Luận văn Lập trình cho robot hàn almega AX-V6 để hàn một số đường cong phức tạp

(hình 2-11). Hình 2-11: Sự phân bố nhiệt của hồ quang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 2.7 Ứng suất và biến dạng hàn 2.7.1 Khái niệm về ứng suất và biến dạng hàn a. Khái niệm - Trong qúa trình hàn, kim loại mối hàn bị nung nóng cục bộ đến nhiệt độ nóng chảy, sau đó nguội đi nhanh chóng quá trình nung nóng làm cho tổ chức, thể tích, tính chất của kim loại bị thay đổi. Khi nguội do nhiệt độ không đồng đều dẫn đến sự co ngót và biển đổi tổ chức gần như mối hàn cũng không đồng đều. Hai quá trình trên không giống nhau vì vậy bên trong và lân cận mối hàn tồn tại một nội lực gây nên ứng suất và biến dạng. Vì vậy ứng suất và biến dạng hàn là nội lực xuất hiện phía bên trong do quá trình nung nóng và làm nguội không đồng đều trong quá trình hàn, hai đại lượng này luôn luôn tồn tại song song với nhau trong mối hàn với các trị số lớn hoặc bé do vậy vật hàn dễ bị biến dạng, vật hàn có tính dẻo kém dễ bị nứt. Do đó tìm hiểu nguyên nhân sinh ra biến dạng và ứng suất để tìm biện pháp nhằm nâng cao chất lượng kết cấu hàn. b. Các nguyên nhân gây ra ứng suất và biến dạng hàn - Do nung nóng không đều kim loại hàn: Khi hàn nung nóng chảy một khối lượng nhỏ kim loại tại vị trí hàn, sau đó được nguội dần. Sự phân bố nhiệt theo hướng hàn khác nhau. Sự thay đổi tinh thể kim loại vùng lân cận khác nhau tạo thành nội ứng suất trong mối hàn. - Độ ngót đúc kim loại nóng chảy của mối hàn - Do biến đổi cấu trúc bên trong của kim loại tại vùng mối hàn: Là sự thay đổi về kích thước, vị trí sắp xếp các tinh thể kim loại, đồng thời kèm theo sự thay đổi thể tích của kim loại trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Sự thay đổi như vậy của thể tích kim loại dẫn đến tạo thành nội ứng suất. c. Phân loại ứng suất và biến dạng - Ứng suất và biến dạng dọc - Ứng suất và biến dạng ngang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 - Biến dạng góc và cục bộ 2.7.2 Ứng suất và biến dạng dọc a. Khái niệm Ứng suất có phương song song với trục của mối hàn gọi là ứng suất dọc, nó xuất hiện do co dọc mối hàn. b. Đặc điểm Phân chia các ứng suất dọc theo chiều dài mối hàn. Đối với mối hàn giáp mối khi hàn hồ quang một lớp tấm dày 25 mm ứng suất dọc được biểu thị trên hình 2-12 Hình 2-12: Ảnh hưởng của chiều dài mối hàn đến đại lượng ứng suất dọc dư khi hàn giáp mối các tấm dày 25mm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 c. Phân bố ứng suất dọc - Trên hình vẽ ta thấy ứng suất dọc các mối hàn có chiều dài mhL < 500mm thì trị số ứng suất cực đại gần bằng 350 2/ mmN nó phụ thuộc vào chiều dài mối hàn trị số ứng suất dọc giảm khi mhL giảm và ngược lại. - Khi hàn các kết cấu mà trọng tâm mặt cắt ngang không đối xứng với các trục mối hàn. Độ co dọc sẽ gây nên biến dạng dọc. Ví dụ: + Nếu hàn đắp mối hàn trên một trong 2 mép của tấm thì nó sẽ bị uốn cong (hình 2-13a) + Khi hàn mối hàn chữ T một phía cũng bị biến dạng tương tự (hình 2-13b) + Khi hàn các kết cấu