Góc phần tư thứ nhất bao gồm các chi tiết 3, 5,6,10 và một nửa các chi tiết 2,4,8,11. Với các chi tiết này, Rôbốt sẽ thực hiện các mối hàn chồng lấp góc và hàn góc.
Sau khi tiến hành chạy thử và chạy thật các đường hàn trong phần này, Rôbốt di chuyển sang góc phần tư thứ 1 và tiếp tục hàn với chương trình hàn với các phôi hàn mới.
4
65 YÊU CẦU KĨ THUẬT:
- Sai lệch đường chéo tấm sàn cho phép ± 10mm.
- Độ không đồng phẳng giữa hai dầm học cho phép 2.5mm.
- Độ vênh giữa điểm cao nhất và thấp nhất tấm sàn cho phép 8mm. - Khoan lỗ thoát nước ø10 tại các kết cấu dạng hộp kín.
- Các mối hàn có chiều dài (30-50)mm, khoảng cách giữa các mói hàn trên một đường hàn từ (100-200)mm.
- Riêng mối hàn giữa dầm ngang 10 (dầm kích ben) với tấm sàn thùng là mối hàn liên tục. Làm sạch bavia, xỉ hàn, làm cùn cạnh sắc các chi tiết.
Với các phần như cánh hông và cánh hậu quy trình hàn được tiến hành tương tự:
(a)Hàn cánh hông
66
Trong quá trình hàn, rô bốt thực hiện các đường hàn chủ yếu với mối hàn lấp góc hoặc mối hàn chồng lấp góc ở các vị trí hàn ngang và đứng. Từ thông số hàn ta có bản WPS tương ứng với từng mối hàn phù hợp với chương trình hàn lập trình cho rô bốt. Một số mối hàn có khe hở sẽ được lập trình có dao động mỏ hàn. Đối với các chi tiết nhỏ như bản lền, tai lật thùng, giá tay khóa,…có thể được hàn bằng phương pháp hàn hồ quang tay.
67
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
Hàn nhiều lƣợt hay một lƣợt (mỗi bên)
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 ER70S-6 1.2mmCực nghịch 130A 45cm/min
Rô bốt 10% % 15% WPS ID No.1 - 20 CT38 0 3-4mm SW52 / ER70S-6 2F Lớp 11BCNH.KH GMAW Phê chuẩn sơ bộ
Lâm Duy Minh PGS.TS Bùi Văn Hạnh 30/07/2013
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
GMAW-01 0 1 30/07/2013 góc 1 - - Hàn thẳng TCVN1765-75 CO2 15l/p AWS A5.18 6-8mm 45 Không Không
THEO TIÊU CHUẨN AWS D1.1 - HÀN THÉP KẾT CẤU
BIÊN BẢN PHÊ CHUẨN QUY TRÌNH HÀN (PQR)
- Không -
NA-70S 0
BỘ MÔN HÀN VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI. Phòng 306, Nhà C1. Số 1, đường Đại Cồ Việt, Hà Nội
T e l e p h o n e ( 8 4 - 4 ) 8 6 9 - 2 2 0 4 F a x ( 8 4 - 4 ) - 8 6 8 - 0 5 8 5 ; E m a i l : b m h a n @ m a i l .h u s t.e d u .v n
W e b s i t e : h t t p : //w w w . h u s t . e d u . v n
PHÊ CHUẨN SƠ BỘ PHÊ CHUẨN BẰNG KIỂM TRA
BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN (WPS)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : CÔNG NGHỆ HÀN
68
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
Hàn nhiều lƣợt hay một lƣợt (mỗi bên)
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 ER70S-6 1.2mmCực nghịch 130A 45cm/min
Rô bốt 10% % 15% - 20 CT38 0 3-4mm SW52 / ER70S-6 2F Lớp 11BCNH.KH GMAW Phê chuẩn sơ bộ
Lâm Duy Minh
PGS.TS Bùi Văn Hạnh 30/07/2013
1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
GMAW-02 0 1 30/07/2013 Góc 1 - - Có dao động ngang TCVN1765-75 CO2 15l/p AWS A5.18 6-8mm 45 Không Không
THEO TIÊU CHUẨN AWS D1.1 - HÀN THÉP KẾT CẤU
BIÊN BẢN PHÊ CHUẨN QUY TRÌNH HÀN (PQR)
- Không -
NA-70S 0
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
PHÊ CHUẨN SƠ BỘ PHÊ CHUẨN BẰNG KIỂM TRA
BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN (WPS)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : CÔNG NGHỆ HÀN
69
WPS ID No.
BỘ MÔN HÀN VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI. Phòng 306, Nhà C1. Số 1, đường Đại Cồ Việt, Hà Nội
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP : CÔNG NGHỆ HÀN
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
Hàn nhiều lƣợt hay một lƣợt (mỗi bên)
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 ER70S-6 1.2mmCực nghịch 130A 45cm/min
Rô bốt 10% % 15% - 20 CT38 0 3-4mm SW52 / ER70S-6 2F Lớp 11BCNH.KH GMAW Phê chuẩn sơ bộ
Lâm Duy Minh
PGS.TS Bùi Văn Hạnh 30/07/2013
1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
GMAW-03 0 1 30/07/2013 Góc - - Hàn thẳng TCVN1765-75 CO2 15l/p AWS A5.18 6-8mm 45 Không Không
THEO TIÊU CHUẨN AWS D1.1 - HÀN THÉP KẾT CẤU
BIÊN BẢN PHÊ CHUẨN QUY TRÌNH HÀN (PQR)
- Không - NA-70S 0 Telephone (84-4) 869-2204 Fax (84-4)-868-0585; Email: bmhan@mail.hust.edu.vn Website: http://www.hust.edu.vn
PHÊ CHUẨN SƠ BỘ PHÊ CHUẨN BẰNG KIỂM TRA
BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN (WPS)
70 Yêu cầu mối hàn theo AWS D1.1 2008
Bảng 2.15 : Kích cỡ mối hàn góc nhỏ nhất (theo AWS D 1.1)
a.Cho phương pháp không có hydro không nung nóng sơ bộ, chiều dày cân bằng T của phần mỏng hơn được kết nối; có thể sử dụng cho đường hàn 1 phía Cho phương pháp không hydro sử dụng quy trình đã thiết lập để ngăn chặn nứt cho các phương pháp hydro thấp, chiều dày cân bằng T của phần mỏng hơn được nối; yêu cầu không áp dụng cho đường hàn 1 phía.
b.Chấp nhận những mối hàn không vượt quá chiều dày của phần liên kết mỏng hơn.
71
Hình 2.11: Hình dạng chấp nhận và không chấp nhận được của mối hàn góc
72
Hình 2.13: Góc độ mỏ hàn trong không gian mối hàn góc(AWS D1.1 )
73
Chương 3: Thiết kế quy trình hàn ống xả ôtô
3.1 Phân tích lựa chọn quy trình hàn
Hiện nay, ở Việt Nam, đa phần các sản phẩm ống xả ôtô được nhập nguyên chiếc từ nước ngoài về. Việc chế tạo và sản xuất trong nước còn hạn chế. Một số daonh nghiệp sản xuất mới chỉ ở mức thủ công, chưa đi vào tự động hóa nên năng suất còn thấp. Các chi tiết được hàn với nhau chủ yếu bằng hàn hồ quang tay hay hàn MAG, MIG đòi hỏi tay nghề người thợ cao. Mặt khác chi phí sản suất cao nên chưa cạnh tranh được với các sản phẩm nhập từ nước ngoài.
Với nền công nghiệp hiện đại, ngày nay các quy trình hàn bán tự động, hàn tự động được sử dụng rộng rãi. Đặc biệt là quy trình hàn sử dụng Rôbốt hàn trong các nhà máy sản xuất ôtô đã giúp chất lượng mối hàn được nâng cao từ đó chất lượng sản phẩm ngày càng được cải thiện. Mặt khác, với quy trình hàn bằng Rôbốt, thời gian cho một quy trình hàn giảm xuống bởi tốc độ và khả năng làm việc của Rôbốt sẽ giúp nâng cao năng suất. Với đề tài luận văn “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng rôbốt trong công nghiệp sản xuất ôtô” tác giả lựa chọn quy trình hàn GMAW tự động bằng rôbốt.
3.2 Phân tích lựa chọn vật liệu hàn
Khí thải từ động cơ xăng tạo thành nước ngưng tụ có chứ ion amoniac (NH4), acid sulfuric (SO4-2), clo (Cl-), acid nitric (NO3-), .v.v. khi nó được làm nguội. Nhưng ion này có khả năng ăn mòn cao và tạo ra môi trường nghiêm trọng đối với vật liệu. Toàn bộ hệ thống ống xả cần có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhưng cuộc tấn công nội bộ của việc ngưng tụ các ion này ăn mòn.
74
Hình 3.1: Cấu tạo ống xả
Do ống xả phải chịu nhiệt độ cao, ống xả thường xuyên bị giãn nở nhiệt nên việc thiết kế kết cấu và lựa chọn vật liệu làm sao có hiệu quả hấp thụ nhiệt cao nhất cũng hết sức quan trọng. Ngoài ra, trong thời gian gần đây để nâng cao khả năng thân thiện với môi trường, những loại nhiên liệu có gốc cồn cũng ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn nên việc nâng cao khả năng chống ăn mòn cũng trở nên cần thiết. Vì vậy cần phải sử dụng những vật liệu không gỉ. Vật liệu chủ yếu được sử dụng cho các chi tiết là theo không gỉ Ferit bon thấp kết hợp crom ít hon 11%. Ống xả được nùng nóng đến nhiệt độ cao khoảng 773K (khoảng 500º
C) trong quá trình hoạt động, phải có sức chịu nhiệt độ cao và khả năng chống mỏi do nhiệt. Thép không gỉ Crom cao được sử dụng chủ yếu cho các bộ phần gần đầu nguồn nhiệt.
Có thể lựa chọn vật liệu phổ biến nhất cho ống xả, thép không gỉ Austenitic như AISI 409 là một lựa chọn phổ biến nhất cho tất cả các hệ thống ống xả. Vật liệu này có khả năng chống mòn tốt. Các vật liệu không gỉ khác được sử dụng trong thương mại như 441 thuộc nhóm Ferit trong đó có một mức độ chống ăn mòn tốt.
3.2.1 Vật liệu cơ bản
Sự gia tăng trong sử dụng nhóm thép hợp kim Ferritic (AISI 409, 439, 436 và 441) trong hệ thống ống xả ô tô. Loại vật liệu này được khuyến cáo dùng cho quy trình hàn GMAW và GTAW cho xử lí mối hàn tối thiểu tốt và trong hầu hết các trường hợp cho kết quả tốt hơn với dây hàn Austenitic (308LSi, 307Si). Tuy nhiên, hiện nay dây hàn 409Cb đang được sử dụng cho hàn thép Ferritic Cr thấp. Các loại
75
thép Ferritic ít Cr và được ổn định hóa bằng các nguyên tố như Al, Ti như thép AISI 409 thường không chịu ảnh hưởng của nhiệt hàn và có thể sử dụng ngay ở trạng thái sau khi hàn.
Vật liệu tác giả nghiên cứ trong luận văn này là thép hợp kim AISI 409. Vật liệu này được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất hệ thống ống xả ô tô do có nhưng tính chất hóa học và đặc điểm phù hợp.
Bảng 3.1: Thành phần của thép AISI 409
Thành phần hóa học giới hạn cho nhớm AISI409 ( các giá trị là ở mức lớn nhất)
C Si Mn P S Cr Ni N Ti
0.03 1.00 1.00 0.04 0.02 10.5-11.70 0.05 0.03 0.18-0.75 Thép AISI409 là thép hợp kim thuộc nhóm Ferritic, loại thép hợp kim 12Cr- Ti. Vật liệu này đã được nghiên cứu phần tích và được cho rang phù hợp cho các ứng dụng sản xuất hệ thống ống xả. AISI409 là hợp kim thiết kế chủ yếu cho sản xuất ống xả ô tô mặc dù nó đã từng thành công trong những ứng dụng sản xuất khác. Nó kết hợp nâng cao nhiệt độ chống ăn mòn tốt với độ bền trung bình. Có thể sử dụng với quy trình hàn GMAW và GTAW.
Bảng 3.2: Ký hiệu thép AISI 409 Mỹ AISI Châu Âu EN Nhật JIS AISI 409 EN 1.4512 SUS409
Bảng 3. 3: Cơ tính của thép AISI409
Tiêu chuẩn Cơ tính của vật liệu
Giới hạn chảy Giới hạn bền Độ giãn dài
76
3.2.2 Khí bảo vệ
Bảng 3.4: Khí bảo vệ dùng trong hàn GMAW, chuyển dịch dạng ngắn mạch
Kim loại cơ bản Khí bảo vệ Phạm vi ứng dụng
Thép cacbon
75% Argon +25%CO2
Chiều dày nhỏ hơn 3.2mm, tốc độ hàn cao không có sự điền đầy, sự biến dạng và bắn tóe là tối thiểu
75% Argon +25%CO2
Chiều dày lớn hơn 3.2mm, ít bắn tóe, làm sạch biên dạng mối hàn, điều khiển vũng hàn tốt ở vị trí đứng và khởi đầu
CO2 Độ ngấu sâu, tốc độ hàn nhanh
Thép không gỉ
90% He +7.5%Ar +2.5%CO2
Không có tác dụng việc chống lại ăn mòn, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, không bị cháy chân, ít biến dạng Thép hợp kim thấp 60-70% He +25-35%Ar +4-5%CO2 Ít khả năng phản ứng, tính bền cao, sự ổn định hồ quan cao, …, và biên dạng mối hàn, ít bắn tóe
75% Ar +25%CO2
Tính hàn tốt, hồ quang ổn định cao,…, và biên dạng mối hàn, ít bắn tóe.
Nhôm, đồng, mangan, Niken, và hợp kim của chúng
Argon và Argon+Helium
Argon thỏa mãn phần lớn các kim loại, Argon-Helium được ưu tiên hơn trên phần lớn các loại vật liệu (lớn hơn 3.2mm)
3.2.3 Dây hàn
Dây hàn được sử dụng để bổ sung kim loại vào vũng hàn, nhằm tạo nên mối hàn