Thiết kế, chế tạo bộ gia nhiệt cho dây hàn trong quy trình hàn TIG tự động có bù dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH
PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ GIA NHIỆT CHO DÂY HÀN
TRONG QUY TRÌNH HÀN TIG TỰ ĐỘNG CÓ BÙ DÂY

MÃ SỐ: SV2022 - 181
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRÀ ẤN DƯƠNG

SKC007700

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2022

TIEU LUAN MOI download :


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 BỘ GIA NHIỆT CHO DÂY
HÀN TRONG QUY TRÌNH HÀN TIG TỰ ĐỘNG CĨ
BÙ DÂY SV2022-181
Thuộc nhóm nhành khoa học: Kỹ thuật - Ứng dụng
SV thực hiện: Trà Ấn Dương.
Dân tộc: Kinh
Lớp: 18143CLA3.
Ngành học: Công Nghệ Chế Tạo Máy

Người hướng dẫn: Th.S Trần Ngọc Thiện

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022

TIEU LUAN MOI download :


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................

1.1Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực. .

1.2Lý do chọn đề tài. ..................................................

1.3Mục tiêu của đề tài. ...............................................

1.4Cách tiếp cận .........................................................

1.5Phương pháp nghiên cứu ......................................

1.6Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu. ........
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. ..................................................................

2.1.Tổng quát Hàn TIG ................................................

2.1.1Phương pháp hàn TIG

2.1.2Ứng dụng ..................

2.1.3Ưu điểm ....................

2.2.Tổng quát về hàn TIG tự động theo quỹ đạo ........
2.2.1. Khái niệm .......................................................................................

2.2.2Ứng dụng ...................

2.2.3Những lợi ích của hàn

2.3.Bộ cấp dây .............................................................

2.4.Que hàn phụ. ..........................................................

2.5.Vật liệu SS304. ....................................................
2.6. Tiêu chuẩn AWS. .......................................................................................

2.7.Quy trình vận hành máy hàn TIG tự động theo q

2.8.Nhiệt lượng đầu vào. .............................................

2.9.Điện trở sấy (thanh gia nhiệt) ..............................
2.10. Truyền nhiệt kim loại ..............................................................................
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO ............................
3.1 Tính tốn niệt lượng đầu vào cho dây bù hàn ............................................
3.1.1Từ thông số của công

3.1.2Sử dụng các công thức

3.1.3Nhiệt lượng cần bù ....

TIEU LUAN MOI download :

3.2 Mô phỏng trên phầm mềm Ansys.............................................................. 22
3.2.1. Mô phỏng trường hợp sử dụng một thanh gia nhiệt...................22
3.2.2 Trường hợp mô phỏng 2 thanh gia nhiệt......................................23
3.2.3 Trường hợp mô phỏng 3 thanh gia nhiệt......................................24
3.2.4 Trường hợp mô phỏng 4 thanh gia nhiệt......................................25
3.2.5 Tổng quan kết quả mô phỏng bằng phần mềm Ansys.................26
3.2 Sơ đồ nguyên lý......................................................................................... 27
3.3 Thanh gia nhiệt.......................................................................................... 28
3.4. Bộ gia nhiệt...............................................................................................29
3.4.1 Nhu cầu thiết kế bộ gia nhiệt....................................................... 29
3.5. Bộ điều khiển nhiệt độ..............................................................................31
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM.......................................................................32
4.1 Các bước tiếng hành thực nghiệm............................................................. 32
4.2. Vật liệu gia nhiệt ......................................................................................33
4.3. Thông số thực nghiệm ..............................................................................33
4.4. Kết quả đạt được.......................................................................................34
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ.......................................................36
5.1. Mô phỏng Ansys....................................................................................... 36
5.2. Thực nghiệm thực tế................................................................................. 37
5.3. So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng...................................... 38
5.4. Đánh giá kết quả....................................................................................... 38
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN................................................................................ 39
6.1. Kiến thức...................................................................................................39
6.2. Ứng dụng thực tế của bộ gia nhiệt............................................................39
6.3. Đánh giá mặt hạn chế của bộ gia nhiệt..................................................... 39
6.4. Kết quả đạt được.......................................................................................39
6.5. Hướng phát triển....................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................41

TIEU LUAN MOI download :


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.
Từ viết tắt
AC
ANSI
API
ASME

AWS
DC
DCEN
DCEP
DIN
GTAW
HAZ
HI
ISO

MIG/MAG
SS
TIG

TIEU LUAN MOI download :


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.5 Thành phần của thép không gỉ SS304................................................................... 11

