Luận văn Thạc sĩ Thiết bị, mạng và nhà máy điện: Điều khiển hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Điều khiển hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn" là xây dựng mô hình toán cho hệ tay máy – Robot di động; thiết kế bộ điều khiển cho hệ tay máy – robot di động bám theo quỹ đạo; thiết kế bộ cảm biến đo các giá trị sai số, mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Thiết bị, mạng và nhà máy điện: Điều khiển hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM LÂM VĂN TIẾN ĐIỀU KHIỂN HỆ TAY MÁY VÀ ROBOT DI ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ HÀN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ : 60.52.50 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012
BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM -------------------------------------- LÂM VĂN TIẾN ĐIỀU KHIỂN HỆ TAY MÁY VÀ ROBOT DI ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ HÀN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ : 60.52.50 HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THANH PHƢƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN THANH PHƢƠNG Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS BÙI XUÂN LÂM Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. ĐỒNG VĂN HƢỚNG Luận văn Thạc sỹ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp. HCM ngày 14 tháng 7 năm 2012. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sỹ gồm: 1. TS. NGUYỄN HÙNG Chủ tịch Hội đồng 2. PGS.TS. BÙI XUÂN LÂM Phản biện 1 3. TS. ĐỒNG VĂN HƢỚNG Phản biện 2 4. TS. TRƢƠNG VIỆT ANH Ủy viên 5. TS. HỒ VĂN HIẾN Ủy viên Thƣ ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa . Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Khoa quản lý chuyên ngành TS. NGUYỄN HÙNG
TRƢỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ tên học viên: LÂM VĂN TIẾN Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 23/01/1976 Nơi sinh: TP.HCM. Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện MSHV:1081031051. I. TÊN ĐỀ TÀI. Điều khiển hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG. 1. Nhiệm vụ của đề tài: - Xây dựng mô hình toán cho hệ tay máy – Robot di động. - Thiết kế bộ điều khiển cho hệ tay máy – robot di động bám theo quỹ đạo. - Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab. 2. Nội dung của đề tài: Nội dung luận văn gồm 3 phần: Phần 1: Xây dựng mô hình động học cho hệ tay máy – robot di động, từ đó nhận dạng các vấn đề cần giải quyết để phục vụ cho việc thiết kế bộ điều khiển. Phần 2: Thiết kế bộ điều khiển cho hệ tay máy- robot di động bám theo quỹ đạo ứng dụng trong công nghệ hàn theo đƣờng thẳng trong mặt phẳng. Xây dựng mô hình bằng phần mềm mô phỏng Matlab Simulink.
Phần 3: Mô phỏng hệ thống trên Matlab Simulink. Phân tích và nhận xét kết quả mô phỏng. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 15 tháng 09 năm 2011. IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 15 tháng 06 năm 2012. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. Nguyễn Thanh Phƣơng. Cán bộ hƣớng dẫn Khoa quản lý chuyên ngành TS. NGUYỄN THANH PHƢƠNG
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn với nội dung “Điều khiển hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thanh Phương. Các số liệu, kết quả mô phỏng nêu trong luận văn là trung thực, có nguồn trích dẫn và chưa được công bố trong các công trình nghiên cứu khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012 Ngƣời thực hiện luận văn Lâm Văn Tiến
