quản cất giữ và biện pháp làm sạch dây hàn, nếu dây hàn bị rỉ hoặc bẩn Một trong những cách để giải quyết là sử dụng dây có bọc mạ đồng

- Khí bảo vệ

Khi Ar tinh khiết (~100%) thường được dùng hàn để hàn các liên kết có kích thước lớn các vật liệu có tính giãn nở nhiệt cao như A1, Mg, Cu… khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối hàn sẽ lớn hơn so với khi dùng các khí khác Vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50+80%) He do khí He có trọng lượng riêng nhỏ hơn khí Ar mà lưu lượng khí Ar dùng cần thấp hơn so với khí He

rộng rãi để hàn thép có các bon trung bình do giá thành thấp, mối hàn ổn định cơ tính của

toé kim loại lỏng

2-2-2 Thiết bị hàn

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ bao gồm: nguồn điện hàn cơ cấu cấp dây hàn tự động mỏ hàn hay súng hàn đi cùng

các đường ống dẫn khí, dẫn dây hàn và cáp điện, chai chứa khí bảo vệ kèm theo bộ đồng hồ lưu lượng kế và van khí

Nguồn điện hàn thông thường là nguồn điện một chiều DC Nguồn điện xoay chiều không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ phân cực nguồn làm cho hồ quang không ổn định

Đặc tính ngoài của nguồn điện hàn thông thường là đặc tính cứng (điện áp không ổn) điều này được dùng với tốc độ cấp dây hàn không đổi, cho phép điều chỉnh tự động chiều dài hồ quang

Mỏ hàn (súng hàn) bao gồm bép tiếp điện để chuyển dòng điện hàn đến dây hàn, đường dẫn khí và chạy khí để hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang bộ phận làm nguội có thể bằng khí hoặc nước tuần hoàn, công tắc đóng ngắt đồng bộ dòng điện hàn và dòng khí bảo vệ.

3 Quy trình hàn tự động và bán tự động phân đoạn tổng đoạn 3.1 *Lưu đồ quy trình:

Dầm Khun

c) Mối hàn có chiều dài lớn hơn 1000mm được coi là mối hàn dài.Với mối hàn dài cũng được hàn từ giữa ra hai phía nhưng theo phương pháp ngắt bậc ngược và sử dụng hai công nhân cùng một lúc

3.3 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình chế tạo hệ dầm vỏ tàu

- Các kết cấu dầm trong thân tàu mặt cắt ngang thường có dạng C,I,T,L.v.v Nhưng chủ yếu là dạng kết cấu chữ T gồm một tấm thành liên kết với tấm cánh bằng mối hàn góc.Với mối hàn này có thể dễ dàng sử dụng HBTĐ và HTĐ

a) Hàn BTĐ :

- Do mối hàn ở một phía của đường trọng tâm nên ngoài biến dạng góc, co dọc sẽ sinh ra biến dạng do uốn cho nên cần có những biện pháp chống biến dạng như tạo độ võng đàn hồi theo hướng ngược,ứng dụng biến dạng dẻo sơ bộ, kẹp chặt dầm trước khi hàn.v.v.Các phương pháp dưới gây nội ứng suất lớn và rất phức tạp trong việc bố trí thiết bị.Thông thường người ta ứng dụng phương pháp hàn ngắt bậc.(Mục 5.2)

*Trình tự hàn BTĐ mối hàn góc dầm T với hai người

Công nhân 2

3

- Kết cấu dạng này rất thích hợp cho hàn tự động vì đa số các mối hàn có đường hàn dài và thẳng.Khi hàn có thể hàn một máy tự động ở tư thế “lòng thuyền” , hàn đồng thời hai máy hoặc hệ thống hàn hai mỏ hai bên ở tư thế tấm thành thẳng đứng -Với dầm có độ cong thì cũng có thể hàn tự động bằng máy hàn tự động chạy ray mềm nhưng năng suất thấp

3.4 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình chế tạo hệ khung vỏ tàu

-Khung là một cụm chi tiết thường được cấu tạo từ một chi tiết tấm,dầm cong hoặc thẳng liên kết với nhau.Các mối hàn có chiều dài không lớn do đó gây biến dạng không đáng kể

-Do các mối hàn khung ngắn có độ khúc khuỷu nên chủ yếu áp dụng hàn BTĐ.Đặc biệt có loại khung kín được làm từ thép tấm khoét giữa và hàn gắn các tấm viền vào mép trong của khung do biến dạng co dọc theo đường hàn làm cho khung nén dễ làm mất ổn định và khung bị xoắn.Trường hợp này khi hàn có thể kẹp chặt khung trên bệ công nghệ gá lắp hoặc áp dụng phương pháp hàn ngắt bậc

3.5 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình chế tạo cụm chi tiết tấm vỏ

- Trong kết cấu cụm chi tiết tấm đóng vai trò rất quan trọng,nó được cấu tạo từ một số chi tiết tấm liên kết với nhau.Tuỳ từng vị trí mà kích thước và hình dạng rất khác nhau

