Quá trình và chuẩn bị mối hàn điển hình cho máy khí nén là gì?

Giới thiệu về chu trình hàn khí nén

Trong lĩnh vực chế tạo công nghiệp, việc đạt được các mối hàn có độ bền cao, nhất quán là nền tảng cho chất lượng và hiệu quả. Trong số các phương pháp khác nhau có sẵn, máy hàn mông ứng dụng áp suất khí nén nổi bật về độ tin cậy và khả năng lặp lại khi ghép các vật liệu tương tự. Quá trình này, về cơ bản tập trung vào việc áp dụng áp suất không khí được kiểm soát để tạo ra mối hàn rèn, có ý tưởng đơn giản nhưng lại dựa trên một trình tự chuẩn bị và thực hiện được dàn dựng tỉ mỉ. Hiểu rõ quy trình làm việc hoàn chỉnh—từ việc chuẩn bị vật liệu ban đầu đến khâu kiểm tra sau hàn cuối cùng—là điều quan trọng để người vận hành, người mua và nhà bán buôn đánh giá đầy đủ khả năng và yêu cầu của thiết bị này.

Nguyên lý chung của máy này là hàn ở trạng thái rắn, trong đó hai bề mặt sạch, giống nhau được kết hợp với nhau dưới nhiệt độ và áp suất đáng kể, khiến chúng kết hợp lại mà vật liệu không đạt đến điểm nóng chảy. “Mông” đề cập đến cấu hình trong đó hai phôi được căn chỉnh trong cùng một mặt phẳng và các đầu của chúng được ép vào nhau. các khí nén phần tử xác định rằng lực cần thiết cho hoạt động rèn này được tạo ra bởi khí nén, một nguồn năng lượng sạch và dễ kiểm soát. Tính nhất quán của mối hàn gắn liền với tính nhất quán của quá trình chuẩn bị và độ ổn định của áp suất khí nén, khiến toàn bộ quy trình trở thành minh chứng cho kỹ thuật chính xác. Đối với các doanh nghiệp tham gia sản xuất số lượng lớn các mặt hàng như linh kiện ô tô , khung cửa sổ hoặc nội thất hình ống , nắm vững quy trình này đồng nghĩa với việc đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm và tính kinh tế sản xuất.

Giai đoạn 1: Chuẩn bị toàn diện trước khi hàn

Sự thành công của bất kỳ hoạt động hàn nào phần lớn được xác định từ lâu trước khi bộ phận làm nóng được kích hoạt hoặc áp suất được áp dụng. Đối với một khí nén pressure application butt welding machine , giai đoạn chuẩn bị là không thể thương lượng. Việc chuẩn bị không đầy đủ hầu như luôn dẫn đến các khuyết tật trong mối hàn, các bộ phận bị loại bỏ và thời gian ngừng hoạt động. Giai đoạn này có thể được chia thành nhiều quy trình phụ quan trọng, mỗi quy trình giải quyết một điều kiện tiên quyết khác nhau để có một mối hàn hoàn hảo.

Lựa chọn và xác minh vật liệu

Bước đầu tiên bao gồm việc kiểm tra nghiêm ngặt các vật liệu được nối. A khí nén pressure application butt welding machine được thiết kế để hàn các vật liệu tương tự. Cố gắng hàn các kim loại hoặc nhựa khác nhau có điểm nóng chảy và đặc tính dòng chảy khác nhau sẽ dẫn đến thất bại. Do đó, việc xác minh rằng cả hai phôi đều có cùng loại và thành phần là điều tối quan trọng. Hơn nữa, hình dạng của các bộ phận phải được kiểm tra. Các đầu hàn phải vuông vắn, phẳng để đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn trên toàn bộ mặt cắt ngang khi chúng được ghép lại với nhau. Bất kỳ sai lệch đáng kể nào so với độ vuông góc sẽ tạo ra khe hở, dẫn đến mối hàn không hoàn chỉnh hoặc hiện tượng được gọi là “bẫy chớp”, trong đó vật liệu bị đẩy ra ngoài bị ép vào khe hở, tạo ra điểm yếu nghiêm trọng. Diện tích mặt cắt ngang của các bộ phận cũng phải đồng đều và nằm trong công suất quy định của máy; một bộ phận quá khổ sẽ không nóng đều hoặc có thể vượt quá lực rèn sẵn có.

Chuẩn bị bề mặt quan trọng

Có lẽ bước chuẩn bị quan trọng nhất là làm sạch bề mặt. Các bề mặt tiếp xúc phải hoàn toàn không có chất gây ô nhiễm. Điều này bao gồm oxit, dầu, mỡ, độ ẩm, sơn và bất kỳ vật liệu lạ nào khác. Sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm sẽ ngăn cản liên kết nguyên tử và bị bao bọc trong vùng hàn, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền cơ học của mối nối và có khả năng tạo ra các khoảng trống. Phương pháp làm sạch tiêu chuẩn bao gồm hai giai đoạn. Đầu tiên, quy trình làm sạch cơ học, chẳng hạn như sử dụng miếng mài mòn, dụng cụ giũa chuyên dụng hoặc bàn chải dây, được sử dụng để loại bỏ lớp cặn và lớp oxit, để lộ lớp kim loại cơ bản mới bên dưới. Tiếp theo là bước làm sạch bằng hóa chất sử dụng dung môi như axeton hoặc rượu isopropyl để hòa tan và loại bỏ dầu hoặc màng còn sót lại. Điều quan trọng cần lưu ý là nên giảm thiểu thời gian giữa quá trình làm sạch và hàn để ngăn chặn sự hình thành lớp oxit mới, đặc biệt là trên các kim loại có tính phản ứng cao như nhôm.

Cài đặt máy và cấu hình tham số

Với các phôi đã được chuẩn bị, khí nén pressure application butt welding machine chính nó phải được cấu hình. Đây là một quy trình có hệ thống bao gồm một số thông số có thể điều chỉnh, mỗi thông số phải được đặt theo loại vật liệu, độ dày và đặc tính mối hàn mong muốn. Các thông số chính bao gồm:

• Thời gian và nhiệt độ gia nhiệt: Đối với hàn tấm nóng nhựa nhiệt dẻo, nhiệt độ của tấm gia nhiệt và thời gian các bộ phận được giữ trên nó (thời gian nóng chảy) được thiết lập để đạt được lớp nóng chảy vừa đủ.
• Cài đặt áp suất khí nén: Điều này liên quan đến việc thiết lập áp suất không khí để kiểm soát lực hàn. Đây thường là cài đặt hai giai đoạn: mức thấp hơn áp suất nóng chảy (đối với nhựa) hoặc áp suất sưởi ấm và cao hơn rèn áp lực hoặc áp lực chuyển đổi được áp dụng trong giai đoạn nối cuối cùng.
• Thời gian chuyển đổi: Đây là giai đoạn quan trọng giữa quá trình rút lại của bộ phận làm nóng và tác dụng của áp suất rèn. Nó phải đủ nhanh để ngăn bề mặt vật liệu nguội và oxy hóa trước khi chúng được nối với nhau.
• Thời gian kết hợp và rèn: Đây là khoảng thời gian mà áp suất rèn cao được duy trì sau khi các bộ phận được ghép lại với nhau, cho phép các phân tử khuếch tán xen kẽ và khớp rắn lại dưới áp suất.

Các thông số này thường được xác định thông qua quá trình phát triển và thử nghiệm, sau khi được tối ưu hóa, chúng có thể được lưu trữ và gọi lại để chạy sản xuất lặp lại, đây là một lợi thế đáng kể của các máy điều khiển PLC hiện đại.

Giai đoạn 2: Chu trình hàn từng bước

Sau khi chuẩn bị xong, chu trình hàn thực tế có thể bắt đầu. Đây là một quá trình tự động hóa cao và tuần tự trong một quy trình được điều chỉnh tốt khí nén pressure application butt welding machine . Các bước sau đây phác thảo một chu trình điển hình cho quy trình hàn tấm nóng, đây là ứng dụng phổ biến cho loại máy này, đặc biệt là với nhựa nhiệt dẻo.

Bước 1: Kẹp và cố định phôi

Các phôi đã chuẩn bị được đặt chắc chắn vào các thiết bị kẹp của máy. Chức năng chính của những chiếc kẹp này, thường được dẫn động bằng khí nén, là giữ các bộ phận ở vị trí thẳng hàng hoàn hảo và ngăn chặn mọi chuyển động trong chu trình hàn. Bất kỳ sự trượt hoặc sai lệch nào ở giai đoạn này sẽ dẫn đến mối hàn bị lỗi. Các kẹp phải tác dụng đủ lực để chống lại áp lực rèn đáng kể sẽ được áp dụng theo chiều trục sau này trong chu kỳ. Việc cố định thích hợp là điều đảm bảo rằng hai đầu được hàn vẫn nằm trên cùng một mặt phẳng và được tiếp xúc chính xác với dụng cụ gia nhiệt và với nhau. Bước này là cơ bản để đạt được tính toàn vẹn hình học của sản phẩm lắp ráp cuối cùng.

Bước 2: Giai đoạn gia nhiệt và nóng chảy

Với các bộ phận được kẹp chắc chắn, bước tiếp theo là sử dụng nhiệt. Một trục lăn được làm nóng, thường được phủ bằng vật liệu chống dính như PTFE, được đặt giữa hai phôi cố định. Sau đó, máy di chuyển các bộ phận về phía trước, ấn các đầu đã chuẩn bị của chúng vào tấm nóng. Một cụ thể áp suất sưởi ấm được áp dụng trong một khoảng thời gian định trước – thời gian tan chảy . Áp suất này được kiểm soát cẩn thận để đủ cao để đảm bảo tiếp xúc nhiệt tốt và nóng chảy nhất quán trên toàn bộ bề mặt, nhưng không cao đến mức đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi vùng khớp quá mức. Trong giai đoạn này, một hạt vật liệu nóng chảy, được gọi là hạt tan chảy hoặc hạt nhiệt, hình thành trên mỗi bộ phận. Kích thước và độ đặc của hạt này là các chỉ số trực quan về giai đoạn gia nhiệt được thực hiện đúng cách.

Bước 3: Trình tự chuyển đổi quan trọng

Đây được cho là phần năng động và quan trọng nhất về thời gian trong toàn bộ chu trình. Sau khi hết thời gian làm nóng, các bộ phận sẽ rút ra khỏi tấm gia nhiệt và bản thân tấm ép sẽ rút lại khỏi khoảng trống giữa chúng. Toàn bộ trình tự này phải được hoàn thành càng nhanh càng tốt. Mục đích của việc nhịn ăn thời gian chuyển đổi là đưa hai bề mặt nóng chảy lại với nhau trước khi chúng có thời gian nguội, oxy hóa hoặc đóng lại. Bất kỳ sự chậm trễ nào cũng có thể làm cho độ nhớt của vật liệu nóng chảy tăng lên và bề mặt bị suy giảm, điều này sẽ ngăn cản sự khuếch tán thích hợp của các phân tử và làm suy yếu liên kết cuối cùng. Trong các máy tiên tiến, bước này được thực hiện trong chưa đầy một giây, đảm bảo các bề mặt được nối với nhau ở trạng thái dẻo tối ưu.

Bước 4: Tham gia và rèn dưới áp lực

Ngay sau khi chuyển đổi, máy sẽ truyền động hai phôi với nhau với tốc độ cao rèn áp lực . Áp suất này cao hơn đáng kể so với áp suất gia nhiệt ban đầu. Hành động này có hai chức năng chính. Đầu tiên, nó tiếp xúc chặt chẽ với hai bề mặt nóng chảy, bắt đầu quá trình khuếch tán xen kẽ của các chuỗi polymer trên bề mặt khớp. Thứ hai, nó rèn vật liệu, đẩy hạt nóng chảy ra ngoài (bây giờ được gọi là đèn flash hàn ) khỏi đường nối. Việc trục xuất này có lợi vì nó mang đi mọi chất gây ô nhiễm và oxit tiềm ẩn trên bề mặt, để lại một vật liệu sạch, nóng để hình thành liên kết. Các bộ phận được giữ với nhau dưới áp lực này trong một bộ thời gian rèn , cho phép mối nối nguội và đông đặc dưới sự ràng buộc, điều này ngăn ngừa sự hình thành các khoảng trống và ứng suất co ngót ở bề mặt mối hàn.

Bước 5: Củng cố và giải phóng một phần

Sau khi bộ đếm thời gian rèn hoàn thành chu kỳ của nó, áp suất khí nén sẽ được giải phóng. Tuy nhiên, mối nối vẫn chưa nguội hoàn toàn đến nhiệt độ môi trường xung quanh và vẫn bị giảm độ bền. Các kẹp vẫn đóng trong một khoảng thời gian làm mát ngắn, bổ sung để đảm bảo mối hàn có đủ độ bền để xử lý quá trình phóng. Sau khi đạt được điều này, các thiết bị kẹp sẽ mở ra và cụm hàn đã hoàn thiện có thể được tháo ra khỏi máy. Điều quan trọng là phải để tổ hợp nghỉ và nguội hoàn toàn trước khi chịu bất kỳ tải trọng cơ học nào, vì các đặc tính cơ học đầy đủ của mối hàn chỉ phát triển sau khi nó trở về nhiệt độ phòng.

Giai đoạn 3: Quy trình sau hàn và kiểm soát chất lượng

Quá trình không kết thúc bằng việc giải phóng bộ phận khỏi máy. Một loạt các hoạt động sau hàn là cần thiết để đảm bảo chất lượng ổn định và độ sẵn sàng của sản phẩm cuối cùng.

Quản lý và hoàn thiện tia hàn

các đèn flash hàn là sản phẩm phụ vốn có của quá trình rèn. Mặc dù sự hình thành của nó là dấu hiệu của mối hàn tốt, vì nó cho thấy vật liệu được đẩy ra thích hợp, nhưng nó thường không được mong muốn trên sản phẩm cuối cùng vì lý do thẩm mỹ hoặc chức năng. Việc loại bỏ đèn flash này là một thao tác phụ phổ biến. Việc này có thể được thực hiện thủ công bằng dụng cụ cầm tay hoặc thông qua trạm cắt tỉa tự động. Trong một số hệ thống phức tạp, một công cụ cắt được tích hợp trực tiếp vào khí nén pressure application butt welding machine và được kích hoạt ngay sau chu kỳ hàn để cắt bớt tia lửa trong khi vật liệu vẫn còn ấm và dẻo hơn. Phương pháp được chọn phụ thuộc vào khối lượng sản xuất, hình dạng bộ phận và yêu cầu chất lượng.

Các giao thức kiểm tra và kiểm tra thiết yếu

Một chế độ kiểm soát chất lượng mạnh mẽ là rất quan trọng. Việc kiểm tra ban đầu thường bằng hình ảnh, tìm kiếm các khuyết tật như chớp sáng không nhất quán, sai lệch hoặc các khoảng trống trên bề mặt. Tuy nhiên, chỉ kiểm tra trực quan là không đủ để xác minh tính toàn vẹn của mối hàn. Vì vậy, các phương pháp thử nghiệm phá hủy và không phá hủy được sử dụng.

• Kiểm tra phá hủy: Điều này thường được thực hiện trong quá trình phát triển quy trình ban đầu và là một phần của kiểm tra chất lượng định kỳ. Nó liên quan đến việc kéo hoặc bóc mối hàn ra để kiểm tra kiểu hư hỏng. Một mối hàn chất lượng cao sẽ bị hỏng ở vật liệu gốc chứ không phải ở mối hàn, một nguyên tắc được gọi là “lỗi vật liệu gốc”. Điều này xác nhận rằng mối hàn chắc chắn bằng hoặc mạnh hơn vật liệu cơ bản.
• Kiểm tra không phá hủy (NDT): Để kiểm tra 100% trong sản xuất, các phương pháp như kiểm tra áp suất (đối với hộp hoặc ống kín) hoặc kiểm tra trực quan bằng kính soi (đối với các mối hàn bên trong) được sử dụng.

các following table summarizes common weld defects, their potential causes, and the phase of the process where the issue originates.

Bảo trì máy để có hiệu suất ổn định

Để đảm bảo độ tin cậy lâu dài và khả năng lặp lại của khí nén pressure application butt welding machine , lịch bảo trì chủ động là bắt buộc. Điều này bao gồm việc kiểm tra thường xuyên hệ thống lọc và điều tiết không khí để đảm bảo cung cấp không khí sạch, khô và ổn định cho áp suất ổn định. Tấm gia nhiệt phải được giữ sạch sẽ và nhiệt độ của nó phải được hiệu chỉnh định kỳ. Các thiết bị kẹp phải được kiểm tra độ mòn và căn chỉnh. Các bộ phận chuyển động của máy cần được bôi trơn theo quy định của nhà sản xuất. Một chiếc máy được bảo trì tốt là thành phần quan trọng cuối cùng để đảm bảo rằng quy trình hàn được chuẩn bị và thực hiện tỉ mỉ mang lại kết quả hoàn hảo, hết lần này đến lần khác.