LỜI CẢM ƠN May mắn thay, khi tôi được bước chân đến Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ thành phố Hồ Chí Minh, nơi tôi đã được dìu dắt đến bến bờ tri thức bởi những người Thầy, Cô, Anh, Chị với tấm lòng hy sinh, tận tụy và bao dung. Xin cảm ơn trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh, cùng quý Thầy, Cô đã tận tình truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho lớp chúng tôi và cá nhân tôi trong suốt học trình Cao học. Với lòng tri ân sâu sắc, tôi muốn nói lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Thanh Phương_ những người Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này. Cám ơn tất cả các bạn trong khóa học, những người cùng chung chí hướng trong con đường tri thức để tất cả chúng ta có được kết quả ngày hôm nay. Cảm ơn gia đình và những người thân đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này. Xin trân trọng và chân thành gửi lại tất cả nơi đây lòng tri ân sâu sắc nhất. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012 Ngƣời thực hiện luận văn Lâm Văn Tiến
TÓM TẮT Theo đà phát triển nhanh chóng của khoa học, Robot ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất cũng nhƣ trong đời sống của con ngƣời. Robot đã chiếm một vị trí quan trọng khó có thể thay thế đƣợc, nó giúp con ngƣời làm việc với năng suất cao và trong các điều kiện khó khăn, nguy hiểm… Lĩnh vực Robot di động đang ngày càng chiếm đƣợc nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và xã hội. Từ thực tế đó, việc xây dựng các bộ điều khiển cho Robot di động đã trở nên một yêu cầu thiết yếu. Bài toán trình bài một phƣơng pháp bám theo quỹ đạo kiểm soát thích ứng cho robot hàn di động với mô hình động học , trong đó các thông số chƣa biết. Với robot di động bao gồm một tay máy đặt trên một robot di động. Dựa trên tiêu chuẩn ổn định của Hàm Lyapunov. Bộ điều khiển đƣợc thiết kế để đảm bảo sự ổn định của toàn hệ thống khi điểm đầu hàn gắn cuối tay máy. Luận văn sử dụng thiết kế là ƣớc tính thông số không rõ chiều. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đƣợc trình bày cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển.
ABSTRACT Nowaday, Robot is widely used in industry and human life. It has taken an important part and hardly to be replaced, it helps human to increase the yield and to work in dangerous or difficult conditions. The field of Moving-Robot has attracted a lot of attention of researchers and societycontroller such that the system state trajectories are forced toward the sliding surface and stay on it. From the fact of that, designing the controllers of Moving-Robot has became an important problem. An adaptive tracking control method for a welding mobile manipulator with a kinematic model in which several unknown dimensional parameters exist. The mobile manipulator consists of the manipulator mounts on a mobile-platform. Based on the Lyapunov function, controllers are designed to guarantee stability of the whole system when the end-effector of the manipulator performs a welding task. The composition used update laws are also designed to estimate the unknown dimensional parameters. The simulation and experimental results are presented to show the effectiveness of the proposed controllers.