tấm mỏng sẽ làm cho kết cấu bị cong vênh (hình 2-13c) Hình 2-13: Các biến dạng dọc khi hàn: a) Hàn đắp mối hàn trên mép tấm; b) Hàn chữ T một phía; c) Hàn giáp mối 2 tấm mỏng 2.7.3 Ứng suất và biến dạng ngang a. Khái niệm Ứng suất và biến dạng có phương vuông góc với trục mối hàn gọi là ứng suất và biến dạng ngang. b. Đặc điểm Nó xuất hiện do có sự co ngang của mối hàn và độ kẹp chặt của chi tiết hàn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 - Khi hàn giáp mối ứng suất ngang xuất hiện đồng thời theo khuynh hướng của tấm bị biến dạng dọc tương tự như hàn đắp mối hàn trên mép dọc. c. Sự phân bố ứng suất ngang Nếu cắt chi tiết theo trục mối hàn thì độ cong vênh sẽ xảy ra đồng thời ứng suất ngang cực đại (kéo) sẽ tập chung vào phần giữa mối hàn (hình 2-14) Hình 2-14: Sự xuất hiện các ứng suất ngang do độ co dọc của mối hàn. a) Mẫu hàn; b) Sự biến dạng khi cắt theo trục dọc của liên kết hàn; c) Biểu đồ ứng suất trong mối hàn: h là bề rộng tấm, d là bề rộng vùng đốt nóng - Đại lượng và sự phân bố các ứng suất ngang phụ thuộc vào bề dày kim loại, tính chất kẹp của chi tiết hàn, thứ tự thực hiện mối hàn, sự tăng bề dày kim loại và số lớp hàn ứng xuất ngang sẽ tăng lên. - Khi hàn các tấm tự do, ta hàn từ giữa ra 2 đầu, sự phân bố ứng suất do có sự co ngang, được biểu diễn trên hình 2-15a. Hai đầu là ứng suất kéo, còn giữa là ứng suất nén. - Nếu hàn từ 2 đầu vào sẽ tồn tại ứng suất kéo ở giữa mối hàn do có độ co ngang cộng với ứng suất kéo do độ co dọc có thể làm hỏng mối hàn (hình 2-15b) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 Hình 2-15: Ảnh hưởng trình tự hàn đến việc phân bố các ứng suất ngang a) Hàn từ giữa ra 2 đầu; b) Hàn từ 2 đầu vào giữa 2.7.4 Biến dạng góc và cục bộ a. Biến dạng góc Xuất hiện do độ co ngót vật đúc của kim loại không đều theo tiết diện ngang mối hàn khi hàn các mối hàn giáp mối, vát cạnh chữ V hoặc các mối hàn góc. Hình 2-16: Các biến dạng góc: a) Liên kết giáp mối: b) Liên kết chữ T b. Biến dạng cục bộ Biến dạng cục bộ làm thay đổi hình dạng sản phẩm theo từng khu vực (uốn dọc, hình nấm) khi hàn các gân tăng cứng, các dầm chữ T (khu vực tập chung nhiều mối hàn). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 Hình 2-17: Biến dạng chung (a) và biến dạng cục bộ (b) của dầm chữ T 2.7.5 Các biện pháp giảm biến dạng và ứng suất khi hàn a. Các biện pháp kết cấu - Để tránh tập trung ứng suất không nên thiết kế mối hàn hay giao nhau (nhất là kết cấu làm việc với tải trọng va đập hay tải trọng theo chu kỳ). - Không nên thiết kế các mối hàn khép kín có kích thước nhỏ vì dễ sinh ra ứng suất lớn. - Các gân chịu lực cần sắp xếp sao cho khi hàn cùng đốt nóng một khu vực ở hai phía của kim loại cơ bản, để giảm sự co ngang của kết cấu (hình 2-18) - Khi hàn giáp mối nên chiều dày của tấm khác nhau thì cần phải vát bớt tấm dày hơn (hình 2-19). Hình 2-18: a – đúng; b – sai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 Hình 2-19:a – đúng; b – sai - Với kết cấu phức tạp thì cần hàn chế tạo từng bộ phận riêng thì mới hàn lắp thành kết cấu lớn sẽ giảm bớt co ngang giữa các mối hàn và giảm ứng suất hàn. - Các kết cấu hộp để giảm biến dạng cục bộ thì cần hàn thêm các gân chịu lực. b. Các biện pháp công nghệ khi hàn • - Khi hàn các vật dày, các loại thép dễ bị tôi thì cần nung nóng sơ bộ vật hàn, giảm bớt cường độ dòng điện hàn hoặc công suất ngọn lửa để tránh nứt mối hàn. Các biện pháp công nghệ trước khi hàn: - Khi hàn các chi tiết bị kẹp chặt dễ sinh ra ứng suất lớn, do đó thứ tự hàn các mối hàn phải làm sao cho vật hàn luôn ở trạng thái tự do (hình 2-20). Hình 2-20: Trình tự hàn các mối hàn kết cấu tấm a- đúng; b – sai;1,2,3….6-số thứ tự các mối hàn; A, B-vị trí ứng suất lớn nhất - Khi hàn phải lùi theo một chiều nhất định hoặc hàn từ giữa ra, không được hàn từ 2 đầu vào (hình 2-21) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 Hình 2-21: Phương pháp hàn lùi dần a) Tiến hành từ một đầu: b)Tiến hành từ giữa ra - Khi hàn mối hàn thứ 2 đối xứng với mối hàn thứ nhất thì phải tăng hI để khử mômen uốn và biến dạng do mối hàn thứ nhất tạo ra. - Đối với hàn giáp mối vát mép chữ V để khử biến dạng góc thì trước khi hàn đặt 2 vật hàn ngược chiều bị biến dạng sau khi hàn (hình 2-22) - Các đồ gá kẹp chặt phải đặt cách xa mối hàn và không được đặt trên mặt cắt ngang mối hàn. - Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch sẽ giảm được biến dạng. Vì nội lực sinh ra chỉ ở từng khu vực nhỏ và nó có hướng về vùng lân cận đối diện (hình 2- 21b) - Để giảm cong vênh lượn sóng khi hàn các tấm rộng ta dùng đồ gá kẹp chặt mép hàn trong khuôn, sau đó nới lỏng để biến dạng tự do nếu không sẽ sinh ra ứng suất dư. Hình 2-22: Đặt vật hàn ngược chiều với chiều biến dạng • Biện pháp công nghệ sau hàn - Ủ có thể loại trừ ứng suất. Nhiệt độ từ 550 : 0 ÷600 0 , giữ nhiệt khoảng 1 giờ sau đó cho để nguội ngoài không khí (đối với thép C trung bình và cao) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 - Gõ nhẹ sau khi hàn: Gõ đều và mau xung quanh mối hàn ở nhiệt độ khoảng 500 0 C và dưới 300 0 C bằng búa đầu tròn có trọng lượng từ 0,5 ÷1,25 kg. - Nắn nguội: ta tác dụng một lực vào phần bị co để đạt được kích thước, hình dáng ban đầu thiết kế. - Nắn nóng: Dùng ngọn lửa khí nung nóng khu vực bị biến dạng nhằm tạo ra ứng lực làm biến dạng kết cấu theo chiều ngược lại. Phương pháp này kinh tế, đơn giản và hiệu quả cao. 2.8 Khuyết tật của mối hàn và phương pháp kiểm tra 2.8.1 Khuyết tật của mối hàn a. Khái niệm: - Khuyết tật của mối hàn là những sai lệch về hình dạng và kích thước và tổ chức kim loại của kết cấu hàn so với tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật nó có tác dụng xấu làm giảm độ bền và khả năng làm việc của kết cấu. b. Các khuyết tật thường gặp * Nứt: Là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của mối hàn. Trong quá trình sử dụng nó phát triển mạnh khiến cho những cấu kiện bị hỏng. Có 2 loại nứt là nứt trong và nứt ngoài (có thể có ở vùng ảnh hưởng nhiệt, hình 2-23) Hình 2-23: Nứt 1- nứt ngoài; 2 - nứt