Để đảm bảo đạt được mối hàn có chất lượng cần thiết, cần chọn đúng các thông số chế độ hàn và điều kiện hàn. Trong quá trình hàn cần đảm bảo sự ổn định của các thông số đã đặt trước. Khi hàn tự động , thiết bị tự giữ nguyên các thông số đã đặt trước. Các thông số quan trọng cần đặt của chế độ hàn là cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, tốc độ hàn, tầm với điện cực,.v.v. Việc lựa chọn thông số hàn có thể lựa chọn bằng cách tra theo bảng.
Bảng 3.7: Chế độ hàn tự động liên kết hàn góc trong môi trường khí bảo vệ Ar.
Chiều dày chi tiết Đƣờng kính dây hàn (mm) Số lớp hàn Dòng điện hàn Ih (A) Điện áp hàn Uh (V) Tốc độ hàn (m/h) Tầm với điện cực (mm) Lƣu lƣợng khí (l/ph) 1.5 1.2 1 60÷80 16÷18 16÷20 6÷10 15÷20 3.0 1.2 1 100÷120 19÷21 16÷20 6÷10 15÷20 6.0 1.2÷1.6 1 150÷180 20÷23 16÷20 6÷10 20 3.5 Gá lắp và hàn đính
Để gá lắp các chi tiết của ống xả cần có đồ gá kẹp và định tâm. Các chi tiết dạng ống và đĩa có sự đồng tâm.
81
Hình 3.5.1: Hàn đính chi tiết 2 và chi tiết 3
Đặt và gá các chi tiết theo kích thước bản vẽ lắp. Kẹp chặt và tiến hành hàn đính tại các vị trí như hình 3.5.1. Ở mỗi vị trí hàn 2 điểm đối diện nhau.
Phần vỏ và nắp được lắp vào với chi tiết số 2 và số 3 để hàn đính với nhau. Phần nắp được lắp vào với chi tiếp 2 và chi tiết 3 sau khi đã hàn đính với nhau theo đúng kích thước bản vẽ.
Hàn đính đảm bảo các yêu cầu: - Độ đồng tâm giữa các chi tiết
- Độ đồng thẳng: các chi tiết đảm bảo tính thẳng với nhau. - Độ vuông góc: các chi tiết hàn ở chỗ cần hàn phải vuông góc.
- Khe hở lắp ghép giữa các vật hàn cần phải đều trên suốt chiều dài mối hàn. - Các kích thước được giữ nguyên sau khi đính xong.
82 - Chiều dài mối đính L= ( 2 ÷ 3 ) mm
YÊU CẦU KĨ THUẬT:
- Độ vuông góc sai số nhỏ nhất để lắp ráp được các chi tiết.
- Sai lệch vị trí giữa các chi tiết là nhỏ nhất ( cho phép 1mm) để đảm bảo khả năng làm việc của Rôbốt trong quá trình bắt điểm hàn.
3.6 Xây dựng quy trình hàn
Bước 1: Chuẩn bị các chi tiết theo bản vẽ thiết kế
Các chi tiết được chuẩn bị theo đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật.
Bước 2: Gá đính các chi tiết
Đảm bảo theo đúng kích thước bản vẽ và đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật.
Bước 3: Lập trình hàn với Rôbốt cho các chi tiết
- Hàn chi tiết 2 và chi tiết 3
- Hàn cụm chi tiết 2,3 với vỏ và nắp
83
WPS ID No.