Bảng 7.1 Kí hiệu và ý nghĩa của các thiết bị trên bộ hàn................................................ 12
Bảng 1.7 Giải thích chu trình làm việc của máy hàn TIG tự động theo quỹ
đạo. [3]....................................................................................................................................................... 13
Bảng 3.1.5. Kết quả mô phỏng phần mềm ansys................................................................. 26
Bảng 3.2. Thành phần của vật liệu SS304.............................................................................. 33
Bảng 4.1. Mô phỏng ansys.............................................................................................................. 36
Bảng 4.2. Thông số gia nhiệt......................................................................................................... 37

TIEU LUAN MOI download :


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1.1 Mơ phỏng hàn TIG..............................................................................5
Hình 1.7- Quy trình làm việc của máy hàn TIG tự động theo quỹ đạo.[3].........12
Hình 1.9.1 Điện trở mẫu..................................................................................... 15
Hình 2.1 Thanh gia nhiệt phi 10 (que điện trở sấy phi)......................................28
Hình 2.3 Bộ điều khiển nhiệt độ AX4-1a............................................................31
Hình 3.1.1Mơ phỏng trường hợp sử dụng một thanh gia nhiệt...........................22
Hình 3.1.2 Trường hợp mơ phỏng 2 thanh gia nhiệt...........................................23
Hình 3.1.3 Trường hợp mơ phỏng 3 thanh gia nhiệt...........................................24
Hình 3.1.4 Trường hợp mơ phỏng 4 thanh gia nhiệt...........................................25
Hình 3.5.1 Mã mẫu S4........................................................................................34
Hình 3.5.2 Mã mẩu S3........................................................................................34
Hình 3.5.3 Mã mẫu S3........................................................................................35
Hình 3.5.4 Mã mẫu S1........................................................................................35

TIEU LUAN MOI download :

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo bộ gia nhiệt cho dây hàn trong quy trình hàn
TIG tự động có bù dây.
- Chủ nhiệm đề tài: Trà Ấn Dương
- Lớp: 18143CLA3
- Thành viên đề tài:
Stt

Họ và tên
1 Trà Ấn Dương
2 Nguyễn Văn Hưng
3 Nguyễn Tây
4 Trần Minh Khôi

- Người hướng dẫn: Th.S Trần Ngọc Thiện
2. Mục tiêu đề tài:
-Tìm hiểu về phương pháp hàn TIG tự động theo quỹ đạo có bù dây.
-Tính tốn, thiết kế và chế tạo bộ gia nhiệt dây kim loại bù.
-Thực nghiệm các mức gia nhiệt dây khác nhau.

TIEU LUAN MOI download :


3. Tính mới và sáng tạo:
Ứng dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu. Để chế tạo lên bộ gia
nhiệt cho dây hàn TIG vật liệu SS304

Tạo được bộ gia nhiệt cho dây bù hàn TIG.
Đặt mục tiêu gia nhiệt được trong quá trình hàn và cả thiện cơ tính mối hàn
tig.
4. Kết quả nghiên cứu:
Hồn thành chế tạo bộ gia nhiệt.
Thực nghiệm và tìm ra sự ảnh hưởng của mơi trường truyền nhiệt lên giây
hàn.
5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc
phòng và khả năng áp dụng của đề tài:
6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ
tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết
quả nghiên cứu (nếu có):

Ngày

tháng

năm

SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)

TIEU LUAN MOI download :


Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV
thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Ngày

tháng

năm

Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)

TIEU LUAN MOI download :


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực.
Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy (TIG: Tungsten Inert Gas/
hoặc GTAW: Gas Tungsten Arc Welding) là một trong các công nghệ
hàn hồ quang điện được sử dụng rất rộng rãi hiện nay. Trong nền công
nghiệp hiện đại, hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy chiếm một vị
trí rất quan trọng với khả năng tạo các liên kết giữa các loại thép kết cấu
thông thường, các loại thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của
chúng. Ngồi ra phương pháp hàn này khơng những có thể thao tác
bằng tay mà cịn có thể tự động hóa, robot hố, có thể điều khiển và
kiểm sốt được nguồn năng lượng hồ quang để tạo mối hàn có chất
lượng cao đối với hầu hết các kim loại và hợp kim.
Trong những năm gần đây kỹ thuật Hàn đã có những bước phát triển
mạnh mẽ, đáp ứng được các yêu cầu ngày cao về công nghệ và vật liệu.
Nhiều phương pháp Hàn mới đã xuất hiện, các công nghệ mới đã được
áp dụng rộng rãi trong kỹ thuật Hàn. Hiện nay, có khoảng hơn 200
phương pháp hàn khác nhau được sử dụng rộng rãi. Với các phương
pháp hàn khác nhau, các bộ tiêu chuẩn hàn đã được nghiên cứu và đề