1 PHỤ LỤC CHƢƠNG 1: Tổng quan 7 1.1. Nội dung luận văn. 7 1.1.1 Đặt vấn đề. 7 1.1.2. Những vấn đề đã đƣợc nghiên cứu 7 1.1.3. Mục đích của Đề tài: 8 1.1.4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu: 8 1.1.5. Kết quả dự kiến đạt đƣợc: 9 1.1.6. Nội dung của Luân văn: 9 1.2. Tổng quan về công nghệ hàn 10 1.2.1 Lịch sử phát triển của ngành hàn. 10 1.2.1.1 Lịch sử phát triển của ngành hàn trên thế giới. 10 1.2.1.2. Lịch sử phát triển của ngành hàn ở Việt Nam 11 1.2.2.Khái niệm chung về hàn 11 1.2.3 Lý thuyết về hàn tự động. 12 1.3. Tổng quan về robot hàn . 15 1.3.1. Lịch sử ra đời và phát triển. 15 1.3.2. Các thế hệ robot. 16 1.3.3. Robot di động. 17 1.3.4. Những xu hƣớng phát triển của robot hiện đại 20 1.3.5. Ứng dụng điển hình robot vào công nghệ hàn 20 CHƢƠNG 2: Lý thuyết và Mô hình toán học 25 2.1. Lý thuyết về phần cứng robot. 25 2.1.1 Các loại đế di chuyển: 25 2.1.1.1 Robot tự hành di chuyển bằng chân(Legged Robot) 25 2.1.1.2Robot tự hành di chuyển bằng bánh (Wheeled Robot). 26
2 2.2. Phƣơng trình của robot di động có bánh xe 29 2.2.1.Phƣơng trình giới hạn của robot di động có bánh xe. 29 2.2.2.Phƣơng trình động học của robot di động có bánh xe. 30 2.3. Mô hình toán cho tay máy 30 2.4. Mô hình toán cho hệ robot di động tay máy 32 CHƢƠNG 3: Thiết kế bộ điều khiển 35 3.1 Thiết kế bộ điều khiển cho robot di động 35 3.2 Thiết kế bộ điều khiển cho hệ robot di động và tay máy 39 CHƢƠNG 4: Kết quả mô phỏng 44 4.1 Các kết quả mô phỏng 45 4.2 Nhận xét đánh giá kết quả mô phỏng 45 CHƢƠNG 5: Kết luận và hƣớng phát triển 52 5.1 Kết luận 5.2 Hƣớng phát triển Phụ lục A 54 Phụ lục B 55
3 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Một số hình ảnh về robot di động 20 Hình 1.2 Robot hàm điểm trong nhà máy sản xuất xe hơi . 21 Hình 1.3 Hệ thống robot hàn đƣờng của hãng FANUC. 22 Hình 1.4 Đầu hàn có trang bị cảm biến dò tìm đƣờng đi bằng laser theo không gian ba chiều. 24 Hình 2.1 Robot di chuyển bằng chân 25 Hình2.2 Ký hiệu của các loại bánh xe 26 Hình 2.3 Robot di chuyển bằng bánh 26 Hình 2.4 Cấu hình trung tâm của nền tảng di động và tay máy 29 Hình 2.5 Mô hình phát sinh phƣơng trình chuyển động của tay máy di động 32 Hình 3. 1 Mô hình phát sinh phƣơng trình sai số của tay máy. 35 Hình 3. 2 Mô hình phát sinh các phƣơng trình sai số của robot di động. 40 Hình 3. 3 Robot hàn mẫu 40 Hình 3.4 Sơ đồ phƣơng pháp ứng dụng 43 Hình 4.1 Cấu hình của robot di động bám theo đƣờng hàn 45 Hình 4.2 Theo dõi giá trị sai số e1, e2,e3 tại thời điểm bắt đầu 45 Hình 4.3 Theo dõi giá trị sai số e1,e2,e3 46 Hình 4.4 Theo dõi giá trị sai số e4,e5,e6 tại lúc ban đầu 46 Hình 4.5 Theo dõi giá trị sai số e4,e5,e6 trong quá trình hàn 47 Hình 4.6 Đƣờng đi của đầu hàn và sự bám theo đƣờng hàn tại thời điểm đầu 47 Hình 4.7 Vận tốc của một điểm trên đƣờng hàn và đầu hàn tại thời điểm đầu. 48 Hình 4.8 Giá trị góc của ba khớp nối 48 Hình 4.9 Vận tốc góc ba khớp nối của tay máy tại thời điểm ban đầu 49
4 Hình 4.10 Vận tóc góc ba khớp nối của tay máy 49 Hình 4.11 Vận tốc của robot di động 50 Hình 4.12 Vận tốc góc của hai bánh xe của robot di dộng 50 Hình. B-1: Đƣờng hàn cong trơn phẳng là đƣờng cong lồi 57 Hình. B-2: Đƣờng cong trơn phẳng là đƣờng cong lõm 57 Hình.B-3 Tay máy di động tại thời điểm đầu 58
5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các cách bố trí bánh xe của Robot. 27. Bảng 4.1 Thông số và giá trị ban đầu cho mô phỏng 44.
6 MỞ ĐẦU Theo quá trình phát triển của xã hội, nhu cầu tự động hóa trong sản xuất, trong đời sống, trong y tế, trong nghiên cứu khoa học, trong tìm kiếm cứu nạn, trong trang bị của các lực lƣợng vũ trang... ngày một nâng cao. Xu hƣớng tạo ra những dây chuyền, thiết bị tự động, những robot có tính linh hoạt cao đã hình thành và không ngừng phát triển mạnh mẽ… Và vì thế nhu cầu ứng dụng robot tự động linh hoạt để phục vụ các lĩnh vực nêu trên ngày càng tăng nhanh. Robot là cơ cấu đa chức năng có khả năng lập trình đƣợc dùng để quan sát, do thám, thu thập thông tin hay để di chuyển nguyên vật liệu, các chi tiết, các dụng cụ, các vật phẩm... thông qua các truyền động đƣợc lập trình trƣớc hoặc đƣợc điều khiển từ xa. Robot có thể thao tác nhƣ con ngƣời và có thể hợp tác với nhau một cách thông minh... Thƣờng robot đƣợc sử dụng để thực hiện các công việc lặp đi lặp lại, các công việc dễ gây nhàm chán, nó cho các kết quả chính xác, nhanh hơn, rẻ hơn nếu đƣợc thực hiện bởi con ngƣời. Các robot đã dƣợc sử dụng để phục vụ cho các máy móc công nghiệp ngay từ khi kỹ thuật này ra đời. Mô hình robot đầu tiên ra đời vào năm 1960, năm 1961 robot công nghiệp (Industrial Robot: IR) ra đời. Càng ngày ngành robot càng phát triển, nó đem lại những thay đổi quan trọng trong sản xuất, trong đời sống và trong an ninh quốc phòng. Giá thành của robot đang giảm đi trong khi tính năng, sự đa dạng của nó đƣợc gia tăng và công nghệ ngày càng dễ sử dụng. Đặc biệt trong lãnh vực hàn, hàn công nghiệp nặng, thƣờng dễ sinh ra những chất khí độc, nhiệt độ cao môi trƣờng khắc nghiệt và có những nơi, chỗ hàn (hốc, mũi tàu ) con ngƣời khó vào thao tác đƣợc. Vì vậy mà robot hàn ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều hơn và đó cũng là mục đích của ý tƣởng của luận văn này.
7 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Nội Dung Luận Văn 1.1.1 Đặt vấn đề. Ngày nay, các robot hàn đƣợc sử dụng rộng rãi trong các tác vụ có tính chất độc hại và nguy hiểm cho con ngƣời. Một tay máy phẳng gồm 3 thanh với đầu hàn đƣợc gắn ở điểm cuối của tay máy với 3 bậc tự do là đủ để thực hiện quá trình hàn. Tuy nhiên nếu tay máy đƣợc gắn cố định thì sẽ bị giới hạn không gian làm việc. Hệ thống tay máy kết hợp với robot di động đƣợc tạo thành một hệ 5 bậc tự do đƣợc đƣa ra để gia tăng không gian làm việc của hệ thống. Bởi vì quá trình hàn chỉ cần 3 bậc tự do, do đó hệ thống tay máy kết hợp với robot di động là hệ thống có số bậc tự do dƣ thừa. Để giải quyết vấn đề dƣ thừa bậc tự do của hệ thống, 2 ràng buộc về tốc độ dài và tốc độ góc của robot di động đƣợc kết hợp với tay máy di động. Điều này có nghĩa rằng, robot di động không di chuyển một cách tự do mà di chuyển theo một rằng buộc nhất định. Mục đích của 2 rằng buộc là để dịch chuyển tay máy về cấu hình ban đầu của nó để loại bỏ những điểm kỳ dị trên đƣờng hàn. 1.1.2. Những vấn đề đã đƣợc nghiên cứu Trong những năm gần đây, việc phân tích và điều khiển các robot đƣợc nghiên cứu bởi các nhà nghiên cứu. Phần lớn phát triển là thuật toán điều khiển và mô hình động hay sự kết hợp giữa mô hình động với mô hình động học. Fierro và Lewis [5] đã phát triển luật điều khiển kết hợp động học/moment của robot di dộng có bánh xe bằng cách phƣơng pháp lang truyền và ổn định tiệm cận theo lý thuyết của Lyapunov. Yamamoto và Yun [6] đã phát triển thuật toán điều khiển cho tay máy di động, vì tay máy luôn đƣợc định vị với cấu hình thuận tiện đƣợc đo bởi tay máy của nó nhằm tránh rơi vào trạng thái suy biến( điểm kỳ dị). Seraji [2] đã phát triển tọa độ phối hợp trực tuyến đơn giản để điều khiển tay máy di động và vấn đề dƣ thừa đƣợc giải quyết bằng cách giới thiệu tập hợp của ngƣời sử dụng thiết lập các công việc bổ sung trong suốt chuyển động của điểm cuối cùng của tay máy. Ông định nghĩa hàm chi phí vô hƣớng và giảm thiểu để nó không có điểm kỳ dị suy biến. Yo, Kim và Na [3] đã phát triển thuật toán điều khiển cho tay máy dựa trên
8 phƣơng trình chuyển động của Lagrange. Jeon, Kam, Park và Kim [7] áp dụng robot di động hai bánh tự động hàn với ngọn đuốc hàn tự trƣợt theo đƣờng hàn. Họ đề xuất tìm vết nối và bám theo vết hàn sự di chuyển của robot hàn di động cho kiểu hàn lƣới. Fukao, Nakagawa và Adachi [4] phát triển một bộ điều khiển di chuyển thích nghi cho mô hình động/động học với sự hiện diện của các thông số chƣa biết nhƣng các thuật toán trong các bài báo của họ chỉ đƣợc áp dụng cho các robot di động. Phan và những ngƣời khác [8] đã đề xuất phƣơng pháp điều khiển phân tán cho tay máy – robot 5 bậc tự do với các thông số đã biết chính xác. Các phƣơng pháp này thể hiện phƣơng pháp điều khiển thích nghi cho mô hình động học của tay máy robot đã từng nghiên cứu chƣa hoàn chỉnh. Vì lý do này, thuật toán điều khiển thích nghi cho mô hình động học của tay máy di động là mục tiêu nghiên cứu của luận văn này. Nó đƣợc giả định rằng các thông số về kích thƣớc của tay máy di động không đƣợc biết đến và bộ điều khiển ƣớc tính nó bằng cách sử dụng các luật cập nhật ƣớc lƣợng. Chính vì lý do đó mà em đã tìm hiểu, phát triển, nghiên cứ ứng dụng phƣơng pháp xây dụng robot hàn động bám theo đƣờng cong trong mặt phẳng với tham số ƣớc lƣợng đã biết trong một robot di động có gắn tay máy hàn ba bật tự do. 1.1.3. Mục đích của Đề tài: Mục tiêu của luận văn là xây dựng hệ tay máy và robot di động ứng dụng trong công nghệ hàn theo đƣờng trong mặt phẳng. Những mục tiêu của đề tài đƣợc đề ra nhƣ sau: − Xây dựng mô hình toán cho hệ tay máy – Robot di động. − Thiết kế bộ điều khiển cho hệ tay máy – robot di động bám theo quỹ đạo. − Thiết kế bộ cảm biến đo các giá trị sai số. − Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab. 1.1.4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu: Trên cơ sở tổng hộp tài liệu về công nghệ hàn, robot và các thuật toán điều
9 khiển cho robot để thực hiện các công việc nhƣ sau - Xây dựng mô hình động học cho hệ tay máy – robot di động. - Thiết kế bộ điều khiển cho hệ tay máy – robot di động bám theo quỹ đạo. - Mô phỏng kiểm chứng hệ thống trên Matlab. 1.1.5. Kết quả dự kiến đạt đƣợc: Hệ tay máy – robot di động bám theo quỹ đạo. 1.1.6. Nội dung của Luân văn: CHƢƠNG 1: Tổng quan 1.1. Nội dung luận văn 1.2. Tổng quan về robot hàn 1.3. Tổng quan về công nghệ hàn CHƢƠNG 2: Mô hình toán học 2.1. Lý thuyết về phần cứng robot 2.2. Mô hình toán cho robot di động 2.3. Mô hình toán cho tay máy 2.4. Mô hình toán cho hệ robot di động tay máy CHƢƠNG 3: Thiết kế bộ điều khiển 3.1 Thiết kế bộ điều khiển cho robot di động 3.2 Thiết kế bộ điều khiển cho hệ robot di động và tay máy CHƢƠNG 4: Kết quả mô phỏng 4.1 Các kết quả mô phỏng 4.2 Nhận xét đánh giá kết quả mô phỏng CHƢƠNG 5: Kết luận và hƣớng phát triển 5.1 Kết luận 5.2 Hƣớng phát triển
10 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN. 1.2.1 Lịch sử phát triển của ngành hàn 1.2.1.1 Lịch sử phát triển của ngành hàn trên thế giới - Thời kỳ đồ đồng, đồ sắt loài ngƣời đã biết hàn kim loại. - Năm 1802 nhà bác học ngƣời Nga Pêtơrốp đã tìm ra hiện tƣợng hồ quang điện. - Năm 1882 kỹ sƣ Bênađớt đã sử dụng hồ quang điện cực than để hàn kim loại. - Năm 1886 Tômsơn đã tìm ra phƣơng pháp hàn tiếp xúc giáp mối và đƣợc áp dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp vào năm 1903. - Năm 1887 Bênađớt đã tìm ra phƣơng pháp hàn điểm. - Năm 1888 Slavianốp đã sử dụng điện cực kim loại để hàn. - Năm 1907 kỹ sƣ Kenbe ngƣời Thụy Điển đã sử dụng cực điện có thuốc bọc (que hàn) để hàn kim loại. - Cuối những năm 1930 đến đầu những năm 1940 viện sỹ B.O.Patôn (Liên Xô cũ) đã tìm ra phƣơng pháp hàn dƣới thuốc bảo vệ, phƣơng pháp hàn tự động và bán tự động. - Cuối năm 1940, tìm ra phƣơng pháp hàn trong môi trƣờng khí bảo vệ đó là các khí (Hêli, Ácgông ở Mỹ và các khí carbonic ở Liên Xô). - Năm 1949 B.O.Patôn (Liên Xô cũ), tìm ra phƣơng pháp hàn điện xỉ. - Những năm tiếp theo hàng loạt các phƣơng pháp hàn mới đƣợc ra đời nhƣ: hàn bằng tia điện tử, hàn siêu âm, hàn ma sát… và hiện nay trên thế giới có 120 phƣơng pháp hàn khác nhau. - Nói chung các phƣơng pháp hàn ngày càng đƣợc hoàn thiện và phát triển hơn. Nó đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và đặc biệt là ngành hàng không – Vũ trụ. Có thể nói: hàn là phƣơng pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại.
11 1.2.1.2. Lịch sử phát triển của ngành hàn ở Việt Nam - Từ xa xƣa, ông cha ta đã biết sử dụng hàn để làm ra các dụng cụ cần thiết phục vụ cho đời sống và cải thiện điều kiện lao động. - Sau cách mạng tháng 8/1945 và đặc biệt sau khi hòa bình 1954 .Dƣới sự lãnh đạo của Đảng ngành hàn đƣợc quan tâm và thực sự phát triển, nhất là trong thời kỳ đổi mới. - Hiện nay với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công nhân hàn lành nghề ngày càng đông đảo với sự hợp tác khoa học với các nƣớc trên thế giới. - Chúng ta chắc rằng ngành hàn ở Việt Nam ngày càng phát triển và đƣợc ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất. 1.2.2.Khái niệm chung về hàn a. Thực chất và đặc điểm  Thực chất: Hàn là quá trình công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận ) thành một khối bền vững bằng cách dùng nguồn nhiệt để nung nóng chỗ cần nối đến trạng thái hàn. Sau đó, kim loại lỏng tự kết tinh (ứng với trạng thái nguội, dẻo) để tạo thành mối hàn.  Đặc điểm : - Liên kết hàn đƣợc đặc trƣng bởi tính liên tục và nguyên khối. Đó là liên kết “cứng” và không tháo rời đƣợc. - So với các phƣơng pháp nối ghép khác kết cấu hàn cho phép tiết kiệm từ 10 đến 20% khối lƣợng kim loại, So với đúc, hàn có thể tiết kiệm đến 50% khối lƣợng kim loại. - Hàn có tính linh động và năng suất cao so với các công nghệ khác, dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất. - Tuy vậy, do trong quá trình hàn, vật liệu chịu tác động của nguồn nhiệt có công xuất lớn, tập trung và trong thời gian ngắn, nên kết cấu hàn thƣờng có những nhƣợc điểm sau đây: