thiết kế và chế tạo máy biến dạng thép tấm ứng dụng từ trường

LỜI CẢM ƠN
Đó là bốn năm kể từ khi chúng tôi bƣớc chân vào giảng đƣờng Đại Học Sƣ Phạm
Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian học ở trƣờng Đại Học chúng
tôi đã tiếp thu đƣợc một lƣợng kiến thức đáng kể không chỉ về kiến thức chuyên nghành
mà là những kiến thức về thế giới xung quanh. Tất nhiên, chúng tôi sẽ không có đƣợc
những điều đó nếu không có sự hỗ trợ của trƣờng Đại Học với những chƣơng trình tuyệt
vời, cũng nhƣ những kiến thức đƣợc truyền đạt từ các giảng viên bộ môn Cơ Điện Tử. Vì
vậy lời cảm ơn đầu tiên chúng tôi xin gởi đến trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành
Phố Hồ Chí Minh và Bộ môn Cơ Điện Tử.
Đồ án này chỉ có thể hoàn thành với sự hỗ trợ to lớn từ ngƣời giảng viên hƣớng
dẫn TS. Nguyễn Ngọc Phƣơng. Dƣới sự hƣớng dẫn chân thành và nhiệt tình, chúng tôi đã
thực hiện từng bƣớc và trở thành những ngƣời nghiên cứu độc lập trong lĩnh vực này và
học làm thế nào để tạo ra những ý tƣởng cũng nhƣ hoàn thành nhiệm vụ đề ra của đồ án.
Thầy cũng đã hỗ trợ chúng tôi rất nhiều trong việc tiếp cận những vấn đề mới vì vậy
chúng tôi xin gởi đến thầy những lời cảm ơn chân thành nhất.
Lời cảm ơn tiếp theo chúng tôi xin gởi đến ông Ông Quang Nhiêu – công ty Sinco
– đã hợp tác tích cực để chúng tôi hoàn thành tốt đồ án này.
Lời cảm ơn cuối cùng đƣợc gởi đến ba mẹ chúng tôi, những ngƣời đã đƣa chúng
tôi đến những cơ hội để có thể đi suốt cuộc đời chúng tôi trên thế giới này.

Tp.HCM, ngày 14 tháng 01 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện

iv


TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Trong chiến lƣợc phát triển của Việt Nam đến năm 2020, ngành đóng tàu là một
phần rất quan trọng trong công nghiệp hàng hải. Công nghiệp đóng tàu đƣợc hy vọng là
ngành đóng góp vào ngân sách lớn thứ hai sau ngành dầu khí sau năm 2020. Quá trình

biến dạng thép trong ngành đóng tàu đƣợc xem nhƣ là giai đoạn quan trọng nhất để tạo
hiệu quả và tăng độ chính xác của các bề mặt cong của tấm thép ghép nối.
Có 2 kiểu nguồn nhiệt đƣợc sử dụng trong quá trình biến dạng nhiệt: đầu đốt Oxyaxetylen và đầu cảm ứng từ. Trong đề tài này, một quá trình biến dạng nhiệt mới đƣợc
đƣa ra để bẻ cong tấm thép dày. Quá trình tạo nhiệt cảm ứng từ có những ƣu điểm là công
suất nhiệt và sự phân bổ nhiệt dễ dàng tạo ra và điều khiển. Bên cạnh đó hệ thống cảm
ứng từ có thể đƣợc tích hợp với robot hoặc máy CNC để tự động hoá. Quá trình tạo nhiệt
này có thể điều khiển đƣợc nhiệt độ trên chi tiết gia công. Khi quá trình nhiệt cảm ứng từ
đƣợc hỗ trợ bởi các thiết bị di chuyển tự động và giải thuật tạo đƣờng đi thì quá trình biến
dạng thép sử dụng trong công nghiệp đóng tàu hiệu quả đƣợc cải thiện đáng kể. Quá trình
này là một trong những quá trình sản xuất quan trọng để có thể ứng dụng rộng rãi tạo ra
những bề mặt cong trong công nghiệp đóng tàu.

v


ABSTRACT

In the development strategy of Vietnam from now to 2020, the shipyard is one of
the most important one of the maritime industries. This shipbuilding industry is expected
to be a second largest field contributing to state budget lower than oil and gas after 2020.
The steel forming process in shipyard is considered as an important stage with respect to
productivity and precision of curved plates.
Two types of heat sources can be used in the line heating process:
oxyacetylene torch and electro-magnetic induction. In this project, an alternative heat
source of electro-magnetic induction has been used to bend the thick steel plate. The
induction process has the following advantages as the power and its distribution are easier
to control and reproduce. Besides the induction system can be integrated with a robotic
system for automation. Induction heating process is known to produce controllable heat
on a conductive workpiece. When the induction heating process is applied in association
with automatic inductor-handling equipment and a heating line generation algorithm, the

productivity of the curved plate forming process is expected to improve greatly. This
process is an important production process that can be widely used to produce various
curved thick plate for ship industry.

vi


MỤC LỤC

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ............................................................................................... i
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn .................................................................................. ii
Nhận xét của giáo viên phản biện ................................................................................... iii
Lời cảm ơn .................................................................................................................... iv
Tóm tắt đồ án .................................................................................................................. v
Abstract ......................................................................................................................... vi
Mục lục ........................................................................................................................ vii
Danh mục hình vẽ ........................................................................................................ viii
Danh mục bảng biểu ...................................................................................................... ix
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ UỐN
BIÊN DẠNG VỎ TÀU THỦY ............................................................... 1
1.1 Sơ lƣợc sự phát triển ngành đóng tàu ................................................................. 1
1.2 Tình hình nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.2.1 Ngoài nƣớc ..................................................................................................... 2
1.2.1.1 Uốn tấm thép trên máy cán nhiều trục……………………………. 3
1.2.1.2 Uốn tấm thép trên máy ép…………………………………………4
1.2.1.3 Uốn tấm bằng phƣơng pháp thủ công…………………………….. 4
1.2.1.4 Uốn tấm bằng phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng…………………... 6
1.2.2 Trong nƣớc……………………………………………………………….7
1.3 Tổng quan về NC, CNC………………………………………………………… 7
1.4 Hƣớng nghiên cứu…………………………………………………………….....9

