Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng rô bốt trong công

MỤC LỤC Mở đầu .............................................................................................................. 6 Chương 1: Tổng quan về công nghệ hàn trong sản xuất ôtô ............................ 9 1.1 Thực trạng công nghiệp sản xuất ôtô tại Việt Nam .............................. 9 1.2 Các phương pháp hàn sử dụng trong sản xuất ôtô ............................. 13 1.2.1. Hàn điểm ....................................................................................... 13 1.2.2. Hàn hồ quang tay .......................................................................... 16 1.2.3. Hàn MIG/MAG ............................................................................. 18 1.2.4. Rôbốt hàn ...................................................................................... 19 1.3 Một số chi tiết điển hình ..................................................................... 21 1.3.1 Ống xả: ........................................................................................... 21 1.3.2. Vành bánh xe................................................................................. 22 1.3.3. Sắt xi.............................................................................................. 23 1.3.4. Thùng xe........................................................................................ 25 Chương 2: Thiết kế quy trình hàn thùng xe ôtô .............................................. 26 2.1 Phân tích lựa chọn quy trình hàn .......................................................... 26 2.2 Phân tích lựa chọn vật liệu hàn ............................................................. 29 2.2.1 Vật liệu cơ bản ............................................................................... 29 2.2.2 Khí bảo vệ ...................................................................................... 30 2.2.3 Dây hàn .......................................................................................... 34 2.3 Phân tích lựa chọn phôi ......................................................................... 36 2.3.1 Đọc bản vẽ...................................................................................... 36 1 2.3.2 Chuẩn bị phôi ................................................................................. 40 2.4 Tính toán chế độ hàn ............................................................................. 49 2.4.1 Cường độ dòng điện hàn ................................................................ 49 2.4.2 Điện áp hàn .................................................................................... 50 2.4.3 Tốc độ hàn ...................................................................................... 51 2.4.4 Tầm với điện cực hàn ..................................................................... 53 2.4.4 Chế độ dao động đầu hàn ............................................................... 54 2.4.5 Góc nghiêng mỏ hàn ...................................................................... 55 2.4.6 Góc dao động mỏ hàn .................................................................... 56 2.4.7 Thời gian dừng ............................................................................... 56 2.5 Gá lắp và hàn đính................................................................................. 59 2.6 Xây dựng quy trình hàn......................................................................... 61 Bước 1: Chuẩn bị các chi tiết theo bản vẽ chi tiết ..................................... 61 Bước 2: Tiến hành đặt các chi tiết vào vị trí bàn gá ................................... 61 Bước 3: Tiến hành hàn đính khung xương sàn xe ...................................... 61 Bước 4: Tiến hành hàn khung sàn xe .......................................................... 61 Bước 5: Tiến hành hàn khung sàn xe với tấm sàn. ..................................... 61 2.6.1 Hàn góc phần tư thứ 1 .................................................................... 