1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC sĩ KỸ THUẬT
LẬP TRÌNH CHO ROBOT HÀN ALMEGA AX-V6
ĐẺ HÀN MỘT SỐ ĐƯỜNG CONG PHỨC TẠP
Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số:
Học viên: TRƯƠNG ĐÌNH LUÂN
Người HD khoa học : GS.TS. TRẦN VÃN ĐỊCH
THÁI NGUYÊN - 2009
LỜI NÓI ĐẦU
- Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước vấn đề tự động hoá sản
xuất có vai trò đặc biệt quan trọng.
- Mục tiêu ứng dụng Robot trong công nghiệp là nhằm nâng cao năng suất dây
chuyền công nghệ, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm,
đồng thòi cải thiện điều kiện lao động. Sự cạnh tranh hàng hoá đặt ra một vấn đề
thòi sự là làm sao để hệ thống tụ động hoá sản xuất phải có tính linh hoạt cao
nhằm đáp ứng sự biến động thường xuyên của thị trường hàng hoá cạnh tranh.
Robot công nghiệp là bộ phận cấu thành không thể thiếu trong việc tạo ra những
hệ thống sản xuất linh hoạt đó.
- Gần nửa thế kỷ có mặt trong sản xuất, Robot công nghiệp đã có một lịch sử phát
triển hấp dẫn. Ngày nay robot công nghiệp đã được dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh
vực sản xuất. Ở giai đoạn trước những năm 1990 hầu như trong nước ta hoàn
toàn chưa du nhập về kỹ thuật robot, thậm chí còn chưa nhận được nhiều thông
tin kỹ thuật về lĩnh vực này. Từ năm 1990 nhiều cơ sở công nghiệp đã bắt đầu
nhập ngoại nhiều loại robot để phục vụ sản xuất như tháo lắp dụng cụ cho các
trung tâm gia công CNC, lắp giáp các linh kiện điện tử, thao tác ở các máy ép
nhựa, hàn vỏ xe ôtô, xe máy, phun sơn v.v
Ở nhiều trường đại học, cao đẳng và cao đẳng nghề đã bắt đầu giảng dạy về Robot.
Đặc biệt trong những năm gần đây xu thế nhập Robot công nghiệp ở các trường nghề ngày

càng gia tăng để phục vụ cho học sinh, sinh viên thực tập, tiếp cận dần với nền sản xuất
hiện đại. Tuy nhiên sự chuyển giao công nghệ của nhà sản xuất chưa thật như ý muốn,
chưa tận dụng khai thác triệt để của thiết bị. Là một kỹ sư, đồng thời là một giáo viên
tôi mong muốn góp phàn nhỏ bé của mình vào công cuộc chung của nhà trường là đào
tạo các công nhân trình độ cao, tôi mạnh dạn chọn đề tài này làm luận
văn tốt nghiệp: “Lập trình cho Robot hàn Almega AX- V6 để hàn một số đường cong
phức tạp
- Tôi rất vinh dự được học tập và nghiên cứu tại khoá đào tạo thạc sỹ khoá 9 của
trường, đề tài tốt nghiệp của tôi được hoàn thành đúng thời hạn với sự hướng
dẫn tận tình của GS.TS Trần Văn Địch, các thầy cô giáo trong và ngoài nhà
trường, các bạn đồng nghiệp và sự nồ lực của bản thân, và tôi hy vọng rằng đề
tài của tôi sẽ được ứng dụng thực tế vào trong công tác đào tạo của trường Cao
đẳng nghề NN&PTNT Phú Thọ, noi tôi đang công tác.
Tôi xin chân thành cảm on thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong khoa Co khí,
phòng đào tạo Sau đại học trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã giúp
đõ tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận vãn. Tôi lấy làm biết
on trường Cao đẳng nghề NN&PTNT Phú Thọ đã tạo điều kiện cho tôi học tập, mở
mang kiến thức. Tôi xin chân thành cảm on.CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ
RÔBÔT CÔNG NGHIỆP(IR)
Chương này giới thiệu lịch sử ra đời của Robot công nghiệp, định nghĩa, ứng dụng và
phân loại Robot
1.1 Sự ra đời của Robot công nghiệp
1.2 Định nghĩa về Robot công nghiệp
1.3 Phân loại Robot
1.3.1 Phân loại theo hình học
1.3.2 Phân loại theo điều khiển
1.4 ứng dụng của Robot công nghiệp trong sản xuất
1.5 ứng dụng Robot trong ngành hàn
1.1 Sự ra đòi của rôbốt công nghiệp (Inductrial robot)
Nhu cầu nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi các ứng

