Phân loại quy trình hàn: 7 loại

Bài viết này đưa ra ánh sáng về bảy loại quy trình hàn chính. Các loại là: 1. Hàn thủ công 2. Hàn bán tự động 3. Hàn tự động 4. Hàn tự động 5. Điều khiển thích ứng 6. Hàn từ xa 7. Hàn robot.

Loại # 1. Hàn thủ công:

Nó ngụ ý rằng tất cả tám hoạt động của chuỗi hàn được thực hiện bằng tay. Tuy nhiên, lưu ý rằng giai đoạn 4 đó là 'chuyển động tương đối giữa đầu hàn và công việc' có thể bao gồm một số hỗ trợ cơ học như thao tác hàn giúp di chuyển phôi ở tốc độ gần đúng để hàn.

Một bộ điều khiển như vậy gọi là động cơ trọng lực được thể hiện trong hình 21.1, trong đó thợ hàn cuộn trọng lượng sau đó kiểm soát tốc độ của bàn bằng cách giữ cạnh và để nó chạy qua ngón tay với tốc độ mong muốn cho phép anh ta tạo ra các mối hàn gọn hơn, liên tục lừa đảo tròn ở vị trí hàn downhand.

Hàn thủ công là phổ biến nhất với SMAW, GTAW, hàn khí oxy-nhiên liệu và các quy trình hàn hồ quang plasma.

Loại # 2. Hàn bán tự động:

Trong hệ thống giai đoạn 5 này, đó là "việc điều khiển các biến hàn như tốc độ cấp dây của nó trong GMAW hoặc thời gian của dòng điện trong hàn điện trở với máy hàn súng, là tự động" nhưng phương tiện hàn được giữ trong tay. Giai đoạn 4, đó là chuyển động tương đối giữa đầu hàn và công việc thường là thủ công nhưng các phương tiện cơ học như băng tải hoặc thao tác công việc có thể được sử dụng. Do đó, quá trình GMAW có thể được sử dụng kết hợp với động cơ trọng lực để cải thiện chất lượng và năng suất trong hàn.

Các hoạt động khác nhau trong giai đoạn 3 và 6, đó là 'bắt đầu và dừng hoạt động' có thể được thực hiện theo trình tự một cách tự động với sự trợ giúp của một công tắc bật tắt duy nhất.

Hệ thống hàn bán tự động phổ biến nhất với GMAW và FCAW. Mặc dù có thể sử dụng kỹ thuật này với các quy trình GTAW, SAW và ESW nhưng nó hiếm khi được sử dụng.

Loại # 3. Hàn tự động:

Đó là một hệ thống trong đó ít nhất là giai đoạn 5 là 'kiểm soát các biến hàn' và giai đoạn 4 tức là 'chuyển động tương đối giữa đầu hàn và công việc' là tự động. Thông thường, một công tắc đơn làm việc thông qua một thiết bị tuần tự vận hành các điều khiển cho nguồn điện và vật tư tiêu hao như dây và gas. Điều này cũng có thể đưa thiết bị làm đầy miệng hố, nếu được kết hợp, tự động hoạt động. Hình 21.2 cho thấy một sơ đồ khối cho một hệ thống hàn tự động điển hình.

Trong hệ thống hàn tự động, các giai đoạn 1, 2, 7 và 8 được thực hiện bằng tay hoặc được bắt đầu bằng tay. Theo logic trên, hàn trọng lực được phân loại là một phương pháp hàn tự động cầm tay.

Hệ thống hàn tự động phổ biến nhất với các quy trình SAW và ESW. Nó cũng được sử dụng, ở một mức độ hạn chế, với các quy trình hàn hồ quang plasma GTAW, GMAW, FCAW và plasma.

Loại # 4. Hàn tự động:

Một hệ thống hàn tự động thực hiện tất cả tám giai đoạn từ lắp ráp và chuyển các bộ phận sang đầu hàn mà không cần điều chỉnh bởi người vận hành hàn. Việc hàn có thể được hoàn thành trong một hoặc chỉ các giai đoạn, và việc loại bỏ cuối cùng của sản phẩm đã hoàn thành được thực hiện một cách cơ học mà không cần sự can thiệp thủ công. Một khía cạnh quan trọng của hàn tự động là người vận hành không cần phải liên tục theo dõi hoạt động. So với hàn tự động, điều này có xu hướng tăng năng suất, cải thiện chất lượng và giảm mệt mỏi cho người vận hành.