X X
hoặc
Số nhận dạng
Tên đơn vị Lần sửa đổi Ngày Bởi
Loại quá trình hàn Ngƣời duyệt Ngày
Biên bản PQR đi kèm số Hàn - Tay Bán tự động
Máy X Tự động ×
LIÊN KẾT HÀN TƢ THẾ HÀN
Loại Hàn một phía X Hàn cả hai phía Mối hàn giáp mối Mối hàn góc
Lót đáy: Có Không X Hƣớng hàn đứng: Dƣới lên _ Trên xuống _
Vật liệu lót đáy
Khe đáy Mặt đáy ĐẶC TRƢNG ĐIỆN
Góc rãnh hàn Bán kính (J-U) Dạng dịch chuyển (GMAW) Ngắn mạch _ Giọt lớn
Khoét đáy: Có Không X Tia dọc trục Xung
Phƣơng pháp khoét đáy Dòng: Xoay chiều Cực thuận Cực nghịch X
Loại dòng khác
KIM LOẠI CƠ BẢN Điện cực vonfram (GTAW):
Tiêu chuẩn vật liệu Cỡ Loại
Mác hoặc cấp
Chiều dày: Giáp mối Góc KỸ THUẬT HÀN
Đƣờng kính (ống) Hàn thẳng hay dao động ngang
VẬT LIỆU HÀN KIM LOẠI Số lƣợng điện cực
Tiêu chuẩn vật liệu Khẩu độ điện cực:
Phân loại vật liệu Dọc
Ngang
BẢO VỆ Góc nghiêng
Thuốc hàn Khoảng cách Ống tiếp xúc - Vật hàn
Thuốc hàn - Dây hàn loại: Rèn đƣờng hàn
Khí hàn Tỷ lệ Làm sạch giữa các đƣờng hàn
Lƣu lƣợng Cỡ chụp khí
NHIỆT LUYỆN SAU KHI HÀN
NUNG NÓNG SƠ BỘ Nhiệt độ
Nhiệt độ nung nóng, min. Thời gian
Nhiệt độ giữa các lƣợt hàn, min./max.
QUY TRÌNH HÀN Đƣờng hàn Loại Điện cực Dòng điện hàn
(Lớp hàn) quá Loại Đƣờng Loại dòng Ampe/Tốc Vôn Tốc độ hàn Vẽ phác liên kết trình kính & Cực hàn độ cấp dây
1 GMAW AISI409Nb 1.2mm Cực nghịch 757A 45cm/min
Rô bốt % 15%
10%
PHÊ CHUẨN SƠ BỘ PHÊ CHUẨN BẰNG KIỂM TRA
BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN (WPS)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : CÔNG NGHỆ HÀN
BỘ MÔN HÀN VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI. Phòng 306, Nhà C1. Số 1, đường Đại Cồ Việt, Hà Nội
Telephone (84-4) 869-2204 Fax (84-4)-868-0585; Email: bmhan@mail.hust.edu.vn Website: http://www.hust.edu.vn - Không
THEO TIÊU CHUẨN AWS D1.1 - HÀN THÉP KẾT CẤU
BIÊN BẢN PHÊ CHUẨN QUY TRÌNH HÀN (PQR)
6-8mm 45 Không Không - AISI 409Nb 0 Ar 15l/p - 42mm Hàn thẳng AISI
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
GMAW-01 0 1 30/07/2013 2F Lớp 11BCNH.KH GMAW Phê chuẩn sơ bộ
Lâm Duy Minh PGS.TS Bùi Văn Hạnh 30/07/2013
góc
Hàn nhiều lƣợt hay một lƣợt (mỗi bên) - 18 AISI 409 0 1,5-2mm AISI 409Nb 1 AISI
84
WPS ID No.
