Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế chế tạo hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong quá trình hàn thiết bị hàn orbital

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Thiết kế chế tạo hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong quá trình hàn thiết bị hàn orbital" nhằm thiết kế hệ thống bảo vệ điện cực hàn và vũng hàn trong quá trình hàn; Gia công các chi tiết có trong hệ thống; Lắp ráp và thử nghiệm hệ thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế chế tạo hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong quá trình hàn thiết bị hàn orbital

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐIỆN CỰC VÀ VŨNG HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN THIẾT BỊ HÀN ORBITAL MÃ SỐ: SV2020-118 SKC 0 0 7 4 0 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐIỆN CỰC VÀ VŨNG HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN THIẾT BỊ HÀN ORBITAL SV2020-118 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Trung Tín TP Hồ Chí Minh, Tháng 9/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐIỆN CỰC VÀ VŨNG HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN THIẾT BỊ HÀN ORBITAL SV2020-118 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kĩ thuật SV thực hiện: Nguyễn Trung Tín Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16143152, Khoa ĐT CLC Năm thứ: 04/Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: TS. Đặng Hùng Sơn TP Hồ Chí Minh, Tháng 9/2020
Mục lục Phần I: Phần mở đầu. ........................................................................................................... 5 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài. ............................................... 5 2. Lý do chọn đề tài. ......................................................................................................... 6 3. Mục tiêu đề tài. ............................................................................................................. 6 4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 6 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................................... 7 Phần II: Nội dung báo cáo. .................................................................................................. 7 Chương 1: Tổng quan về công nghệ hàn. ........................................................................ 7 1.1. Lịch sử hàn orbital. ................................................................................................ 7 1.2. Công nghệ hàn orbital là gì và ứng dụng của công nghệ hàn orbital. ................... 8 Chương 2: Cơ sở lý thuyết. ............................................................................................ 16 2.1. Hàn TIG(Tungsten Inert Gas). ............................................................................. 16 2.2. Tổ chức kim loại vùng cận mối hàn. ................................................................... 22 2.3. Bảo vệ mối hàn. ................................................................................................... 23 2.3.1. Nghiên cứu các phương án bảo vệ kim loại hàn. .......................................... 23 2.3.2. Khí bảo vệ trong hàn TIG. ............................................................................ 24 Chương 3: Tính toán và thiết hệ thống bảo vệ điện cực hàn và vũng hàn thiết bị hàn orbital. ............................................................................................................................ 