trong; 3 - nứt ở khu vực ảnh hưởng nhiệt - Nguyên nhân: + Hàm lượng C và S trong kim loại vật hàn và que hàn quá nhiều + Độ cứng của vật hàn lớn cộng thêm công ứng suất nhiệt sinh ra khi hàn cho mối hàn bị nứt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 + Dòng điện hàn quá lớn, rãnh hồ quang ở cuối mối hàn không đầy, khi nguội do ngót xuất hiện vết nứt. - Biện pháp khắc phục: + Chọn vật liệu có hàm lượng P, S thấp, chọn que hàn có tính chống nứt + Chọn trình tự và chế độ hàn hợp lý + Giảm tốc độ làm nguội vật hàn * Lỗ hơi: Có nhiều thể hơi hoà trong kim loại nóng chảy không thoát khi vùng kim loại nóng chảy đông đặc tạo thành lỗ hơi (hình 2-24) Hình 2-24: Lỗ hơi 1-Lỗ hơi tập chung; 2-lỗ hơi trên bề mặt; 3-lỗ hơi đơn; 4-lỗ hơi tập chung - Nguyên nhân: + Do hàm lượng cácbon trong kim loại vật hàn và que hàn quá cao, khả năng tẩy ôxy của que hàn quá kém. + Dùng que hàn ẩm, vật hàn ướt, có gỉ sắt, mỡ bẩn. + Hồ quang dài, tốc độ hàn nhanh - Biện pháp khắc phục: + Dùng que hàn có hàm lượng cácbon tương đương thấp, khả năng tẩy ôxy tốt. + Sấy khô que hàn trước khi dùng + Giữ chiều dài hồ quang phù hợp ( mmIhq 42÷= ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 + Không gõ xỉ ngay, kéo dài thời gian giữ nhiệt vật hàn * Mối hàn lẫn xỉ (hình 2-25) Có tạp chất nằm trong mối hàn, nó nằm trong hoặc trên mặt mối hàn, nó xuất hiện khi hàn góc hoặc khe hở nhỏ. Hình 2-25: Lẫn xỉ hàn - Nguyên nhân: + Dòng điện hàn nhỏ, không đủ nhiệt lượng cung cấp cho kim loại nóng chảy và cho xỉ nổi lên. + Mép mối hàn bị bẩn, hàn nhiều đường, nhiều lớp, lớp trước không được là sạch triệt để. + Góc độ que hàn không phù hợp. Tốc độ hàn nhanh. - Biện pháp khắc phục: + Chọn chế độ hàn phù hợp, hàn hồ quang ngắn, tốc độ đưa que hàn chậm + Làm sạch triệt để vật hàn trước khi hàn vào lớp hàn trước + Điều chỉnh góc độ que hàn và phương pháp đưa que hàn cho phù hợp * Hàn chưa ngấu (hình 2-26) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 Là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất trong mối hàn, nó có nguy cơ bị nứt gây hỏng cấu kiện. Hình 2-26: Hàn chưa ngấu a) mối hàn giáp mối; b) mối hàn góc; c) mối hàn nhiều lớp - Nguyên nhân: + Do góc vát quá nhỏ nhiệt lượng không đủ làm nóng chảy hết kim loại vật hàn phía dưới + Chiều dài hồ quang lớn, tốc độ hàn nhanh, hI nhỏ - Biện pháp khắc phục: Tăng khe hở của vật hàn, chọn chế độ hàn cho hợp lý - Nguyên nhân: Do dòng điện hàn quá lớn, hồ quang dài, góc độ que hàn và cách đưa que hàn không hợp lý. * Khuyết cạnh (hình 2-27) Là chỗ giao nhau của vật hàn và mối hàn có rãnh dọc hoặc lõm - Biện pháp khắc phục: Chọn chế độ hàn và phương pháp đưa que hàn cho phù hợp Trên mép của vật hàn có các cục kim loại không được trộn lẫn vào kim loại mối hàn. Nó xuất hiện khi hàn đứng, hàn ngang và hàn trần. * Đóng cục (hình 2-28) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 - Nguyên nhân: que hàn nóng chảy nhanh, hồ quang dài, cách đưa que hàn không chính xác, V h chậm. - Biện pháp khắc phục: Chọn chế độ hàn chính xác, chú ý chiều dài hồ quang và phương pháp đưa que hàn thích hợp. Hình 2.27: Khuyết cạnh Hình 2.28: Đóng cục 2.8.2 Phương pháp kiểm tra khuyết tật mối hàn a. Quan sát bằng mắt thường: Dùng để phát hiện những khuyết tật trên bề mặt mối hàn. Phát hiện trực tiếp bằng mặt thường, dùng kích lúp hoặc dụng cụ đo (dưỡng kiểm tra kích thước và hình dạng) để xác định độ sai lệch về kích thước và hình dạng của mối hàn. b. Kiểm tra phá hỏng Kiểm tra cơ tính như kéo, uốn nguội, nén xoắn, va đập, nó xác định được cường độ cực đại của đầu mối hàn, tính dẻo dai cao hay thấp, nó chỉ mang tính cục bộ nên không được áp dụng rộng rãi (chỉ áp dụng cho sản xuất hàng loạt) c. Kiểm tra không phá hỏng Chiếu xuyên qua chiều dày kim loại lên tấm phim đặt phía sau mối hàn ở những chỗ rỗ khí hoặc lẫn xỉ hoặc hàn không ngấu, trên phim sẽ xuất hiện vết sẫm (dùng tia X nó * Chiếu xạ xuyên qua mối hàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 có thể xuyên qua vật hàn có chiều dày 100mm, dùng tia γ để kiểm tra mối hàn có chiều dày tới 300mm) (hình 2-29; 2-30) Hình 2-29: Kiểm tra bằng tia X Hình 2-30: Kiểm tra bằng tiaγ 1-đèn tia X; 2-tia X; 3-vật hàn 1-hộp chì; 2-nguyên tố có tính phóng xạ 4-hộp có nắp kín; 5-phim cản quang 3-tia γ ; 4-vật hàn; 5-hộp đựng phim 6-tấm chắn bằng chì 6-phim; 7-tấm chắn bằng chì * Kiểm tra thẩm thấu bằng dầu hoả: Dùng phương pháp này để kiểm tra độ rỗ, rò rỉ của kim loại mối hàn có bề dày nhỏ hơn 10mm, bằng cách quét dầu hoả lên một phía của mối hàn còn mặt kia quét một lớp phấn trắng hoặc lớp vôi để khô, dầu hoả sẽ được thẩm thấu qua vùng khuyết tật và được phát hiện, phương pháp này có thể được xác định được các khuyết tật có đường kính tới 0,1mm * Phương pháp siêu âm - Dựa trên khả năng của chùm tia phản xạ lại theo hướng khác khi đi vào kim loại mối hàn có chứa khuyết tật. * Thử bằng thuỷ lực tĩnh và có áp suất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Phương pháp này dùng để thử độ bền, độ kín của các bình, các bể chứa, các thiết bị chứa khí. Ta bơm đầy nước hoặc khí vào các thiết bị đó, với áp lực bằng 1,5 lần hoặc hơn áp lực khi làm việc, lúc đó ta dừng lại dùng búa tay gõ nhẹ quanh mối hàn xem có hiện tượng bị dò hay không, kiểm tra xong xả nước hoặc khí ra ngoài từ từ để tránh tình trạng thiết bị bị co ngót đột ngột làm hư hỏng * Kiểm tra bằng từ tính Sử dụng tính chất truyền thẳng của đường sức từ trong trường vật chất đồng nhất, người ta kiểm tra khuyết tật của mối hàn bằng cách rắc lên bề mặt mối hàn một lớp bột sắt và đặt trong từ trường, rồi theo rõi đường sức từ, tại chỗ khuyết tật đường sức từ đổi hướng. 2.9 Giới thiệu một số công nghệ hàn 2.9.1 Hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc - Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (hàn hồ quang kín) là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một thuốc bảo vệ. Dưới tác dụng nhiệt 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 cháy của nó (hình 2-31). Hình 2-31: Sơ đồ hàn dưới lớp thuốc 1-dây hàn; 2-vật hàn; 3-khoảng trống; 4-thuốc hàn; 5-mối hàn; 6-xỉ hàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 2.9.2 Hàn MIG, MAG - Thực chất là hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang được tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn. Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của khí 2O và 2N trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí (hình 2-32). - Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng trong hàn hồ quang người ta phân thành: Hàn MIG (Metal Inert Gas) khí sử dụng là khí Argon hoặc khí Hêli. Phương pháp này thường dùng để hàn thép không gỉ, hàn nhôm và hợp kim nhôm, hàn đồng và hợp kim đồng. Hàn MAG (Metal Active Gas) khí sử dụng là khí hoạt tính CO 2 , phương pháp này thường dùng để hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp. Hình 2-32: Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ 2.9.3 Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (hàn TIG, Tung Sten Inert Gas) Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ là quá trình hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệt được cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn (hình 2-33). Vùng hồ quang được bảo vệ bằng môi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 trường khí trơ (Argon, Hêli, Argon + Hêli) để ngăn cản tác động có hại của 2O và 2N trong không khí. Điện cực không nóng chảy thường dùng là Volfram. Phương pháp hàn này có thể dùng dòng điện một chiều hoặc xoay chiều để hàn tất cả các loại vật liệu. Hình 2-33: Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (hàn TIG) 2.9.4 Hàn điện tiếp xúc Thực chất của hàn điện tiếp xúc là cho dòng điện có cường độ lớn chạy qua 2 vật hàn, chỗ tiếp xúc có điện trở lớn sẽ bị nung nóng đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo) và nhờ tác dụng của lực ép (P,P) ép chúng liên kết với nhau tạo thành mối hàn (hình 2-34). Theo định luật Jun – Lenxơ: khi cho một dòng điện đi qua một vật dẫn sẽ sinh ra nhiệt lượng Q. Q = 0,24.I 2 .R.t (calo) Trong đó: I - cường độ dòng điện hàn (A) R - điện trở vật dẫn (Ω ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 t - thời gian dòng điện chạy qua (s) Từ công thức trên ta thấy, bề mặt tiếp xúc của 2 vật hàn ban đầu có những chỗ nhấp nhô tế vi và màng oxit kim loại nên có diện tích tiếp xúc nhỏ (chủ yếu là tiếp xúc điểm) và điện trở ở đây khá lớn nên mật độ dòng điện lớn, kết quả nhiệt lượng sinh ra trên bề mặt tiếp xúc lớn sẽ nung nóng chúng tới trạng thái hàn, sau đó dùng lực ép để tạo điều kiện khuếch tán nguyên tử lẫn vào nhau tạo nên mối hàn. Hình 2-34: Sơ đồ nguyên lý hàn điện tiếp xúc giáp mối 1-chi tiết hàn; 2-cực của máy tiếp xúc; 3-biến thế hàn 1 pha; 4-công tắc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 CHƯƠNG III KẾT CẤU CỦA ROBOT HÀN ALMEGA AX-V6 Chương này trình bày các thông số hình học, các thông số kỹ thuật, các thành phần liên quan đến Robot hàn Almega AX-V6. 