X X
hoặc
Số nhận dạng
Tên đơn vị Lần sửa đổi Ngày Bởi
Loại quá trình hàn Ngƣời duyệt Ngày
Biên bản PQR đi kèm số Hàn - Tay Bán tự động
Máy X Tự động ×
LIÊN KẾT HÀN TƢ THẾ HÀN
Loại Hàn một phía X Hàn cả hai phía Mối hàn giáp mối Mối hàn góc
Lót đáy: Có Không X Hƣớng hàn đứng: Dƣới lên _ Trên xuống _
Vật liệu lót đáy
Khe đáy Mặt đáy ĐẶC TRƢNG ĐIỆN
Góc rãnh hàn Bán kính (J-U) Dạng dịch chuyển (GMAW) Ngắn mạch _ Giọt lớn
Khoét đáy: Có Không X Tia dọc trục Xung
Phƣơng pháp khoét đáy Dòng: Xoay chiều Cực thuận Cực nghịch X
Loại dòng khác
KIM LOẠI CƠ BẢN Điện cực vonfram (GTAW):
Tiêu chuẩn vật liệu Cỡ Loại
Mác hoặc cấp
Chiều dày: Giáp mối Góc KỸ THUẬT HÀN
Đƣờng kính (ống) Hàn thẳng hay dao động ngang
VẬT LIỆU HÀN KIM LOẠI Số lƣợng điện cực
Tiêu chuẩn vật liệu Khẩu độ điện cực:
Phân loại vật liệu Dọc
Ngang
BẢO VỆ Góc nghiêng
Thuốc hàn Khoảng cách Ống tiếp xúc - Vật hàn
Thuốc hàn - Dây hàn loại: Rèn đƣờng hàn
Khí hàn Tỷ lệ Làm sạch giữa các đƣờng hàn
Lƣu lƣợng Cỡ chụp khí
NHIỆT LUYỆN SAU KHI HÀN
NUNG NÓNG SƠ BỘ Nhiệt độ
Nhiệt độ nung nóng, min. Thời gian
Nhiệt độ giữa các lƣợt hàn, min./max.
QUY TRÌNH HÀN Đƣờng hàn Loại Điện cực Dòng điện hàn
(Lớp hàn) quá Loại Đƣờng Loại dòng Ampe/Tốc Vôn Tốc độ hàn Vẽ phác liên kết trình kính & Cực hàn độ cấp dây
1 GMAW AISI409Nb 1.2mmCực nghịch 757A 45cm/min
Rô bốt % 15%
10%
PHÊ CHUẨN SƠ BỘ PHÊ CHUẨN BẰNG KIỂM TRA
BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN (WPS)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : CÔNG NGHỆ HÀN
BỘ MÔN HÀN VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI. Phòng 306, Nhà C1. Số 1, đường Đại Cồ Việt, Hà Nội
Telephone (84-4) 869-2204 Fax (84-4)-868-0585; Email: bmhan@mail.hust.edu.vn Website: http://www.hust.edu.vn - Không
THEO TIÊU CHUẨN AWS D1.1 - HÀN THÉP KẾT CẤU
BIÊN BẢN PHÊ CHUẨN QUY TRÌNH HÀN (PQR)
6-8mm 45 Không Không - AISI 409Nb 0 Ar 15l/p - 42mm Hàn thẳng AISI
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
GMAW-02 0 1 30/07/2013 2F Lớp 11BCNH.KH GMAW Phê chuẩn sơ bộ
Lâm Duy Minh PGS.TS Bùi Văn Hạnh 30/07/2013
góc
Hàn nhiều lƣợt hay một lƣợt (mỗi bên) - 18 AISI 409 0 1,5-2mm AISI 409Nb 1 AISI
85
Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hàn thùng xe trên rôbốt AII-V6
4.1 Thiết bị thí nghiệm
4.1.1 Rôbốt hàn AII-V6
Hình 4.1: Rô bốt hàn AII-V6
Đối với phương pháp hàn GMAW ta có thể sử dụng hàn tự động và bán tự động. Tác giả rôbốt AII-V6 tại Trung tâm thực hành hàn trường đại học Bách khoa Hà Nội làm thiết bị thí nghiệm cho đề tài luận văn của mình. Đây là rô bốt có 6 bậc tự do với diện tích mặt phẳng vùng hoạt động cánh tay là 3.14m2x3400
Ưu điểm của hệ thống này là:
- Kiểm soát được chế độ hàn (U, I) - Kiểm soát được vận tốc hàn (v) - Kiểm soát được chiều dài hồ quang; - Tự động quá trình hàn.
86
4.1.2 Máy hàn DM350
Máy hàn DM350 là loại máy hàn Inventer điều khiển theo chương trình số được tích hợp hệ thống đồng bộ hóa dữ liệu với rôbốt hàn AX-V6.
Hình 4.2: Máy hàn Inventer DM350 Ưu điểm của loại máy hàn này:
- Có thể ghi lại được chương trình hàn với chế độ hàn tốt nhất đã chọn; - Có thể gọi lại chương trình hàn tốt nhất đó;
- Khả năng gây và ổn định hồ quang tốt; - Tự động ổn định độ ngấu;
- Tốc độ cấp dây ổn định và tự động điều chỉnh theo dòng hàn đã chọn; - Đồng bộ hóa dữ liệu với rôbốt hàn AX-MV6;
- Tùy thuộc vào vật liệu hàn mà ta có thể thay đổi chương trình hàn cho phù hợp để đảm bảo chất lượng hàn cao nhất.
87
4.1.3 Bộ điều khiển AX21
Hình 4.3: Máy hàn Inventer DM350
Đây là bộ điều khiển robot có hệ thống motor là động cơ AC Servo và 6 trục điều khiển với khả năng lưu trữ chương trình hàn : hàn ngắn mạch, hàn xung,… và các chức năng an toàn phù hợp với rô bốt hàn AII-V6.
4.2 Vật liệu
4.2.1 Lựa chọn vật liệu
Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm là thép CT38. Vật liệu này phổ biến trên thị trường và có tính hàn với phương pháp hàn GMAW.
4.2.2 Chuẩn bị phôi
Tác giả lựa chọn một phần của thùng xe để tiến hành thí nghiệm, đảm bảo đủ các loại mối hàn được lặp đi lặp lại nhiều lần trong thực tế
88
Hình 4.4: Bố trí mẫu thí nghiệm
Sử dụng các chi tiết phù hợp với bản vẽ thực tế với các chi tiết số 2, số 3, số 4 số 5 số 6.
Các chi tiết được bố trí giống với sản phẩm đầy đủ nhằm tạo không gian hoạt động thật, giúp kiểm tra khả năng làm việc của Rôbốt trong không gian thực.
Chi tiết số 2 được rút gọn với chiều dài là 594mm Chi tiết số 4 được rút gọn với chiều dài là 592mm
Chi tiết số 4 được rút gọn với kích thước là 600x600mm Chi tiết số 3 và số 6 được giữ nguyên kích thước
Sử dụng máy chấn tôn Sakura của nhật để gấp các chi tiết theo thiết kế mẫu thí nghiệm:
89
Hình 4.5: Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Các chi tiết được bố trí giống với sản phẩm đầy đủ nhằm tạo không gian hoạt động thật, giúp kiểm tra khả năng làm việc của Rôbốt trong không gian thực. Các chi tiết được gá đính đúng kích thước như hình :
90 Bố trí đường hàn:
Hình 4.7: Bố trí đường hàn mẫu thí nghiệm
4.3 Lập trình
Tạo lập một chương trình giúp Rôbốt hoạt động được trong không gian làm việc thực tế. Đầu tiên người lập chương trình cần hiểu về không gian hoạt động, phạm vi cùng làm việc của tay máy Rôbốt cũng như khả năng đưa mỏ hàn của Rôbốt tới các vị trí hàn. Bên cạnh đó, từ bản vẽ chi tiết vị trí cần hàn xác định được khả năng hàn được các vị trí đó của Rôbốt, đưa ra vị trí các đường hàn. Ngoài ra, cần có kiến thức về các bước thiết lập một chương trình tự động cho Rôbốt với những điểm an toàn, gây hồ quang, tạo dao động, tắt hồ quang, tắt dao động,…. Từ những kiến thức về công nghệ hàn thiết lập thông số hàn cho quá trình hàn của Rôbốt.
Sử dụng những thao tác dạy cơ bản, các lệnh cơ bản và các phím chức năng trên teach pedant để tạo lập chương trình. Khi các công việc chuẩn bị đã kết thức, ta tiến hành dạy cho Rôbốt.
91
Một chương trình dạy cơ bản bao gồm 6 bước cơ bản:
Để hàn một đường hàn từ điểm bắt đầu tới điểm kết thúc ta thiết lập một chương trình gồm 6 bước cơ bản như trên. Trong thực tế với việc hàn một sản phẩm thì cần nhiều đường hàn trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian để hàn trọn vẹn một sản phẩm sẽ là yếu tố quyết định năng suất sản sản xuất. Vì vậy tùy thuộc vào không gian hoạt động của Rôbốt và phôi hàn cũng như vị trí đường hàn mà chương trình cần được thiết lập phù hợp.
Với phôi hàn là một đường thẳng dài gồm nhiều đương hàn nhỏ, việc linh hoạt thay đổi vị trí điểm ở bước 3 và điểm bước 4 sẽ giúp giảm đáng kể thời gian lập trình. Tủy vị trí hàn, nếu không phụ thuộc các chi tiết hàn khác thì sẽ chỉ cần thay đổi vị trí điểm 3 và điểm 4 sao cho giữ nguyên thông số góc độ mỏ hàn là điều cần thiết. Bên cạnh đó, việc ghi bước 6 có thể không cần thiết. Ta có thể di chuyển mỏ hàn mà không va chạm với các chi tiết để đảm bảo an toàn. Tuy nhiên, trong trường hợp đó, cần nhớ vị trí điểm 6 sao cho gần với điểm bắt đầu của đường hàn tiếp theo. Khi di chuyển mỏ hàn tới các điểm tiếp theo trong không gian có thể cần linh hoạt và nhớ thêm các vị trí điểm trung gian khác để đảm bảo mỏ hàn được đưa tới vị trí làm việc mà không va chạm với phôi hàn và gây mất an toàn.
Khi di chuyển mỏ hàn tới các bị trí bắt đầu đường hàn và kết thúc đường hàn cần chú ý sử dụng đúng các hệ trục tọa độ đảm bảo:
92
- Tầm với điện cực không đổi, phù hợp với yêu cầu kĩ thuật, đúng khoảng cách mỏ hàn tới đường hàn.
- Mỏ hàn không va chạm với các chi tiết khác trong quá trình di chuyển.
- Trường hợp có dao động lắc mỏ hàn, khoảng cách mỏ hàn phù hợp không va chạm với phôi hàn.
Tác giả đã lập trình trên rô bốt AII-V6 tại trung tâm thực hành trường đại học Bách khoa Hà Nội với nhiều mẫu thử và thông số hàn khác nhau. Sau khi chạy thử trên các phôi mẫu, tác giả đã lựa chọn được thông số hàn phù hợp để lập trình cho rô bốt.
Thông số hàn lập trình cho Rô bốt: Welding current
(A) Arc voltage (V)
Welding speed (cm/m)
CO2 gas flow
rate(l/m) α
130 20 45 15 80
Trường hợp có dao động: dao động răng cưa:
F (Hz)
Amplitude (mm) Stopping time (sec)
Right Left 1/4 Center 3/4
2.5 0.8 1.6 0.1 0 0.1
93
Sử dụng chương trình hàn Rôbốt cơ bản trên để ứng dụng với các đường hàn trên phôi thí nghiệm. Các đường hàn bao gồm hàn lấp góc và hàn chồng lấp góc, quỹ đạo là đường thẳng.
Từ bản thiết kế đường hàn, đánh số thứ tự các đường hàn khi lập trình. Việc thiết kế và đánh số thứ tự các đường hàn sẽ giúp cho việc di chuyển Rôbốt và mỏ hàn được thuận tiện và giảm thời gian thao tác. Việc này sẽ làm tăng năng suất hàn.
Hình 4.7: Bố trí các đường hàn mẫu thí nghiệm
Tổng số đường hàn cần lập trình cho rô bốt trong thí nghiệm là 20 đường gồm: -10 đường hàn lấp góc số: 4,5,6,10,11,12,17,18,19,20
-10 đường hàn chồng lấp góc: 1,2,3,7,8,9,13,14,15,16
4.4 Thực nghiệm
Sau khi lập chương trình cho rô bốt và tiến hành chạy thử không gây hồ quang đảm bảo các điều kiện an toàn, mỏ hàn không va chạm với phôi ta tiến hành hàn với hồ quang. Khi thao tác kiểm tra Rôbốt có thể dừng lại ở mỗi bước sao cho vị trí và
94
tư thế của nó ở mỗi bước và đường dẫn di chuyển của nó giữa các bước có thể được kiểm tra. Nếu cần có thể thay đổi.
Hình 4.8: Quá trình hàn tự động trên mẫu thí nghiệm