xuất. Thơng dụng nhất hiện nay có thể kể đến các tiêu chuẩn như:
ASME, AWS, API, ISO, DIN,…
Hiện nay các đường ống vi sinh, vận chuyển hóa chất, thực phẩm
trong cơng nghiệp đang có nhu cầu thay thế, bảo trì bảo dưỡng cũng
như lắp đặt hệ thống mới khá nhiều. Việc này cần phải thiết kế theo
từng hệ thống và yêu cầu của các nhà máy khác nhau dẫn đến cần phải
có những kết cấu hàn riêng biệt cho từng nhà máy/hệ thống. Các kết cấu
hàn này có u cầu cực kì nghiêm ngặt về kỹ thuật, địi hỏi người thợ
hàn phải có tay nghề cao và các thiế bị chun dùng mới có thể hồn
thành các liên kết hàn này. Vì là con người hàn nên đơi khi cũng có một
vài kết cấu hàn bị lỗi từ đó đặt ra yêu cầu thiết kế máy có thể hàn các
kết cấu này với độ tin cậy và tính ổn định cao. Thiết bị có thể được vận
hành dễ dàng không yêu cầu cao về kinh nghiệm và tay nghề.
1

TIEU LUAN MOI download :


Hàn các chi tiết dạng ống cho các dây chuyền cơng nghiệp là một q
trình tốn nhiều cơng sức, địi hỏi thợ hàn có tay nghề cao. Tuy nhiên, để
có thể tạo mối hàn chất lượng cao và chính xác bằng phương pháp hàn
thủ công, kể cả khi người thợ hàn có nhiều kinh nghiệm, thì việc hàn
các đường ống vẫn khó khăn và tốn nhiều thời gian. Có nhiều yếu tố
ảnh hưởng đến chất lượng của liên kết hàn các đường ống. Ví dụ: các
kích thước khác nhau của vật thể được hàn, vị trí của vật thể và sự giới
hạn về khơng gian hàn, …
Từ các khó khăn trên, công nghệ và thiết bị hàn ống theo quỹ đạo được
phát triển để giải quyết vấn đề lỗi vận hành trong các quá trình hàn hồ
quang TIG. Trong hàn quỹ đạo, quá trình điều khiển được vận hành bởi
bộ điều khiển với ít sự can thiệp từ người thợ. Quá trình này được sử

dụng đặc biệt để hàn lặp lại nhiều mối hàn chất lượng cao.
Hàn TIG tự động hay còn gọi là hàn quỹ đạo là một lĩnh vực chuyên
sâu của ngành hàn hồ quang với mức độ tự động hóa được nâng lên một
mức mới. Theo đó, điện cực hàn vonfram sẽ được quay 360 ° xung
quanh liên kết hàn, đồng thời trong quá trình quay điện cực sẽ phóng ra
hồ quang và tạo thành mối hàn [3].

Hình 1. Thiết bị hàn TIG tự động theo quỹ đạo.
(Nguồn: allaboutpiping.com).

2

TIEU LUAN MOI download :


1.2 Lý do chọn đề tài.
Phương pháp hàn TIG tự động theo quỹ đạo là một quy trình hàn
ống tự động và được ứng dụng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực có sử dụng đường ống để vận chuyển chất lỏng hoặc khí như
y sinh, thực phẩm, đồ uống, dầu khí,…Ưu điểm của phương pháp hàn
này là tạo ra mối hàn có độ tinh khuyết cao, chất lượng mối hàn tốt,
năng suất cao, dễ kiểm sốt quy trình hàn, dễ tự động hoá, robot hoá,
…Cũng giống như quy trình hàn TIG thủ cơng, quy trình hàn TIG tự
động theo quỹ đạo đều sử dụng kim loại bù vào hoặc không, điều này
phụ thuộc vào yêu cầu về độ bền kéo, độ ngấu của mối hàn.
Đối với các ống có bề dày lớn, yêu cầu về độ bền kéo và độ ngấu
cao thì việc bù kim loại cần được nghiên cứu sử dụng. Nhưng điều
này dẫn đến việc tăng nhiệt lượng đầu vào để làm nóng chảy kim loại
được bù trong quá trình hàn. Điều này gây ra sự tiêu tốn năng lượng,
giảm năng suất do tốc độ lặng đọng kim loại thấp, làm tăng vùng ảnh

hưởng nhiệt, góp phần làm tăng ứng suất và biến dạng vật hàn.
Để khắc phục những thách thức trên, việc gia nhiệt dây kim loại
bù vào quá trình hàn TIG tự động theo quỹ đạo là một hướng nghiên
cứu tiếp theo trong việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị
hàn ống tự động nhằm tối ưu chất lượng đường hàn. Vì thế, trong
nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc tính tốn, thiết kế và chế tạo bộ
gia nhiệt với các mức nhiệt độ khác nhau cho dây kim loại trước khi
vào vũng hàn được thực hàn bằng mơ hình thiết bị hàn TIG tự động
theo quỹ đạo.
1.3 Mục tiêu của đề tài.
- Tìm hiểu về phương pháp hàn TIG tự động theo quỹ đạo có bù
dây.
-