1.5 Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu……………………………………10
1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu. ………………………………………………………10
CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GIA CÔNG…………………………11
2.1 Các phƣơng án di chuyển của trục toạ độ……………………………………....11

vii


2.1.1 Phƣơng án phôi cố định ………………………………………………..11
2.1.2 Phƣơng án phôi di chuyển trên một trục ………………………………11
2.1.3 Phƣơng án phôi di chuyển trên hai trục ………………………………..12
2.1.4 Lựa chọn phƣơng án di chuyển tối ƣu …………………………………12
2.2. Lựa chọn cơ cấu truyền động .......................................................................... 13
2.2.1 Vít me - đai ốc ..................................................................................... 13
2.2.2 Bộ truyền bánh răng ............................................................................ 14
2.3 Bộ dẫn hƣớng ................................................................................................. 16
2.3.1 Dẫn hƣớng bằng rãnh mang cá ............................................................. 16
2.3.2 Dẫn hƣớng bằng thanh trƣợt ................................................................. 16
2.4 Mô phỏng kết cấu hệ thống bằng phần mềm ABAQUS 6.5.1 .......................... 19
2.4.1 Giới thiệu về phần mềm ABAQUS ...................................................... 19
2.4.2 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn .............................................................. 19
2.4.3 Các số liệu dùng để tính toán................................................................ 26
2.4.4 Kết quả mô phỏng ứng suất và chuyển vị của máy ............................... 28
2.5 Tính toán thông số các bộ truyền ..................................................................... 41
2.5.1 Chọn động cơ cho trục Z ...................................................................... 41
2.5.2 Chọn động cơ cho trục X...................................................................... 42
2.5.3 Chọn động cơ cho trục Y...................................................................... 43
2.6 Chọn động cơ cho hệ thống ............................................................................. 44
2.7 Phân tích động học và động lực học máy ......................................................... 45
2.7.1 Động học của máy ............................................................................... 45

2.7.2 Động học nghịch của máy .................................................................... 46
2.7.3 Ma trận Jacobi và động học vận tốc...................................................... 47
CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ ĐIỆN ................................................................................... 49
3.1 Các thiết bị điện của hệ thống .......................................................................... 49
3.1.1 Bộ điều khiển trung tâm ....................................................................... 49

viii


3.1.2 Driver và động cơ (Motor) ................................................................... 49
3.1.3 Bơm (Pump) ........................................................................................ 49
3.1.4 Đầu từ (Inductor) ................................................................................. 49
3.2 Mạch điện hệ thống ......................................................................................... 50
3.3 Sơ đồ đi dây mạch động lực............................................................................. 52
CHƢƠNG 4 BỘ ĐIỀU KHIỂN................................................................................... 53
4.1 Cấu trúc bộ điều khiển ..................................................................................... 53
4.1.1 Nguyên tắ c chung................................................................................. 53
4.1.2 Sơ đồ tổ ng quát về nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của bô ̣ điề u khiể n cấ p trên ..... 54
4.2 Nội suy ............................................................................................................ 57
4.2.1 Giới thiệu ............................................................................................. 57
4.2.2 Phƣơng pháp xác định quỹ đạo............................................................ 58
4.2.2.1 Phƣơng pháp bậc thang ................................................................ 58
4.2.2.2 Phƣơng pháp dây cung .................................................................. 59
4.2.3 Giải thuật nội suy cho quá trình gia công.............................................. 60
4.2.3.1 Lệnh G0 ........................................................................................ 61
4.2.3.2 Lệnh G1 ....................................................................................... 61
4.2.3.3 Lệnh G2 (G3) .............................................................................. 62
4.3 Thiết kế bộ điều khiển ..................................................................................... 64
4.3.1 Tổng quan về mạch điều khiển ............................................................. 64
4.3.2 Giới thiệu vi điều khiển ........................................................................ 64

4.3.2.1 Giới thiệu chung về vi điều khiển Atmega8515 ............................. 65
4.3.2.2 Giới thiệu chung về vi điều khiển Atmega8 .................................. 69
4.3.3 Các chức năng của hai vi điều khiển sử dụng trong đồ án .................... 72
4.3.3.1 Ngắt ngoài.................................................................................... 72
4.3.3.2 Bộ truyền nhận dữ liệu USART ................................................... 72

ix


4.3.3.3 Giao tiếp SPI ............................................................................... 75
4.3.3.4 Timer/Counter1 ............................................................................ 77
4.3.4 Mạch nguyên lý................................................................................... 78
4.4 Sự phân chia nhiệm vụ của phần mềm, vi điều khiển trong hệ thống ............. 81
4.4.1Phần mềm máy tính .............................................................................. 81
4.4.2Phần mềm của vi điều khiển chủ ........................................................... 81
4.4.3 Vi điều khiển tớ.................................................................................... 81
4.5 Phần mềm máy tính ......................................................................................... 81
4.5.1 Nhiệm vụ chung ................................................................................... 81
4.5.2Chuẩn bị dữ liệu nội suy cho quá trình gia công ................................... 82
4.5.3 Các nút điều khiển khác ....................................................................... 82
4.5.3.1 Điều khiển Jog bàn máy ............................................................... 82
4.5.3.2 Điều khiển Home cho bàn máy (nút Home) .................................. 83
4.5.3.3 Đặt chuẩn thảo chƣơng cho máy ................................................... 83
4.5.3.4 Bắt đầu thực hiện chƣơng trình gia công (nút Start) ...................... 83
4.5.3.5 Dừng máy (nút Stop) ..................................................................... 84
4.5.3.6 Các ô hiển thị trạng thái máy ......................................................... 84
4.6 Phần mềm của vi điều khiển chủ..................................................................... 85
4.6.1 Nhiệm vụ chính .................................................................................... 85
4.6.2 Chức năng điều khiển quá trình gia công .............................................. 85
4.6.3 Chức năng di chuyển bàn máy bằng tay (Jog)....................................... 86

4.6.4 Chức năng điều khiển trở về vị trí Home .............................................. 86
4.6.5 Chức năng dừng chƣơng trình gia công ................................................ 87
4.7 Phần mềm của vi điều khiển tớ ...................................................................... 87
CHƢƠNG 5 ĐẦU NUNG CẢM ỨNG TỪ ................................................................. 88
5.1 Giới thiệu hiện tƣợng cảm ứng điện từ............................................................. 88
5.1.1 Nguồn gốc ............................................................................................ 88

x


5.1.2 Cảm ứng nhiệt điện từ .......................................................................... 89
5.1.3 Ứng dụng của nung nóng nhiệt cảm ứng trong công nghiệp ................. 90
5.2 Lý thuyết về cảm ứng nhiệt điện từ .................................................................. 90
5.2.1 Nguyên lý của cảm ứng nhiệt điện từ ................................................... 90
5.2.2 Sự phân bố của dòng điện trong vật đƣợc gia công ............................... 94
5.2.2.1 Hiệu ứng bề mặt ............................................................................ 94
5.2.2.2 Hiệu ứng lân cận ........................................................................... 96
5.2.2.3 Hiệu ứng vòng .............................................................................. 97
5.2.2.4 Hiệu ứng dọc biên ......................................................................... 97
5.2.3 Hiện tƣợng trao đổi nhiệt trong nung cảm ứng ..................................... 98
5.2.3.1 Sự dẫn nhiệt .................................................................................. 98
5.2.3.2 Tuyền nhiệt đối lƣu ....................................................................... 99
5.2.3.3 Sự bức xạ .................................................................................... 100
5.3 Mô hình toán học của quá trình nung cảm ứng nhiệt ...................................... 101
5.3.1 Mô hình toán học trƣờng điện từ và trƣờng nhiệt độ ........................... 101
5.3.2 Mô hình cơ bản của quá trình nung cảm ứng từ .................................. 104
5.4 Thiết kế nung cảm ứng từ .............................................................................. 110
5.4.1 Lý thuyết về thiết kế đầu nung cảm ứng từ ......................................... 110
5.4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đầu nung cảm ứng từ ...................................... 115
5.4.2.1 Khối nguồn ................................................................................. 115

5.4.2.2 Khối tạo xung ............................................................................. 116
5.4.2.3 Mạch công suất ........................................................................... 117
5.4.2.4 Khối tạo cộng hƣởng L-C............................................................ 118
5.4.2.5 Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống nung cảm ứng từ .................. 119
CHƢƠNG 6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ....................... 120
6.1 Máy biến dạng thép ứng dụng từ trƣờng ........................................................ 120
6.2 Giao diện chính của máy ............................................................................... 123
6.3 Sản phẩm thực nghiệm .................................................................................. 124
6.3.1 Tấm thép 1: 500 x 400 x 10mm ......................................................... 125
6.3.2 Tấm thép 2: 500 x 500x10 mm ........................................................... 126

xi


6.3.3 Tấm thép 3: 500 x 500 x10 mm .......................................................... 128
6.3.4 Tấm thép 4: 500 x 400 x 20 mm ........................................................ 129
6.3.5 Tấm thép 5: 500 x 500 x10 mm .......................................................... 131
6.3.6 Tấm thép 6: 500 x 500 x 10 mm ........................................................ 133
6.4 Kết luận ......................................................................................................... 135
6.5 Hƣớng phát triển............................................................................................ 135
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 136

xii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Biên dạng cong của tấm thép vỏ tàu .................................................................. 2
Hình 1.2 Biên dạng của tấm thép lắp ghép tạo thành vỏ tàu ............................................. 2
Hình 1.3 Máy cán kín của hãng QFI – Mỹ ....................................................................... 3
Hình 1.4 Máy cán hở của hãng MG – Italia...................................................................... 3

Hình 1.5 Máy ép thủy lực một trụ của hãng WETORI – Taiwan ...................................... 4
Hình 1.6 Máy ép thủy lực bốn trụ của hãng KRR - Ấn Độ ............................................... 4
Hình 1.7 Những dụng cụ dùng trong việc uốn tấm bằng phƣơng pháp thủ công ............... 4
Hình 1.8 Uốn vỏ tàu bằng đầu đốt khí oxy – axetylen ...................................................... 5
Hình 1.9 Bệ dùng để uốn nóng bằng phƣơng pháp thủ công ............................................ 6
Hình 1.10 Định hình thép tấm bằng phƣơng pháp đƣờng nhiệt ........................................ 6
Hình 1.11 Hệ thống điều khiển số bằng máy vi tính (CNC system) .................................. 9
Hình 2.1 Phƣơng án phôi cố định ................................................................................... 11
Hình 2.2 Phƣơng án phôi đặt lên bàn trƣợt theo một trục ............................................... 11
Hình 2.3 Phƣơng án phôi đặt lên bàn trƣợt theo hai trục ................................................ 12
Hình 2.4 Bộ truyền vít me – đai ốc có rãnh hồi bi dạng ống ........................................... 13
Hình 2.5 Một số bộ truyền bánh răng thông dụng .......................................................... 15
Hình 2.6 Rãnh mang cá .................................................................................................. 16
Hình 2.7 Thanh trƣợt ..................................................................................................... 16
Hình 2.8 Sơ đồ động của máy ........................................................................................ 17
Hình 2.9 Sơ đồ lắp ráp của hệ thống .............................................................................. 18
Hình 2.10 Các dạng biên chung giữa các phần tử ........................................................... 21
Hình 2.11 Phần tử một chiều.......................................................................................... 21
Hình 2.12 Phần tử hai chiều ........................................................................................... 21
Hình 2.13 Phần tử tứ diện .............................................................................................. 21
Hình 2.14 Phần tử lăng trụ ............................................................................................. 22
Hình 2.15 Phần tử qui chiếu và các phần tử thực tam giác ............................................. 22

xiii


Hình 2.16 Phần tử qui chiếu một chiều .......................................................................... 23
Hình 2.17 Phần tử qui chiếu 2 chiều .............................................................................. 23
Hình 2.18 Phần tử tứ diện .............................................................................................. 23
Hình 2.19 Phần tử sáu mặt ............................................................................................. 24

Hình 2.20 Ứng suất của toàn máy .................................................................................. 28
Hình 2.21 Chuyển vị theo phƣơng X.............................................................................. 29
Hình 2.22 Chuyển vị theo phƣơng Y.............................................................................. 29
Hình 2.23 Chuyển vị theo phƣơng Z .............................................................................. 30
Hình 2.24 Ứng suất của chữ I 1...................................................................................... 30
Hình 2.25 Chuyển theo phƣơng X và phƣơng Y ............................................................ 31
Hình 2.26 Chuyển vị theo phƣơng Z .............................................................................. 31
Hình 2.27 Bánh lăn trong thực tế .................................................................................. 32
Hình 2.28 Ứng suất của bánh lăn ................................................................................... 32
Hình 2.29 Chuyển theo phƣơng X và phƣơng Y ............................................................ 32
Hình 2.30 Trục trong thực tế ......................................................................................... 33
Hình 2.31 Ứng suất của trục .......................................................................................... 33
Hình 2.32 Chuyển vị theo phƣơng X.............................................................................. 33
Hình 2.33 Chuyển vị theo phƣơng Y.............................................................................. 34
Hình 2.34 Chuyển vị theo phƣơng Z .............................................................................. 34
Hình 2.35 Tấm đỡ trong thực tế .................................................................................... 34
Hình 2.36 Ứng suất của tấm đỡ ...................................................................................... 35
Hình 2.37 Chuyển theo phƣơng X, phƣơng Y, phƣơng Z ............................................... 35
Hình 2.38 Thùng đỡ 1 và thùng đỡ 2 trong thực tế ........................................................ 36
Hình 2.39 Ứng suất thùng đỡ 1 ...................................................................................... 37
Hình 2.40 Chuyển theo phƣơng X, phƣơng Y, phƣơng Z ............................................... 37
Hình 2.41 Ứng suất của thùng đỡ 2 ................................................................................ 38
Hình 2.42 Chuyển theo phƣơng X, phƣơng Y, phƣơng Z ............................................... 38

xiv


Hình 2.43 Chữ I 2 trong thực tế .................................................................................... 39
Hình 2.44 Ứng suất của chữ I 2...................................................................................... 39
Hình 2.45 Chuyển theo phƣơng X.................................................................................. 39

Hình 2.46 Chuyển vị theo phƣơng Y.............................................................................. 39
Hình 2.47 Chuyển vị theo phƣơng Z .............................................................................. 40
Hình 2.48 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất và độ dịch chuyển đầu từ ........ 40
Hình 2.49 Mô hình hóa máy tạo nhiệt bằng từ trƣờng dƣới mô hình robot Decard ......... 45
Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện hệ thống ............................................................................... 50
Hình 3.2 Sơ đồ đi dây mạch động lực ............................................................................ 52
Hình 4.1 Bộ điều khiển robot theo cấu trúc PC-based .................................................... 53
Hình 4.2 Các thành phần tối thiểu cho một bộ điều khiển .............................................. 54
Hình 4.3 Sơ đồ khố i tổng quát của hê ̣ thố ng kế t nố i điề u khiể n ...................................... 55
Hình 4.4 Sơ đồ giao tiế p điều khiển giữa Host Controller và XYZ Controller ................ 55
Hình 4.5 Sơ đồ giao tiế p điều khiển giữa XYZ Controller và AC Servo Driver.............. 56
Hình 4.6 Sơ đồ khố i dành cho điề u khiể n vi ̣trí của Servo driver .................................... 56
Hình 4.7 Khái niệm cơ bản của bộ nội suy ..................................................................... 57
Hình 4.8 Nội suy bậc thang ............................................................................................ 58
Hình 4.9 Nội suy dây cung............................................................................................. 59
Hình 4.10 Sơ đồ tổng quan của mạch điều khiển............................................................ 64
Hình 4.11 Sơ đồ khối cấu trúc Atmega8515 ................................................................... 67
Hình 4.12 Sơ đồ khối cấu trúc Atmega8 ........................................................................ 70
Hình 4.13 Các mức Logic của cổng RS232 .................................................................... 73
Hình 4.14 Sơ đồ chân cổng COM máy tính .................................................................... 74
Hình 4.15 Sơ đồ giao tiếp 1 master, 1 slave ................................................................... 75
Hình 4.16 Sơ đồ giao tiếp một master với nhiều Slave ................................................... 75
Hình 4.17 Sơ đồ truyền SPI ........................................................................................... 76
Hình 4.18 Trình tự truyền SPI ........................................................................................ 77

xv


Hình 4.19 Mạch nguyên lý vi điều khiển chủ và cổng truyền thông RS232 .................... 78
Hình 4.20 Mạch nguyên lý vi điều khiển tớ điều khiển trục X........................................ 78

Hình 4.21 Mạch nguyên lý vi điều khiển tớ điều khiển trục Y........................................ 79
Hình 4.22 Mạch nguyên lý vi điều khiển tớ điều khiển trục Z ........................................ 79
Hình 4.23 Mạch nguyên lý đầu vào công tắc hành trình và tín hiệu điều khiển .............. 80
Hình 4.24 Mạch nguyên lý đầu vào tín hiệu xung Index từ AC Driver Servo ................. 80
Hình 4.25 Giao diện chƣơng trình điều khiển máy phay CNC........................................ 84
Hình 5.1 Thí nghiệm định luật cảm ứng của Faraday ..................................................... 88
Hình 5.2 Một số ứng dụng nung cảm ứng từ trong công nghiệp ..................................... 90
Hình 5.3 Cuộn dây cảm ứng với từ trƣờng của nó .......................................................... 90
Hình 5.4 Dòng điện xoáy sinh ra trong một vật dẫn khi đặt trong từ trƣờng thay đổi...... 91
Hình 5.5 Hình dáng pan-cake và thép tấm đƣợc dùng trong đề tài.................................. 91
Hình 5.6 Ảnh hƣởng của trễ từ đến đƣờng công suất nhiệt ............................................. 94
Hình 5.7 Chiều sâu thấm của dòng điện trong thép ........................................................ 95
Hình 5.8 Cƣờng độ dòng điện và cƣờng độ từ trƣờng là một hàm của chiều sâu d ......... 96
Hình 5.9 Hiệu ứng cảm ứng điện từ dọc biên ................................................................. 98
Hình 5.10 Khoảng cách giữa các vòng dây .................................................................. 112
Hình 5.11 Tác dụng của thiết kế cuộn dây đến khả năng cảm ứng từ ........................... 113
Hình 5.12 Hình dáng pan-cake thực tế ......................................................................... 114
Hình 5.13 Khối nguồn 1............................................................................................... 115
Hình 5.14 Khối nguồn 2............................................................................................... 115
Hình 5.15 Khối nguồn 3............................................................................................... 116
Hình 5.16 Khối tạo xung.............................................................................................. 117
Hình 5.17 Mạch công suất 1 ........................................................................................ 117
Hình 5.18 Mạch công suất 2 ........................................................................................ 118
Hình 5.19 Mạch cộng hƣởng L-C ................................................................................ 118
Hình 5.20 Sơ đồ hoạt động của hệ thống nung cảm ứng từ........................................... 119

xvi


Hình 6.1 Mặt trƣớc của máy ........................................................................................ 120

Hình 6.2 Mặt sau của máy ........................................................................................... 120
Hình 6.3 Tủ điện và bảng điều khiển............................................................................ 121
Hình 6.4 Đồ thị đáp ứng vận tốc của động cơ các trục ................................................. 123
Hình 6.5 Giao diện chính của chƣơng trình điều khiển ................................................. 123
Hình 6.6 Đo độ biến dạng thép tấm trên máy CMM ..................................................... 124
Hình 6.7 Quỹ đạo của đầu từ ....................................................................................... 125
Hình 6.8 Hình dạng tấm thép 1 sau gia công ................................................................ 125
Hình 6.9 Hình dạng của tấm thép 1 mô phỏng trên máy tính ........................................ 126
Hình 6.10 Quỹ đạo của đầu từ...................................................................................... 126
Hình 6.11 Hình dạng tấm thép 2 sau gia công .............................................................. 127
Hình 6.12 Hình dạng của tấm thép 2 mô phỏng trên máy tính ...................................... 127
Hình 6.13 Quỹ đạo của đầu từ...................................................................................... 128
Hình 6.14 Hình dạng tấm thép 3 sau gia công .............................................................. 128
Hình 6.15 Hình dạng của tấm thép 3 mô phỏng trên máy tính ...................................... 129
Hình 6.16 Quỹ đạo của đầu từ...................................................................................... 129
Hình 6.17 Hình dạng tấm thép 4 sau gia công .............................................................. 130
Hình 6.18 Hình dạng của tấm thép 4 mô phỏng trên máy tính ...................................... 130
Hình 6.19 Hình dạng tấm thép 4 sau gia công .............................................................. 131
Hình 6.20 Hình dạng tấm thép 5 sau gia công .............................................................. 131
Hình 6.21 Hình dạng của tấm thép 5 mô phỏng trên máy tính ...................................... 132
Hình 6.22 Quỹ đạo của đầu từ...................................................................................... 132
Hình 6.23 Hình dạng tấm thép 6 sau gia công .............................................................. 133
Hình 6.24 Hình dạng của tấm thép 6 mô phỏng trên máy tính ...................................... 133
Hình 6.25 Biến dạng của tấm thép 6 theo phƣơng đứng ............................................... 134

xvii


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Khối lƣợng của các chi tiết trong máy ............................................................. 26
Bảng 2.2 Cơ tính của các loại thép ................................................................................. 27
Bảng 2.3 Môdun đàn hồi của một số loại vật liệu .......................................................... 27
Bảng 2.4 Thông số bộ động cơ servo HA-FE 23 ............................................................ 44
Bảng 2.5 Bảng tham số Denavit – Hatenberg ................................................................. 45
Bảng 4.1 Mô tả các chân cổng COM máy tính ............................................................... 74
Bảng 6.1 Các thông số công nghệ máy......................................................................... 122

xviii


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ UỐN BIÊN DẠNG VỎ TÀU THỦY

1.1 Sơ lƣợc sự phát triển ngành đóng tàu
Cách đây 3000 năm trƣớc công nguyên, ngƣời Ai Cập cổ đại đã biết lắp ghép các tấm
ván gỗ vào thân tàu để đáp ứng nhu cầu đi lại của mình. Từ đó đến nay, ngành đóng tàu
thế giới đã trải qua các giai đoạn phát triển và đạt đƣợc thịnh vƣợng nhƣ ngày nay. Từ
những chiếc bè gỗ, tiếp đến là những chiếc tàu, thuyền bằng kim loại có trọng tải vừa và
nhỏ. Đến ngày nay, hàng loạt các phƣơng tiện vận chuyển, đi lại bằng đƣờng biển với
trọng tải từ nhỏ đến siêu tải trọng, phục vụ cho dân dụng và quốc phòng, nhƣ: tàu
container, tàu sân bay, tàu chở dầu, tàu du lịch, …
Ngành đóng tàu thế giới những năm ở thế kỷ XVIII và XIX, tập trung chủ yếu ở các
nƣớc Tây Âu nhƣ: Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Anh, Ý, Hà Lan, Đức, Bỉ, … Cuối thế kỷ
XX và đầu thế kỷ XXI, ngành công nghiệp tàu thuỷ chuyển dần từ Tây Âu rồi sang Đông
Âu rồi sang Đông Á nhƣ: Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc. Hiện nay, Hàn Quốc là một
cƣờng quốc về ngành đóng tàu của thế giới.
Trong Chiến lƣợc Biển Việt Nam đến năm 2020, công nghiệp đóng tàu là một trong
hai trụ cột quan trọng nhất của ngành kinh tế hàng hải, lĩnh vực đƣợc kỳ vọng sẽ đứng thứ
hai về đóng góp cho ngân sách nhà nƣớc, sau dầu khí và vƣơn lên đứng thứ nhất sau năm

2020. Đối với Việt Nam, cơ hội của hội nhập đã có, những hợp đồng tàu xuất khẩu đã
đƣợc ký kết với nhiều chủng loại, nhiều kích cỡ trọng tải với nhiều quốc gia. Ngành đóng
tàu Việt Nam hiện đã xuất xƣởng đƣợc hàng loạt tàu đạt tiêu chuẩn quốc tế, với đủ chủng
loại nhƣ tàu hàng từ 1.000 - 150.000 tấn, tàu chở dầu thô trên 100.000 tấn, tàu chở
container cỡ lớn, tàu chở ô tô, khí hóa lỏng và cả các loại tàu cứu hộ, tàu cao tốc phục vụ
cho an ninh, quốc phòng, …
Với những lợi thế vốn có của Việt Nam nhƣ nhân công trẻ, năng động, sáng tạo, lành
nghề, … và đi sau nên đã ứng dụng đƣợc các công nghệ hiện đại của thế giới. Do vậy có
thể cạnh tranh với các nƣớc có nền công nghiệp đóng tàu phát triển và có thể lọt vào danh
sách 5 cƣờng quốc đóng tàu của thế giới: Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc chiếm đến
85% tổng sản lƣợng, Đức tuy chiếm vị trí thứ 4 nhƣng hiện chỉ có chừng hơn 2% hợp
đồng đóng tàu toàn thế giới.
Để phát huy ƣu thế của mình, ngoài những thuận lợi nói trên, ngành đóng tàu Việt Nam
cần tiến xa hơn nữa trong công nghệ đóng tàu, đặc biệt là công đoạn tạo hình vỏ tàu, nó là

1


yếu tố quyết định không nhỏ đến chất lƣợng của tàu cũng nhƣ giá thành sản phẩm và khả
năng cạnh tranh trên thị trƣờng.
1.2 Tình hình nghiên cứu
1.2.1 Nước ngoài
Một bộ phận lớn các chi tiết kết cấu thân tàu thủy đòi hỏi phải xử lý uốn trƣớc khi lắp
ghép thành phân đoạn, tổng đoạn hay trực tiếp lên thân tàu. Quá trình tạo hình tấm thép
trong ngành đóng tàu là một giai đoạn khá quan trọng. Có thể điểm qua các kiểu biên
dạng tấm vỏ tàu nhƣ Hình 1.1 và Hình 1.2.

Hình 1.1 Biên dạng cong của tấm thép vỏ tàu.[1]
a. Cong hình chóp nón.
c. Cong lƣợn sóng.

e. Cong hai chiều về một phía.

b.Gấp khúc.
d.Cong hai chiều về một phía.
f.Cong hai chiều về hai phía.

Hình 1.2 Biên dạng của tấm thép lắp ghép tạo thành vỏ tàu.[1]
2


Hiện nay, ngành công nghệ đóng tàu trên thế giới sử dụng các phƣơng pháp tạo hình
thép tấm nhƣ sau:
1.2.1.1 Uốn tấm thép trên máy cán nhiều trục.
Trong các xƣởng đóng tàu trên thế giới, thƣờng sử dụng các loại máy cán chính sau.
a. Máy cán kín.
Là loại máy vững chắc, có chiều dài làm việc của trục cán từ 8 ÷ 15m, có thể cán tấm
dày từ 25 ÷ 30mm, tùy thuộc vào độ lớn của trục cán. Máy cán kín (Hình 1.3) thƣờng
đƣợc dùng để cán các tấm tôn bao mạn và boong tàu vì hạn chế của nó là chỉ cán tới góc
1800.

Hình 1.3 Máy cán kín của hãng QFI – Mỹ.[1]
b. Máy cán hở.
Cho khả năng nâng một đầu trục và tháo một trong hai ổ đỡ đầu trục, khi cần thiết lấy
một vật đƣợc cuốn tròn ra (Hình 1.4). Do đó, phạm vi sử dụng của máy cán hở so với
máy cán kín đƣợc mở rộng hơn, bên cạnh đó do cách bố trí trục cán nên có thể sử dụng
máy cán hở vào việc uốn tròn, uốn hình côn, làm phẳng, đồng thời cũng có thể dùng gấp
mép tấm.

Hình 1.4 Máy cán hở của hãng MG – Italia.[1]
3

1.2.1.2 Uốn tấm thép trên máy ép.
Đối với các tấm có đƣờng cong phức tạp thƣờng đƣợc uốn trên máy ép bằng các chày
và khuôn mẫu chuyên dụng. Đối với các máy vạn năng, có thể uốn đƣợc nhiều hình dạng
tấm thép khác nhau. Để uốn các tấm có biên dạng phức tạp (cong hai chiều), ngƣời ta có
thể thực hiện uốn hỗn hợp trên máy cán và máy ép: trên máy cán, uốn sơ bộ để đạt độ
cong một chiều lớn, còn trên máy ép, uốn độ cong nhỏ còn lại.
Máy ép uốn tấm ngày nay thƣờng dùng nhất là loại máy ép một trụ hay bốn trụ nhƣ
Hình1.5 và Hình 1.6.

Hình 1.5 Máy ép thủy lực một trụ của hãng WETORI – Taiwan.[1]

Hình 1.6 Máy ép thủy lực bốn trụ của hãng KRR - Ấn Độ.[1]
1.2.1.3 Uốn tấm bằng phương pháp thủ công.
a. Uốn tấm bằng phương pháp đánh búa.
Là phƣơng pháp uốn tấm vỏ tàu bằng cách vạch dấu, sau đó sử dụng búa và các
công cụ hỗ trợ để tạo biên dạng tấm thép. Là phƣơng pháp có thể thực hiện đối với các
biên dạng tấm một hay hai chiều. Các dụng cụ dùng trong uốn tấm thép đƣợc mô tả nhƣ
Hình 1.7.
4


Hình 1.7 Những dụng cụ dùng trong việc uốn tấm bằng phƣơng pháp thủ công.
a.Búa tròn. b.Búa đầu dẹt. c.Kẹp vận chuyển. d.Chìa vặn. e.Vít định vị.
f.Càng giữ tấm. g.Tấm đệm. h.Càng đệm. i.Đòn tay dài. k.Đòn tay ngắn.
b. Uốn tấm bằng đầu đốt khí Oxy - axetylen.
Uốn tấm bằng phƣơng pháp dùng đầu đốt khí oxy - axetylen hay còn gọi là phƣơng
pháp hỏa công ở Việt Nam, là phƣơng pháp sử dụng nguồn nhiệt của đầu đốt khí oxy –
axetylen để đốt nóng vùng chi tiết cần uốn đến gần nhiệt độ nóng chảy của kim loại, rồi

sau đó ta dùng nƣớc tƣới vào vùng chi tiết vừa đốt nóng đó, ( Hình 1.8). Sự thay đổi đột
ngột của nhiệt độ, sẽ tạo nên ứng suất dƣ tại vùng chi tiết bị đốt nóng, làm cho vùng chi
tiết đó bị uốn cong. Biên dạng cần tạo của vỏ tàu tùy thuộc vào nhiệt độ đƣợc cung cấp
cho vùng chi tiết. Chất lƣợng tạo hình bề mặt cũng nhƣ biên dạng của tấm thép phụ thuộc
rất nhiều vào tay nghề của ngƣời thợ.

Hình 1.8 Uốn vỏ tàu bằng đầu đốt khí oxy – axetylen.
c. Uốn nóng tấm.
- Phƣơng pháp uốn nóng tấm đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp trong xƣởng không có
các máy cán hoặc máy ép hay các tấm quá dày hay các tấm có biên dạng quá phức tạp.
- Vật liệu đƣợc nung nóng đến 10000C trong lò nung có kích thƣớc tùy thuộc vào độ
lớn của tấm, sau đó tấm đƣợc đƣa lên bệ khung hay bệ đặc để rèn thủ công hoặc đƣa lên
bàn ép để ép bằng máy thủy lực nhƣ Hình 1.9.

5


a. Bệ đặc.
b. Bệ khung.
Hình 1.9 Bệ dùng để uốn nóng bằng phƣơng pháp thủ công.
1.2.1.4 Uốn tấm bằng phương pháp gia nhiệt cảm ứng.
- Là phƣơng pháp thƣờng sử dụng trong công nghiệp đóng tàu để định hình các tấm
thép vỏ tàu.
- Là phƣơng pháp sử dụng nguồn nhiệt để đốt nóng tấm thép từ dòng điện dựa trên
hiện tƣợng cảm ứng điện từ: khi cho một dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua
một cuộn dây làm việc (cuộn cảm ứng), xung quanh nó sẽ sinh ra một từ trƣờng biến
thiên theo thời gian. Nếu đặt trong từ trƣờng này một vật dẫn điện (kim loại hay hợp kim)
thì trong vật dẫn cũng xuất hiện một dòng điện cảm ứng khép kín gọi là dòng điện xoáy
(dòng Foucault). Các dòng điện này có cùng tần số nhƣng ngƣợc chiều với dòng điện
trong cuộn dây. Dòng điện xoáy xoay chiều trên vật cần nung nóng (tấm thép) cũng phát

sinh ra từ trƣờng ngƣợc chiều với từ trƣờng chính trong cuộn dây (cuộn cảm ứng). Do
hiệu ứng Joule-Lenz, năng lƣợng của các dòng điện xoáy xoay chiều chuyển hóa thành
nhiệt năng nung nóng vật tấm thép [2].
- Là quá trình sản xuất đƣợc sử dụng rộng rãi để định hình các tấm thép với chiều
dài khác nhau, có thể tạo các bề mặt phức tạp mà không cần sự can thiệp và hỗ trợ các
phƣơng pháp gia công cơ khác.
Định hình tấm thép bằng phƣơng pháp đƣờng nhiệt là quá trình bẻ cong tấm thép
dƣới biến dạng đàn hồi do quá trình làm nóng và nguội liên tục.

Hình 1.10 Định hình thép tấm bằng phƣơng pháp đƣờng nhiệt – Công ty công
nghiệp nặng Samsung và Huyndai (Hàn Quốc).
6


1.2.2 Trong nước.
Tại các nhà máy đóng tàu ở Việt Nam, quá trình tạo hình tấm thép vỏ tàu ngoài việc sử
dụng các phƣơng pháp uốn trên máy cán nhiều trục hay uốn trên máy ép, hiện nay sử
dụng phƣơng pháp tạo hình nhiệt - cơ bằng đầu đốt oxy-axetylen đã phổ biến. Quá trình
biến dạng nhiệt này đƣợc sử dụng là do thiết bị có giá thành rẻ, tuy nhiên nó phụ thuộc
vào kỹ năng của ngƣời thợ khi điều chỉnh độ cong của tấm thép theo ý muốn, mặt khác
lƣợng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt hỗn hợp khí oxy-axetylen không dễ dàng kiểm
soát đặc tính tạo nhiệt từ quá trình phản ứng cháy và về mặt thẩm mỹ cũng nhƣ vệ sinh thì
gia công bằng đầu đốt oxy-acetylene, đốt nóng trực tiếp bề mặt chi tiết, đồng thời làm
nguội nhanh bằng nƣớc nên bề mặt chi tiết dơ bẩn. Trong khi đó, đối với các loại tàu công
suất lớn, vỏ tàu có bề dày lớn thì việc gia công vỏ tàu đòi hỏi cần phải định dạng biên
dạng có độ chính xác cao, quá trình định hình bằng đầu đốt hỗn hợp khí oxy-acetylene chỉ
có thể sử dụng giới hạn trong một số ứng dụng, nên không thể có hiệu quả cao đối với các
tàu công suất lớn.
Những năm gần đây, Việt Nam cũng đã chế tạo thành công máy uốn và ép vỏ tàu bằng
thủy lực, điều khiển bằng PLC (bộ điều khiển lập trình khả dĩ) với trọng tải 1500 tấn, ứng

dụng cho tàu chở thô 100.000 tấn.
1.3. Tổng quan về NC, CNC.
Ở các máy cắt thông thƣờng, việc điều khiển các chuyển động cũng nhƣ thay đổi
vận tốc của các bộ phận máy đều đƣợc thực hiện bằng tay. Với cách điều khiển này, thời
gian phụ khá lớn, nên không thể nâng cao năng suất lao động.
Để giảm thời gian phụ, cần tiến hành tự động hóa quá trình điều khiển. Trong sản
xuất hàng khối, hàng loạt lớn, từ lâu ngƣời ta dùng phƣơng pháp gia công tự động với
việc tự động hóa quá trình điều khiển bằng các vấu tỳ, bằng mẫu chép hình, bằng cam
trên trục phân phối... Đặc điểm của các loại máy tự động này là rút ngắn đƣợc thời gian
phụ, nhƣng thời gian chuẩn bị sản xuất quá dài (nhƣ thời gian thiết kế và chế tạo cam,
thời gian điều chỉnh máy...).
Nhƣợc điểm này là không đáng kể nếu nhƣ sản xuất với khối lƣợng lớn. Trái lại,
với lƣợng sản xuất nhỏ, mặt hàng thay đổi thƣờng xuyên, loại máy tự động này trở nên
không kinh tế. Do đó cần phải tìm ra phƣơng pháp điều khiển mới. Yêu cầu này đƣợc
thực hiện với việc điều khiển theo chƣơng trình số.
Khi gia công những chi tiết lớn có biên dạng phức tạp với kỹ thuật thông thƣờng, thì
thời gian gia công lớn và chi phí cao. Do đó, sau một thời gian nghiên cứu, biên dạng gia
7


công của những chi tiết lớn có thể dễ dàng đƣợc thay thế bởi các chức năng toán học và
ngƣời ta quyết định chế tạo một bộ điều khiển để điều khiển máy dựa trên cơ sở này.
Đặc điểm quan trọng của việc tự động hóa quá trình gia công trên các máy CNC là
đảm bảo cho máy có tính vạn năng cao. Điều đó cho phép gia công nhiều loại chi tiết, phù
hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ và hàng loạt vừa, mà trên 70% sản phẩm của ngành
chế tạo máy đƣợc chế tạo trong điều kiện đó.
Máy công cụ điều khiển bằng chƣơng trình số NC (Numerical Control) là máy tự
động điều khiển (vài hoạt động hoặc toàn bộ hoạt động), trong đó các hành động điều
khiển đƣợc sản sinh trên cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng lệnh. Các lệnh hợp thành
chƣơng trình làm việc. Chƣơng trình làm việc này đƣợc ghi lên một cơ cấu mang chƣơng

trình dƣới dạng mã số. Cơ cấu mang chƣơng trình có thể là băng đột lỗ, băng từ, hoặc
chính bộ nhớ máy tính.
Các thế hệ đầu, máy NC còn sử dụng các cáp logic trong hệ thống. Phƣơng pháp
điều khiển theo điểm và đoạn thẳng tức là không có quan hệ hàm số giữa các chuyển
động theo tọa độ. Việc điều khiển còn mang tính "cứng" nên chƣơng trình đơn giản và
cũng chỉ gia công đƣợc những chi tiết đơn giản nhƣ gia công lỗ, gia công các đƣờng thẳng
song song với các chuyển động mà máy có.
Các thế hệ sau, trong hệ thống điều khiển của máy NC đã đƣợc cài đặt các cụm vi
tính, các bộ vi xử lý và việc điều khiển lúc này phần lớn hoặc hoàn toàn "mềm". Phƣơng
pháp điều khiển theo đƣờng biên, tức là có mối quan hệ hàm số giữa các chuyển động
theo hƣớng các tọa độ. Các máy NC này đƣợc gọi là CNC (Computer Numerical
Control). Chƣơng trình đƣợc soạn thảo tỉ mỉ hơn và có thể gia công đƣợc những chi tiết
có hình dáng rất phức tạp. Hiện nay, trên thế giới các máy CNC đã đƣợc dùng phổ biến,
còn ở Việt Nam cũng đang bắt đầu đƣợc sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây do
các tiện ích mà máy CNC mang lại.
Hệ thống NC hiện nay đã ở mức độ khá hoàn thiện. Tuy nhiên, do đặc điểm của
máy NC là tổ hợp các phần cứng rời rạc, và chƣơng trình điều khiển còn dựa quá nhiều
vào phần cứng (ví dụ nhƣ: bộ nội suy, cơ cấu so sánh…) và với mức độ phát triển nhanh
của ngành công nghệ thông tin (máy vi tính, PLC và các phần mềm) và ngành điều khiển
nhƣ hiện nay, thì máy NC không còn chiếm đƣợc vị trí quan trọng nhƣ thuở ban đầu, thay
vào đó là các hệ thống CNC, DNC.

8


Trung tâm gia công (CNC – Computer Numerical Control):
Trung tâm gia công CNC là một loại máy NC điều khiển theo chƣơng trình số sử
dụng máy vi tính hoặc máy tính công nghiệp (PLC) để thực hiện các chức năng riêng lẻ
của từng mảng linh kiện điện tử của máy NC. Sơ đồ biểu diễn nhƣ Hình 1.11

Chƣơng trình điều
khiển, các câu lệnh

Máy vi tính
Bộ điều khiển

Máy

Hình 1.11 Hệ thống điều khiển số bằng máy vi tính (CNC system)
1.4 Hƣớng nghiên cứu.
Để nâng cao năng suất, chất lƣợng sản phẩm và khả năng cạnh tranh trên thị
trƣờng, với tiêu chí đƣa Việt Nam trở thành một trong năm cƣờng quốc của thế giới về
ngành đóng tàu, ngành đóng tàu trở thành ngành mũi nhọn công nghiệp của đất nƣớc thì
cần phải nâng cao và đổi mới hơn nữa công nghệ đóng tàu trong nƣớc. Việc tạo biên dạng
tấm thép vỏ tàu trƣớc khi lắp ghép vào các phần của thân tàu cũng là một phần quan trọng
tạo nên chất lƣợng của chiếc tàu và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trƣờng. Với các
phƣơng pháp tạo biên dạng của vỏ tàu hiện nay của Việt Nam nhƣ đã nêu trên, tuy rằng
đã đáp ứng đƣợc việc tạo ra các biên dạng vỏ tàu cần thiết nhƣng xét về mặt kinh tế thì
đối với các biên dạng hai chiều phức tạp, các phƣơng pháp trên chƣa thể linh hoạt tốt
trong việc tạo biên dạng vỏ tàu và còn phải phụ thuộc vào tay nghề của ngƣời thợ.
Việc tạo biên dạng vỏ tàu bằng phƣơng pháp nhiệt cảm ứng thể hiện nhiều ƣu điểm
hơn so với các phƣơng pháp cũ:
-Việc tạo nguồn nhiệt và phân bố trên bề mặt tấm thép đƣợc điều khiển dễ dàng.
-Việc đốt nóng tấm thép diễn ra rất nhanh (> 10000C trong < 1giây).
-Cho phép điều khiển chiều sâu vùng ảnh hƣởng nhiệt.
-Có thể điều khiển biên dạng tấm thép dựa vào vận tốc và dòng điện chạy trong
cuộn dây làm việc.
-Nâng cao chất lƣợng sản phẩm do chi tiết không tiếp xúc với lửa hay đầu đốt.
-Hệ thống nhiệt cảm ứng có thể tích hợp với robot cho việc tự động.
-Trang thiết bị không phức tạp và kinh tế.

9


1.5 Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu
Với mục tiêu nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy biến dạng thép tấm bằng cảm ứng từ
trƣờng ứng dụng trong ngành đóng tàu Việt Nam, nên nhiệm vụ của đề tài sẽ giải quyết
các vấn đề sau:
- Nghiên cứu tổng quan về quá trình tạo hình bằng nhiệt bằng cảm ứng điện từ.
- Nghiên cứu và thiết kế đầu tạo nhiệt bằng cảm ứng điện từ dựa trên định luật Joule.
- Thiết kế và chế tạo hệ cơ khí phù hợp nhằm gia công thép tấm dày 10mm, kích thƣớc
1m x 2m.
- Thiết kế mạch điện tử điều khiển trung tâm và điều khiển động cơ.
- Xây dựng bảng mã G code cơ bản điều khiển đƣờng đi cho thiết bị gia công.
- Thiết kế chƣơng trình điều khiển giám sát hệ thống.
1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu
Để hoàn thành tốt mục tiêu đề ra của đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc đƣa ra:
- Tham khảo tài liệu
- Khảo sát thực tế
- Tiến hành thực nghiệm
- Phân tích tổng hợp để thiết kế.

10