Hình 21.3 cho thấy một sơ đồ nguyên lý cho một hệ thống hàn tự động sử dụng máy tính mini, đa lập trình viên và một đơn vị theo dõi lừa đảo. Các hệ thống hàn tự động được sử dụng phổ biến với các quy trình SAW, GMAW và FCAW. Ở một mức độ hạn chế, GTAW, PAW và ESW cũng được sử dụng trong các chế độ tự động.

Hình 21.3 Sơ đồ cho hệ thống hàn tự động

Loại # 5. Điều khiển thích ứng:

Với việc sử dụng ngày càng nhiều các hệ thống hàn tự động và tự động, bắt buộc phải giữ cho đầu hàn di chuyển chính xác dọc theo đường nối và để đạt được các mối hàn có thông số kỹ thuật và chất lượng mong muốn. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị được gọi là điều khiển thích ứng.

Điều khiển thích ứng trong các hệ thống hàn, do đó, thực hiện hai mục tiêu viz., Theo dõi lừa đảo và kiểm soát chất lượng.

Có một số loại thiết bị theo dõi đường may. Cái đơn giản nhất được hiển thị trong Hình 21.4. là một người theo dõi cơ học sử dụng các bánh xe tải lò xo để thực hiện theo đường nối khớp. Hệ thống này hoạt động tốt cho các đường ngang hoặc dọc dài nhưng có thể không hữu ích cho theo dõi đường may dọc theo đường cong như hiển nhiên từ hai vị trí của loại trình theo dõi lừa đảo này được hiển thị trong Hình 21.5.

Các hệ thống theo dõi đường may khác bao gồm các thiết bị cơ điện sử dụng đầu dò điện tử trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, chúng bị hạn chế về khả năng theo dõi nhiều mối hàn và mối hàn rãnh vuông. Những điều này cũng bị ảnh hưởng xấu bởi nhiệt hàn.

Một số hệ thống khác được sử dụng với quy trình GTAW dựa trên cảm biến hồ quang bằng cách sử dụng điều khiển điện áp hồ quang để duy trì đường dẫn. Các phiên bản tinh vi hơn của theo dõi đường may vòng cung sử dụng một cơ chế để dao động vòng cung và diễn giải sự thay đổi trong đặc điểm hồ quang để cảm nhận vị trí của khớp. Một hệ thống như vậy có thể hoặc không thể mong muốn với một quy trình hàn cụ thể và có thể bị giới hạn về tốc độ di chuyển bởi các yêu cầu dao động.

Cho đến nay, các hệ thống theo dõi lừa đảo tinh vi nhất là các loại quang sử dụng máy quay video như trong Hình 21.6 hoặc các thiết bị khác để có được hình ảnh hai hoặc ba chiều của mối hàn. Những hình ảnh này được sử dụng bởi một hệ thống máy tính để làm cho đầu hàn đi theo rất chính xác đường dẫn khớp.

Hệ thống theo dõi đường may quang sử dụng chùm tia laser là phương pháp mới nhất để đạt được độ chính xác cao theo đường dẫn mong muốn để hàn. Tuy nhiên, các góc nhọn và ảnh hưởng của nhiệt hàn và khói vẫn tạo ra các vấn đề không hoàn toàn vượt qua.

Các điều khiển thích ứng khi được sử dụng để kiểm soát chất lượng trong quá trình trong hàn điện trở cho phép quá trình tiếp tục cho đến khi một nugget có kích thước phù hợp được hình thành.

Khi một số hình thức kiểm soát thích ứng được sử dụng, các từ 'theo dõi lừa đảo' hoặc 'với kiểm soát thích ứng' sẽ được thêm vào chế độ quy trình chính, ví dụ: 'hàn tự động với theo dõi lừa đảo hoặc hàn điểm kháng với kiểm soát chất lượng trong quá trình' .

Loại # 6. Hàn từ xa:

Hàn từ xa và hàn tự động có nhiều điểm chung. Trong cả hai trường hợp, việc hàn được thực hiện mà không có sự hiện diện ngay lập tức của người vận hành hàn. Trong trường hợp hàn tự động, người vận hành có thể chỉ cách hoạt động hàn vài mét, nhưng thợ hàn cũng có thể cách xa nhiều mét.

Điều này là do giám sát và điều chỉnh là không cần thiết trong quá trình hoạt động. Trong nhiều trường hợp, thao tác hàn được thực hiện phía sau màn cửa để người vận hành thậm chí không thể nhìn thấy các thao tác hoặc không bị ảnh hưởng bởi hồ quang.

Hàn từ xa tương tự như hàn tự động ở chỗ người vận hành hàn không ở vị trí hàn và có thể cách nó rất xa. Tuy nhiên, sự khác biệt là hàn tự động được thiết kế bình thường để tạo ra cùng một thời gian hàn giống nhau sau thời gian. Hàn từ xa thường liên quan đến các hoạt động bảo trì trong đó mỗi mối hàn có thể khác với trước đó.

Khi cùng một mối hàn được thực hiện hết lần này đến lần khác, hàn từ xa trở nên tương tự như hàn tự động. Hàn từ xa đang được sử dụng rộng rãi hơn với sự gia tăng của các nhà máy điện hạt nhân. Nói chung, nó được thực hiện ở nơi con người không thể có mặt vì bầu không khí thù địch, chẳng hạn như nơi có mức độ phóng xạ cao. Do đó, các đơn vị bảo trì phải liên quan đến công việc từ xa bao gồm cả hàn.

Một số ứng dụng điển hình của hàn từ xa bao gồm việc niêm phong các vật liệu hoạt động vô tuyến vào các thùng chứa kim loại. Niêm phong các yếu tố nhiên liệu và thanh mục tiêu cũng được thực hiện trong ngành công nghiệp hạt nhân bằng cách hàn từ xa như trong hình 21.12.

Hàn từ xa tìm thấy ứng dụng trong một số nhà máy xử lý hóa chất vô tuyến nơi xử lý các giải pháp ăn mòn cao. Nó cũng được thực hiện xung quanh các lò phản ứng hạt nhân nơi điều kiện dịch vụ đòi hỏi chất lượng mối hàn cao nhất có thể đạt được. Cắm các ống trao đổi nhiệt bị rò rỉ trong các nhà máy điện hạt nhân là một ứng dụng khác để hàn từ xa bằng cách sử dụng bộ GTAW tự động.

Các mối hàn ống trong môi trường hoạt động vô tuyến cũng được thực hiện từ xa bằng cách sử dụng đầu GTAW tự động. Các mối hàn từ xa trong đường ống và ống được thực hiện như chúng sẽ được thực hiện với thiết bị trong điều kiện bình thường.

Loại # 7. Hàn robot:

Hàn robot về cơ bản là một phần của hệ thống hàn tự động nhưng đang được xem xét riêng vì trong số tất cả các công nghệ hiện có, robot có lẽ là thú vị nhất và do đó cần tham khảo đặc biệt trong tự động hóa hàn. Robot có khớp nối có thể mô phỏng chặt chẽ các hành động năng suất của một người đàn ông trong môi trường hàn, và trong giới hạn cung cấp một sự thay thế chấp nhận được để thực hiện nhiều nhiệm vụ đơn điệu và do đó gây ra sự mệt mỏi trong ngành công nghiệp. Trong bối cảnh này, robot có thể là một giải pháp hiệu quả về chi phí cho nhiều nhiệm vụ hàn hồ quang.

Đơn giản nhất, robot là một tay thao tác có thể được lập trình theo ý muốn. Bộ điều khiển được điều khiển bởi các bộ truyền động như động cơ điện và được điều khiển bởi máy tính. Hầu hết các robot hàn có năm hoặc sáu trục mà chúng di chuyển. Một số trục này là tuyến tính và một số khác quay.

Sự kết hợp giữa trục tuyến tính và trục quay làm cho robot ít nhiều phù hợp với một nhiệm vụ cụ thể hoặc một loạt các nhiệm vụ. Bộ điều khiển robot có bộ nhớ trong đó các chương trình có thể được lưu trữ và các chương trình này có thể được phát theo ý muốn. Theo cách này, các chương trình được dạy có thể được nắm bắt để sử dụng trong tương lai. Bởi vì robot có tính linh hoạt này, chúng khác với tự động hóa cố định chỉ dành riêng cho một nhiệm vụ. Hình 21.13 cho thấy các yếu tố thiết yếu của hệ thống hàn robot sử dụng robot có khớp nối.

Không còn nghi ngờ gì nữa, robot không thể làm tất cả công việc hiện tại được thực hiện bởi con người và không biết liệu họ có từng làm hay không. Khi vật liệu kỳ lạ được hàn hoặc nơi truy cập bị hạn chế nghiêm trọng, nơi dung sai của quá trình hàn trước không đủ nhẹ hoặc khi các thành phần không thể được kẹp chặt trong quá trình hàn, phạm vi sử dụng robot sẽ giảm.

Lấy cảm hứng từ những hạn chế này, có rất nhiều ứng dụng mà hệ thống robot chứng minh được giá trị của nó bởi vì hàn khó có thể không phải là một lĩnh vực tăng trưởng, vì hoạt động vốn đã rất tốn công, thường lặp đi lặp lại và là một nghề khó chịu vì môi trường. Điều này khá dễ dàng có thể được chuyển sang robot Cũng là một sự trùng hợp ngẫu nhiên khi hàn thường liên quan đến việc sử dụng một bộ điều khiển công việc, một thiết bị nhờ các chuyển động của chính nó có thể đơn giản hóa chương trình cần được dạy cho robot và có thể dễ dàng giao thoa với cái sau.

Do đó, hàn robot hiệu quả không chỉ là vấn đề giao thoa chính xác giữa thiết bị điện tử điều khiển và hàn mà còn dựa vào các thiết bị xử lý phôi được chế tạo chính xác, hoạt động trong phạm vi rất hẹp.

Các loại robot hàn:

Trong lĩnh vực hàn, robot lần đầu tiên được giới thiệu để hàn điểm trong ngành công nghiệp ô tô và chúng được thiết lập tốt trong lĩnh vực đó. Tuy nhiên, sự nhấn mạnh hiện tại là sự phát triển của robot hàn MIG. Gần đây, ngay cả robot hàn TIG đã được phát triển vì hàn TIG là một công việc khó khăn, chậm chạp và mệt mỏi, trong đó mỏ hàn phải được giữ chính xác và thợ hàn phải đưa ra hồ quang điện cực vonfram cực mạnh.

Trong trường hợp khớp yêu cầu dây phụ, tình huống thậm chí còn tồi tệ hơn do tay kia phải cho dây vào đúng góc và với độ chính xác như nhau. Khi phôi có hình dạng phức tạp với một số khớp ngắn ở nhiều góc độ khác nhau, hoặc trong trường hợp khớp ống không đối xứng, cho đến nay vẫn chưa có thiết bị phù hợp. Vì hàn TIG chỉ được sử dụng khi vật liệu gốc là hợp kim đặc biệt hoặc khi thâm nhập hoàn toàn mà không có bất kỳ khuyết tật hàn nào phải được cấp trong sản xuất, nên nó chỉ phổ biến đối với một số ứng dụng đặc biệt.

Tuy nhiên, do được sử dụng trong chế tạo các khớp quan trọng trong các ngành công nghiệp bao gồm kỹ thuật máy bay, chế tạo máy thực phẩm, kỹ thuật công nghiệp hóa chất và công nghệ chữa cháy và chế tạo dụng cụ chính xác, robot hàn đã được phát triển để sử dụng trong công nghiệp. súng hàn và thức ăn dây phụ vào khớp. Hình 21, 14 cho thấy các yếu tố thiết yếu của hệ thống hàn TIG sử dụng máy quét hồng ngoại để theo dõi đường may.

Hình 21, 14 Một hệ thống robot hàn TIG sử dụng máy quét tia hồng ngoại để theo dõi lừa đảo

Sự phát triển mới nhất trong ngành công nghiệp robot hàn là sự ra đời của robot sử dụng hệ thống quan sát dựa trên laser để hàn hồ quang khi các bộ phận được hàn thể hiện sự bất thường lớn. Một robot như vậy có thể cảm nhận các biến thể và sửa chúng như con người sẽ làm trong thời gian thực.

Để sử dụng hiệu quả robot hàn, điều cần thiết là phải tuân theo quy trình thiết lập, nếu không, nó có thể dẫn đến việc thiết lập hồ quang với các mối hàn kém chất lượng như được chỉ định cho các mối hàn mông và phi lê trong hình 21, 15 và 21, 16. Hơn nữa, một quy trình xấu có thể đòi hỏi phải di chuyển thêm phần công việc, như trong Hình 21, 17 dẫn đến sự chậm trễ trong sản xuất và tăng giá thành sản phẩm.

Các biện pháp phòng ngừa trong việc sử dụng robot :

Việc sử dụng robot hoàn toàn không làm ảnh hưởng đến các yêu cầu an toàn hiện có của bất kỳ thiết lập hàn nào. Robot chắc chắn sẽ giúp đỡ vì việc sử dụng nó cho phép mọi người được loại bỏ khỏi các tình huống nguy hiểm hoặc không lành mạnh. Điều này không chỉ cải thiện quan hệ lao động mà còn có thể tăng năng suất thông qua việc loại bỏ thời gian nghỉ ngơi thường được pháp luật yêu cầu trong một số trường hợp.

Nguy cơ mà robot đưa vào môi trường được hiểu rõ nhất nếu robot được coi là tự động hóa mù, điếc và câm sẽ chỉ phản ứng với các tín hiệu được tiêm trực tiếp vào não của nó. Tuy nhiên, các robot có thể mô phỏng chặt chẽ các kỹ năng của một con người nhưng đây chỉ là trường hợp nếu môi trường không đổi.

Sức mạnh lớn nhất của robot là nó có thể bỏ qua nhiệt, ánh sáng, bức xạ, v.v ... Điểm yếu lớn nhất của nó là nó không có phản ứng cố hữu mà con người chúng ta phải đối với môi trường xung quanh. Trước những sự thật này, cần phải nhận ra rằng robot và con người không hòa hợp với nhau và những đường chuyền đó phải được cấp cho những nhân viên được phép tiếp xúc với hệ thống robot.

Hệ thống robot là các tương tác phức tạp của điện tử máy tính, hệ thống cơ khí và điều khiển. Họ có thể phá vỡ theo những cách bất ngờ và biện pháp phòng ngừa phải được thực hiện để bảo vệ những người và quy trình xung quanh. Điều này được gọi là thất bại an toàn. Luôn phải có một điều khoản cho ghi đè thủ công trong các tình huống khẩn cấp.

Các ứng dụng:

Rô bốt tự mình làm việc có thể gây nguy hiểm cho con người, hoặc làm những công việc bẩn thỉu hoặc mệt mỏi, nơi khó duy trì hiệu quả. Ngoài việc giảm chi phí nhờ tăng năng suất, các ưu điểm khác của robot là độ chính xác phù hợp, lãng phí vật liệu tối thiểu, phí lao động ổn định vì không có việc làm có nghĩa là không phải trả tiền, và cuối cùng thiếu nhân viên lành nghề sẽ không phải là vấn đề.

Về mặt lý thuyết, robot có thể được sử dụng ngay cả cho một công việc một lần nhưng rõ ràng sẽ rất lãng phí thời gian để liên tục lập trình robot khi nhiệm vụ có thể được hoàn thành cùng lúc bằng các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, nếu đó là sản xuất hàng loạt và hàng loạt lặp lại với bất kỳ sự đều đặn nào, hãy nói hàng tuần hoặc hàng tháng và nếu đồ đạc có thể được định vị chính xác sau đó sử dụng cho mối hàn đầu tiên, thì việc sử dụng robot có thể được trải rộng trên nhiều thành phần .

Khi kích thước lô trở nên quá lớn hơn, robot phải được kiểm tra lại để tìm hiểu xem liệu tự động hóa cố định có thể không phải là đề xuất tốt hơn. Trong những trường hợp này, robot có thể được biện minh nếu lô thay đổi hàng năm để có thể hạn chế chi phí dụng cụ lại.

Kích thước của mối hàn thường không gây khó khăn trong việc xử lý truy cập được cung cấp có thể được duy trì. Mặt khác, độ dày của vật liệu được hàn tài liệu áp đặt nhiều ràng buộc, ví dụ, khi kim loại trở nên rất mỏng, giả sử dưới 1 mm, hàn ngày càng trở nên quan trọng.

Mối hàn phải được đặt rất nhanh để tránh bị cháy 'và mối hàn dễ bị biến dạng nghiêm trọng trong quá trình hàn. Những điều kiện không mong muốn này không phù hợp với robot mà về cơ bản mong đợi một bộ điều kiện hàn tương đối ổn định. Khi gặp khó khăn, đôi khi có thể thiết kế lại sản phẩm hoặc lên kế hoạch lại công việc cho phù hợp với robot. Do đó, việc sử dụng robot hàn cũng có khả năng kích thích thay đổi thiết kế sản phẩm để việc tiếp cận các khớp dễ dàng hơn và do chất lượng bề mặt mối hàn được cải thiện có thể chỉ định thêm các mối hàn bên ngoài.

Chi phí Robot :

Chi phí của một hệ thống robot hàn hồ quang có thể dao động trong khoảng từ 25 Rupi đến 30 Rupi. Một hệ thống hàn hồ quang robot dự kiến ​​sẽ có tuổi thọ từ 10 đến 20 năm. Nếu hệ thống cũ hơn thì có lẽ nó sẽ lỗi thời và tương đối kém hiệu quả. Ngoài ra, thật không hợp lý khi hy vọng các nhà cung cấp robot sẽ giữ các phụ tùng cho robot của mọi mô hình vô thời hạn.

Về năng suất, các robot dự kiến ​​sẽ tăng 200 đến 300 phần trăm so với năng suất thủ công tốt nhất.

Trong điều kiện bình thường, robot sẽ tự trả tiền trong khoảng thời gian từ 2 đến 3 năm. Chi phí bảo trì tương đối thấp và trung bình một robot hoạt động trong khoảng 500 giờ hoặc khoảng 3 tháng thời gian làm việc giữa các sự cố.