- Khi mối hàn giữa các tấm đặt theo đường theo đường thẳng thì dễ dàng áp dụng hàn tự động.Khi các mối hàn trên cụm chi tiết tấm được đặt theo kiểu phân tán thì các đường hàn ngang ngắn được hàn BTĐ riêng biệt theo phương pháp ngắt bậc ngược,sau đó các đường hàn dọc sẽ được hàn tự động từ giữa ra hai phía

*Trình tự hàn TĐ tấm vỏ: *Trình tự hàn TĐ và BTĐ tấm vỏ:

*Trình tự hàn BTĐ tấm vỏ(hai người):

11 '

3 '7 '7

5 '5

6 '4

4 '2

2 '

3.6 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình chế tạo phân đoạn

-Phân đoạn trong đóng tàu được chế tạo từ các cụm chi tiết dầm,tấm vỏ có thể chia làm ba loại chính:

+Phân đoạn thẳng: Là phân đoạn có chiều cao bộ khung nhỏ như vách ngăn boong,phần mạn thẳng,vách két,vách hầm xích.v.v

+Phân đoạn mạn phẳng: Là phân đoạn với chiều cao bộ khung tương đối cao như phân đoạn đáy đơn với hệ thống đà ngang và dầm dọc,phân đoạn mạn buồng máy với sườn khoẻ dầm dọc.v.v

+Phân đoạn mạn khối có kích thước tương đối lớn theo cả ba chiều,chu vi tạo thành khối như phân đoạn đáy đôi, phân đoạn mũi lái,phân đoạn cabin lầu lái,phân đoạn két.v.v a) Hàn BTD và TĐ với phân đoạn thẳng

- Với phân đoạn thẳng các đường hàn nối tôn được thực hiện như hàn cụm chi tiết tấm - Nếu phân đoạn thẳng chỉ có một loại cơ cấu theo một hướng thì khi hàn cơ cấu với tôn có thể áp dụng hàn tự động một mỏ hàn hoặc hai mỏ hàn và hàn từ giữa ra hai phía

*Trình tự hàn BTĐ cơ cấu nhóm I phân đoạn thẳng với hai người hàn đối xứng

1 8 '

1 7'4 '

3'6 '

8 '

5 '

7 '9 '1 0 '

12 '

1 1 '1 4'

1 6'

1 3'

1 5'1 7

1 8

6101 4

1 51 6

1 11 2

3

*Trình tự hàn TĐ cơ cấu nhóm I phân đoạn thẳng

- Nếu phân đoạn có cả cơ cấu dọc và cơ cấu ngang thì phải phân nhóm cơ cấu,nhóm I cơ cấu có đường hàn dài,liên tục và có số lượng lớn hơn thì áp dụng hàn tự động còn nhóm II cơ cấu còn lại áp dụng hàn bán tự động với cơ cấu và với tôn

3 6

Cơ cấu nhóm II

Cơ cấu nhóm I

*Tr×nh tù hµn c¬ cÊu víi t«n theo ph−¬ng ph¸p hµn vµnh khuyªn

3

1 2 3

- Khi áp dụng hàn TĐ thì hàn cơ cấu chính và liên tục bằng hàn TĐ sau đó đặt các cơ cấu còn lại hàn BTĐ với tôn rồi mới hàn với cơ cấu

c) Hàn BTD và TĐ với phân đoạn khối

- Việc hàn phân đoạn khối được áp dụng tương tự như phân đoạn thẳng và phân đoạn phẳng

- Với các phân đoạn có độ cong lớn như phân đoạn mũi lái thì phải áp dụng hàn BTĐ và theo phương pháp thứ tự ô

- Khi lắp phân đoạn hay cụm tấm cuối cùng tạo khối kín thì phải hàn BTĐ các đường hàn nối và hàn từ giữa ra

*Chú ý: Khi hàn các phân đoạn đường nối của cơ cấu với tôn, tôn với tôn nên để lại một khoảng 200-250 ở mép ngoài phân đoạn, khi đấu ghép mới hàn

3.7 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình chế tạo tổng đoạn

- Tổng đoạn trong đóng tàu thường được chia bằng các mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng dọc tâm.Tổng đoạn thường được chế tạo từ việc đấu lắp các phân đoạn,cụm chi tiết với nhau.v.v.Đường hàn nối chủ yếu là mối nối tôn và một ít mối nối cơ cấu

*Trình tự hàn BTĐ phân đoạn mạn và phân đoạn đáy tạo tổng đoạn

- Khi hàn tổng đoạn bằng BTĐ thì phải hàn nối cơ cấu trước sau đó hàn hàn cơ cấu với tôn đoạn còn lại cuối cùng mới hàn đường nối tôn với tôn và hàn theo phương pháp ngắt bậc ngược tư giữa ra

3.8 Hàn tự động và bán tự động trong quá trình đấu tổng đoạn

- Khi hàn đấu các tổng đoạn các đường hàn dạng của mặt cắt ngang thân tàu tại vị trí nối và thường có chu vi khép kín do vậy khi hàn phải tuân theo trình tự sau: Với phân đoạn boong hàn từ hai mạn vào tâm tàu,với phân đoạn mạn và đáy hàn từ hai phía về trục trung hoà

- Khi áp dụng hàn BTĐ thì hàn đường nối cơ cấu trước sau đó hàn đường nối tôn theo phương pháp ngắt bậc ngược