27 3.1. Thiết lập sơ đồ cấu tạo hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn. .......................... 27 3.2. Tính toán thời gian xả khí vào ống. ..................................................................... 39 3.3. Thiết kế hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn. ................................................. 30 3.3.1. Cụm chi tiết hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong thiết bị hàn orbital. ................................................................................................................................. 30
3.3.2. Thiết kế các chi tiết trong cụm chi tiết. ......................................................... 32 3.3.3. Bộ xả khí bảo vệ vào trong ống..................................................................... 36 Chương 4: Lắp ráp và thử nghiệm. ................................................................................ 39 4.1. Lắp ráp hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn. .................................................. 39 4.1.1. Lắp ráp cụm chi tiết trong đầu hàn. ............................................................... 39 4.1.2. Lắp bộ xả khí vào ống . ................................................................................. 40 4.1.3. Lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong quá trình hàn orbital. ............................................................................................................... 41 4.2. Thử nghiệm. ......................................................................................................... 47 Chương 5: Kết luận và kiến nghị. .................................................................................. 49 5.1. Kết luận ................................................................................................................ 49 5.2. Kiến nghị.............................................................................................................. 50 4
PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Trong nước: Hiểu một cách đơn giản thì đây là công nghệ cắt ống và hàn ống kim loại mà trong đó thiết bị sẽ di chuyển theo quỹ đạo tròn xoay quanh chi tiết cần gia công để thực hiện việc gia công. Với công nghệ cắt Orbital thì lưỡi cắt sẽ cắt từ từ vào vật liệu, xoay quanh chi tiết cắt và làm phẳng bề mặt vết cắt, không để lại ba vớ (mẫu vật liệu thừa). Công nghệ hàn Orbital dựa trên công nghệ hàn TIG (Tungsten Inert Gas) và khí Argon cùng phương pháp hàn xoay quanh chi tiết hàn cho mối hàn sáng, đẹp và quan trọng hơn hết là độ khít cao và đồng nhất. Công nghệ này được dùng trong trong các ngành công nghệ cao, thực phẩm và y tế vì những ngành này đòi hỏi rất cao về độ tinh khiết của vật chất được truyền di trong các đường ống, yêu cầu không nhiễm tạp chất, nhiễm khuẩn và độ kín hoàn hảo. Công nghệ cắt ống Orbital là công nghệ cắt nguội nên không sinh nhiều nhiệt, không làm ôxy hóa vật liệu, không gây rỉ sét vật liệu. Vết cắt được vát một cách hoàn hảo cho bề mặt phẳng và sạch, đây là điều kiện cần thiết cho quá trình hàn Orbital. Công nghệ hàn Orbital sử dụng công nghệ hàn TIG và khí Argon chống quá trình ôxy hóa vật liệu. Phương pháp hàn với đầu hàn tự chuyển động tròn quanh chi tiết hàn, cùng với hệ thống giải nhiệt kín làm giảm nhiệt độ của vật liệu, cho phép hàn mà không làm biến đổi tính chất của vật liệu. Quá trình xử lý bằng công nghệ cắt Orbital nên khe hở giữa 2 chi tiết cực nhỏ giúp cho quá trình hàn Orbital đạt kết quả tối ưu về cả thẩm mỹ và độ khít của mối hàn. Ngoài nước: Sinh Dược : Việc hàn bằng quỹ đạo đã được sử dụng cho hệ thống đường ống khử ion DI (deionized) và WFI (nước pha tiêm) trong ngành dược phẩm kể từ những năm 1970. 5
Ví dụ, hệ thống WFI tại cơ sở Thú y Pfizer ở Missouri. Hiện tại, hàn bằng quỹ đạo đã được sử dụng cho một số cơ sở dược phẩm ở Châu Mỹ Latinh. Ngành sản xuất bia: Các nhà máy bia đã nhận ra ngay từ đầu nhu cầu kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn trong đường ống xử lí của họ. Công ty Busch Brewery Anheuser ở Van Nuys, California đã hàn quỹ đạo đường ống dài 18 km với ống 4 và 6 inch. Việc hàn bằng quỹ đạo đặc biệt quan trọng đối với việc lọc bia lạnh và bia tươi không được tiệt trùng như Miller Genuine Draft và Rainier. Hầu hết các nhà máy bia lớn ở Mỹ và một số nước châu Mỹ Latinh bao gồm Mexico, Nicaragua, Argentina và Brazil đều đã thực hiện thành công các thiết bị hàn bằng quỹ đạo. Nhà máy bia Kaiser ở Sao Paulo gần đây đã thay thế 3.000 mối hàn bằng tay bằng mối hàn quỹ đạo. Công nghiệp thực phẩm: Một số nhà cung cấp ngành công nghiệp thực phẩm lớn đã bắt đầu sử dụng hàn quỹ đạo. Kraft Foods đã mua các hệ thống hàn quỹ đạo cho một số nhà máy bao gồm Springfield, Missouri, Allentown, Pennsylvania và New Ulm, Minnesota. Họ nhận thấy thực sự cần phải có máy hàn quỹ đạo tại chỗ (on-site) cho công việc bảo trì và cho các cơ sở nhỏ mà họ có thể tự làm mà không phải thuê một nhà thầu. 2. Lý do chọn đề tài: Việc nghiên cứu và phát triển các đề tài thuộc công nghệ hàn orbital hiện nay rất cấp thiết. Bởi vì đây là công nghệ có tính ứng dụng khá cao, nhưng giá thành để mua khá dắt đỏ. Vì vậy chúng ta cần nghiên cứu và phát triển công nghệ này rộng rãi ở trong nước. 3. Mục tiêu đề tài: - Thiết kế hệ thống bảo vệ điện cực hàn và vũng hàn trong quá trình hàn. - Gia công các chi tiết có trong hệ thống. - Lắp ráp và thử nghiệm hệ thống. 4. Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp định lượng trong quá trình tính toán, phân tích mô phỏng kết hợp với thực nghiệm nhằm kiểm chứng kết quả. 6
Dựa trên các kết quả và thất bại trong thực nghiệm, lựa chọn được cấu hình thiết bị phù hợp, tối ưu hóa được quy trình thu thập kết quả thí nghiệm. Áp dụng quy trình thí nghiệm trên các thiết kế khác nhau của cuộn dây (thiết kế 2D và 3D). 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu về những vấn đề của hệ thống bảo vệ điện cực và vũng hàn trong thiết bị hàn orbital. PHẦN II: NỘI DUNG BÁO CÁO Chương I: Tổng quan về công nghệ hàn orbital. 1.1. Lich sử hàn orbital: Hàn quỹ đạo (orbital) được sử dụng đầu tiên vào những năm 1960 khi ngành công nghiệp hàng không nhận thấy sự cần thiết phải có một kỹ thuật hàn ưu việt hơn cho toàn bộ đường ống thủy lực hàng không vũ trụ. Một kết cấu cơ khí được phát triển trong đó hồ quang từ điện cực không nóng chảy quay quanh mối hàn ống. Dòng điện hàn được điều chỉnh qua hệ thống điều khiển tự động cho toàn bộ quá trình hàn. Kết quả là một phương pháp chính xác hơn, đáng tin cậy hơn phương pháp hàn tay đã được thay thế. Hàn quỹ đạo (orbital welding) trở nên thích hợp cho rất nhiều ngành công nghiệp vào đầu những năm 1980 khi việc kết hợp hệ thống kiểm soát và nguồn cấp được phát triển để vận hành từ 110 VAC và kích thước đủ nhỏ để mang từ nơi này sang nơi khác tại công trình cho nhiều mối hàn ngay tại chổ. Ngày nay hệ thống hàn quỹ đạo orbital hiện đại bao gồm hệ thống điều khiển máy tính nơi các thông số hàn được lưu trữ trong bộ nhớ cho nhiều ứng dụng hàn đa dạng. Khi cần có thể gọi lệnh cho từng ứng dụng cụ thể. Kỹ năng của thợ hàn bậc cao đã được xây dựng vào hệ thống hàn, tạo ra một số lượng các mối hàn đồng nhất và ít lỗi, ít khuyết tật một cách đáng kể. 7
1.2. Công nghệ hàn orbital là gì và ứng dụng của công nghệ hàn orbital. Hiểu một cách đơn giản thì đây là công nghệ cắt ống và hàn ống kim loại mà trong đó thiết bị sẽ di chuyển theo quỹ đạo tròn xoay quanh chi tiết cần gia công để thực hiện việc gia công. Công nghệ hàn Orbital dựa trên công nghệ hàn TIG (Tungsten Inert Gas) và khí Argon cùng phương pháp hàn xoay quanh chi tiết hàn cho mối hàn sáng, đẹp và quan trọng hơn hết là độ khít cao và đồng nhất. Thiết bị: Các thành phần chính của mỗi hệ thống hàn quỹ đạo orbital là bộ điều khiển nguồn, đầu hàn, bộ phận làm mát bằng nước, và nếu cần (tùy trường hợp) là một cơ cấu cấp dây hàn bù. Có một số lượng lớn các yếu tố có thể có ảnh hưởng tới kết quả hàn. Bao gồm chiều dài hồ quang, cường độ và tần số lặp các xung của dòng hàn, tốc độ hàn, khí trơ che chắn, vật liệu , vật liệu que bù, quá trình chuẩn bị hàn, và độ dẫn nhiệt. Cuối cùng, để có một mối hàn chất lượng cao chỉ có thể đạt được thông qua kiến thức thật chuyên sâu để có thể điều chỉnh một cách chính xác tất cả các thông số cho mỗi công việc hàn riêng biệt. Ứng dụng: Do khả năng hàn đạt được kết quả độ tinh khiết cao , công nghệ hàn quỹ đạo orbital tìm thấy vị trí của nó trong sản xuất các thành phần cho ngành công nghiệp bán dẫn. Ứng dụng của nó đã mở rộng đến các công trình hệ thống đường ống và thiết bị cho các ngành công nghiệp khác nhau như chế biến thực phẩm , dược phẩm, kỹ thuật hóa học , kỹ thuật ô tô , công nghệ sinh học , đóng tàu và hàng không vũ trụ . Hàn TIG quỹ đạo tự động cũng được sử dụng trong việc xây dựng các nhà máy điện ( nhà máy nhiệt điện ) . Quá trình này được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, từ các ngành công nghiệp dược phẩm, sinh học, rượu bia nước giải khát, bán dẫn đến hóa dầu và các nhà máy điện để xử lý hóa chất và các hoạt động tinh luyện. 8
Hình 1: Thiết lập đầu hàn Orbiweld 76S Máy hàn quĩ đạo – hàn Orbital GTAW tự động thiết lập một hồ quang giữa một điện cực Tungsten (Wonfram) không tiêu hao (đặt ở đầu hàn) và vật liệu cơ bản được hàn, tạo ra một vũng hàn. Vũng điện cực và hàn đều được bao quanh bởi một chất khí che thông qua các đầu hàn để bảo vệ điện cực, vũng hàn nóng chảy, và củng cố mối hàn kim loại khỏi bị khí xâm nhiễm. Nhiệt được sinh ra bởi hồ quang làm tan chảy các vật liệu cơ bản, và điện cực di chuyển dọc theo đường nối và dần dần tan ra và liên kết với vùng vật liệu bề mặt liền kề. Hình 2: Đường hàn trên ống từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc 9
Nguồn điện hàn nhỏ và cơ động với biến tần có hệ thống điều khiển tiên tiến cho phép dễ dàng sử dụng hệ thống hàn quỹ đạo hay hàn Orbital GTAW trong nhiều ứng dụng. Sự ra đời của công nghệ mới cải thiện hơn nữa tính dễ vận hành trong hệ thống mối hàn với độ tin cậy và đồng nhất. Thiết kế với nền tảng mở: Nguồn hàn của máy hàn Orbital đã tích hợp nhiều kỹ năng của thợ hàn vào hệ thống hàn, cho phép tự động hóa hiệu quả, lập trình, ghi nhận dữ liệu… Một thiết kế với nền tảng mở cho phép tương tác với các thiết bị tiêu chuẩn và có thể nâng cấp thiết bị khi nhu cầu và yêu cầu thay đổi. Tự động hóa: Các thao tác của quá trình hàn mà trước đây phải được thực hiện thủ công, chẳng hạn như tốc độ xoay, khoảng cách hồ quang, kiểm soát dòng và lưu lượng khí, được kiểm soát thông qua các thiết bị điện tử và cơ khí. Điều này giảm thiểu rất nhiều các biến số trong quá trình hàn có thể dẫn đến lỗi hoặc khuyết tật và cho phép các thợ hàn tập trung vào giám sát quá trình và hoàn thành các mối hàn. Lập trình: Mỗi máy hàn Orbital trong bất kể ứng dụng nào cũng cần lập trình kiểm soát các đặc tính đầu ra của hệ thống. Hệ thống có thể đơn giản hóa việc lập trình bằng cách cung cấp từng bước các thông số lập trình cho các đường kính ống với độ dày khác nhau, loại khí hàn sử dụng, và vật liệu hàn. Hình 3: Hàn quỹ đạo – hàn Orbital tự động là một quá trình được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo mối hàn đồng nhất ngay cả khi hàn với số lượng lớn. 10
Thay vì xây dựng các chương trình hàn một cách thủ công bằng cách sử dụng biểu đồ hay bảng, dữ liệu tham số hàn trước đó, hoặc bộ nhớ, người vận hành có thể lập trình bằng cách chọn dữ liệu thích hợp từ danh sách lựa chọn từ menu xuống. Hệ thống sau đó tạo ra các chương trình ban đầu cho các hoạt động, làm giảm cơ hội cho các lỗi của con người và làm giảm thời gian xác lập chế độ cho máy. Tính năng này cũng hữu ích cho vận hành không thành thạo với loại vật liệu hàn. Các hệ thống hàn quỹ đạo – hàn Orbital mới hơn có tích hợp cổng USB cho phép người vận hành cắm chuột, hoặc bàn phím để nhập dữ liệu cho đơn giản. Người vận hành cũng có thể tải về các chương trình hàn thông qua một cổng giao tiếp thẻ nhớ flash (dùng thẻ nhớ flash) hoặc hệ điều hành để cập nhật phần mềm để bổ sung các tính năng hoặc chức năng hàn. Hình 4: Vận hành máy dễ dàng hơn thông qua cổng giao tiếp USB Lập tài liệu: Trong một số ngành công nghiệp, việc lập tài liệu hướng dẫn của mối hàn rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và kiểm soát. Theo truyền thống, người vận hành phải ghi nhận chi tiết các bản ghi mối hàn bằng văn bản và phải nhập vào cơ sở dữ liệu và định dạng vào báo cáo. 11
Công nghệ hàn quỹ đạo – hàn Orbital ngày nay cho phép các dữ liệu này được lưu trữ trong hệ thống để dễ dàng truy xuất và chuyển giao dữ liệu để phân tích và báo cáo. Quản lý dữ liệu có thể giúp một tổ chức theo dõi các xu hướng, xem xét tốc độ sản xuất, và tính toán chi phí cho một mối hàn. Máy in nhiệt tốc độ cao được tích hợp với hệ thống hàn Orbital đời mới cũng giúp ích cho việc lập tài liệu. Ví dụ, người sử dụng có thể in một bản sao tham khảo chi tiết thông số hàn. Dựa trên yêu cầu về qui trình, người vận hành có thể lập "bản sao nhật ký" bằng cách tạo ra một lịch trình hoàn thành một mối hàn, kiểm tra chất lượng, và ghi lại những hành động này bằng cách in phiếu (coupon). Trong khoảng thời gian quy định, người vận hành sẽ thực hiện hành động tương tự để in ra các coupon nhằm cung cấp một hồ sơ xác minh, nhằm đáp ứng các yêu cầu kiểm soát chất lượng Hình 5: Bộ điều khiển trung tâm Orbicamat. 12
Tính đồng nhất, lặp lại và hiệu quả hàn Orbital: Với máy hàn Orbital, điện cực xoay xung quanh một quĩ đạo quanh mối hàn trên một động cơ. Động cơ và điện cực được đặt ở đầu hàn, quay xung quanh ống. Quá trình này được kiểm soát chặt chẽ để giúp đảm bảo rằng các mối hàn chất lượng cao có thể được sản xuất trên cơ sở đồng nhất và có thể lặp lại. Hình 6: Cấu tạo đầu hàn Orbiweld 76S (đầu hàn kín) 13
Các biến được duy trì ở mức cài đặt trước. Hệ thống tự động bắt đầu và hoàn thành các mối hàn, từng bước từ một biến thiết lập đến biến tiếp theo tại các địa điểm cụ thể của mối hàn hoặc vào các thời điểm được xác định trước trong suốt quá trình. Kiểm soát khí: Nguồn hàn Orbital – hàn quỹ đạo đời mới được thiết kế với tính năng kiểm soát khí che tự động tới đầu hàn. Điều này giúp người vận hành kiểm soát tốt hơn, tránh việc cài đặt không chính xác có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng mối hàn. Bộ điều khiển điều chỉnh lưu lượng khí tự động theo chương trình được lựa chọn cho một mối hàn cụ thể. Bộ điều khiển lưu lượng tích hợp cũng ngăn ngừa việc người vận hành bắt đầu hàn mà không có khí, một lỗi mà có thể dẫn đến các hư hại đầu hàn hoặc chi tiết hàn. Khí đẩy - Blast Purge: Những tiến bộ trong kiểm soát khí tiếp tục cho phép người vận hành cải thiện hiệu quả làm việc khi hàn tại các địa điểm mà nguồn cấp điện xa với đầu hàn. Một lượng khí đủ phải hiện diện ở vị trí hàn trước khi bắt đầu mối hàn. Dòng khí đẩy nhanh chóng lấp đầy đường khí, sau đó tự động trả về lưu lượng bình thường, cho phép người vận hành bắt đầu một mối hàn sớm hơn. Hình 7: Sơ đồ đấu nối thiết bị hàn Orbital 14
Hình 8: Điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ Duy trì kiểm soát thích hợp khí che ở đầu hàn là việc làm rất quan trọng để bảo vệ mối hàn khỏi ô nhiễm từ không khí. Nguồn điện: Nguồn cung cấp điện với công suất ra cao có thể hàn ống đường kính lớn hơn và vách dày hơn trong khi duy trì mối hàn đồng nhất. Các hệ thống hàn thế hệ mới cung cấp công suất ra cần thiết để hàn các ống dày trong các ứng dụng công nghiệp nói chung như dầu mỏ và khí đốt, cũng như đường kính nhỏ hơn, ống mỏng hơn cho các ứng dụng R&D hoặc các ứng dụng bán dẫn. Khởi động quá trình hàn đòi hỏi một tần số cao, điện áp khởi động hồ quang cao, có thể gây nhiễu điện từ (ElectroMagnetic Interference). EMI là một sự xáo trộn điện từ có thể ảnh hưởng các thiết bị như máy tính và các thiết bị điện tử nhạy cảm khác. Quá dư EMI trong một dự án hàn có thể làm cho máy tính ngưng và công việc bị đình trệ. Hệ thống hàn với công nghệ EMI thấp khởi động hồ quang mà không ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị ở gần. Tính cơ động và khả năng tiếp cận: Hệ thống hàn quỹ đạo – hàn Orbital nhỏ, nhẹ được thiết kế cho tính cơ động cao. Nguồn hàn có thể được di chuyển dễ dàng từ chỗ này đến chỗ khác. Điều khiển từ xa và các đầu hàn cùng các phụ kiện có thể tháo rời cho phép chuẩn bị trước các mối hàn và hàn trong không gian nhỏ (chỉ cần một khoảng không gian nhỏ tại khu vực hàn để cho phép đầu hàn quay một quỹ đạo 360 độ đủ một vòng xung quanh ống). 15
Có thể sử dụng hệ thống hàn này ở bất kỳ đâu trên thế giới vì hệ thống hỗ trợ đa ngôn ngữ (cho phép chuyển đổi các ngôn ngữ thông qua một nút nhấn), tự động điều chỉnh điện áp đầu vào tùy theo quốc gia. Với các tiến bộ kỹ thuật, máy hàn Orbital tạo ra mối hàn đồng nhất và chất lượng, mang lại hiệu quả cao cho các doanh nghiệp và thuận tiện cho người sử dụng. Chương II: Cơ sở lý thuyết. 2.1. Hàn TIG(Tungsten Inert Gas). Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) là quá trình hàn bằng điện cực không nóng chảy, trong môi trường khí bảo vệ là khí trơ ( Ar, He, hoặc hỗn hợp khí Ar + He) có tác dụng hạn chế tác động gây hại của Oxy, Nitơ trong không khí và ổn định hồ quang. Thân đuốc hàn tig Hướng hàn Dây dẫn điện Ống dẫn khí Kẹp kim hàn Que đắp Điện cực tungsten Hồ quang hàn Mối hàn Tấm lót Khí bảo vệ Hình 9: Sơ đồ nguyên lý hàn TIG 16
Vũng hồ quang, hồ quang trong hàn TIG có nhiệt độ rất cao, có thể đạt hơn 6100 C. Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng o với liên kết gấp mép hoặc được bổ sung từ que hàn phụ. Phương pháp hàn này thông thường được thao tác bằng tay cũng có thể tự động hóa hai khâu di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ. - Đặc điểm và công dụng + Đặc điểm: 1. Điện cực không nóng chảy 2. Không tạo xỉ hàn do không có thuốc hàn 3. Hồ quang, vũng chảy quan sát và kiểm soát dễ dàng 4. Nguồn nhiệt tập trung và có nhiệt độ cao. + Ưu điểm 1. Có thể hàn được kim loại mỏng hoặc dày do thông số hàn có phạm vi điều chỉnh rộng (từ vài Ampe đến vài trăm Ampe) 2. Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim với chất lượng cao 3. Mối hàn sạch đẹp, không lẫn xỉ và văng tóe 4. Kiểm soát được độ ngấu và hình dạng vũng hàn dễ dàng + Nhược điểm 1. Năng suất thấp 2. Đòi hỏi thợ có tay nghề cao 3. Giá thành tương đối cao do năng suất thấp + Công dụng 1. Là phương pháp hiệu quả khi hàn nhôm, inox và hợp kim nikel 2. Thường dùng hàn lớp ngấu trong qui trình hàn ống chịu áp lực 3. Hàn các kim loại, hợp kim khó hàn như titan, đồng đỏ. 17
- Trang bị hàn TIG Trang thiết bị cơ bản của hàn TIG bao gồm các bộ phận chính: Nguồn điện hàn được thiết kế để cung cấp điện AC, DC, hoặc cả hai, mỏ hàn với điện cực wolfram được làm nguội bằng nước hoặc bằng khí, nguồn cung cấp khí trơ, các bộ điều khiển. Hình 10: sơ đồ thiết bị máy hàn tig - Sơ đồ hệ thống hàn TIG Bộ phận quan trọng nhất của mọi thiết bị TIG là bộ tạo tần số cao (HF), điện áp cao tàn số cao tác dụng lên dòng điện hàn. Do điều này, khí bảo vệ ( Ar, He, hoặc hỗn hợp Ar- He) sẽ được ion hóa tạo thành đường dẫn giữa chi tiết gia công và điện cực Wolfram. Hồ quang có thể bắt đầu xuất hiện không cần tiếp xúc trực tiếp điện cực wolfram với chi tiết hàn. Cần phải tránh sự mồi hồ quang bằng cách chạm điện cực Wolfrom vào chi tiết hàn do sự ô nhiễm và mòn đầu điện cực, Wolfram có thể lẫn vào mối hàn, làm giảm các tính chất của kim loại mối hàn. 18
Trong trường hợp hàn TIG bằng dòng điện một chiều, khi xuất hiện hồ quang, có thể không cần sự chồng chập HF. Tuy nhiên, trong trường hợp Hàn TIG dòng điện xoay chiều, cần phải có sự chồng chập HF liên tục để cải thiện tính ổn định hồ quang. - Điện cực hàn Tungsten (Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt lớn, nhiệt độ nóng chảy cao (3410 độ C), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn định hồ quang, có tính oxy hóa rất cao. - Phân loại: + Tungsten nguyên chất (EWP) chứa 99,5% Tungsten nguyên chất, giá rẻ song có mật độ dòng cho phép thấp, khả năng chống nhiễm bẩn thấp, dùng khi hàn với dòng xoay chiều AC, áp dụng khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhẹ. + Tungsten Thorium (EWTh): Có khả năng bức xạ electron cao do đó dòng hàn cho phép cao hơn và tuổi thọ được nâng cao đáng kể. Khi dùng điện cực này, hồ quang dễ mồi và cháy ổn định, tính năng chống nhiễm bẩn tốt, dùng với dòng một chiều, áp dụng khi hàn thép hoặc inox. + Tungsten Zirconium (EWZr): Có đặc tính hồ quang và mật độ dòng hàn định mức trung gian giữa tungsten pure và tungsten thorium, thích hợp với nguồn AC khi hàn Nhôm. + Tungsten Cerium (EWCe): Nó không có tính phóng xạ, hồ quang dễ mồi và ổn định, có tuổi bền cao hơn, dùng tốt với AC hoặc DC. + Tungsten Lathanum (EWLa): Có tính năng tương tự tungsten cerium. Các điện cực tungsten thường được cung cấp với đường kính 0,25 đến 6,35mm, dài từ 70 đến 610mm, có bề mặt đã được làm sạch hoặc được mài. 19