dụng rộng rãi các phương tiện tự động hoá sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền
về thiết bị có tính linh hoạt cao đang dần hình thành. Các thiết bị này đang thay thế dần
các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn đòi hỏi
mặt hàng thay đổi về chủng loại, tính năng, mỹ thuật, vv, Vì thế ngày càng tăng nhanh
nhu cầu ứng dụng về robot để tạo ra các hệ thống sản suất linh hoạt.
Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1892 trong tác phẩm “Rossum s
Unicersal Robot” của Karel Capek. Theo tiếng Séc thì robot là người tạp dịch. Trong tác
phẩm này nhân vật Rossum và con trai của ông đã tạo ra chiếc máy gần giống như con
người để hầu hạ con người.
Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng của Karel Capek đã bắt đầu hiện thực. Ngay sau
chiến tranh thế giới lần thứ 2, ở Hoa Kỳ đã xuất hiện những cánh tay máy bất kỳ điều
khiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ.
Vào những năm 50 bên cạnh các tay máy chép hình cơ khí đó, đã xuất hiện các loại
tay máy chép hình thuỷ lực và điện từ, như tay máy Minotaur hoặc tay máy Handyman
của General Electric. Năm 1954 George c. Devol đã thiết kế một thiết bị có tên là “ Cơ
cấu bản lề dùng để chuyển hàng theo chương trinh”. Đến năm 1956 Devol cùng với
Joseph F. Engelber, một kỹ sư trẻ của công nghiệp hàng không, đã tạo ra loại robot công
nghiệp đàu tiên năm 1959 ở công ty Unimation. Chỉ đến năm 1975 công ty Unimation
mới bắt đầu có lợi nhuận từ sản phẩm robot đầu tiên này.
Chiếc Robot công nghiệp được đưa và ứng dụng đầu tiên năm 1961 , ở một nhà máy
ôtô của General Motors tại Trenton, New Jersey, Hoa Kì.
Năm 1967 Nhật Bản mới nhập chiếc robot công nghiệp đầu tiên từ công ty AMF của
Hoa Kì (American Machine and Foundry Company). Đen năm 1990 có hơn 40 công ty
Nhật Bản, trong đó có những công ty khổng lồ như công ty Hitachi và công ty
Mitsubishi đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng.
Từ những năm 70 việc nghiên cứu nâng cao tính năng của robot đã chú ý nhiều đến
sụ lắp đặt thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi truờng làm việc. Tại truờng
đại học tổng họp Staníbrd nguời ta đã tạo loại robot lắp giáp tụ động điều khiển bằng
máy vi tính trên co sở xử lý thông tin từ các cảm biến lực và thị giác. Vào thời gian này
công ty IBM đã chế tạo loại robot có cảm biến xúc giác và cảm biến lực, điều khiển

bằng máy vi tính để lắp giáp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
Vào thời điểm này ở nhiều nuớc khác cũng tiến hành công trình nghiên cứu tuông tụ,
tạo ra các robot điều khiển bằng máy vi tính, có lắp đặt các thiết bị cảm biến và các thiết
diện giao tiếp nguời với máy.
Một lĩnh vực đuợc nhiều nguời quan tâm là robot tụ hành. Các công trình nghiên cứu
tạo ra robot tụ hành theo huớng bắt chuớc chân nguời hoặc súc vật. Các robot này còn
chua ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Tuy nhiên các loại xe robot (robocar) lại nhanh
chóng đua vào hoạt động trong các hệ thống sản xuất tụ động linh hoạt.
Từ những năm 80, nhất là những năm 90, do áp dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật về
vi xử lý và công nghệ thông tin, số luợng robot công nghiệp đã ra tăng, giá thành giảm
đi rõ rệt, tính năng có nhiều buớc tiến vuợt bậc. Nhờ vậy robot công nghiệp có vai trò
quan trọng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại.
Ngày nay, chuyên ngành khoa học về robot “robotics” đã trở thành một lĩnh vực rộng
trong khoa học, bao gồm các vấn đề cấu trúc co cấu, động học, động lực học, lập trình
quỹ đạo, cảm biến tín hiệu, điều khiển chuyển động v.v
1.2 Định nghĩa về robot công nghiệp
Hiện nay có nhiều định nghĩa về Robot, có thể điểm qua một số định nghĩa nhu sau
• Định nghĩa theo tiêu chuẩn AFNOR (Pháp): Robot công nghiệp là một co cấu
chuyển động tụ động có thể lập trình, lặp lại các chuơng trình, tổng họp các
chuông trình đặt ra trên các trục toạ độ; có khả năng định vị, định huớng, di
chuyển các đối tượng vật chất: chi tiết, dao cụ, gá lắp theo những hành trình
thay đổi đã chưomg trình hoá nhằm thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác
nhau.
• Định nghĩa theo RIA (Robot institute of America) : Robot là một tay máy vạn
năng có thể lặp lại các chương trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết,
dụng cụ hoặc các thiết bị chuyên dùng thông qua các chương trình chuyển động
có thể thay đổi để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau.
• Định nghĩa theo GOCT 25686-85 (Nga): Robot công nghiệp là một máy tự động,
được đặt cố định hoặc di động được, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống
điều khiển theo chương trình, có thể lập trình lại để hoàn thành các chức năng