63 2.6.2 Hàn góc phần tư thứ 2 .................................................................... 63 2.6.3 Hàn góc phần tư thứ 3 .................................................................... 64 2.6.4 Hàn góc phần tư thứ 4 .................................................................... 64 Chương 3: Thiết kế quy trình hàn ống xả ôtô ................................................. 73 3.1 Phân tích lựa chọn quy trình hàn .......................................................... 73 2 3.2 Phân tích lựa chọn vật liệu hàn ............................................................. 73 3.2.1 Vật liệu cơ bản ............................................................................... 74 3.2.2 Khí bảo vệ ...................................................................................... 76 3.2.3 Dây hàn .......................................................................................... 76 3.3 Phân tích lựa chọn phôi ......................................................................... 77 3.3.1 Đọc bản vẽ...................................................................................... 78 3.3.1 Chi tiết số 1: Vỏ ............................................................................. 78 3.3.2 Chi tiết số 2: Nắp............................................................................ 79 3.3.3 Chi tiết số 3: Ống tiêu âm .............................................................. 79 3.3.4 Chi tiết số 4: Tấm ngăn .................................................................. 79 3.4 Tính toán chế độ hàn ............................................................................. 80 3.5 Gá lắp và hàn đính................................................................................. 80 3.6 Xây dựng quy trình hàn......................................................................... 82 Bước 1: Chuẩn bị các chi tiết theo bản vẽ thiết kế ................................ 82 Bước 2: Gá đính các chi tiết .................................................................... 82 Bước 3: Lập trình hàn với Rôbốt cho các chi tiết ................................... 82 Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hàn thùng xe trên rôbốt AII-V6 .................... 85 4.1 Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 85 4.1.1 Rôbốt hàn AII-V6 .......................................................................... 85 4.1.2 Máy hàn DM350 ............................................................................ 86 4.1.3 Bộ điều khiển AX21 ...................................................................... 87 4.2 Vật liệu .................................................................................................. 87 4.2.1 Lựa chọn vật liệu ............................................................................ 87 3 4.2.2 Chuẩn bị phôi ................................................................................. 87 4.3 Lập trình ................................................................................................ 90 4.4 Thực nghiệm ......................................................................................... 93 4.5 Kết quả .................................................................................................. 94 Chương 5: Nghiên cứu thực nghiệm hàn ống xả trên rôbốt AII-V6 ....................... 97 5.1 Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 97 5.1.1 Rôbốt hàn AII-V6 .......................................................................... 97 5.1.2 Máy hàn DM350 ............................................................................ 97 5.1.3 Bộ điều khiển AX21 ...................................................................... 98 5.2 Vật liệu .................................................................................................. 98 5.2.1 Lựa chọn vật liệu ............................................................................ 98 5.2.2 Chuẩn bị phôi ................................................................................. 