Tính tốn, thiết kế và chế tạo bộ gia nhiệt dây kim loại bù.

Thực nghiệm các mức gia nhiệt dây khác nhau.
1.4 Cách tiếp cận
Thực tiễn, tổng hợp, phát triển.
Giải pháp:
3


TIEU LUAN MOI download :


- Tiếp cận thực tiễn công nghệ hàn ống, hàn tư động và vật liệu được
dùng trong y sinh ngành công nghiệp thực phẩm.
- Tổng hợp các nội dung liên môn: công nghệ kim loại, thực tập kỹ thuật
hàn, kiểm tra đánh giá vật liệu, vật liệu học.

-Tổng hợp các nghiên cứu, sản phẩm hiện có trong và ngồi nước.
-Đưa ra giải pháp thiết kế, chế tạo và thực nghiệm.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
a) Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu:
Thu thập, phân tích và biên dich những tài liệu liên quan đến gia cơng
tiện: đảm bảo tính đa dạng, đa chiều và tận dụng được các kết quả của
các nghiên cứu mới nhất, phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài.
b) Phương pháp phân tích thực nghiệm:
Dựa trên các kết quả và thất bại trên thực nghiệm, lựa chọn được thiết
bị cấu hình thiết kế phù hợp, tối ưu hóa được quy trình thu thập kết quả thí
nghiệm.
1.6 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ nghiên cứu dựa trên vật liệu dây
bù hàn TIG thép không gỉ SS304 có đường kính ngồi là 1mm.
Ứng dụng truyền nhiệt của thanh gia nhiệt thanh gia nhiệt phi 10 ( que
điện trở sấy phi 10 )
Vì lý do thời gian mà thí nghiệm chỉ được thực hiện trên 5 mẫu.

4

TIEU LUAN MOI download :


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

2.1. Tổng quát Hàn TIG
2.1.1 Phương pháp hàn TIG
Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy hay cịn gọi là hàn TIG là
một quy trình sử dụng nhiệt của hồ quang điện được sinh ra giữa một
điện cực Wonfram khơng nóng chảy và vật hàn. Vùng ảnh hưởng nhiệt,

vũng hàn và điện cực bằng Tungsten được bao bọc và bảo vệ bởi cột khí
trơ. Khí trơ (như Argon, Heli...) khơng tác dụng hóa học với kim loại
nóng chảy, khơng cháy, khơng mùi, và trong suốt giúp cho thợ hàn có
thể quan sát rõ q trình hàn. Có thể thêm vào một lượng nhỏ khí khác
như Hydro để tăng vận tốc hàn.

Hình 1.1.1 Mơ phỏng hàn TIG
(Nguồn: Internet).
Quy trình hàn TIG có thể sinh ra nhiệt độ lên đến 19.000°C. Nguồn
nhiệt trong quá trình hàn TIG chỉ dùng để nung chảy kim loại nền nên
nếu mối hàn cần bổ sung thêm kim loại thì ta phải sử dụng que hàn phụ
với kỹ thuật vào que

5

TIEU LUAN MOI download :


2.1.2 Ứng dụng
Được dùng để hàn các vật liệu như hợp kim nhôm, thép không gỉ, hợp
kim Niken,...
Hàn các kim loại hoặc hợp kim như hàn Titan, Đồng đỏ, Magie,...
Hàn các tấm kim loại mỏng hoặc các tấm kim loại khác nhau.
2.1.3 Ưu điểm
Có khả năng tập trung nhiệt lượng cao, vì thế có thể kiểm sốt tốt
nhiệt lượng đầu vào vật hàn. Qua đó, tạo được độ ngấu cao và vùng ảnh
hưởng nhiệt (HAZ) nhỏ.
Khơng có xỉ hàn vì hàn TIG khơng dùng thuốc bảo vệ, thay vào đó là
khí trơ được đưa vào trong q trình hàn. Vì khơng có thuốc bảo vệ nên có
thể khắc phục được các khuyết tật từ thuốc vào vệ như lẫn xỉ,... Ngồi ra, vì

khơng có xỉ nên cũng khơng cần gõ vì thế tiết kiệm được thời gian.
Khơng có tia lửa điện và văng tóe vì phương pháp hàn này sử dụng
điện cực khơng nóng chảy nên khơng có hiện tượng chuyển kim loại từ
điện cực sáng vật hàn.
Tạo ra ít khói và khí hàn. Hàn được nhiều vật liệu hàn như thép không
gỉ, titan, nhôm, đồng,... Là sự lựa chọn phù hợp cho phơi hàn mỏng. Có thể
ứng dụng để hàn 2 kim loại không đồng chất. Tốc độ hàn chậm, năng suất
thấp. Yêu cầu tay nghề người thợ phải cao. Khả năng điền đầy thấp nên
phải sử dụng thêm que kim loại bù.
Cường độ hồ quang hàn trong hàn TIG rất mạnh làm tăng lượng tia
cực tím, và từ đó tạo nên ozone và nitơ dioxide gây tổn hại cho mắt và da.
Chi phí ban đầu cao. (Chi phí cho các thiết bị)
Dễ xảy ra hiện tượng ngạt khí của cơng nhân nếu thực hiện quy trình
hàn trong mơi trường kín vì lúc này khí bảo vệ có thể nhiều hơn lượng oxi
trong khơng khí.
Ngồi ra, việc bù kim loại trong hàn TIG cũng góp phần làm tăng độ
khó cho việc vận hàn quy trình hàn này vì nó địi hỏi sự đồng bộ giữa đơi
tay của thợ hàn. Qua đó, khơng thể đảm bảo được việc kim loại sẽ được bù
đúng tốc độ và đồng nhất.
6

TIEU LUAN MOI download :


2.2. Tổng quát về hàn TIG tự động theo quỹ đạo
2.2.1. Khái niệm
Hàn quỹ đạo là một quy trình hàn mà biên dạng di chuyển của chúng
là hình trịn. Có hai kiểu hàn quỹ đạo. Thứ nhất là ống được gá cố định lên
máy và các thiết bị đầu hàn quay 360 độ để thực hiện quy trình hàn. Thứ
hai là các thiết bị đầu hàn cố định và ống hàn sẽ được gá trên một motor

quay 360 độ để thực hiện hàn. Với thí nghiệm này chúng ta sử dụng loại
thứ nhất.
Hàn quỹ đạo tự động là một điều kiện lý tưởng cho việc lặp lại một
quy trình hàn với cùng một thông số nhiều lần. Điều này phù hợp cho môi
trường làm việc ở nhà máy khi họ u cầu nhiều mối hàn có cùng một
thơng số và chất lượng như nhau. Chất lượng của một mối hàn TIG có độ
xun thấu rất cao. Vì quy trình hàn này được sử dụng trong một mối
trường tự động nên sẽ hạn chế được các rủi ro như mối hàn khơng liên tục,
kiểm sốt khoảng cách từ điện cực đến bề mặt vật hàn,... Ngồi ra, với quy
trình này thì chúng an toàn hơn cho người vận hành và chi phí bảo trì thấp.
2.2.2 Ứng dụng
-

Ứng dụng của hàn hàn quỹ đạo được dùng trong lĩnh vực

hàng không vũ trụ.
Dùng trong ngành công nghiệp thực phẩn, hàn các ống
đẫn dung dịch thực phẩm.
Dùng trong lĩnh vực y tế và công nghiệp y sinh.
Chế tạo linh kiện bán dẫn.
Cơng nghiệp hóa học.
Ống dẫn dầu và các ống hạt nhân.
2.2.3 Những lợi ích của hàn TIG tự động theo quỹ đạo
Với các thiết bị được phát triển phục vụ cho công nghiệp hàn ống y
sinh, các ưu điểm nổi bậc của hệ thống này như sau:
Năng suất: Một hệ thống hàn quỹ đạo sẽ hàn nhanh hơn rất nhiều so
với các thợ hàn thủ cơng, phải trả cho chi phí cho thợ hàn nhiều lần cịn với
thiết bị hàn quỹ đạo thì trả cho lần đầu tư ban đầu.
7

TIEU LUAN MOI download :


Chất lượng: Chất lượng của mối hàn được tạo ra bởi một hệ thống hàn
quỹ đạo với chương trình hàn chính xác sẽ cao hơn so với hàn thủ cơng.
Trong các ứng dụng như hàn ống vi sinh hoặc hàn ống dược phẩm, hàn quỹ
đạo là phương tiện duy nhất để đạt được các yêu cầu về chất lượng mối
hàn.
Tính nhất quán: Một khi chương trình hàn đã được thiết lập, hệ thống
hàn quỹ đạo có thể liên tục thực hiện cùng một yêu cầu mối hàn hàng trăm
lần, loại bỏ sự sai sót, khơng đồng nhất và khuyết tật của hàn thủ công.
Cấp độ kỹ năng: Các thợ hàn có tay nghề cao ngày càng khó tìm. Với
thiết bị hàn quỹ đạo, qui trình hàn khơng cần một người thợ hàn có tay
nghề cao. Tất cả chỉ cần là một thợ cơ khí lành nghề với một khóa đào tạo
sử dụng thiết bị.
Có thể sử dụng hàn quỹ đạo trong các ứng dụng mà không thể xoay
ống hoặc ống hàn đặt trong khơng gian chật hẹp.
Có thể sử dụng hàn quỹ đạo trong các ứng dụng mà không gian làm
việc giới hạn kích thước vật lý của thiết bị hàn. Các đầu mối hàn có thể
được sử dụng trong các hàng ống dẫn lị hơi, nơthợ hàn thủ cơng sẽ khó sử
dụng một ngọn đuốc hàn.
2.3. Bộ cấp dây
Có được một bộ cấp dây phù hợp cho công việc là rất quan trọng. Nó
khơng chỉ có thể giúp cải thiện chất lượng mối hàn mà cịn có thể hạ giá
thành và tăng năng suất. Bộ cấp dây phù hợp đảm bảo rằng người vận
hành hàn dành nhiều thời gian hàn hơn thay vì chỉ để giải quyết các vấn
đề liên quan đến cấp dây, điều này chắc chắn dẫn đến thời gian ngừng
hoạt động không mong muốn.
Yếu tố đầu tiên cần xem xét khi chọn bộ cấp dây là tần suất sẽ sử
dụng chúng, vì bộ cấp dây cần phải đủ bền để xử lý công việc. Điều

quan trọng không kém là yếu tố về loại và chiều dài súng hàn, cũng như
loại và kích thước dây mà người vận hành hàn dự định sử dụng.
Ngồi ra, có ba dạng cơ bản của bộ cấp dây là hệ thống "đẩy", hệ
thống "kéo" và hệ thống "đẩy-kéo". Trong hệ thống đẩy, dây được đẩy
bởi bộ truyền động cấp dây, dây sẽ đi dọc theo ống dẫn đến mỏ hàn. Đối
8

TIEU LUAN MOI download :


với dây nhơm có thể bị mắc kẹt bên trong ống dẫn, dẫn đến việc cấp dây
không đều ở mỏ hàn và trong những trường hợp nghiêm trọng, có một
đoạn dây bị rối tại bộ phận cấp dây.
Hệ thống kéo sử dụng một tập hợp các cuộn dây trong tay cầm của
mỏ hàn để kéo dây ra khỏi cuộn dây. Sự sắp xếp này làm tăng trọng
lượng của ngọn đuốc và khơng làm tăng khoảng cách mà dây có thể
được cấp, điều này vẫn bị giới hạn trong khoảng 3,5 m, mặc dù tính
nhất quán của nguồn cấp dây được cải thiện và có thể sử dụng đường
kính dây xuống 0,8 mm.
Có ba loại bộ cấp dây chính để lựa chọn: cơ bản, trung cấp và nâng
cao.
Trong đề tài này, chúng tôi đã sửa đổi thiết bị cấp dây phụ MIG bằng
cách thêm hộp điều khiển tốc độ động cơ để thay đổi tốc độ của động cơ
để đùn dây hàn. Khi động cơ quay, ống cuộn dây sẽ quay và đưa kim
loại bù ra ngoài với sự điều khiển của người dùng.
Thiết bị của do chúng tôi chế tạo bao gồm 3 bộ phận chính là: đầu
bánh răng, động cơ và bộ điều khiển tốc độ theo tần số.
2.4. Que hàn phụ.
Cuộn dây được sử dụng trong đề tài có đường kính của dây là 1mm.
Các kiến thức về phần này được sử dụng trong bộ tiêu chuẩn AWS

