Trả lời trực tiếp: Trên tấm thép có độ dày trung bình, một mối hàn đơn đòi hỏi lượng nhiệt đầu vào lớn hơn chi phí của việc hàn nhiều mối do sự giãn nở hạt và biến dạng. Do đó, hàn nhiều mối bắt đầu từ rãnh: góc hàn, mặt chân mối hàn và khe hở chân mối hàn quyết định tiết diện, và tiết diện này quyết định số mối hàn tối thiểu. Vị trí đặt mối hàn sau đó quyết định độ dày lớp gia cường, hình dạng giữa các mối hàn và nguy cơ không kết dính.
Cái này dành cho ai: Hướng dẫn này được viết cho các kỹ sư hàn và sản xuất đang lên kế hoạch hàn đa lớp bằng robot trên tấm thép có độ dày trung bình, trong trường hợp hàn một lớp không khả thi và kế hoạch hàn thường do người lập trình quyết định.
Phạm vi: Nội dung khóa học đề cập đến cách hình dạng rãnh quyết định việc lập kế hoạch lớp và đường hàn, lý do tại sao vị trí đường hàn ảnh hưởng đến cả hình thức và sự kết dính, và những vấn đề mà hàn robot làm tăng thêm. Khóa học không đề cập đến việc kiểm tra chứng nhận quy trình, lựa chọn vật liệu hàn hoặc thiết kế cấu trúc được hàn.
Vì sao một lần cắt không đủ để hoàn thiện mối nối dày?
Khi độ dày tăng lên, lượng nhiệt cần thiết để nung chảy toàn bộ tiết diện trong một lần sẽ tăng đến mức khó có thể biện minh được. Hậu quả là cả về mặt luyện kim và kích thước: cấu trúc hạt thô hơn, vùng ảnh hưởng nhiệt rộng hơn và độ biến dạng cần phải hiệu chỉnh sau đó nhiều hơn.
Việc trám mối nối theo từng lớp giúp giữ lượng nhiệt cần thiết cho mỗi lần trám ở mức hợp lý. Nó cũng tạo ra những hiệu ứng hữu ích: mỗi lần trám làm nóng trước vùng cần trám cho lần tiếp theo, và các lần trám sau đó làm mềm một phần vật liệu đã được trám trước đó.
Các bằng chứng vĩ mô rất dễ nhận thấy. Mối hàn nhiều lớp không xuất hiện dưới dạng một dải đồng nhất mà là một tập hợp các đường hàn riêng biệt xếp chồng lên nhau theo trình tự, và ranh giới giữa chúng có thể nhìn thấy trên bề mặt hoàn thiện.
Trên thực tế, kế hoạch đường hàn là yếu tố quyết định liệu quá trình hàn đa đường bằng robot có thể lặp lại được hay vẫn phụ thuộc vào người lập trình. Theo... ISO 15614-1: 2017Các quy trình hàn được chứng nhận bằng thử nghiệm chứ không phải bằng khẳng định, đó là cơ chế biến kế hoạch đạt yêu cầu thành quy trình được ghi chép lại.
Rãnh xác định mặt cắt ngang, mặt cắt ngang xác định các đường đi.
Góc rãnh, mặt chân mối hàn và khe hở chân mối hàn cùng nhau xác định diện tích cần được lấp đầy. Chia diện tích đó cho lượng vật liệu mà một lần hàn có thể lấp đầy một cách hợp lý, ta được giới hạn dưới của số lần hàn. Đó là lý do tại sao trình tự lập kế hoạch bắt đầu từ rãnh chứ không phải từ bộ thông số.
Hình dạng rãnh cũng chi phối khả năng tiếp cận. Nếu quá hẹp, đèn khò không thể đi vào hoặc chỉ có thể đi vào ở góc không thuận lợi. Nếu quá rộng, thể tích cần lấp đầy sẽ tăng lên không cân xứng, dẫn đến thời gian chu kỳ và biến dạng. ISO 9692-1: 2013 Nội dung bao gồm các loại chuẩn bị khớp và cung cấp vốn từ vựng chung cho cuộc thảo luận đó.
Cả hai hướng đều có chi phí thực tế, vì vậy sự cân bằng nên được đặt ra ở giai đoạn thiết kế chứ không phải sản xuất. Một rãnh được chọn để dễ cắt có thể âm thầm khiến tế bào phải chịu tải trọng lớn hơn đáng kể so với một phương pháp chuẩn bị hơi khác.
Theo ISO 9692-1: 2013Các kiểu chuẩn bị mối hàn được phân loại rõ ràng, điều này giúp nhà sản xuất và nhà tích hợp có một vốn từ vựng chung thay vì tranh luận về hình dạng của mép vát. EVST bắt đầu các cuộc thảo luận về hàn nhiều lớp từ sự phân loại đó.
Vị trí đặt hạt quyết định hình thức và sự kết dính.
Vị trí đặt mỗi đường hàn so với đường hàn trước đó quyết định xem cốt thép có được phân bố đều hay không, liệu có rãnh hình thành giữa các đường hàn hay không, và liệu ranh giới giữa các lớp có được liên kết đúng cách hay không. Đây là những kết quả có liên quan nhưng khác biệt, và chỉ kết quả đầu tiên là có thể nhìn thấy từ bên ngoài.
Thứ tự các hạt trong cùng một lớp cũng ảnh hưởng đến sự biến dạng. Thứ tự các hạt khác nhau tạo ra sự biến dạng góc khác nhau và độ co ngót dọc khác nhau trên cùng một mối nối, và trong các công trình kết cấu, sự khác biệt đó thường lớn hơn ảnh hưởng của việc điều chỉnh thông số.
Nhiệt độ giữa các lớp hàn cũng thuộc cùng một vấn đề. Nó ảnh hưởng đến cả các đặc tính luyện kim và sự hình thành của lớp hàn tiếp theo, do đó nó là một thông số cần được xác định và kiểm soát chứ không phải là một kết quả cần được giải thích sau đó.
Bảng quyết định: sự kết hợp này biện minh cho điều gì
Bảng này thể hiện độ dày tấm và loại mối nối nào có thể tự chứng minh được tính phù hợp so với bằng chứng mà nhà cung cấp vẫn cần phải cung cấp.
| Bằng chứng từ khớp | Việc lập kế hoạch đó là hợp lý. | Bằng chứng bạn vẫn còn nợ |
|---|---|---|
| Chuẩn bị bằng máy hoặc cắt nhiệt đồng nhất, độ khớp nối ổn định. | Một sơ đồ lớp cố định và hạt cườm được dạy một lần và có thể tái sử dụng trong suốt quá trình thực hiện. | Phân bổ độ vừa vặn đã được đo đạc và kế hoạch chuyền bóng đã được xác minh dựa trên quy trình đã được chứng nhận. |
| Các cạnh vát được chuẩn bị thủ công với sự biến đổi rõ rệt. | Việc tìm kiếm đường nối hoặc kiểm soát chặt chẽ hơn phương pháp chuẩn bị được quyết định trước khi thiết kế tế bào. | Phạm vi biến thiên thực tế, vì nó quyết định xem việc cảm biến là bắt buộc hay tùy chọn. |
| Độ dày hoặc loại mối nối có thể khác nhau tùy thuộc vào từng loại chi tiết. | Mỗi hạng ghế sẽ có một kế hoạch riêng thay vì một kế hoạch áp dụng cho tất cả. | Các lớp chung được xác định, với mức độ chấp nhận cho mỗi lớp. |
| Mức độ chấp nhận chưa được thống nhất. | Không có quy trình cuối cùng; các yêu cầu về hình thức và thể tích được tách biệt trong phần thảo luận. | Mức chất lượng đã được thống nhất và phương pháp kiểm tra sẽ chứng minh điều đó. |
Tính nhất quán của rãnh là biến số mà robot gặp phải.
Hàn thủ công có thể hấp thụ một lượng sai lệch nhất định trong quá trình chuẩn bị vì người thợ hàn quan sát mối hàn và liên tục điều chỉnh. Robot thực hiện theo một đường dẫn được lập trình sẵn thì không, điều này biến sai lệch trong quá trình chuẩn bị từ một sự phiền toái có thể chấp nhận được thành một yếu tố đầu vào của quy trình cần được kiểm soát hoặc đo lường.
Điều đó dẫn đến một quyết định cần được đưa ra sớm trong dự án: hoặc là siết chặt phương pháp chuẩn bị để sự biến đổi nằm trong kế hoạch đã đề ra, hoặc là thêm chức năng tìm hoặc theo dõi đường nối để ô có thể xử lý được sự biến đổi đó. Cả hai đều hợp lý; việc không chọn cái nào trong hai đều không được chấp nhận.
Thông tin cần thiết để đưa ra quyết định là sự phân bố thực tế của kích thước lắp ghép và vát cạnh từ quá trình sản xuất hiện tại. Nếu thiếu dữ liệu đó, quyết định thường được hoãn lại đến giai đoạn vận hành thử, đây cũng là giai đoạn tốn kém nhất.
Vẻ bề ngoài không phản ánh sự thấu suốt.
Hình ảnh cận cảnh của mối hàn nhiều lớp hoàn thiện cho thấy trình tự các đường hàn, độ chồng lấp và độ đều của bề mặt. Nó không thể hiện độ xuyên thấu, sự kết dính giữa các lớp, độ bền bên trong hoặc các đặc tính cơ học, và không nên được trình bày như thể nó thể hiện những điều đó.
ISO 5817: 2023 Xác định các mức chất lượng cho những khuyết điểm và cung cấp cho cả hai bên một vốn từ vựng chung về những gì được chấp nhận. ISO 15614-1: 2017 Nội dung này bao gồm việc thẩm định quy trình, tức là cơ chế để chứng minh kết quả nội bộ một cách thực tế.
Việc tách biệt hai loại này là nguyên tắc hữu ích nhất trong lĩnh vực này. Bằng chứng trực quan hỗ trợ định hướng quy trình; các tuyên bố về thể tích và cơ học đòi hỏi phải có sự kiểm tra tương ứng.
Các yêu cầu về kích thước cần được nêu trong bản đặc tả kỹ thuật.
Hàn nhiều lớp trên các kết cấu chịu lực tạo ra sự co ngót và biến dạng góc có thể đo được. Khi các yêu cầu về kích thước không được quy định rõ ràng, chúng thường được phát hiện trong quá trình lắp ráp, và việc điều chỉnh được cho là do quá trình hàn chứ không phải do thiếu dung sai đã được thỏa thuận.
ISO 13920: 1996 Tiêu chuẩn này cung cấp các dung sai chung cho các kết cấu hàn và là điểm khởi đầu thiết thực cho thỏa thuận đó. Việc đề cập rõ ràng đến một loại kết cấu cụ thể sẽ hữu ích hơn là mô tả yêu cầu bằng các tính từ.
Trong trường hợp cấu trúc có các yêu cầu cục bộ chặt chẽ hơn, việc nêu rõ chúng riêng biệt giúp duy trì dung sai tổng thể trong phạm vi cho phép, thay vì ép toàn bộ cụm lắp ráp vào trường hợp chặt chẽ nhất.
Theo ISO 13920: 1996Các dung sai chung cho kết cấu hàn được quy định theo cấp, vì vậy việc nêu rõ cấp sẽ hữu ích hơn là mô tả yêu cầu bằng tính từ. EVST sẽ hỏi cấp nào áp dụng trước khi vẽ bản thiết kế gá.
Những nội dung cần ghi trong yêu cầu góp vốn
Hãy nêu rõ độ dày và vật liệu của tấm, loại mối nối và phương pháp chuẩn bị rãnh dự định sử dụng, mức độ chấp nhận và phương pháp kiểm tra, cũng như phân bố sai lệch lắp ghép đo được so với sản phẩm hiện tại.
Sau đó, hãy nêu rõ những gì nhà cung cấp vẫn cần chứng minh: kế hoạch đường hàn được lập ra từ rãnh chứ không phải là giả định, khả năng tiếp cận mỏ hàn ở mọi vị trí đường hàn, liệu việc tìm kiếm hoặc theo dõi đường hàn có cần thiết dựa trên dữ liệu lắp ráp của bạn hay không, và cấp dung sai kích thước mà sản phẩm lắp ráp hoàn chỉnh phải đáp ứng.
Các câu hỏi thường gặp
Tại sao không hàn một mối nối dày trong một lần?
Vì lượng nhiệt cần thiết sẽ gây ra nhiều vấn đề hơn về sự phát triển hạt, độ rộng vùng ảnh hưởng nhiệt và biến dạng so với chi phí của các lần hàn bổ sung. Việc hàn nhiều lớp giúp mỗi lần hàn nằm trong phạm vi lượng nhiệt cho phép.
Ai sẽ quyết định số lớp và số lần xử lý?
Điều này xuất phát từ hình dạng rãnh, yếu tố quyết định tiết diện cần được lấp đầy. Đây là quyết định được lập kế hoạch trước khi sản xuất, chứ không phải là lựa chọn được đưa ra tại thời điểm hàn.
Hàn robot có cần theo dõi đường hàn đối với công việc hàn nhiều lớp không?
Điều đó phụ thuộc vào sự biến đổi trong quá trình lắp ráp. Robot thực hiện theo một đường dẫn đã được lập trình không thể tự điều chỉnh độ nghiêng của góc vát như thợ hàn, vì vậy hoặc quá trình chuẩn bị phải được kiểm soát chặt chẽ theo kế hoạch đã lập trình, hoặc phải bổ sung thêm cảm biến. Sự biến đổi đo được so với sản lượng hiện tại sẽ quyết định phương án nào được áp dụng.
Liệu một mối hàn đẹp mắt có đồng nghĩa với việc mối nối đó chắc chắn?
Không. Quan sát bề mặt cho thấy trình tự, sự chồng chéo và tính đều đặn của các mối hàn. Độ xuyên thấu, sự kết dính giữa các mối hàn và các đặc tính cơ học đòi hỏi phải kiểm tra và đánh giá quy trình tương ứng.
Các thông tin đầu vào của dự án cho quá trình xem xét đơn đăng ký
Hãy gửi những thông tin sau và kế hoạch thi công có thể được xem xét dựa trên khớp nối thực tế thay vì dựa trên một bộ thông số:
- độ dày và vật liệu tấm, với các loại mối nối nằm trong phạm vi nghiên cứu.
- Phương pháp chuẩn bị rãnh mà bạn đang sử dụng hoặc dự định sử dụng, và cách thức tạo ra nó.
- mức độ chấp nhận và phương pháp kiểm tra sẽ chứng minh điều đó.
- Đo độ khớp và sự khác biệt về góc vát so với sản phẩm hiện tại
- cấp dung sai kích thước mà cụm lắp ráp hoàn chỉnh phải đáp ứng
Nếu bạn đang lên kế hoạch hàn đa lớp bằng robot trên tấm thép có độ dày trung bình, hãy cung cấp độ dày và vật liệu, loại mối hàn và cách chuẩn bị rãnh, mức độ chấp nhận và phương pháp kiểm tra, độ sai lệch lắp ghép đo được và cấp dung sai kích thước yêu cầu. Chiến lược lớp hàn và đường hàn sau đó có thể được xác định dựa trên rãnh chứ không phải giả định. (Tài liệu tham khảo liên quan: ) lập kế hoạch quy trình nhiều bước và kiểm soát giữa các bước, ứng dụng hàn kết cấu, giải pháp hệ thống hàn tự động, Khôi phục dữ liệu trên các cấu trúc lớn.