99 5.3 Lập trình .............................................................................................. 101 5.5 Kết quả ................................................................................................ 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 104 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 105 4 LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng rôbốt trong công nghiệp sản xuất ô tô ” được hoàn thành bởi tác giả Lâm Duy Minh, học viên lớp cao học Công nghệ hàn, khóa 2011- 2013, khoa Cơ khí , trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Phần cơ sở lí thuyết được tham khảo các tài liệu mới nhất và có chọn lọc. Các thông số thí nghiệm, sản phẩm được thực hiện trên rôbốt hà AII-V6 tại trung tâm thực hành trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Các kết quả trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trên bất kì công trình nào khác. Hà Nội, ngày 23 tháng 09 năm 2013 Tác giả luận văn Lâm Duy Minh 5 MỞ ĐẦU Xã hội càng phát triển và chất lượng giáo dụng càng nâng cao thì công nghệ càng được cải tiến và trở nên tinh vi hơn. Việc sử dụng rôbốt sẽ giúp con người tập trung vào những công việc đòi hỏi tính sáng tạo và chất lượng cao, trong khi rôbốt dễ dàng gánh vác thay con người những công việc nguy hiểm, nặng nhọc, lặp đi lặp lại, giảm bớt và ngăn ngừa tai nạn lao động hoặc bệnh tật do những công việc đi kèm với môi trường làm việc không thuận lợi. Rôbốt sẽ hỗ trợ phát triển những ngành công nghiệp mới và góp phần bảo tồn các nguồn tài nguyên và năng lượng. Trên thế giới, robot được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp sản xuất ôtô, đặc biệt là rôbốt hàn. Tại Việt Nam, rôbốt hàn đã được triển khai trong các ngành sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim, chế tạo cơ khí, công nghiệp đóng tàu và một vài lĩnh vực khác. Hiện nay nền công nghiệp sản xuất ôtô ở nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển. Ban đầu các doanh nghiệp sản xuất trong nước chỉ đầu tư cho các linh kiện nhập khẩu, nhưng với sự phát triển của khoa học công nghệ đã có những doanh nghiệp đầu tư tự sản xuất và lắp ráp ôtô trong nước. Ứng dụng và phát triển công nghệ không chỉ ở nhận thức vai trò quan trọng mà cần thiết phải được thúc đẩy mạnh mẽ trong phát triển kinh tế xã hội, trong hoạt động của các cơ quan nhà nước, các doanh nghiệp và trong toàn xã hội; việc hình thành và đẩy mạnh thị trường công nghệ cũng chính là tạo cơ sở cho ứng dụng và phát triển khoa học công nghệ. Nước ta đang trong đà hội nhập với quốc tế, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vì vậy các ngành công nghiệp sản xuất ôtô cần được chú trọng. Ngành công nghiệp ôtô hiện nay đang sử dụng mạnh mẽ công nghệ hàn trong việc chế tạo các bộ phận chính như: thân xe, khung xe, vỏ xe và rất nhiều phụ tùng khác. Ở đâu công nghệ hàn được sử dụng nhiều bao nhiêu thì giá thành xe được hạ thấp bấy nhiêu. 6 Tính cấp thiết của đề tài: Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta ngày nay đang là một ngành hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Phát triển ngành công nghiệp này sẽ là động lực và sức mạnh để giúp đất nước hoàn thành công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa và trở thành một nước phát triển. Hiện nay trong công nghiệp sản xuất ô tô, có rất nhiều các chi tiết như thùng xe, ống xả, khung, sắt xi phụ,…cần phải ứng dụng công nghệ hàn hồ quang. Những chi tiết này có nhiều mối hàn và những mối hàn lặp đi lặp lại ở các vị trí khác nhau với cùng kích thước, cùng chế độ hàn. Các nhà máy sản xuất ô tô trong nước đã ứng dụng công nghệ hàn hồ quang để chế tạo các chi tiết nói trên. Tuy nhiên, phần lớn đều sử dụng hàn hồ quang bán tự động hoặc bằng tay. Do đó năng suất không cao, chất lượng mối hàn thấp và không đồng đều. Chính vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng robot trong công nghiệp sản xuất ô tô là hướng đi đúng, phù hợp về mặt khoa học. Hiện nay ở các doanh nghiệp sản xuất ô tô tại Việt nam nhu cầu tự động hóa quá trình sản xuất các chi tiết như thùng xe, ống xả, sắt xi phụ,… là rất lớn. Với chủ trương nội địa hóa cao, tăng năng suất và chất lượng trong ngành sản xuất ô tô, trong khi trình độ của những người thợ hàn vẫn còn hạn chế thì việc ứng dụng robot sẽ được thực tiễn chấp nhận. Nhận thức được nhu cầu và hiệu quả cao của rôbốt hàn trong sản xuất ô tô, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng rôbốt trong công nghiệp sản xuất ô tô trở thành vấn đề cấp thiết. Mục đích nghiên cứu của luận văn : Nghiên cứu công nghệ hàn các chi tiết điển hình trong ô tô từ đó thiết kế quy trình công nghệ hàn hợp lý bằng robot; Lập trình ứng dụng trên robot hàn hồ quang 6 bậc tự do chuỗi động hở nhằm nâng cao năng suất và chất lượng trong công nghiệp sản xuất ô tô. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự bằng rôbốt và thiết kế quy trình hàn thùng xe và ống xả Lập trình và thử nghiệm với rôbốt AII-V6 hàn thùng xe và ống xả. 7 Phương pháp nghiên cứu. Đề tài được nghiên cứu áp dụng các phương pháp như: nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, thực nghiệm trên rôbốt hàn AII-V6 đưa ra số liệu thực tế, sản phẩm ứng dụng. Kết cấu của luận văn Nội dung luận văn gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ hàn trong sản xuất ô tô Chương 2: Thiết kế quy trình hàn thùng xe ô tô Chương 3: Thiết kế quy trình hàn ống xả ô tô Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hàn thùng xe trên rôbốt AII-V6 Chương 5: Nghiên cứu thực nghiệm hàn ống xả trên rôbốt AII-V6 8 Chương 1: Tổng quan về công nghệ hàn trong sản xuất ôtô 1.1 Thực trạng công nghiệp sản xuất ôtô tại Việt Nam Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta ngày nay đang là một ngành hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Phát triển ngành công nghiệp này sẽ là động lực và sức mạnh để giúp đất nước hoàn thành công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa và trở thành một nước phát triển. Sự ảnh hưởng của nó đến các ngành công nghiệp khác là rất đáng kể và thể hiện là một trong những ngành xương sống của nền kinh tế. Việc đi sâu vào phát triển ngành, thu hút vốn đầu tư nước ngoài, ứng dụng khoa học công nghệ và mở cửa hội nhập là những điều kiện tiên quyết để có một ngành công nghiệp sản xuất ô tô vững chắc. Hiện nay nền công nghiệp sản xuất ôtô ở nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển. Ban đầu các doanh nghiệp sản xuất trong nước chỉ đầu tư cho các linh kiện nhập khẩu, nhưng với sự phát triển của khoa học công nghệ đã có những doanh nghiệp đầu tư tự sản xuất và lắp ráp ôtô trong nước. Ứng dụng và phát triển công nghệ không chỉ ở nhận thức vai trò quan trọng mà cần thiết phải được thúc đẩy mạnh mẽ trong phát triển kinh tế xã hội, trong hoạt động của các cơ quan nhà nước, các doanh nghiệp và trong toàn xã hội; việc hình thành và đẩy mạnh thị trường công nghệ cũng chính là tạo cơ sở cho ứng dụng và phát triển khoa học công nghệ. Đây là những nhiệm vụ mà Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ đã tiến hành và đạt một số kết quả trên phương diện quản lý nhà nước. Nước ta đang trong đà hội nhập với quốc tế, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vì vậy các ngành công nghiệp sản xuất ôtô cần được chú trọng. Hơn 10 năm qua, ngành công nghiệp này vẫn luẩn quẩn trong vòng lắp ráp với tỷ lệ nội địa hoá mờ nhạt. 17 doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất và lắp ráp ôtô có vốn đầu tư nước ngoài đã được cấp giấy phép đầu tư, trong đó có 12 doanh nghiệp đang hoạt động với tổng vốn đầu tư đăng ký khoảng 1 tỷ USD, tổng năng lực sản xuất đạt khoảng 150.000 xe/năm, nhưng đến nay vẫn chưa có doanh nghiệp nào thực hiện đúng cam kết tỷ lệ nội địa hóa (đạt từ 20 - 40% sau thời gian 5 - 10 năm). 9 Riêng đối với các liên doanh sản xuất ôtô tại Việt Nam, tỷ lệ nội địa hóa cũng rất thấp, chỉ khoảng 5 - 10% và không đạt kế hoạch đề ra. Trong thời gian qua, các doanh nghiệp sản xuất đã chú trọng hơn tới việc chế tạo và lắp ráp. Tuy nhiên, việc đầu tư cho công nghệ chưa nhiều nên phần lớn năng suất và chất lượng chưa cao. Công nghệ sản xuất ô tô là yếu tố hết sức cần thiết và có vai trò quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên công nghệ của chúng ta được đánh giá là lạc hậu so với thế giới. Theo các chuyên gia, có 3 điều kiện để có được ngành công nghiệp ôtô là thị trường, con người và kỹ thuật. Trong 3 điều kiện đó Việt Nam có 2 là thị trường và con người. Yếu tố về kĩ thuật và công nghệ không phải là thế mạnh của chúng ta. Con người người Việt Nam được cho là khéo tay có đầu óc sáng tạo. Chúng ta thiếu vấn đề kỹ thuật, nếu có chính sách đúng về khuyến khích đầu tư, chuyển giao công nghệ thì sẽ thành công. Với các quốc gia có ngành công nghiệp ôtô chưa phát triển hoặc đang trên đường phát triển thì yếu tố thị trường đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Trước khi nghĩ đến xuất khẩu, bản thân dung lượng thị trường trong nước phải đủ lớn để doanh nghiệp phát triển sản xuất, hạ giá thành sản phẩm. Đối với thị trường Việt Nam, để người tiêu dùng chấp nhận một sản phẩm như ôtô thì yếu tố giá thành đóng vai trò rất quan trọng. Trong tháng 7/2012 sản lượng bán hàng của toàn thị trường đạt 7.433 xe, tăng 13% so với tháng 6/2012 và giảm 26% so với tháng 7/2011. So với cùng kỳ năm ngoái, sản lượng bán hàng của thị trường trong 7 tháng đầu năm giảm 39%. Tuy nhiên, kết quả bán hàng của tháng 7 có dấu hiệu phục hồi. Kết quả bán hàng của tháng 7/2012 dẫn đến dự báo thị trường năm nay sẽ kết thúc với khoảng 93.000 xe, tăng 16% so với dự báo từ tháng 6/2012. Chi tiết kết quả bán hàng tháng 7/2012: - Sản lượng bán hàng của toàn thị trường đạt 7.433 xe, bao gồm 2.729 xe con và 4.704 xe tải. - Xe con tăng 21 % so với tháng trước, xe tải tăng nhẹ ở mức 10%. 10 - Sản lượng của xe lắp ráp trong nước đạt 6.263 xe, tăng 14% so với tháng trước, số lượng xe nhập khẩu nguyên chiếc là 1170 xe tăng 9% so với tháng trước. - Trong đó, sản lượng bán hàng theo chủng loại xe của các thành viên VAMA như sau: Bắc Trung Nam Tổng số 1050 309 747 2.106 - - - - Xe đa dụng MPV 182 56 314 552 Xe đa dụng SUV 352 102 499 953 Xe Minibus. Bus 316 40 115 471 Xe Tải. Pick-up & Van 924 423 1.108 2.455 - - - - 2.824 930 2.783 6.737 - - 24 24 Xe con Xe cross-over Xe khác Tổng cộng Bus chassis Bảng 1.1: Bảng thống kê của VAMA tháng 7 năm 2012 Đẩy mạnh và khuyến khích phát triển sản xuất động cơ, phụ tùng, linh kiện ôtô và các bộ phận chính nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất, lắp ráp các loại ôtô trong nước, tiến tới xuất khẩu là một trong những yếu tố quan trọng trong định hướng và chiến lược phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam. Hiện này, Hiệp hội các nhà sản xuất ôtô Việt Nam được thành lập với 18 thành viên là các công ty, doanh nghiệp sản xuất ôtô như công ty TNHH Ford Việt Nam, công ty TNHH ISUZU Việt Nam, công ty ôtô Trường Hải, tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp Việt Nam (Veam),… Một trong những mục đích của Hiệp hội là bảo đảm và cải thiện quyền hạn và lợi ích hợp pháp của người sử dụng xe trên các phương diện chất lượng độ tin cậy, sự an toàn, việc bảo vệ môi trường, 11 dịch vụ và bảo hành; tranh thủ những thành tựu tiến bộ của công nghệ ôtô cho ngành công nghiệp ôtô Việt Nam. Ngành công nghiệp ôtô hiện nay đang sử dụng mạnh mẽ công nghệ hàn trong việc chế tạo các bộ phận chính như: thân xe, khung xe, vỏ xe và rất nhiều phụ tùng khác. Ở đâu công nghệ hàn được sử dụng nhiều bao nhiêu thì giá thành xe được hạ thấp bấy nhiêu. Trường Hải là một trong những doanh nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam hiện đang tập trung đầu tư sản xuất những linh kiện, chi tiết mà Việt Nam có lợi thế, đạt chất lượng toàn cầu, đem lại giá trị cao, có khả năng xuất khẩu trong khu vực. Một sản phẩm như vậy là thùng xe lắp cho xe tải. Không chỉ sử dụng cho thị trường trong nước, loại thùng xe của Trường Hải được hãng Kia (Hàn Quốc) đặt hàng với số lượng lớn, vì chất lượng tốt, giá thành lại rẻ hơn sản xuất tại Hàn Quốc. Như vậy, với thống kê chi tiết của VAMA, sản lượng bán hàng của toàn thị trường đạt 4707 xe tải. Với số lượng xe tải này, thì lượng sản xuất các bộ phận cũng rất lớn. Trên thế giới, nền công nghiệp ôtô có thể thấy việc một hãng sản xuất toàn bộ một chiếc xe hiện tại là rất ít. Các hãng xe đều cố gắng thúc đẩy việc sản xuất linh kiện không quá phức tạp cho đối tác khác ở những khu vực có nguồn nhân công rẻ hơn nhằm hạn chế chi phí đầu vào, tăng năng lực cạnh tranh. Tỷ lệ nội địa hóa với xe tải và xe bus khá thành công trong thời gian qua. Một tin hơi ngỡ ngàng với nhiều người, năm 2010 Việt Nam xuất khẩu hơn 1,57 tỷ đô la tiền linh kiện ô tô, chủ yếu sang Nhật Bản. Kim ngạch xuất khẩu đạt trên 871 triệu đô la. Sau khi gia nhập WTO, lộ trình giảm thuế nhập khẩu ôtô nguyên chiếc theo các cam kết WTO, gián tiếp buộc các liên doanh lắp ráp ôtô giảm giá vì quyền lợi của người tiêu dùng Việt Nam. Nếu một vài liên doanh lắp ráp ôtô muốn đủ khả năng sản xuất và cạnh tranh hiệu quả để tồn tại thì cần phải áp dụng công nghệ vào trong sản xuất để tăng năng suất, giảm giá thành mà vẫn đảm bảo được chất lượng. 12 Rôbốt ngày càng góp phần tối ưu hóa và linh hoạt trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô. Đã có khoảng hơn 1000 Rôbốt trong các nhà máy sản xuất ôtô, xe hơi, không có gì là bất thường khi con số này lớn hơn rất nhiều ở các nhà máy lớn. Hình 1.1: Rôbốt hàn trong nhà máy sản xuất ôtô Vì vậy, để tăng năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm thì việc ứng dụng các công nghệ bán tự động, tự động và Rôbốt là rất cần thiết. Việc đẩy mạnh ứng dụng các công nghệ tự động trong sản xuất nói chung đã được ứng dụng trên thế giới có từ rất lâu, trong đó đặc biệt là trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô. Ở Việt Nam trong những năm qua, công nghệ tự động hóa đã được ứng dụng trong một số ngành sản xuất. Riêng công nghiệp sản xuất ôtô ở nước ta cũng đã áp dụng một số công nghệ hiện đại trong sản xuất như công nghệ hàn điểm, công nghệ hàn MIG/MAG và ứng dụng công nghệ hàn tự động bằng Rôbốt. 1.2 Các phương pháp hàn sử dụng trong sản xuất ôtô 1.2.1. Hàn điểm Khái niệm hàn điểm: Hàn điểm là phương pháp hàn điện trở, trong đó mối hàn được hình thành dưới dạng những điểm riêng biệt ở chỗ tiếp xúc giữa hai vật hàn. Các chi tiết hàn được chồng lên nhau, dùng điện cực ép sơ bộ chúng lại với nhau, sau đó cho dòng điện chạy qua. Chỗ tiếp xúc giữa hai chi tiết được nung nóng 13 đến trạng thái chảy, còn xung quanh thì đến trạng thái dẻo. Dưới tác dụng của lực ép P, mối hàn được hình thành. Bộ phận điều khiển có nhiêm vụ tự động đóng ngắt dòng điện và lực ép. Vật liệu dùng làm điện cực có tính dẫn điện, dẫn nhiệt, chịu nhiệt và có độ bền cao như đồng điện phân, đông có pha crôm và cadimi… Điện cực thường có đường dẫn nước là nguội. Hàn điểm là một dạng hàn tiếp xúc, trong đó các chi tiết hàn được nối với nhau tại những điểm riêng biệt. Tùy theo cách bố trí điện cực mà có thể chia thành hàn một phía và hàn hai phía. Cùng một thời điểm có thể hàn một, hai, hoặc nhiều điểm ~ ~ P P Tấm đệm đồng P P Sơ đồ hàn điểm hai phía Sơ đồ hàn điểm một phía Hình 1.2: Sơ đồ máy hàn điểm Công nghệ hàn điểm được sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô nhờ tính công nghệ và khả năng cho mối hàn đạt chất lượng cao, đảm bảo yêu cầu kĩ thuật. Hình 1.3 : Máy hàn điểm treo của Nhật Bản tại Công ty Cổ phần ô tô Vinaxuki 14 Máy được dùng để hàn thép carbon, thép tấm phủ, tấm mỏng và tấm nhôm không rỉ. Độ dày hàn thường là 0,5 ÷ 3 (mm), phù hợp cho ô tô, xe gắn máy, hàng không, thiết bị y tế, dụng cụ, kim loại tấm, máy nông nghiệp, tủ, máy móc công nghiệp nhẹ, và kiến trúc, ..v..v. Máy có cấu trúc đơn giản và chặt chẽ, hoạt động linh hoạt và hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng. Phương pháp hàn điểm này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô bởi những ứng dụng và chất lượng mối hàn đáp ứng được yêu cầu cần thiết. Do điện cực nằm ở phía trên và phía dưới vật hàn nên mỗi lần hàn chỉ được một điểm. Với thiết bị hàn điểm cầm tay thì năng suất đem lại là không cao, chất lượng phụ thuộc tay nghề người thợ do nguyên lí làm việc của phương pháp này còn cần đến lực kẹp. Độ chính xác và chất lượng mối hàn sẽ chỉ được đảm bảo ở mức độ nhất định. Hình 1.4: Hàn lắp thùng xe bằng công nghệ hàn điểm (thủ công) Rôbốt hàn điểm: Hàn điểm là kỹ thuật thường dùng để nối ghép hai chi tiết kim loại, thường là dạng tấm mỏng, bằng cách tạo ra hàng loạt các điểm nối bấm tròn. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô để lắp ghép phần thân xe và các điểm nối ở khung sườn. Ngoài ra chúng còn được các nhà sản xuất kim loại tấm sử dụng. Các mối hàn điểm được tạo ra bằng cách ép các điện cực lên cả hai phía của các chi tiết cần hàn ghép với nhau và cho dòng điện cường độ cao đi qua chúng. Ở điểm bị ép đó nó sẽ tạo ra sự nóng chảy kim loại cục bộ và nó đông cứng dưới dạng điểm nối tròn. 15 Hình 1.5: Rôbốt hàn điểm sử dụng trong công nghiệp sản xuất ôtô Với những chi tiết như vỏ xe ôtô con, buồng xe, cánh cửa xe,…hàn điểm được sử dụng phù hợp bởi chiều dày của vật liệu, chi tiết không quá lớn. Với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật ngày nay, Rôbốt hàn điểm đã được sử dụng. Nếu mối hàn được tạo ra không đúng cách, có thể xảy ra là hai chi tiết cần hàn không nóng chảy hoàn toàn, hoặc diện tích mối hàn nhỏ hơn yêu cầu cho một mối hàn chắc chắn. Hiện nay, có thể thấy trong các nhà máy sản xuất ôtô công nghệ hàn sử dụng rôbốt mới chủ yếu áp dụng cho sản xuất buồng xe, cánh cửa xe…Với các chi tiết khác như thùng xe, sắt si,…công nghệ này chưa được ứng dụng nhiều. Hình 1.6: Rôbốt hàn điểm trong xưởng sản xuất ôtô Veam tại Thanh Hóa 1.2.2. Hàn hồ quang tay Hàn hồ quang tay là một trong những phương pháp hàn nóng chảy dùng năng lượng hồ quang điện nung nóng kim loại chỗ cần nối và điện cực hàn đến 16 trạng thái nóng chảy, sau khi kim loại lỏng kết tinh sẽ tạo thành mối hàn nối các chi tiết thành một liên kết bền vững. Hình 1.7 : Sơ đồ nguyên lí quá trình hàn hồ quang tay Trong quá trình hàn, mọi thao tác như: gây hồ quang, dịch chuyển dọc trục điện cực hàn để duy trì chiều dài hồ quang, dao động ngang để tạo chiều rộng cần thiết và chuyển động học để hoàn thành chiều dài mối hàn đề do người thợ hàn thực hiện bằng tay. Hình 1.8: Hàn hồ quang tay Cho đến nay hàn hồ quang tay vẫn được sử dụng rộng rãi ở tất cả các nước, trong các cơ sở, doanh nghiệp đóng tàu, và cả trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô. Phương pháp ày cho phép thực hiện các mối hàn ở mọi vị trí trong không gian. Thiết bị hàn hồ quang tay dễ vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng,…Tuy nhiên, do mọi chuyển động cơ bản đều được thực hiện bằng tay, nên chất lượng và năng suất hàn hoàn toàn phụ thuộc vào trình độ tay nghề và kinh nghiệm của người thợ hàn. Nếu trong quá trình hàn người thợ thực hiện các chuyển động không hợp lý, góc nghiêng điện cực hàn và chiều dài hồ quang thay đổi,… thì kích thước và hình dạng mối hàn 17 sẽ không đồng đều, khả năng suất hiện các khuyết tật hàn tăng lên làm giảm chất lượng của liên kết. Bên cạnh đó năng suất của hàn hồ quang tay tương đối thấp (do phải sử dụng dòng hàn hạn chế) và điều kiện làm việc không tốt (chịu tác động trực tiếp của khói, ánh sáng và nhiệt của hồ quang) có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người thợ hàn. 1.2.3. Hàn MIG/MAG Hàn MIG/MAG là phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí bảo vệ là khí trơ (khí Argon hoặc Hêli). Hồ quang diện dược hình thành giữa vật liệu hàn và dây điện cực. Hồ quang liên tục làm nóng chảy dây hàn và dớt xuống bể hàn . Kim loại mối hàn dược bảo vệ từ một luồng khí trơ hoặc hỗn hợp khí. Quá trình hàn MIG tiến hành trên dòng diện một chiều thuờng với dây diện cực dương , ở dây được đấu ngược cực đấu ngược cực ít khi được sử dụng bởi nó nghèo kim loại nóng chảy từ điện cực xuống vật hàn .Sử dụng dòng diện hàn từ 50 (A) đến hơn 600 (A) và thường sử dụng điện áp từ 15 (V) đến 32 (V). Sự ổn định và tự điều chỉnh của hồ quang đạt được bởi sử dụng thiết bị có điện áp không thay đổi và tốc độ cấp dây ổn định. Với sự phát triển liên tục chung ta đã tạo ra công nghệ hàn MIG thích hợp cho việc hàn những kim loại quan trọng , có tính thương mại như Inoc , nhôm , thép không gỉ, đồng đỏ va một số hợp kim khác. Những vật liệu có chiều dày trên 0,76 (mm) có thể được hàn ở mọi vị trí như hàn bằng, hàn ngang, hàn đứng và hàn trần . Nó đơn giản là sự lựa chọn máy móc, dây điện cực, khí bảo vệ và tuân theo điều kiện hàn có thể trong sản xuất sẽ đạt chất lượng tốt và giá thành rẻ . Hàn MAG (Metal Action Gas) sử dụng khí bảo vệ là khí hoạt tính (khí CO2). 18 1.2.4. Rôbốt hàn Rôbốt công nghiệp được sử dụng chủ yếu cấu thành nên nền công nghiệp ngày nay và thậm chí hơn thế nữa ở các nhà máy trong tương lai. Nhu cầu sử dụng robot xuất phát từ khả năng của các máy linh hoạt và thông minh, nó có thể thực hiện thao tác lặp đi lặp lại ở mức chi phí và chất lượng chấp nhận được. Hầu hết các hoạt động công nghiệp ứng dụng robot là sản xuất ôtô và tầm quan trọng lớn trong ứng dụng robot để hàn, quá trình láp ráp cũng như xử lý vật liệu. Để đạt được mục tiêu cạnh tranh trong công nghiệp hiện đại, công nghệ hàn bằng tay bị giới hạn bởi chu kỳ thời gian ngắn do những yêu cầu thời gian lắp đặt, thợ tiện nghi, bảo hiểm và giá cả. Do đó, Công nghệ hàn rôbốt là mấu chốt để hàn tự động trong nhiều ngành công nghiệp. Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi các ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hoá sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền về thiết bị có tính linh hoạt cao đang dần hình thành. Các thiết bị này đang thay thế dần các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn đòi hỏi mặt hàng thay đổi về chủng loại, tính năng, mỹ thuật, vv,… Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng về robot hàn để tạo ra các hệ thống sản suất linh hoạt. Từ khi mới ra đời Rôbốt hàn được áp dụng nhiều trong lĩnh vực dưới góc độ thay thế con người. Nhờ vậy dây chuyền sản xuất được tổ chức lại, năng suất và hiệu quả tăng lên rõ rệt. Mục tiêu ứng dụng robot hàn nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Ngày nay, trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại hóa, khối lượng sản phẩm và công việc tăng cao, đòi hỏi cần phải có một công nghệ để đáp ứng được khối lượng đó. Như ta đã biết Rôbốt công nghiệp được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau, trong đó có ngành hàn. Hiện nay, có hơn 25% trong tổng số robot công 19 nghiệp được sử dụng trong hoạt động hàn. Trong ngành công nghiệp sản xuất thì hàn đóng vai trò quan trọng, ví dụ như ngành công nghiệp ôtô, đóng tàu,...Trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô, với số lượng lớn các chi tiết hàn với cùng vị trí hàn được lặp đi lặp lại thì ứng dụng Rôbốt hàn là việc cần thiết. Hình 1.9: Rôbốt hàn trong công nghiệp sản xuất ôtô Mặt khác, công việc trong các nhà máy sản xuất ô tô hiện nay, việc tiếp xúc với môi trường làm việc, đặc biệt là môi trường nhiêt độ ca khiến cho người công nhân gặp rất nhiều khó khăn và trở ngại. Do tiếp xúc với nguồn nhiệt cao của hồ quang hàn trong thời gian dài có thể ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe và năng suất làm việc của họ. Điều nay đối với rô bốt hàn lại không đáng kể. Thông thường để đào tạo một người thợ hàn bậc cao phải mất nhiều năm và đòi hỏi người thợ hàn phải có kinh nghiệm. Vì vậy, những người thợ hàn được tuyển vào các nhà máy với những vị trí khác nhau những thường lớn tuổi, những người thợ trẻ tuổi ít được quan tâm do thiếu kinh nghiệm. Tuy nhiên, việc đưa rôbốt hàn vào sản xuất sẽ giúp những công nhân trẻ có nhiều cơ hội hơn trong lĩnh vực này. Rôbốt hàn là khởi đầu để đáp ứng được sự cần thiết cho những mối hàn chất lượng cao trong chu kỳ thời gian ngắn. Hệ thống rôbốt hàn thế hệ thứ nhất là hệ thống hàn 2 khâu, khâu thứ nhất dành để học quỹ đạo đường nối được bắt chước bởi đường thực tế và hàn được thực hiện ở khâu thứ hai. Hệ thống hàn thế hệ 2, trên tay khác, theo dấu đường nối thực, thực hiện đồng thời giai đoạn học và theo dấu đường nối. Thế hệ 3 không chỉ thực hiện trong thời gian thực mà còn nhanh chóng thay đổi trên quỹ đạo đường nối kể cả với những điều kiện không kết cấu. Tính linh 20