vận động và điều khiển trong quá trình sản xuất
1.3 Phân loại Robot
- Có hai phương pháp phân loại robot. Một là theo tính chất vật lý hay hình học của
chúng. Hai là theo cách chúng được điều khiển.
1.3.1 Phân ỉoợỉ theo hình học
Ngành công nghiệp dùng các thiết kế các robot khác nhau với các ưu nhược điểm
riêng, về cơ bản, một robot phải có 3 bậc tự do để tiếp cận tới tất cả các điểm trong
không gian. Tuy nhiên nó phải có 3 bậc tự do để kẹp 1 vật thể trong không gian. Có 5
loại robot có tính chất không gian làm việc khác nhau, đó là:
1. Loại có dạng đề các (chữ nhật) (x,y,z)
2. Loại có dạng trụ (kiểu trụ) (r, 6 ,z)
3. Loại có dạng cầu (kiểu toạ độ cực) (r, 6,ệ)
4. Kiểu nối (nhân hình hoá hay nhân tạo) (ỚJ, ỡ
2
, ớ
3
)
5. SCARA (cánh tay máy có kết cấu lắp chọn) (ỚJ,ỡ
2
,ớ
3
)
Mỗi loại robot trên được mô tả theo 3 khớp nối đầu tiên bao gồm bậc tự do của khóp.
Mỗi khớp có thể mô tả bằng toán học hoặc theo chính hệ toạ độ của chúng, mô tả nàycó
thể vẽ trong hệ toạ độ đề các. Chú ý rằng chuyển động tịnh tiến và quay của cánh tay
Robot bị hạn chế bởi thiết kế robot. ỉ.Kiểu đề cấc (hình ỉ-ỉ)
Robot kiểu này còn gọi là tay máy kiểu giàn, có các khớp dịch chuyển theo hướng
dạng hình chữ nhật. Đây là dạng mô hình hoá và về dạng toán học vì các hệ toạ độ
tương ứng với hệ trục toạ độ đề các. Robot này được dùng ở những nơi cần độ chính xác
rất cao, tuy nhiên không gian làm việc của nó rất hạn chế.

Hình 1-1: Robot có không gian làm việc dạng hình chữ nhật
2. Kiểu trụ: Robot này có một khớp quay và khớp tịnh tiến, 3 khớp đầu tiên của loại
này ứng vói 3 biến cơ bản của hệ toạ độ trụ.
Chuyển động quay: 6
Chuyển động cao: h
Tầm với: r
Nếu vị trí của điểm tham chiểu của tay ký hiệu là (8,h,r), khi đó vị trí sẽ dễ dàng xác định tại
tất cả các thòi điểm, nhưng nếu vị trí được cho ở một thời điểm, tức là (x,y,z) như trong
trường hợp bình thường, sau đó cần thực hiện một vài phép biến đồi tay 2 hệ trục toạ độ,
áp dụng phép tiếp cận mềm và giải bài toán cho 3 khớp đầu tiên, trục z cố vẻ giống như
trục thẳng đứng của Robot: z = h
Mặt phẳng xy vuông góc với trục z và do đó song song với mặt phẳng ờ đó ớ quay (quanh
trục z) và khoảng cách r.
X = rcosớ, y = rsinớ
Loại robot này đa năng hơn loại đề các. Tuy nhiên nó có độ chính xác thấp hơn.
3. Loại không gian làm việc hình cầu:
Loại robot này có một khớp tịnh tiến và 2 khớp quay, 3 khóp đầu tiên cùa robot này tương
ứng với 3 biến cơ bản của một hệ toạ độ cầu.
Chuyển động quay: ệ
l
Chuyển động quay vuông góc với mặt phẳng của ệ (quay quanh trục z): 0 Tầm
với: z
Để biết vị trí của tay robot, phải giữ nguyên các giá ưị (ệ,6,r). Tuy nhiên nếu chúng ta có vị
trí tay robot ở dạng (x,y,z), chúng ta phải thực hiện phép chuyển hệ.
» -« r' CỌ3 6
y “ r' sia d z =* r sin ậ r' = r cos ộ
Kl-óp tay Bãn tay
mây 'máy
Hình 1-3: Robot có không gian làm việc dạng câu
Theo cách ít chặt chẽ hơn giống như trong trường hợp của robot loại 2, chúng ta có thể xác

định toạ độ khớp (ệ,6,r) phải nằm vị trí của tay máy ở một điểm đề các cụ thể. Phần bổ
xung của khớp quay thứ 2 tăng tính mềm dẻo của robot này. Tuy nhiên nó làm giảm độ
chính xác.
4. Loại robot thứ 4: (hình 1-4)
Loại này có 3 khớp quay. Việc chuyển hệ toạ độ sang hệ trục đề các phức tạp hơn nhiều các
trường hợp trước. Robot rất linh hoạt. Loại này có ưu điểm trong trường hợp robot phải
tiếp cận các chi tiết qua các vật cản. Tuy vậy độ chính xác của nó thấp hơn tất cả các loại
khác.
Hình 1-4
5. SCARA:(hình 1-5)
Loại robot này là loại cố cấu trúc hình học mới nhất được gỉód thiệu trong mô hình hốa
các loại robot. Chuyển động của các khớp cơ bản quanh các trục thẳng đứng, cấu truc
này cho độ cứng cần thiết cho robot theo phương thẳng đứng trong khi cho phép quay
trong mặt phẳng nằm ngang.
Hình 1-5: Robot SCARA
Các chuyển động của tất cả các khớp chính là chyển động quay nên việc biểu diễn toán
học không đơn giản. Loại robot này có ưu điểm trong công việc lắp giáp đòi hỏi chính
xác.
1.3.2 Phân loai theo điều khiển
- Có 2 phương pháp điều khiển Robot. Đó là kỹ thuật điều khiển không servo và
kỹ thuật điều khiển servo. Điều khiển không servo dùng phương pháp hãm cơ khí
để cung cấp các phạm vi biên của chuyển động và khi lệnh dịch chuyển được sử
dụng, khớp được dẫn động cho đến khỉ hãm cơ khí được chạm tới. Kỹ thuật này
hiện nay đã lỗi thời. Kỹ thuật servo dùng cấu trúc phản hồi để đáp ứng với các
thay đồi cục bộ của các khớp động cùa robot.
1
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
So 2 loại kỹ thuật điều khiển servo: kiểu đường đi điểm-tới-điểm (point-to-point) và liên
tục. Kỹ thuật điểm-tỏd-điểm dùng chuẩn của điểm đầu và điểm cuối (và các điểm trung

gian) của chuyển động robot đòỉ hỏi một hệ thống điều khiển đáp lại phản hồi ở những
điểm này. Kỹ thuật này được dùng trong hàn điểm, công việc nhặt-và-đặt vật thể và các
công việc tưomg tự. Phương pháp điều khiển liên tục đòi hỏi đầu chấp hành của robot
theo một đường nhất định từ điểm đầu tới điểm cuối. Kỹ thuật này dùng nhiều trong ứng
dụng cần chuyển động theo đường biên như hàn hay phun sơn.
- Các robot kiểu chuyển động liên tục thường theo chuồi các điểm gần nhau ữong
không gian ưên một đường và các điểm này được xác định bằng bộ điều khiển
hơn là một chương trình. Trong nhiều trường họp, các đường giữa các điểm là
các đường thẳng.
1.4 ứng dụng của robot công nghiệp trong sản xuất
- Từ khi mới ra đời robot công nghiệp được áp dụng nhiều trong lĩnh vực dưới góc độ
thay thế con người. Nhờ vậy dây chuyền sản xuất được tổ chức lại, năng suất và hiệu
quả tăng lên rõ rệt.
- Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp nhằm góp phần nâng cao năng suất dây
chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh
của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Đạt được các mục tiêu hên
là nhờ vào các khả năng to lớn của robot như:
+ Làm việc không biết mệt mỏi + Rất dễ
chuyển nghề một cách thành thạo
+ Chịu được tia phóng xạ và các môi trường làm việc độc hại, nhiệt độ cao + Thay
thế con người trong các công việc đơn điệu mà dễ gây mệt mỏi, nhầm lẫn +
- Trong ngành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ
hàn, công nghệ cắt kim loại, son, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi,
lắp giáp sản phẩm,
- Ngày nay đã xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất tự động gồm các máy CNC với
các robot công nghiệp, các dây chuyền đó đạt mức độ tự động hoá cao, mức
độ linh hoạt cao, .ở đây các máy và robot cùng được điều khiển một hệ thống
chương trình.
1
3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
- Ngoài các phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng ưong việc khai
thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, quốc phòng, chinh phục vũ trụ, công
nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh vực xã hội,
- Rõ ràng khả năng làm việc của robot trong một số điều kiện vượt ưội hơn khả năng
của con người, do đó là phương tiện hữu hiệu để tự động hoá, nâng cao năng suất lao
động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại. Nhược điểm
lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người, trong dây chuyền tự động, nếu
một robot bị hỏng có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho nên robot vẫn
luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người.
1.5. ứng dụng của Robot trong nghành hàn
- Như ta đã biết Robot công nghiệp được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác
nhau, trong đó có ngành hàn, hiện nay số lượng Robot hàn chiếm đến 25% tổng
số Robot các loại. Trong ngành công nghiệp sản xuất thì hàn đóng vai ưò quan
họng, ví dụ như ngành công nghiệp ôtô, đóng tàu, Vì vậy số lượng Robot hàn
được thay thế các phương pháp hàn khác rất nhiều, sở dĩ có được điều này là do
tính năng vượt trội khi hàn bằng Robot như sau:
+ Có tính tự động cao và năng suất cao + Có thể thực hiện
được các đường hàn phức tạp + Chất lượng mối hàn tốt và
tính thẩm mỹ cao + Có thể thực hiện các thao tác lặp đi, lặp
lại liên tục + Giải phóng người lao động khỏi tác động có hại
khi hàn.
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HÀN
Trong chương này chúng ta tìm hiểu qua về công nghệ hàn
2.1 Lịch sử phát triển của nghành hàn
2.2 Bản chất, đặc điểm, ứng dụng của hàn kim loại
1
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
2.3 Phân loại các phương pháp hàn