3.1 Tại sao và khi nào dùng Robot hàn? 3.2 Hệ thống chuẩn của Almega AX-V6 3.3 Kết cấu thành phần chuẩn cho hàn CO 2 /MAG và hàn MAG/MIG 3.4 Thành phần tiêu chuẩn cho hàn TIG nóng chảy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 3.1 Tại sao và khi nào dùng Robot hàn? Ứng dụng chủ yếu của robot công nghiệp là hàn và lắp ráp. Gần 25% robot trong công nghiệp là robot hàn. Các robot lắp ráp chiếm 33% số robot trên thế giới, có mặt nhiều nhất trong các nhà máy sản xuất xe hơi và đồ điện tử. 3.1.1 Khi nào dùng robot hàn ? Một quá trình hàn gồm nhiều thao tác lặp đi lặp lại trên những chi tiết giống nhau sẽ thích hợp để tự động hóa. Số lượng chi tiết cần hàn trong quá trình chế tạo quyết định xem có nên tự động hóa quá trình hàn hay không. Nếu bình thường phải điều chỉnh để các chi tiết ăn khớp với nhau hoặc các mối hàn quá rộng hoặc có vị trí khác nhau trên mỗi chi tiết thì không thể tự động hóa được. 3.1.2 Tại sao hàn bằng robot ? Những lợi ích lớn nhất của hàn tự động là có độ chính xác và năng suất cao. Hàn bằng robot nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Một khi được lập trình hợp lý, các robot sẽ tạo ra những mối hàn y như nhau trên các vật hàn cùng kích thước và quy cách. Chuyển động của que hàn được tự động hóa sẽ giảm nguy cơ mắc lỗi trong thao tác, do vậy giảm phế phẩm và khối lượng công việc phải làm lại. Robot không những làm việc nhanh hơn mà còn có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm, hiệu quả hơn nhiều so với một hệ thống hàn tay. Qúa trình hàn được tự động hóa giải phóng người công nhân khỏi những tác hại khi hàn do tiếp xúc với bức xạ hồ quang, vẩy hàn nóng chảy, khí độc. Chính vì lý do vậy mà hiện nay rất nhiều công ty, nhà máy sử dụng Robot hàn, hiện nay trên thị trường trong nước có rất nhiều chủng loại Robot hàn của nhiều hãng khác nhau, trong khuôn khổ của luận văn, tác giả xin giới thiệu qua về loại Robot hàn Almega AX-V6. * Giới thiệu về Robot hàn Almega AX-V6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 Robot hàn Almega AX-V6 sử dụng phương pháp MIG/MAG/TIG dùng những chất khí khác nhau để bảo vệ cho hồ quang cháy ổn định, chống sự xâm nhập có hại của môi trường, tăng chất lượng mối hàn. Bảng dưới đây là thông tin chi tiết của Robot: ALMEGA AX-V6 Cấu trúc Kiểu khớp thẳng đứng Số trục điều khiển 6 Tải trọng tối đa cho phép 6 kg Sai số lặp lại vị trí ±0.08mm Hệ thống truyền động Động cơ Servo xoay chiều. Công suất truyền động 2750W Hồi tiếp vị trí Bộ mã hóa tuyệt đối. Phạm vi hoạt động Cánh tay J1 340o(±170o)[100o(±50o)] J2 245o(-155o~+90o) J3 360o(-170o~+190o) Cổ tay J4 360o(±180o) J5 280o(±50o~+230o) J6 720o(±360o) Tốc độ tối đa Cánh tay J1 2.62 rad/s(150o/s) J2 2.79 rad/s(160o/s) J3 2.97 rad/s(170o/s) Cổ tay J4 5.93 rad/s(340o/s) J5 5.93 rad/s(340o/s) J6 9.08 rad/s(520o/s) Cánh tay J1 11.8 N.m J2 9.8 N.m J3 5.9 N.m Cổ tay J4 0.30 kg.m2 J5 0.25 kg.m2 J6 0.06 kg.m2 Diện tích mặt cắt phạm vi hoạt động 3.14.m2 x 340o Nhiệt độ môi trường hoạt động 0~45oC. Trọng lượng 155 kg Tải trọng tối đa khi tay nâng. 10 kg Kiểu lắp đặt Nền, treo tường hoặc