A5.9/A5.9M.
ER218: Thành phần gồm (tính theo %) 17Cr, 8.5Ni, 8Mn, 4Si và
0.13N. Chủ yếu để hàn các kim loại cơ bản UNS S21800. Chúng là thép
không gỉ Austenit được tăng cường nito để thê hiện độ bền cao và độ
dẻo dai trong một phạm vi nhiệt độ rộng.
ER240: Thành phần gồm (tính theo %) 18Cr, 5Ni, 12Mn và 0.2N.
Chủ yếu dùng để hàn các kim loại cơ bản UNS S24000 và UNS S24100.
Các hợp kim này là thép không gỉ Austenit được tăng cường nitơ có độ
bền cao và độ dẻo dai tốt trong một loạt các nhiệt độ.
ER308: Thành phần gồm (tính theo %) 21Cr, 10Ni. Các thơng số
kỹ thuật thương mại cho kim loại phụ và kim loại cơ bản khác nhau
9

TIEU LUAN MOI download :


trong các yêu cầu tái tạo hợp kim tối thiểu; do đó, các tên 18-8, 19-9 và
20-10 thường được liên kết với các kim loại phụ của loại này. Loại này
thường được sử dụng để hàn các kim loại cơ bản có thành phần tương tự,
đặc biệt là Loại 304.
ER309: Thành phần gồm (tính theo %) 24Cr, 13Ni. Các kim loại
phụ thuộc phân loại này thường được sử dụng để hàn các hợp kim tương
tự ở dạng rèn hoặc đúc. Đôi khi, chúng được sử dụng để hàn loại 304 và
các kim loại cơ bản tương tự, nơi có điều kiện ăn mòn nghiêm trọng đòi
hỏi kim loại hàn hợp kim cao hơn. Chúng cũng được sử dụng trong các
mối hàn kim loại khác nhau, chẳng hạn như nối Loại 304 với thép
cacbon, hàn mặt phủ của thép phủ loại 304 và áp dụng lớp lót tấm thép
khơng gỉ cho vỏ thép cacbon.
ER309Mo: Phân loại này giống với ER309, ngoại trừ việc bổ sung
2,0 đến 3,0% denum molyb để tăng khả năng chống ăn mịn rỗ của nó

trong mơi trường chứa halogenua. Ứng dụng chính cho kim loại phụ
này là phủ bề mặt các kim loại cơ bản để cải thiện khả năng chống ăn
mòn của chúng. ER309Mo được sử dụng để đạt được lớp phủ một lớp
bằng vật liệu tổng hợp hóa học tương tự như của thép khơng gỉ 316. Nó
cũng được sử dụng cho lớp đầu tiên của lớp phủ nhiều lớp với kim loại
phụ như thép khơng gỉ ER316 hoặc ER317. Nếu khơng có lớp 309Mo
đầu tiên, các nguyên tố như crom và molypden có thể bị giảm đến mức
không thể chấp nhận được trong các lớp liên tiếp bằng cách pha loãng
từ kim loại cơ bản. Các ứng dụng khác bao gồm hàn các lớp lót bằng
thép khơng gỉ có chứa molypden với vỏ thép cacbon, nối các kim loại
cơ bản bằng thép cacbon đã được phủ với thép không gỉ chứa molypden
và nối các kim loại cơ bản khác nhau như thép cacbon thành loại thép
không gỉ 304.
2.5. Vật liệu SS304.
Vật liệu SS304 là loại thép không gỉ thông dụng nhất. Thép chứa cả
crom (từ 18% đến 20%) và niken (từ 8% đến 10,5%). Là một loại thép
khơng gỉ Austenit. Chúng có tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn thép
cacbon. Điều đặc biệt của loại thép này là khả năng chống ăn mòn rất lơn
và được sử dụng rộng rãi vì dễ dàng tạo thành các hình dạng khác nhau.
10

TIEU LUAN MOI download :


Thành phần thép SS 304 (%)
C, ≤

Si ≤

0.08

0.75

Bang 1.5 T
Vì vật liệu SS304 là một loại thép không gỉ nên chúng được sử dụng
nhiều các lĩnh lực như chậu rửa chén nhà bếp, đồ gia dụng như dao; hộp
đựng hóa chất để dự chữ hoặc vận chuyển; thiết bị chế biến thực phẩm
trong nhà máy như bia, sữa,...; dùng để sản xuất linh kiện ô tô hoặc linh
kiện của ngành hàng không vũ trụ; sử dụng để làm dụng cụ trong lĩnh vực y
tế hoặc y sinh, v.v
2.6. Tiêu chuẩn AWS.
Ngày nay, ngành công nghiệp hàn đang ngày một phát triển với tốc độ
rất lớn. Vì thế nhu cầu cấp bách là phải có một bộ tiêu chuẩn chung để
đồng bộ hóa các tiêu chuẩn.
Tất cả các tiêu chuẩn AWS đều được phê duyệt bởi Viện Tiêu chuẩn
Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI). Khi phát triển tiêu chuẩn, AWS tuân theo một bộ
quy tắc và yêu cầu nghiêm ngặt nhằm chi phối khơng chỉ quy trình phê
duyệt tiêu chuẩn mà cịn chi phối tất cả các ủy ban kỹ thuật chịu trách
nhiệm duy trì chúng. Các tiêu chuẩn AWS được hỗ trợ bởi các tình nguyện
viên chuyên về các chuyên ngành khác nhau như kết cấu, hàng không vũ
trụ, đường sắt, ô tô, robot, đóng tàu và hàng hải, cầu, thiết bị nặng, đường
ống và ống, kim loại tấm, hàn, hàn, nhựa, phun nhiệt, các nhà sản xuất sản
phẩm hàn và các ứng dụng chung.
AWS cũng xuất bản nhiều tiêu chuẩn và tài liệu về an toàn và sức
khỏe trong lĩnh vực hàn.