2.4 Phân loại các liên kết hàn
2.5 Mối hàn và sự hình thành mối hàn
2.6 Hàn hồ quang
2.7 ứng suất và biến dạng hàn
2.8 Khuyết tật mối hàn và phương pháp kiểm tra
2.1 Giói thiệu một số công nghệ hànLịch sử phát triển của ngành hàn
- Thòi kỳ đồ đồng, đồ sắt loài người đã biết hàn kim loại
- Năm 1802 nhà bác học người Nga Pêtorốp đã tìm ra hiện tượng hồ quang
điện
- Năm 1882 Kỹ sư Bênađớt đã sử dụng hồ quang điện cực than để hàn kim
loại.
- Năm 1886 Tômson đã tìm ra phưong pháp hàn tiếp xúc giáp mối và được áp
dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp vào năm 1903.
- Năm 1887 Bênađớt đã tìm ra phưong pháp hàn điểm
- Năm 1888 Slavianốp đã sử dụng điện cực kim loại để hàn.
- Năm 1907 kỹ sư Kenbe người Thụy Điển đã sử dụng điện cực có thuốc bọc
(que hàn) để hàn kim loại.
- Cuối những năm 1930 - đầu những năm 1940 viện sỹ E.O.Patôn (Liên Xô
cũ) tìm ra phưong pháp hàn dưới lớp thuốc, phưong pháp hàn tự động, bán tự
động
- Cuối năm 1940, tìm ra phưong pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ, đó là
các khí (Hêli, Argon ở Mỹ và khí Cacboníc ở Liên Xô)
- Năm 1949 B.O.Patôn (Kiev, Liên Xô). Tìm ra phưong pháp hàn điện xỉ.
Những năm tiếp theo hàng loạt các phưong pháp hàn mới được ra đời như: Hàn
bằng tia điện tử, hàn siêu âm, hàn ma sát, .và hiện nay trên thế giới có 120 phương
pháp hàn khác nhau.
Nói chung các phương pháp hàn ngày càng hoàn thiện và phát triển hon. Nó
được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng
và đặc biệt là ngành hàng không - vũ trụ. Có thể nói: Hàn là phương pháp gia công
kim loại tiên tiến và hiện đại.

- Ở nước ta, sau cách mạng tháng 8/1945 và đặc biệt sau khi hoà bình 1954. Dưới
sự lãnh đạo của Đảng ngành hàn đã được quan tâm và thực sự phát triển, nhất là
trong thòi kỳ đổi mói. Hiện nay với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công
nhân hàn lành nghề ngày càng đông đảo với sự họp tác khoa học với các nước
trên thế giới. Chúng ta tin chắc rằng ngành hàn ở Việt Nam ngày càng phát triển
và được ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất.
2.2 Bản chất, đặc điểm và ứng dụng của hàn kim loại
2.2.1 Bản chất
- Hàn là quá trình công nghệ nối 2 hoặc nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) lại với nhau
thành một khối bền vững không tháo rời bằng cách dùng nguồn nhiệt để nung nóng
vị trí cần nối đến hạng thái hàn (hạng thái lỏng hoặc dẻo) sau đó kim loại lỏng tự
kết tinh (hạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chúng dính lại với nhau
(trạng thái dẻo) để tạo thành mối hàn.
2.2.2 Đặc điểm
a. Liên kết hàn: Là liên kết cứng không tháo dời ra được
b. Tiết kiệm kim loại: với cùng khả năng làm việc
So với liên kết bằng bu lông, đinh tán, hàn tiết kiệm từ 10-20% khối lượng kim
loại
So với đúc, hàn tiết kiệm 50% khối lượng kim loại
c. Hàn cho phép chế tạo được các kết cấu phức tạp (siêu họng, siêu trường) từ
những vật liệu cùng loại, khác loại có tính chất khác nhau để phù họp với các
điều kiện, môi trường làm việc khác nhau.
d. Hàn tạo ra các liên kết có độ bền, độ kín cao đáp ứng nhu cầu làm việc của
các kết cẩu quan trọng như: vỏ tàu, nồi hoi, thiết bị chịu áp lực,
e. Hàn có tính năng động và năng suất cao so với các công nghệ gia công khác, do
vậy dễ cơ khí hoá, tự động hoá quá trình sản xuất.
f. Mức độ đầu tư cho quá trình sản xuất thấp. Tuy nhiên do trong quá trình hàn
vật liệu chịu tác động của nguồn nhiệt có công suất lớn, tập chung và thời
gian hàn ngắn vì vậy liên kết hàn thường có nhược điểm sau:
+ Tổ chức và tính chất của kim loại tại vùng mối hàn và khu vực lân cận có thể bị thay

đổi (đặc biệt là những vật liệu khó hàn) do vậy làm giảm khả năng chịu lực
của kết cấu. Đặc biệt làm việc dưới tác động của tải trọng động, tải trọng biến đổi theo
chu kỳ.
+ Trong kết cấu hàn thường tồn tại trạng thái ứng suất và biến dạng dư, do
vậy ảnh hưởng đáng kể đến hình dáng, kích thước, tính thẩm mỹ và khả năng làm
việc của kết cấu.
2.2.3 ửngdụng
Mặc dù có những nhược điểm trên nhưng vói tính kinh tế kỹ thuật cao. Công
nghệ hàn ngày càng được quan tâm phát triển hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi
trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc dân.
2.3 Phân loại các phương pháp hàn
- Có nhiều cách phân loại phương pháp hàn. Tuy nhiên thông dụng nhất có 2 cách
phân loại đó là: Phân loại theo dạng năng lượng sử dụng và theo trạng thái kim loại
mối hàn ở thời điểm hàn.
2.3.1 Phân ỉoạỉ theo dạng năng lượng sử dụng
a. Các phương pháp hàn điện: Bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến
thành nhiệt năng để cung cấp cho quá trình hàn (hàn điện hồ quang, hàn điện
tiếp xúc, hàn TIG, MIC, MAG, )
b. Các phương pháp hàn cơ học: bao gồm các phương pháp dùng cơ năng để làm
biến dạng kim loại tại khu vực cần hàn tạo ra liên kết hàn (hàn nguội, hàn ma sát,
hàn siêu âm, )
c. Các phương pháp hàn hoá học: Bao gồm các phương pháp sử dụng năng
lượng do các phản ứng hoá học tạo ra để nung nóng kim loại (hàn khí, hàn
hoá nhiệt, )
d. Các phương pháp hàn kết họp: Bao gồm các phương pháp sử dụng kết họp
các phương pháp nêu trên (hàn điện cơ, hàn điện tiếp xúc, )
2.3.2 Phân loại theo trạng thái kim loại mối hàn ở thời điểm hàn
- Theo cách phân loại này người ta chia tất cả các phương pháp hàn thành 2 nhóm: hàn nóng chảy và hàn áp lực (hình
2-1)
Hình 2-1: Phân loại các phương pháp hàn theo trạng thái hàn

19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
2.4 Phân loại các liên kết hàn
2.4.1 Khái niệm
Để tạo thành liên kết hàn vối các phần tử (chỉ tiết, bộ phận) chứng cần phải cố vị trí
xác định tương đốỉ với nhau trong không gian. Nghĩa là chúng phải được sắp xếp gần
nhau, tiếp xúc với nhau theo một dạng nào đó (như tiếp xủc điểm đường, mặt). Sau khi hàn
ra được một liên kết hàn bao gồm mối hàn và kim loại cơ bản không bị thay đổi tổ chức
dưới tác dụng của quá trình hàn. Trong thực tế các loại liên kết đó được phân loại như sau:
2.4.2 Phân loại:
r ĩ ^
Một sô liên kêt hàn thường gặp bao gôm 4 loại (hình 2-2)
a. Liên kết hàn giáp mối
b, Liên kết hàn góc
c. Liên kết hàn chữ T
d, Liên kết hàn chồng
Hình 2-2: Một sổ liên kết hàn thường gặp
2.5 Mối hàn và sự hình thành mối hàn
2.5.1 Mối hàn:
Là hỗn hgrp giữa kim loại điện cực (que hàn) và kim loại cơ bản (vật hàn) sau khi nóng
20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
chảy kết tinh lại thành một khối không thể tháo rời ra được. Trên mặt cắt ngang của
một liên kết hàn giáp mốỉ bao gầm 3 vùng (hình 2-3)
Hình 2-3: các vùng quy ước trên mặt cắt ngang của liên kết hàn giáp mối. ỉ- vùng mối
hàn; 2- vùng ảnh hưởng nhiệt; 3- vùng kim loại cơ bản
2.5.2 Chuyển dich kim loại lỏng từ que hàn vào vững hàn
Khỉ hàn hồ quang bằng bất cứ phương pháp nào và ở bất kỳ vị trí nào trong không
gian kim loại lỏng cũng chuyển từ que hàn vào vũng hàn dưới dạng các giọt nhỏ riêng
biệt có kích thước khác nhau chảy từ que hàn vào vũng hàn, điều này được gỉảỉ thích

bởi các nhân tố sau:
a. Trọng lực của các giọt kim loại lỏng:
Những giọt kim loại hình thành ở mặt đầu que hàn và dịch chuyển theo phương
thẳng đứng từ trên xuống dưới do lực hút của trái đất, lực này chỉ có khả năng làm
dịch chuyển giọt kim loại vào bể hàn khi hàn sấp và có tác dụng ngược lại khi hàn
trần. Còn khỉ hàn đứng thì chỉ một phần kim loại dịch chuyển từ trên xuống.
b. Do sức căng bề mặt
2
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
c. Giọt kim loại được sinh ra do tác dụng của lực phân tử luôn luôn có khuynh hướng
tạo cho bề mặt chất lỏng một năng lượng nhỏ nhất. Vì vậy sức căng bề mặt tạo thành
những giọt kim loại lỏng có dạng hình cầu. Những giọt này mất đi khi chúng rơi vào bể
hàn và sức căng của bề mặt bể hàn kéo vào thành dạng chung. Nó tạo điều kiện khỉ hàn
trần kim loại lỏng không bị rơi và hình thành mối hàn.Do cường độ điện trường
Dòng điện đi qua khe hàn sinh ra một lực điện trường ép lên que hàn và có tác dụng
làm giảm tiết diện ngang đến không lực này cắt kim loại lỏng ở đầu que hàn thành
giọt do sức căng bề mặt và cường độ điện trường tiết diện ngang giảm, mật độ dòng
điện tăng, mặt khác ở đây điện trở cao sinh nhiệt lớn kim loại lỏng đạt đến trạng
thái sôi tạo ra áp lực đẩy giọt kim loại vào vũng hàn. Lực điện trường làm dịch
chuyển kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hàn đối vói tất cả vị trí hàn (hình 2-4)
Hình 2-4: Tác dụng nén của điện trường lên que hàn khi nóng chảy
d. Áp lực trong
2
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
Kim loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt nhanh, các phản ứng hoá học sinh ra ở đó
có các khí CO 2. Thể tích tăng rất nhanh gây áp lực mạnh đẩy giọt kim loại lỏng tách
khỏi que hàn và rơi vào vũng hàn.
2.5.3 Sự tạo thành vũng hàn

a. Sự tạo thành vũng hàn
- Trong hàn nóng chảy kim loại que hàn và mép kim loại vật hàn nóng chảy hòa trộn vào
nhau tạo thành vũng hàn (bể hàn).
- Trong quá trình hàn vũng hàn chuyển dịch cùng nguồn nhiệt theo tốc độ hàn, kim loại
lỏng trong bể hàn ở trạng thái chuyển động và xáo trộn không ngừng. Sự chuyển động
đó gây ra áp suất của dòng khí tác động lên bề mặt kim loại lỏng trong vùng tác dụng
nhiệt khi hàn (vùng A). Đồng thòi do những yếu tố khác (lực điện trường trong hồ
quang), kim loại lỏng được đẩy ra từ vùng tác dụng của nguồn nhiệt hướng ngược chiều
với chiều chuyển động của nó và tạo nên phần lõm trong bể hàn.
b. Cẩu tạo vũng hàn (hình 2-5)
Người ta quy ước chia vùng hàn thành 2 vùng
Vùng A: phần đầu mối hàn thực hiện quá trình làm nóng chảy kim loại vật hàn.
Vùng B: phần đuôi mối hàn thực hiện quá trình kết tinh tạo thành mối hàn.
Hình 2-5: Sơ đồ vũng hàn. A,B: phần đầu và phần đuôi của vũng hàn; h,b,a: chiều sâu,
chiều rộng và chiều dài của vũng hàn; s: chiều dày của chi tiết hàn
Tổ chức kim loại mối hànSau khi hàn xong kim loại que hàn và vật hàn nống chảy kết tinh
2
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
tạo thành mối hàn. Mối hàn có tổ chức và thành phần khác với que hàn và vật hàn, thường
tốt hon vùng kim loại vật hàn quanh mối hàn. Do ảnh hưởng nhiệt nên có sự thay đổi về tổ
chức và tính chất gọỉ là vùng ảnh hưởng nhiệt (phần kim loại lân cận mếỉ hàn)
Kim loại nóng chảy hoàn toàn khi nguội có tổ chức tưcmg tự như thỏi đúc vùng sát
kim loại cơ bản do tản nhiệt nhạnh, tốc độ nguội lớn nên hạt nhỏ, vùng tiếp theo kim
loại kết tỉnh theo hưởng thẳng gốc với mặt tản nhiệt nên cố dạng nhánh cây kéo dài,
vùng trung tâm mối hàn do nguội chậm nên hạt lớn cố tạp chất (phi kim loại) (hình 2-
6)
Vùng kim loại kết
tỉnh cóđọhạtlớn
Hình 2-6: Sơ đồ kết tinh của kim loại mối hàn

2.5.4 Vùng ảnh hưởng nhiệt (hình 2-7)
a. Khái niệm
Sau khỉ kim loại ở vùng hàn nguội kết tỉnh thành mối hàn, vùng kim loại quanh mối hàn
do ảnh hưởng nhiệt nên có sự thay đổi về tổ chức và tính chất gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt.
Sự tạo thành vùng ảnh hưởng nhiệt là tất nhiên ưong quá trình hàn nống chảy, chiều rộng
của nố phụ thuộc vào phương pháp và chế độ hàn, thành phần và chiều dày của kim loại
vật hàn gồm các phần sau:
Phần phi kìm loại
có độ hạt nhỏ
2
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
loại mối hàn nóng chảy và kim loại vật hàn không nóng chảy. Vùng này có kích
thước bé. Hạt kim loại nhỏ mịn và có ảnh hưởng tốt đến mối hàn.
(2) Vùng quá nhiệt: Có nhiệt độ từ 1100°c đến gàn nóng chảy kim loại chịu sự bỉến đồi
về hình thù hạt Austenit phát triển mạnh, vùng này hạt kim loại to có độ dai và tính
dẻo kém là vùng yếu nhất của mối hàn,
(3) Vùng thường hoá: Là vùng kim loại bị nung nóng từ 900°C-1100°c có tổ chức hạt
Péclit, ferit nhỏ vì thế nó có cơ tính tương đối cao.
b. Cấu tạo vùng ảnh hưởng nhiệt
2
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http: //www .lrc-tnu.edu.vn
(4) Vùng kết tinh lại không hoàn toàn: Là vùng có nhiệt từ 720°-900°C tổ chức hạt
ferit thô và hạt Austenit nhỏ vì thế cơ tính của vùng này giảm do độ hạt không
đồng đều
(5) Vùng kết tinh lại (vùng hoá già): Vùng này kim loại bị nung nóng từ 500°- 700°c
diễn ra quá trình kết họp giữa tinh thể nát vụn với nhau trong trạng thái biến dạng
dẻo trong quá trình kết tinh lại phát sinh và phát triển những tinh thể mới. Neu giữ
ở nhiệt độ này quá lâu thì không diễn ra quá trình kết họp mà lại diễn ra quá trình

phát triển mạnh các tinh thể. Khi hàn kim loại không có biến dạng dẻo (như họp
kim đúc) và sẽ không xảy ra quá trình kết tinh lại. Vùng này có độ cứng giảm tính
dẻo tăng.
(6) Vùng giòn xanh: Là vùng kim loại được nung nóng từ 100°-500°c trong qúa trình
hàn vùng này không có thay đổi rõ về tổ chức nhưng do ảnh hưởng nhiệt nên tồn tại
ứng suất dư.
2.5.5 Phân loại mối hàn
a. Phân loại moi hàn theo vị trí trong không gian (hình 2-8)
(1) Hàn bằng (hàn sấp): Là những mối hàn phân bố trên mặt phẳng nằm trong góc từ 0
-60°.
(2) Hàn đứng: Là những mối hàn phân bố trên những mặt phẳng nằm trong góc từ 60 -
120° theo phương bất kỳ trừ phương song song với mặt phẳng nằm ngang.
(3) Hàn ngang: Là những mối hàn phân bố trên những mặt phẳng nằm trong góc 60 -
120° nhưng có phương song song vói mặt phẳng nằm ngang.
(4) Hàn ưần (hàn ngửa): Là những mối hàn phân bố trên những mặt phẳng nằm trong