trần xưởng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 Trở về vị trí gốc Không cần thiết Màu sơn Tay máy: màu trắng, Đế: Màu xanh nước biển. * Cảnh báo khi sử dụng Robot hàn Việc sử dụng robot trong dây chuyền sản xuất đòi hỏi những quy tắc an toàn hợp lý để bảo vệ những người làm việc trực tiếp với robot và những người khác trong nhà máy do không ý thức được nguy hiểm tiềm ẩn. Một giải pháp an toàn nhất là mua toàn bộ bệ hàn từ một hãng tích hợp robot. Một bệ hàn hoàn chỉnh gồm các thanh chắn, các thiết bị an toàn cần có và phương thức nâng, hạ vật thao tác. Mỗi lắp đặt robot phải được tính toán kỹ lưỡng về tính an toàn. Khi robot đang hoạt động, người không được đứng trong vùng làm việc của nó. Quanh robot phải có rào chắn. Các cánh cửa phải được bảo vệ bằng khóa an toàn, và vùng hàn phải được bảo vệ sao cho nguồn hàn được tách khỏi robot tức thì khi cửa mở. Các nút dừng khẩn cấp phải được bố trí trên các bảng điều khiển, cabin robot và bảng lập trình robot. Rào chắn phải vây kín robot và không cho người trèo hay chui qua. Các đèn tín hiệu phải được bố trí trên robot hoặc trong vùng làm việc của nó để báo hiệu robot đang có điện. 3.2 Hệ thống chuẩn của Almega AX-V6. 3.2.1 Sự cấu thành chuẩn của Almega AX-V6 Các thành phần Kiểu Đặc điểm kỹ thuật (1) Tay máy AX-MV6 (Model: AXMV61) (2) Bộ điều khiển AX-C (Model: AXCMN1) (3)Bảng dạy (teach pendant) AXTPDSON-EC ** ** :03 3m specification ** :08 8m specification Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 ** :15 15m specification (4) Operation box AXOP-00 ** ** :05 5m specification ** :10 10m specification ** :15 15m specification (5) Cáp 1 và 2 AXRB-10 ** ** :03 3m specification ** :05 5m specification ** :10 10m specification ** :15 15m specification - Operation box là một thành phần chuẩn cho bộ điều khiển AX-C (trừ một số khác). Nó được cung cấp với một số nút đa dạng như: Emergency stop, Playback/Teach, Stop và Motor ON. - Để chắc chắn kiểm tra loại cáp dẫn và tạo thuộc tính cáp nối, không sử dụng cáp “AXRB-14”, nó không ứng dụng được cho Almega AX-V6. 3.2.2 Thiết bị không bắt buộc cho Almega AX-V6 - Thiết bị dưới đây sẽ có hiệu lực với Almega AX-V6. Đối với cáp dẫn 1 và 2, bảng dạy và operation box. (1) Start box: Hộp khởi động là một thành phần tuỳ ý chỉ dùng cho bộ điều khiển AX-C, nó cung cấp các nút rất đa dạng như “Emergency stop”, “start” và “stop”. Kết nối nó với hộp điều khiển để sử dụng. Chỉ cho phép tối đa là 3 hộp. Loại Đặc điểm kỹ thuật AXST-00 ** ** :05 5m specification ** :10 10m specification ** :15 15m specification (2) Thân máy: Đây là kiểu thân máy cơ bản để cài đặt một tay máy robot Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Loại Đặc điểm kỹ thuật L-3626 Dùng cho AX-MV6, chiều cao 400mm (3) Relay unit Đây là đơn vị để kết nối mục đích vật lý I/O (vào/ra) với khối cuối cùng, và với đầu ra của tín hiệu vật lý tại điểm tiếp xúc Loại Đặc tính L9110 I/O points: 32 điểm (kết nối với khối cuối) (IN 1÷32, OUT 1 ÷32) Đặc tính vật lý tín hiệu vào: