Nghiên cứu thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe ô tô du lịch

Với ý nghĩa đó, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch kết hợp với công nghệ hàn bằng robot và sử dụng phương pháp hàn MIG & MAG đảm bảo được độ chính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGÔ MINH KHÔI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG

ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGÔ MINH KHÔI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG

ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 85.20.10.3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người cam đoan

Ngô Minh Khôi

Học viên: Ngô Minh Khôi Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Tóm tắt – Với sự phát triển của khoa học công nghệ và xu thế ứng dụng công nghệ 4.0 Từ đó,

Công ty THACO đẩy mạnh vai trò lao động sáng tạo, sáng kiến cải tiến trong sản xuất và thực hiện các biện pháp nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất Vậy Thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất Ô tô Với thiết kế này sẽ có ý nghĩa rất lớn trong lĩnh vực sản xuất linh kiện phụ tùng Ô tô vì nó tăng độ chính xác và thẩm mỹ để nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động, giảm giá thành nhằm đảm bảo tính cạnh tranh cho các sản phẩm mang thương hiệu Thaco

Với ý nghĩa đó, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch kết hợp với công nghệ hàn bằng robot và sử dụng phương pháp hàn MIG & MAG đảm bảo được độ chính xác và được ứng dụng đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch tại Công ty TNHH Cơ khí Chu Lai – Trường Hải

Từ khóa – Đồ gá hàn, Phương pháp hàn MIG & MAG, công nghệ Hàn Robot

RESEARCH & DESIGNING OF AUTOMATIC WELDING JIGS FOR PASSENGER CARS’ EXHAUST PIPE

The University of Science and Technology - The University of Danang

Overall introduction – With the development of science and technology toward 4.0 industrial

revolution, Thaco enhances creativity, improvement activities to improve technology and rationalization in manufacturing The designing of automatic welding jigs for Passenger Cars’ exhaust pipe has widely applied in automobile The design highly contrinbutes to auto parts manufacturing as the accuracy and aesthetics to improve quality, productivity and reduce costs

to ensure competitiveness for Thaco brand products

In that sense, our auto exhaust welding jigs for Passenger Carss exhaust pipe with combination of robotic and MIG & MAG welding ensure the accuracy and will be applied at Exhaust pipe line in Chu Lai - Truong Hai Mechanical Co., Ltd

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Cấu trúc của luận văn 2

Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 GIỚI THIỆU CÁC DÒNG XE Ô TÔ DU LỊCH TRƯỜNG HẢI 3

1.1.1 Xe du lịch Peugeot và Mazda 3

1.1.2 Xe Kia 3

1.2 SẢN LƯỢNG SẢN XUẤT ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH VÀ THƯƠNG MẠI QUA TỪNG NĂM (ĐVT: Bộ) 4

1.3 CẤU TẠO CHUNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH 5

1.4 QUY TRÌNH HÀN ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH 6

1.4.1 Cụm ống trước của ống xả xe du lịch 6

1.4.2 Cụm ống giữa 7

1.4.3 Cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch 9

1.5 QUY TRÌNH GIA CÔNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH TẠI THACO 10

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN 11

2.1.1 Hệ thống các trang bị khí nén công nghiệp 11

2.1.2 Tính toán truyền động hệ thống khí nén 13

2.1.3 Một số sơ đồ mạch điều khiển khí nén 23

2.2 HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ 24

2.2.1 Giới thiệu 24

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hàn trong môi trường khí bảo vệ 24

2.2.3 Phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ 24

2.2.4 Đặc điểm hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ 26

2.2.5 Hàn trong môi trường khí CO 2 27

2.3 ROBOT HÀN 30

2.3.1 Định nghĩa công nghiệp 30

2.3.3 Ứng dụng 32

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 33

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE DU LỊCH 35

3.1 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN 35

3.1.1 Tổng quan về đồ gá hàn 35

3.2 THIẾT BỊ VÀ ĐỒ GÁ HÀN CHI TIẾT ỐNG XẢ XE Ô TÔ HIỆN TẠI 35

3.2.1 Hàn bằng máy tự động hai mỏ hàn 35

3.2.2 Hàn bằng máy hàn quay 37

3.3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE DU LỊCH 38

3.3.1 Tổng thể hệ thống đồ gá hàn tự động (JIG) 39

3.3.2 Thiết kế cụm đồ gá trước ống xả xe Ô tô du lịch 39

3.4 ĐỒ GÁ KIỂM TRA SẢN PHẨM 42

Chương 4 CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ NGHIỆM THU 43

4.1 ĐỒ GÁ HÀN VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT YÊU CẦU ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH 43

4.2 QUY TRÌNH ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH 47

4.2.1 Hàn cụm ống xả trước 47

KẾT LUẬN 64

1 KẾT QUẢ 64

2 KẾT QUẢ CỤ THỂ ĐỒ GÁ HÀN ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN SO VỚI DÂY CHUYỀN HÀN ĐÃ CÓ TRƯỚC ĐÂY 64

3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

Số hiệu Tên Trang

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1 Quá trình phát triển các dòng xe Peugeot và Mazda tại Thaco 10 Hình 1-2 Quá trình phát triển các dòng xe KIA tại Thaco 10 Hình 1.3 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 12 Hình 1.4 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 12 Hình 1.6 Hình ảnh cụm ống trước của ống xả xe Ô tô du lịch 13 Hình 1.7 Quy trình hàn cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch 14 Hình 1.8 Hình ảnh chung cụm ống giữa xe Ô tô du lịch 14 Hình 1.9 Thông số kỹ thuật cụm ống giữa xe Ô tô du lịch 15 Hình 1.10 Quy trình hàn cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch 16

Hình 2.1 Hệ thống công nghệ khí nén công nghiệp 18

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và các phần tử 19

Hình 2.18

Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn trong môi

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của phương pháp Hàn MIG & MAG 32

Hình 3.1 Máy hàn tự động 2 mỏ hàn để hàn ống xả xe Ô tô du lịch 42

Hình 3.3 Tổng thể hệ thống đồ gá hàn tự động ống xả xe du lịch 45 Hình 3.4 Đồ gá cụm trước của ống xả xe Ô tô du lịch 46 Hình 3.5 Đồ gá cụm giữa của ống xả xe Ô tô du lịch 47 Hình 3.6 Đồ gá cụm sau của ống xả xe Ô tô du lịch 47 Hình 3.7 Đồ gá kiểm tra hoàn thiện ống xả xe Ô tô du lịch 48

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Với sự phát triển của khoa học công nghệ và xu thế ứng dụng công nghệ 4.0 Từ đó, Công ty THACO đẩy mạnh vai trò lao động sáng tạo, sáng kiến cải tiến trong sản xuất và thực hiện các biện pháp nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất để nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động, giảm giá thành nhằm tăng tính cạnh tranh cho các sản phẩm mang thương hiệu Thaco

- Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp bách phải cải tiến dây chuyền sản xuất để nâng cao năng suất (giảm thiểu số nhân công, rút ngắn thời gian sản xuất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm) Trong đó nâng cấp thiết bị hàn, công nghệ hàn và đồ gá để hàn ống xả xe Ô tô là rất cấn thiết

- Xuất phát từ nhu cầu trên em chọn đề tài Luận văn tốt nghiệp cao học là:

“Nghiên cứu thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe ôtô du lịch”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Trang bị công nghệ cho các các công đoạn hàn tự động từng bộ phận của ống xả xe du lịch có kết hợp với hệ thống kẹp

- Nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm

- Linh hoạt trong quá trình sản xuất tiến đến khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nâng cấp Công nghệ và thiết bị Hàn tự động

- Nâng cấp các loại ống xả và quy trình hàn ống xả xe du lịch

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu kết cấu hệ thống Cơ khí, gồm: Bộ đồ gá hàn và thiết bị hàn tự động

- Nghiên cứu, thiết kế trang bị công nghệ hàn tự động ống xả xe bằng robot hàn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các loại đồ gá cho hàn ống xả xe Ô tô du lịch

- Ý nghĩa thực tiễn:

 Nâng cấp ứng dụng đồ gá hàn ống xả cho dây chuyền sản xuất xe ô

tô du lịch tại Công ty Ô tô Trường Hải

 Có thể ứng dung cho các dây chuyền hàn hàn cho cả 2 dòng xe Ô tô

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG ỐNG XẢ XE

Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 GIỚI THIỆU CÁC DÒNG XE Ô TÔ DU LỊCH TRƯỜNG HẢI

1.2 SẢN LƯỢNG SẢN XUẤT ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH VÀ

THƯƠNG MẠI QUA TỪNG NĂM (ĐVT: Bộ)

Bảng 1.1 Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2016

Bảng 1.2 Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2017

Bảng 1.3 Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2018

Bảng 1.4 Kế hoạch sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2019

Kết quả và kế hoạch sản xuất năm 2017

Tổng năm 2017

Tổng năm 2018 T6 chỉnh

Bộ

T5

1.3 CẤU TẠO CHUNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH

Hình 1.3 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch

Hình 1.4 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch

MS: 28710-M6120

MUFFLER ASSY-CTR MS: 28650-M6220

MUFFLER ASSY-FR

MS: 28610-M6120

3279

102 ±0 2

2-R39

Hu ? ng nhìn M

25 20

13

B? NG DUNG SAI

Kho?ng kích thu ?c Dung sai

±0.5 0.5

M? T C? T F-F

a Cấu tạo cụm ống xả trước bao gồm các chi tiết sau:

Bảng 1.5 Bảng chi tiết của cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch

Seat-Sensor

Mặt bích

1

Hình 1.9 Thông số kỹ thuật cụm ống giữa xe Ô tô du lịch

a Cấu tạo cụm ống giữa bao gồm các chi tiết sau:

Bảng 1.6 Bảng chi tiết của cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch

08

B? NG DUNG SAI

Kho?ng kích thu ? c Dung sai

±0.5 0.5

58.8 310.4 512.6 863.5 908 1010.5 1061.4 1505.6

1795.4 1848.2 1852 1855.8

2-Ø13 ±0.3

0.3 E

Hình 1.10 Quy trình hàn cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch

1.4.3 Cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch

Hình 1.11 Hình ảnh cấu tạo chung cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch

Hình 1.12 Thông số kỹ thuật cụm ống sau xe Ô tô du lịch

237.1 347.8 265.9 358.3

921 971.3 981.8

±0.8 30

b Quy trình hàn

Hình 1.13 Quy trình hàn cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch

1.5 QUY TRÌNH GIA CÔNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH TẠI THACO

Hình 1.14 Quy trình gia công ống xả xe Ô tô du lịch tại Thaco

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN

2.1.1 Hệ thống các trang bị khí nén công nghiệp

Trước khi cấp khí nén cho khí cụ - công cụ, khí nén còn đi qua:

- Bộ lọc F để lọc các chất rắn dưới dạng bụi, các hạt nước hoặc dầu dơ bẩn còn cuốn theo dòng khí, không cho chúng đi vào khí cụ - công cụ

- Bộ điều chỉnh áp suất R để chỉnh và ổn định áp suất dòng khí đi vào khí cụ -công cụ

- Phun dầu L để đưa một lượng nhỏ dầu sạch dưới dạng sương, cuốn theo dòng khí bôi trơn cho công cụ Đối với dòng khí cấp cho bộ điều khiển không cần phun dầu bôi trơn bởi cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển không cần bôi trơn

Hình 2.1 Hệ thống công nghệ khí nén công nghiệp Trong đó:

1 - Động cơ; 2 - Máy nén khí; 3 - Bình dự trữ; 4 – Bộ làm khô; 5 và 8 - Van xả; 6

- Mạng dẫn khí; 7 - Bình ngưng tụ; 9 - Bộ điều khiển; 10 và 11 - Xy lanh khí nén;

12 và 13 - Van phân phối khí nén; 14 - Vật gia công trên máy; F - Lọc; R - Điều chỉnh áp; L - Phun dầu; Xi - Tín hiệu vào; Yi - Lệnh điều khiển; P1- Nguồn khí nén cấp cho bộ chấp hành; P2 - Nguồn khí nén cấp cho bộ điều khiển; A và B Các

cửa dẫn khí vào xi lanh

* Xi lanh hai chiều, một piston:

- Khí nén có thể vào bên trái hoặc bên phải xi lanh, loại này hành trình piston dài, chuyển động được cả hai phía

Hình 2.2 Truyền động piston – xilanh

- Khi khí nén đi vào buồng bên trái, lực kẹp là:

4

p D

- Khí nén đi vào buồng bên phải, lực kẹp là:

D 

* Sơ đồ nguyên lý truyền động:

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và các phần tử

- Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biển đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học

- Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng của xi lanh hoặc chuyển động quay động cơ khí nén

- Ở trạng thái làm việc ổn định, thì khả năng truyền năng lượng có phương pháp tính toán giống thủy lực

2.1.2 Tính toán truyền động hệ thống khí nén

a Khái niệm

Hệ thống truyền động khí nén hoạt động tốt trên cơ sở đảm bảo về việc phân

bố, tính toán và lựa chọn các phần tử thích hợp Chúng ta đều biết rằng, toàn bộ các phần tử trong hệ thống truyền động hệ thông khí nén và thủy lực đều có những yêu cầu kỹ thuật nhất định Những yêu cầu này chỉ có thể được thỏa mãn, nếu như các thông số cơ bản của các phân tử ấy được tính toán, lựa chọn và bố trí hợp lý Các cơ cấu chấp hành, cơ cấu biến đổi năng lượng, cơ cấu điều khiển và điều chỉnh, cũng như phần lớn các thiết bị phụ khác trong hệ thống đều được tiêu chuẩn hóa Do đó việc thiết kế hệ thống truyền động chỉ là việc tính toán, lựa chọn bố trí thích hợp cơ cấu trên

b Tổn thất trong hệ thông điều khiển khí nén

Thiết kế nên một hệ thống khí nén đảm bảo theo những tiêu chí hoạt động thì vấn đề tính toán tổn thất là một vấn đề rất quan trọng và lắm phức tạp Do hệ thống sử dụng lưu chất là khí nên chỉ cần quan tâm đến các tổn thất sau:

2

.

Trong đó:

λ=

Re

64

Hệ số ma sát ống có giá trị cho ống trơn và chảy tầng

d Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆P E )

Trong các hệ thống truyền dẫn khí nén, ngoài những ống thẳng còn có ống

rẽ nhánh, tiết diện thay đổi, tập hợp nhánh,… Tổn thất áp suất trong ống có tiết diện thay đổi được tính theo công thức:

ζ: Hệ số cản phụ thuộc vào loại tiết diện ống dẫn, số Re

- Khi tiết diện thay đổi đột ngột Tổn thất áp suất:

Hình 2.4 Tiết diện thay đổi đột ngột

- Khi ống gãy khúc Tổn thất áp suất:

Hình 2.5 Tiết diện gãy khúc

- Khi ống dẫn bị cong Tổn thất áp suất:

Hình 2.6 Tiết diện uốn cong

của ống

e Tổn thất áp suất trong ống dẫn khí phân dòng

- Tổn thất áp: suất trong ống phân nhánh:

f Tổn thất áp suất trong các loại van (∆P v )

van áp suất, van tiết lưu, ) tính theo:

Hình 2.8 Ống hợp dòng

∆po=0.981[bar] và có giá trị tính theo:

Trong đó:

3600

10 18 , 10 2

v

k q

A q g

Thay tiết diện dòng chảy A vào phương trình, ta có hệ số cản của van:

g Tổn thất áp suất tính theo chiều dài ống dẫn tương đương

Bởi vì tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng hay là tổn thất áp suất của ống dẫn có tiết diện thay đổi hoặc là tổn thất áp suất trong các loại van đều thuộc vào

h Hệ thống bơm nén khí, các loại van

- Do phải đảm bảo tính kinh tế nên khi thiết cơ cấu kẹp bằng khí nén thì các thiết bị như các bình trích chứa khí nén được tính toán về áp suất và lượng khí nén cần thiết cung cấp cho cơ cấu rồi mua các thiết bị đã có bán trên thị trường, cũng như các loại van: Van tiết lưu, van an toàn, piston - xi lanh kẹp đều được mua trên thị trường với yêu cầu đặt ra

- So với việc tính toán thiết kế thì việc tìm mua các thiết bị đảm bảo được yêu cầu đã được các nhà sản xuất đạt tiêu chuẩn có lợi về mặt kinh tế hơn rất nhiều so với việc thiết kế để chế tạo ra chúng

* Máy nén khí:

- Máy nén kiểu piston như hình dưới là máy nén phổ biến nhất và có thể

6 bar và ngoại lệ có thể đến 10 bar; Máy nén kiểu piston hai cấp có thể nén

Hình 2.9 Chiều dài tương đương

Hình 2.10 Máy nén kiểu piston

- Lưu lượng của máy nén piston:

- Trong đó:

* Phân phối khí nén:

- Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí nén cho

các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ, xy lanh,…

- Đối với hệ thống phân phối khí nén ngoài tiêu chuẩn chọn máy nén khí hợp

lí, tiêu chuẩn chọn đúng các thông số của hệ thống ống dẫn (đường kính ống, vật liệu ống); cách lắp đặt hệ thống ống dẫn, bảo hành hệ thống phân phối cũng đóng vai trò quan trọng về phương diện kinh tế cũng như yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống

điều khiển khí nén

* Bình nhận và trích khí nén:

Hình 2.11 Các loại bình trích chứa khí nén

- Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi công tác

- Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng và phương pháp sử dụng khí nén

- Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng, đường ống ra của khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa

* Xử lý khí nén:

- Khí nén được tạo ra từ máy nén khí có chứa nhiều chất bẩn, độ bẩn có thể

ở các mức độ khác nhau Chất bẩn có thể là bụi, độ ẩm của không khí hút vào, những cặn bã của dầu bội trơn và truyền động cơ khí Hơn nữa trong quá trình nén khí nhiệt độ của khí tăng lên, có thể gây hiện tượng oxy hóa một số phần tử

hệ thống Do đó việc xử lý khí nén cần được thực hiện bắt buộc Khí nén không được xử lý thích hợp sẽ gây hư hỏng hoặc gây trở ngại tính làm việc của các phần

tử khí nén Mức độ xử lý khí nén tùy thuộc vào từng phương pháp xử lý Trong thực tế người ta thường dùng bộ lọc để xử lý khí

Hình 2.12 Bộ lọc khí

Bộ lọc khí có 3 phần tử: Van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu

- Van lọc khí: Là làm sạch chất bẩn và ngưng tụ hơi nước chứa trong nó

Khí nén sẽ được tạo chuyển động xoắn khi qua lá xoắn kim loại, sau đó qua phần

tử lọc Các chất bẩn được tách ra và bám vào màng lọc cùng với những phần tử nước được để lại nằm ở đáy của bầu lọc, tùy theo yêu cầu chất lượng của khí nén

Hình 2.13 Van lọc khí

- Van điều chỉnh áp suất: Nhiệm vụ của van điều chỉnh áp suất là ổn định

áp suất điều chỉnh, mặc dù có sự thay đổi bất thường của áp suất làm việc đường

ra hoặc sự dao động của áp suất ở đầu vào Áp suất ở đầu vào luôn luôn là lớn hơn

áp suất ở đầu ra

Hình 2.14 Van điều chỉnh áp suất

- Van điều chỉnh áp được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh tác dộng lên màng kín Phía trên của màng chịu tác dụng của áp suất đầu ra, phía dưới chịu tác dụng của lực lò xo sinh ra do vít điều chỉnh Bất kỳ sự tăng áp ở đầu tiêu thụ gây cho màng kín dịch chuyển chống lại lực cản của lò xo vì vậy hạn chế dòng khí đi qua miệng van Khi khí nén được tiêu thụ, áp suất dầu ra giảm, kết quả là đĩa van được

mở bởi lực cản lò xo Để ngăn chặn đĩa van dao động chập chờn phải dùng đến lò

xo cản gắn trên đĩa van

- Van tra dầu: Được sử dụng đảm bảo cung cấp bôi trơn cho các thiết bị

trong hệ thống điều khiển khí nén nhằm giảm ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ

Hình 2.15 Van tra dầu

2.1.3 Một số sơ đồ mạch điều khiển khí nén

a Mạch điều khiển trực tiếp bằng tay

Hình 2.16 Sơ đồ điều khiển khí nén trực tiếp bằng tay

b Mạch điều khiển theo hành trình

Hình 2.17 Sơ đồ điều khiển khí nén theo hành trình

2.2 HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG TRONG MÔI

TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ

2.2.1 Giới thiệu

Hàn tự động và bán tự động trong các môi trường khí bảo vệ được ứng dụng

người ta thấy rằng có khoảng 30% các kết hàn bằng tay, 42% hàn tự động và bán

tự động dưới lớp thuốc, 25% hàn tự động và bán tự động trong môi trường khí bảo vệ

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hàn trong môi trường khí bảo vệ

Hình 2.18 Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn trong môi trường khí

bảo vệ

2.2.3 Phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ

Hình 2.19 Sơ đồ phân loại phương pháp hàn

* Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn MIG/MAG:

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của phương pháp Hàn MIG & MAG

Hình 2.21 Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn MIG/MAG

2.2.4 Đặc điểm hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ

- Khí trơ: Ar, He

- Hàn trong môi trường khí hoạt tính dùng cho thép cacbon, thép hợp kim thấp Hàn trong môi trường khí trơ dùng cho các loại thép hợp kim, kim loại màu như nhôm, Ti,…

Nitơ dùng cho hàn hợp kim đồng

1 Nguồn điện có thể là 1 chiều nối nghịch, nối thuận, xoay chiều Hồ quang trực tiếp và hồ quang gián tiếp Có thể sử dụng hồ quang 3 pha Hồ quang 3 pha thường dùng dòng xoay chiều

2 Có thể dùng điện cực không nóng chảy (grafit, vônphram-W), thường dùng nhất là điện cực vônphram nối trực tiếp, dòng một chiều nối thuận (cực âm nối với que hàn, cực dương nối với dây hàn)

3 Có thể dùng điện cực nóng chảy (dây hàn nóng chảy Khi hàn dòng một chiều bằng dây hàn nóng chảy thường được nối nghịch (cực dương nối với dây hàn, cực âm nối với vật hàn)

4 Tốc độ cấp dây có thể ổn định và có thể thay đổi tùy theo điện áp

5 Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ rất đa năng Có thể hàn ở bất kỳ vị trí nào trong không gian; đảm bảo cơ khí hóa, tự động hóa quá trình hàn; chất lượng mối hàn được nâng cao; …

6 Hàn trong môi trường khí được ứng dụng nhiều trong ngành đóng tàu

có khối lượng khoảng 25KG

3 Trong ngành đóng tàu thường dùng dòng một chiều nối nghịch

4 Cho vào dây hàn một số chất (kim loại kiềm, kiềm thổ) sẽ làm tăng tính

ổn định cho hồ quang hàn và cho phép hàn có sự dịch chuyển dây hàn nóng chảy theo dòng nên làm giảm sự bắn toé Dòng xoay chiều thường làm cho hồ quang không ổn định và tăng bắn toé

5 Chính vì thế mà hiện nay khi hàn điện cực nóng chảy trong môi trường

6 Dây hàn có các loại theo tiêu chuẩn: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5;

(dgiọt >0,8dh) và khi chảy thành dòng là (dgiọt < 0,8 dh)

7 Đặc tính dịch chuyển kim loại lỏng vào vũng hàn phụ thuộc: Loại khí

chiều nối nghịch (cực dương nối với mỏ hàn, cực âm nối với vật hàn) Vì khi nối nghịch hồ quang sẽ cháy ổn định, tạo nên mối hàn có hình dáng hợp lý và đảm bảo các tính chất cần thiết của mối hàn Khi hàn với điện cực nối thuận hồ quang

sẽ cháy kém ổn định hơn và có xu hướng tạo rổ khí và giảm sự ngấu vào kim loại

cơ bản Khi hàn dòng xoay chiều sẽ làm cho hồ quang cháy kém ổn định và lượng

bắn toé nhiều Để điều chỉnh dịch chuyển kim loại lỏng có thể sử dụng dòng điện

9 Từ những phân tích trên hiện nay người ta thường sử dụng dòng một chiều nối

10 Chất lượng mối hàn có thể thoả mãn được ngay cả khi hàn dưới nước

Tác dụng của CO2:

- Bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng của không khí, nitơ và oxy xung quanh vùng hồ quang hàn

=> khó bảo vệ khỏi tác dụng của oxy

Khí CO không hoà tan vào kim loại nóng chảy mà sẽ bay hơi, vì thế dễ dàng sinh ra rổ khí trong mối hàn

Các biện pháp chống CO:

- Cho vào vùng mối hàn các chất khử oxy hoá CO: Si, Mn chất lượng bảo

vệ phụ thuộc “độ cứng” của dòng khí bảo vệ mà được đặc trưng bởi lượng khí tiêu hao

Ví dụ: Lượng khí tiêu hao Q=900 lít/giờ sẽ có “độ cứng gấp 1,5 lần so với dòng khí mà có Q = 600 lít/giờ

- Cho vào vùng hàn hoặc dây hàn các nguyên tố nhóm kim loại kiềm hay kim loại kiềm thổ sẽ có tác dụng làm hồ quang cháy ổn định và tạo nên sự dịch chuyển kim loại lỏng chảy thành dòng và làm giảm sự bắn toé khi hàn

1 Lượng kim loại bắn toé khi hàn trong môi trường khí trơ nhỏ hơn khi hàn

Để giảm bắn toé có thể sử dụng hàn trong môi trường hỗn hợp các loại khí:

lượng mối hàn phụ thuộc lượng nguyên tố chất khử như Mn, Si trong thành phần các nguyên tố của dây hàn Lượng Mn >= 0,9 % so với 0,35 % Mn khi hàn hồ quang tay; lượng Si >=0,60% so với 0,3%

3 Chịu ảnh hưởng của môi trường xung quanh như gió, bão,

Khi hàn ở vị trí ngoài trời, chất lượng mối hàn bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh: Gió, mưa, nhiệt độ của môi trường, độ ẩm, thời gian lao động ngoài hiện trường, môi trường ăn mòn,

Lực tác dụng của gió có ảnh hưởng lớn đến quá trình hàn và được xác định theo công thức:

) / ( 2

s m kG

V



Chế độ hàn tối ưu phải thoả mãn:

1 Đảm bảo cho hồ quang cháy ổn định

2 Năng suất cao

3 Đảm bảo mối hàn ngấu tốt

4 Mối hàn có hình dáng và kích thước đạt yêu cầu

5 Ít bắn toé

6 Chất lượng mối hàn cao

Để chọn chế độ hàn ta sử dụng công thức tính chiều sâu mối hàn và kiểm

tra các thông số có thể đạt được sau khi hàn

2.3 ROBOT HÀN

2.3.1 Định nghĩa công nghiệp

- Robot công nghiệp là một cơ cấu máy có thể lập trình được, có khả năng

làm việc một cách tự động không cần sự trợ giúp của con người Bên cạnh đó,

giữa các tay máy có thể kết nối được với nhau

- Một số hãng Robot công nghiệp đang sử dụng tại Khu Phức Hợp Trường

hải

Hình 2.22 Hình ảnh Robot hàn tại Thaco

2.3.2 Cấu tạo chung của Robot

Hình 2.23 Cấu tạo chung của Robot hàn

Robot được chế tạo rất khác biệt nhau nhưng chúng được xây dựng từ các thành phần cơ bản như sau:

- Cơ cấu chấp hành (tay máy)

để chỉ các bộ phận của tay máy như vai, cánh tay, cổ tay, bàn tay và các khớp

b Hệ thống cảm biến

- Gồm các Sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu khác Các robot cần hệ thống Sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các cơ cấu của Robot (như tín hiệu về vị trí, vận tốc, gia tốc) và các Sensor ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường có ảnhhưởng đến hoạt động của Robot

c Cơ cấu chấp hành

- Tạo chuyển động của tay máy Nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành

là động cơ các loại: điện, thuỷ lực, khí nén, động cơ Servo hoặc kết hợp giữa

2.3.3 Ứng dụng

- Robot hàn đường: Hàn đường thường được thực hiện bằng tay Tuy nhiên,

năng suất thấp do yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàn liên quan đến các thao tác của đầu mỏ hàn với môi trường khắc nghiệt do khói và nhiệt độ phát ra trong quá