Hướng dẫn toàn diện về vận hành robot hàn
Một robot hàn bao gồm hai phần: bản thân robot và thiết bị hàn. Việc sử dụng robot hàn không chỉ ổn định và nâng cao chất lượng hàn, tăng hiệu suất sản xuất, mà còn giảm yêu cầu về tay nghề của thợ hàn, từ đó rút ngắn chu kỳ chuẩn bị cho việc nâng cấp sản phẩm và giảm chi phí đầu tư thiết bị tương ứng.
Yêu Cầu Đối Với Dây Hàn Của Robot Hàn
Các robot có thể sử dụng dây hàn loại cuộn trống hoặc loại cuộn cuộn tùy theo nhu cầu. Để giảm tần suất thay dây hàn, nên sử dụng dây hàn loại cuộn trống. Tuy nhiên, do ống dẫn dây hàn dài nên lực cản cao, đòi hỏi dây hàn phải có độ cứng và các tính chất khác đạt chất lượng cao hơn. Khi sử dụng dây hàn có chất lượng mạ đồng hơi thấp, lớp mạ đồng trên bề mặt dây có thể bị mài mòn do ma sát, làm giảm thể tích bên trong ống dẫn dây. Điều này làm tăng lực cản trong quá trình cấp dây ở tốc độ cao, khiến dây không được cấp đều, dẫn đến rung động, hồ quang không ổn định và ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Trong trường hợp nghiêm trọng, có thể xảy ra hiện tượng kẹt dây, gây dừng hoạt động của robot. Do đó, ống dẫn dây hàn phải được làm sạch định kỳ.
Phân tích và phương pháp xử lý các khuyết tật hàn trong hàn robot
Hàn robot sử dụng phương pháp hàn bảo vệ bằng hỗn hợp khí giàu argon. Các khuyết tật hàn thường gặp bao gồm: sai lệch mối hàn, rãnh chân mối hàn (undercut) và rỗ khí. Phân tích cụ thể như sau:
(1) Sai lệch mối hàn có thể do vị trí hàn không chính xác hoặc vấn đề liên quan đến vị trí của đầu hàn. Trong trường hợp này, hãy kiểm tra độ chính xác của TCP (vị trí điểm trung tâm của đầu hàn) và điều chỉnh cho phù hợp. Nếu hiện tượng này xảy ra thường xuyên, hãy kiểm tra vị trí zero của từng trục robot và hiệu chuẩn lại.
(2) Rãnh lõm (Undercut) được đặc trưng bởi các rãnh dạng rãnh khía ở mép mối hàn trên vật liệu cơ bản, thường xuất hiện ở cả hai bên của lớp hàn phủ (cap weld). Nguyên nhân chủ yếu bao gồm: tốc độ hàn quá cao, biên độ dao động quá lớn, thời gian giữ que hàn tại hai bên không đủ, hoặc cường độ dòng điện hàn quá lớn. Các biện pháp xử lý bao gồm: giảm thích hợp tốc độ hàn, giảm biên độ dao động, tăng thời gian giữ que hàn tại hai bên, và sử dụng phương pháp hàn đẩy với góc nghiêng về phía trước từ 5–10°. Thiếu liên kết (Lack of fusion) và hàn không thấu (incomplete penetration) là những khuyết tật nội bộ nghiêm trọng, thường do cường độ dòng điện hàn không đủ, tốc độ hàn quá cao, góc vát quá lớn, sai lệch tâm mỏ hàn, hoặc làm sạch lớp giữa chưa đầy đủ. Để khắc phục các khuyết tật này, cần tăng cường độ dòng điện hàn, giảm tốc độ hàn và tăng biên độ dao động nhằm đảm bảo phủ kín cả hai bên của phần vát. Đồng thời, cần tăng cường làm sạch lớp giữa. Đối với hàn nhiều lớp, nhiều đường hàn trên các tấm dày, cần đặc biệt chú ý đến sự liên kết tại hai bên phần vát cũng như tại các vị trí tiếp giáp giữa các lớp.
(3) Xuất hiện độ xốp. Độ xốp chủ yếu liên quan đến khí bảo vệ, bao gồm lưu lượng khí không phù hợp, độ tinh khiết khí không đủ, đầu phun bị tắc, rò rỉ đường dẫn khí và dầu hoặc gỉ trên bề mặt vật hàn hoặc độ ẩm trên dây hàn. Để khắc phục vấn đề này, cần tối ưu hóa các thông số khí ở mức 15–25 L/phút, kiểm tra hệ thống khí, làm sạch đầu phun và cải thiện môi trường làm việc nhằm kiểm soát tốc độ gió dưới 2 m/s. Bề mặt vật hàn phải được làm sạch kỹ lưỡng trước khi hàn. Hiện tượng bắn tóe quá mức thường bắt nguồn từ việc lựa chọn sai thông số hàn, chiều dài phần dây hàn thò ra quá dài hoặc chất lượng dây hàn kém. Vấn đề này có thể được cải thiện bằng cách điều chỉnh sao cho điện áp và dòng điện phù hợp với nhau, kiểm soát chiều dài phần dây hàn thò ra ở mức 10–15 mm, sử dụng dây hàn không mạ đồng hoặc dây hàn mạ đồng chất lượng cao, và sử dụng hỗn hợp khí Ar+CO₂.
(4) Bắn tóe quá mức có thể do chọn sai thông số hàn, vấn đề về thành phần khí bảo vệ hoặc chiều dài dây hàn thò ra quá lớn. Điều chỉnh công suất đầu ra có thể thay đổi các thông số hàn; điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí có thể hiệu chỉnh lại thành phần khí hỗn hợp; đồng thời điều chỉnh vị trí tương đối giữa mỏ hàn và chi tiết gia công cũng có thể giúp khắc phục tình trạng này.
(5) Hố hồ quang hình thành ở cuối mối hàn sau khi nguội. Việc bổ sung chức năng điền đầy hố hồ quang trong chương trình điều khiển có thể lấp đầy hố này.
Các sự cố thường gặp trên robot hàn và giải pháp xử lý
(1) Va chạm mỏ hàn. Nguyên nhân có thể do sai lệch trong lắp ráp chi tiết gia công hoặc điểm TCP của mỏ hàn không chính xác. Kiểm tra lại việc lắp ráp hoặc hiệu chuẩn lại điểm TCP của mỏ hàn.
(2) Mất hồ quang, không thể đánh lửa hồ quang. Nguyên nhân có thể do dây hàn chưa tiếp xúc với chi tiết gia công hoặc các thông số quy trình quá thấp. Tiến hành cấp dây hàn thủ công, điều chỉnh khoảng cách giữa mỏ hàn và mối hàn, hoặc điều chỉnh phù hợp các thông số quy trình.
(3) Báo động giám sát khí bảo vệ. Điều này cho thấy sự cố trong hệ thống cấp nước làm mát hoặc khí bảo vệ. Kiểm tra đường ống dẫn nước làm mát hoặc khí bảo vệ.
Cách Đảm Bảo Chất Lượng Phôi
Là một robot dạy và tái hiện, chất lượng lắp ráp và độ chính xác của phôi phải được đảm bảo nhất quán.
Việc ứng dụng robot hàn đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt chất lượng chuẩn bị chi tiết và cải thiện độ chính xác lắp ráp. Chất lượng bề mặt chi tiết, kích thước vát mép và độ chính xác lắp ráp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất theo dõi mối hàn. Các khía cạnh sau đây có thể được sử dụng để nâng cao chất lượng chuẩn bị chi tiết và độ chính xác lắp ráp mối hàn:
(1) Phát triển các quy trình hàn chuyên biệt cho robot hàn, với các thông số kỹ thuật quy trình nghiêm ngặt đối với kích thước chi tiết, vát mép hàn và kích thước lắp ráp. Thông thường, dung sai kích thước chi tiết và vát mép nên được kiểm soát trong phạm vi ±0,8 mm, và sai số kích thước lắp ráp trong phạm vi ±1,5 mm. Điều này có thể giảm đáng kể xác suất xuất hiện các khuyết tật hàn như rỗ khí và ăn mòn chân mối hàn.
(2) Sử dụng các đồ gá lắp ráp độ chính xác cao nhằm nâng cao độ chính xác lắp ráp của các kết cấu hàn.
(3) Mối hàn phải được làm sạch kỹ lưỡng, không còn dầu mỡ, gỉ sét, xỉ hàn, xỉ cắt và các tạp chất khác. Việc sử dụng lớp sơn lót có khả năng hàn được là chấp nhận được. Nếu không, tỷ lệ thành công khi đánh lửa hồ quang sẽ bị ảnh hưởng. Hàn đính tạm cần được chuyển từ hàn que sang hàn khí bảo vệ. Đồng thời, vùng hàn đính tạm cần được mài sạch để tránh xỉ hàn hoặc rỗ khí còn sót lại sau hàn đính tạm, từ đó ngăn ngừa hiện tượng mất ổn định hồ quang và thậm chí bắn tóe kim loại.
Tổng kết các kỹ thuật lập trình
(1) Chọn trình tự hàn hợp lý. Trình tự hàn cần được xác định nhằm giảm thiểu biến dạng khi hàn và chiều dài quãng đường di chuyển của mỏ hàn.
(2) Việc chuyển vị không gian của mỏ hàn yêu cầu quỹ đạo chuyển động ngắn, trơn tru và an toàn.
(3) Tối ưu hóa các thông số hàn. Để xác định các thông số hàn tốt nhất, cần chuẩn bị các phôi để thực hiện thử nghiệm hàn và đánh giá quy trình.
(4) Vị trí của thiết bị định vị hợp lý, tư thế của mỏ hàn và vị trí của mỏ hàn so với mối hàn. Sau khi chi tiết gia công được cố định trên thiết bị định vị, nếu đường hàn không ở vị trí và góc lý tưởng, thiết bị định vị cần được điều chỉnh liên tục trong quá trình lập trình nhằm đảm bảo đường hàn lần lượt đạt được vị trí nằm ngang. Đồng thời, vị trí của từng trục robot cũng phải được điều chỉnh liên tục để xác định một cách hợp lý vị trí, góc nghiêng và độ dài phần dây hàn thò ra của mỏ hàn so với mối hàn. Sau khi vị trí chi tiết gia công đã được xác định, việc xác định bằng mắt thường vị trí của mỏ hàn so với mối hàn là rất khó đối với lập trình viên. Điều này đòi hỏi lập trình viên phải thành thạo trong việc tổng kết và tích lũy kinh nghiệm.
(5) Chèn chương trình làm sạch mỏ hàn đúng thời điểm. Sau khi viết xong một chương trình hàn có độ dài nhất định, cần chèn ngay chương trình làm sạch mỏ hàn. Việc này ngăn ngừa xỉ hàn bám tắc đầu phun và đầu tiếp xúc của mỏ hàn, đảm bảo độ sạch của mỏ hàn, kéo dài tuổi thọ đầu phun, đảm bảo khả năng đánh lửa hồ quang ổn định và giảm thiểu xỉ hàn.
(6) Việc lập trình thường không được thực hiện trong một bước duy nhất. Quá trình này đòi hỏi phải kiểm tra và điều chỉnh liên tục trong quá trình hàn bằng robot, chẳng hạn như hiệu chỉnh các thông số hàn và tư thế mỏ hàn, nhằm xây dựng một chương trình tối ưu.
Phân tích chi phí vận hành và quản lý
Các loại dầu bôi trơn có hiệu suất và hiệu quả tương tự có thể được thay thế bằng sản phẩm giá thấp hơn. Tăng cường bảo trì trong quá trình hàn giúp kéo dài tuổi thọ các bộ phận tiêu hao như đầu phun và đầu tiếp xúc. Ngoài ra, việc bảo trì phòng ngừa đối với hệ thống robot có thể nâng cao hiệu quả kéo dài tuổi thọ các linh kiện.
Các nhà quản lý, kỹ thuật viên và công nhân vận hành có trình độ cao là yếu tố thiết yếu để robot đạt được hiệu suất tối đa. Thành công trong hoạt động robot hàn của một công ty phần lớn phụ thuộc vào đội ngũ lao động của nó; do đó, một đội ngũ lao động ổn định là vô cùng quan trọng.