11

TIEU LUAN MOI download :

2.7. Quy trình vận hành máy hàn TIG tự động theo quỹ đạo.

Hình 1.7- Quy trình làm việc của máy hàn TIG tự động theo quỹ đạo.[3]

Với sơ đồ quy trình trên với trục hồnh là mốc thời gian của chu trình
và trục tung là các yêu tố trong quá trình vận hành.

Van khí
Cường độ dịng
hàn
Đầu hàn
Bộ cấp dây.
Bang 7.1 Kí hiệu và ý nghĩa của các thiết bị trên bộ hàn

12

TIEU LUAN MOI download :


1

Bắt đầu chu trình hàn

1 to 2

Che chắn dịng khí tro
khi đánh lửa hồ quang

2

Sự bốc cháy của hồ qu

2 to 3

Độ trễ của việc cấp dâ

2 to 4

Độ trễ của vòng quay

3

Bắt đầu cấp dây

4

Bắt đầu quay ngọn đu

5

Bắt đầu một khu vực m

6

Kết thúc cấp dây. Nói
gần đúng 3600

7

Bắt đầu giảm dịng điệ
được tắt. Nói chung, d
100 của chồng chéo đ
và để đảm bảo mối nố

7 to 8

Thời gian giảm dịng h
nứt và hình thành miệ

8

Dập tắt hồ quang và d

8 to 9

Khoảng thời gian sau
công cho đến khi đạt đ
vonfram nóng chống l

9

Che chắn khí dừng và

Bang 1.7 Giai thích chu trình làm việc của máy hàn TIG tự động theo quỹ
đạo.[3]

13

TIEU LUAN MOI download :

2.8. Nhiệt lượng đầu vào.
Chúng ta không thể đo được nhiệt lượng đầu vào, thay vào đó chúng
ta chỉ có thể tính tốn được chúng. Nhiệt lượng đầu vào ảnh hưởng nhiều
đến tốc độ làm mát và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Theo một số tài liệu
nghiên cứu nhận định. Nhiệt lượng đầu vào nhỏ sẽ làm giảm thời gian làm
nguội hay nói cách khác là đơng đặc nhanh. Qua đó tránh được việc cấu
trúc tế vi của vật liệu hàn bị thay đổi nên tránh được việc độ bền cơ học bị
thay đổi.
Trong các phương pháp hàn thủ công, thì việc tính tốn được nhiệt
lượng đầu vào thực sự rất khó. Tại nó yêu cầu tay nghề người thợ ở một
mức độ rất cao để đảm bảo chiều dài hồ quang ở mức ổn định và liên tục.
Ngoài ra, tốc độ di chuyển cũng ảnh hưởng rất lớn đến giá trị nhiệt lượng
đầu vào.
Để đánh giá chất lượng mối hàn, ta giựa vào nhiệt lượng đầu vào để
tìm kiếm sự ảnh hưởng của nó đến chất lượng mối hàn.
Nhiệt lượng đầu vào được tính theo cơng thức. [3]
HI (J/mm) =

Trong đó:
HI: nhiệt lượng đầu vào.
U: Điện áp hàn.
S: tốc độ hàn hay tốc độ quay của đầu hàn.
I: Cường độ dòng hàn.

2.9. Điện trở sấy (thanh gia nhiệt)
Thanh gia nhiệt (Điện trở một đầu) là thiết bị được ứng dụng nhiều
trong máy ép nhựa, ngành công nghiệp nhựa, bao bì, dây, khn đúc - Làm
nóng dao cắt giúp việc cắt dễ dàng hơn: Cắt dây điện, dây thừng, bao bì,

cắt bên đẹp lấy ngay - Đun nóng nước, dung dịch - Tỏa nhiệt, làm khô vật
liệu, sản phẩm khác.
14

TIEU LUAN MOI download :