Robot hàn TIG là gì? So sánh với Robot hàn MIG & Robot hàn Laser

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất ngày càng đòi hỏi sự tinh xảo, độ chính xác tuyệt đối và chất lượng hoàn hảo, công nghệ hàn TIG đã khẳng định vị thế là một trong những phương pháp hàng đầu. Tuy nhiên, để tăng thêm tốc độ và giảm phụ thuộc vào kỹ năng của thợ hàn, một giải pháp tiên tiến đã ra đời: robot hàn TIG.

Robot hàn TIG không chỉ là một cánh tay robot công nghiệp, mà là sự kết hợp hoàn hảo giữa quy trình hàn tinh vi nhất và khả năng điều khiển chính xác của robot tạo nên độ đồng nhất tuyệt đối.

Nội dung bài viết

1 Robot Hàn TIG là gì?
2 Ưu điểm của Robot Hàn TIG
3 So sánh Robot hàn TIG với Robot hàn MIG, hàn Laser
- 3.1 So sánh với Robot hàn MIG/MAG
- 3.2 So sánh với Robot hàn Laser
4 Cấu tạo của robot hàn TIG
5 Nguyên lý hoạt động của robot hàn TIG
6 Ứng dụng của Robot Hàn TIG

Robot Hàn TIG là gì?

Robot hàn TIG là một hệ thống tự động hóa kết hợp giữa một cánh tay robot công nghiệp đa trục và một bộ thiết bị hàn TIG chuyên dụng. Mục tiêu chính của việc hàn TIG bằng robot là khắc phục các hạn chế về tốc độ và sự phụ thuộc vào kỹ năng con người, đồng thời nâng cao độ chính xác và tính đồng nhất của mối hàn.

Với robot hàn TIG, mọi thông số hàn đều được lập trình và kiểm soát tự động. Robot sẽ di chuyển mỏ hàn TIG theo một quỹ đạo được xác định trước, đảm bảo mỗi mối hàn đều đạt được chất lượng và tính chất cơ học như nhau trên hàng loạt sản phẩm.

Ưu điểm của Robot Hàn TIG

Robot hàn TIG mang lại những lợi ích thiết thực:

1. Chất lượng mối hàn đẹp:

– Mối hàn sạch, nhẵn, không bắn tóe, không xỉ, không cần công đoạn làm sạch.

– Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ giúp giảm thiểu biến dạng của chi tiết, duy trì tính chất cơ học của vật liệu gốc và hạn chế nứt.

– Mối hàn TIG robot có cấu trúc tinh thể mịn, đồng nhất, mang lại độ bền cơ học và tính chất vật lý vượt trội.

– Bề mặt mối hàn đẹp, sáng bóng, đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ cao cho các sản phẩm cao cấp.

2. Độ chính xác và đồng nhất vượt trội:

– Robot hàn TIG cho phép kiểm soát chính xác từng thông số của hồ quang và tốc độ di chuyển của mỏ hàn.

=> Giúp tối ưu hóa quá trình hàn cho từng loại vật liệu và độ dày cụ thể.

– Đảm bảo chất lượng đồng đều, tăng tính đồng nhất và độ tin cậy của sản phẩm hàng loạt.

– Giảm thiểu sai sót của con người, giảm tỷ lệ phế phẩm và làm lại.

3. Hàn tốt các vật liệu đặc biệt và mỏng:

– Lý tưởng cho kim loại màu như thép không gỉ (inox), nhôm và các hợp kim nhôm, titan, hợp kim niken, đồng,…

– Hàn vật liệu rất mỏng (dưới 1mm) mà không gây cháy thủng hoặc biến dạng nghiêm trọng.

4. An toàn vượt trội:

– Robot hàn TIG giúp cách ly người lao động khỏi các yếu tố nguy hiểm của quá trình hàn.

– So với hàn MIG/MAG, hàn TIG tạo ra ít khói và hạt kim loại hơn, cải thiện đáng kể chất lượng không khí trong môi trường làm việc.

>>> Xem thêm: Các loại cánh tay robot công nghiệp

So sánh Robot hàn TIG với Robot hàn MIG, hàn Laser

Để hiểu rõ hơn vị trí của robot hàn TIG, VNTECH sẽ so sánh nó với 2 công nghệ hàn robot phổ biến khác: Robot hàn MIG và Robot hàn Laser.

So sánh với Robot hàn MIG/MAG

Robot hàn TIG và Robot hàn MIG là 2 trong số những công nghệ tự động hóa hàn phổ biến nhất hiện nay. Mặc dù cả 2 đều sử dụng khí bảo vệ để bảo vệ vũng chảy, nhưng chúng có những nguyên lý hoạt động, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng lý tưởng khác nhau.

Tiêu chí	Robot Hàn TIG	Robot Hàn MIG/MAG
Nguyên lý	– Sử dụng điện cực tungsten không nóng chảy để tạo hồ quang. – Vật liệu phụ (dây bù) được cấp vào vũng chảy riêng biệt (có thể tự động hoặc không). – Khí trơ bảo vệ (Ar, He).	– Sử dụng dây hàn kim loại nóng chảy liên tục làm điện cực và vật liệu phụ. – Hồ quang được tạo ra giữa dây hàn và vật liệu. – Khí bảo vệ (MIG: Ar/He; MAG: Ar+CO2/O2).
Vật liệu phụ	– Cần dây bù được cấp riêng biệt (có thể tự động).	– Dây hàn nóng chảy tự động cấp liên tục đóng vai trò là vật liệu phụ.
Tốc độ hàn	– Chậm (0.1 – 0.5 mét/phút)	– Nhanh (0.5 – 2 mét/phút)
Độ xuyên sâu	– Trung bình – Cần nhiều lớp hàn cho vật liệu dày.	– Có thể đạt độ xuyên sâu tốt, đặc biệt với chế độ MAG.
Chiều rộng mối hàn	– Rất hẹp và tinh tế. – Mối hàn mảnh, ít vật liệu đắp.	– Mối hàn thường rộng và gồ ghề hơn TIG.
Vùng ảnh hưởng nhiệt	– Rất nhỏ	– Gây biến dạng vật liệu đáng kể hơn TIG.
Chất lượng mối hàn	– Mối hàn cực kỳ sạch, nhẵn. – Không bắn tóe, không xỉ, không khuyết tật, tính thẩm mỹ cao.	– Mối hàn chắc chắn, độ bền cao. – Có thể có bắn tóe, cần làm sạch sau hàn.
Vật liệu hàn phù hợp	– Thép không gỉ (inox), nhôm, titan, đồng, hợp kim niken, vật liệu rất mỏng.	– Thép carbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, nhôm (với MIG). – Phù hợp cho vật liệu trung bình đến dày.
Yêu cầu khe hở phôi	– Yêu cầu lắp ráp và gá phôi chính xác gần như tuyệt đối, ít khả năng bù trừ khe hở.	– Có thể bù trừ khe hở lớn hơn nhờ vật liệu phụ được cấp liên tục.
Khí bảo vệ	– Bắt buộc sử dụng khí trơ 100% (Ar, He). – Lượng tiêu thụ tương đối.	– Bắt buộc sử dụng khí trơ (MIG) hoặc khí hoạt tính (MAG). – Lượng tiêu thụ lớn hơn TIG.
Bắn tóe	– Quá trình hàn sạch sẽ.	– Có bắn tóe và nhiều khói
Chi phí đầu tư	– Cao hơn MIG/MAG.	– Thiết bị tương đối phải chăng hơn TIG.
Chi phí vận hành	– Trung bình đến Cao. – Tiêu hao điện cực tungsten, khí bảo vệ.	– Tiêu hao dây hàn, khí bảo vệ nhiều. – Hiệu quả chi phí tốt cho sản xuất khối lượng lớn.
Hệ thống/Lập trình	– Yêu cầu lập trình viên có kinh nghiệm để kiểm soát các thông số hồ quang và dây bù tinh vi.	– Dễ lập trình và vận hành hơn TIG.
Ứng dụng	– Hàng không vũ trụ, y tế, thực phẩm, dược phẩm, ống dẫn chịu áp lực cao, sản xuất thiết bị bán dẫn, sản phẩm nghệ thuật cao cấp.	– Ngành ô tô, kết cấu thép, sản xuất máy móc công nghiệp, đóng tàu, sản xuất đồ gia dụng.

>>> Xem thêm: Phân biệt & so sánh hàn TIG và hàn MIG chi tiết

So sánh với Robot hàn Laser

Robot hàn TIG và robot hàn Laser là 2 giải pháp tiên tiến, mỗi loại mang đến những ưu điểm và phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Mặc dù cả hai đều cung cấp độ chính xác và khả năng tự động hóa vượt trội so với hàn thủ công, nhưng nguyên lý hoạt động và hiệu suất của chúng lại có những khác biệt đáng kể.

Tiêu chí	Robot Hàn TIG	Robot Hàn Laser
Nguyên lý	– Sử dụng điện cực tungsten không nóng chảy để tạo hồ quang. – Vật liệu phụ được cấp vào vũng chảy riêng biệt. – Khí trơ bảo vệ (Ar, He).	– Sử dụng chùm tia laser tập trung cao độ để nung chảy và kết nối vật liệu. – Năng lượng laser được hội tụ vào một điểm cực nhỏ.
Vật liệu phụ	– Cần dây bù được cấp riêng biệt (có thể tự động).	– Không cần vật liệu phụ. – Có thể thêm dây bù trong một số ứng dụng đặc biệt để cải thiện tính chất mối hàn hoặc bù khe hở.
Tốc độ hàn	– Chậm (0.1 – 0.5 mét/phút)	– Rất nhanh (1 đến vài chục mét/phút)
Độ xuyên sâu	– Trung bình – Cần nhiều lớp hàn cho vật liệu dày.	– Rất sâu
Chiều rộng mối hàn	– Rất hẹp và tinh tế. – Mối hàn mảnh, ít vật liệu đắp.	– Cực kỳ hẹp, giảm thiểu biến dạng vật liệu.
Vùng ảnh hưởng nhiệt	– Rất nhỏ	– Gần như không đáng kể.
Chất lượng mối hàn	– Mối hàn cực kỳ sạch, nhẵn. – Không bắn tóe, không xỉ, không khuyết tật, tính thẩm mỹ cao.	– Mối hàn mịn, sạch, không có khuyết tật bên trong. – Độ bền cơ học và tính thẩm mỹ cao.
Vật liệu hàn	– Thép không gỉ (inox), nhôm, titan, đồng, hợp kim niken, vật liệu rất mỏng.	– Thép carbon, inox, nhôm, đồng, titan và các hợp kim đặc biệt. – Có khả năng xử lý vật liệu mỏng đến dày.
Yêu cầu khe hở phôi	– Yêu cầu lắp ráp và gá phôi chính xác gần như tuyệt đối, ít khả năng bù trừ khe hở.	– Yêu cầu lắp ráp chính xác tuyệt đối, không chấp nhận khe hở lớn, vì chùm tia laser rất nhỏ.
Khí bảo vệ	– Bắt buộc sử dụng khí trơ 100% (Ar, He). – Lượng tiêu thụ tương đối.	– Cần thiết để bảo vệ vũng chảy khỏi oxy hóa và hỗ trợ thoát khí trong quá trình hàn. – Lượng tiêu thụ tương đối.
Bắn tóe	– Quá trình hàn sạch sẽ.	– Quá trình hàn sạch sẽ.
Chi phí đầu tư	– Cao hơn MIG/MAG.	– Rất cao.
Chi phí vận hành	– Trung bình đến Cao. – Tiêu hao điện cực tungsten, khí bảo vệ.	– Tiêu hao điện năng và khí bảo vệ vừa phải. – Ít vật liệu phụ. – Tốc độ nhanh giúp giảm chi phí nhân công đáng kể.
Hệ thống/Lập trình	– Yêu cầu lập trình viên có kinh nghiệm để kiểm soát các thông số hồ quang và dây bù tinh vi.	– Yêu cầu chuyên gia để cài đặt, tối ưu hóa các thông số laser và quỹ đạo di chuyển phức tạp.
Ứng dụng	– Hàng không vũ trụ, y tế, thực phẩm, dược phẩm, ống dẫn chịu áp lực cao, sản xuất thiết bị bán dẫn, sản phẩm nghệ thuật cao cấp.	– Ngành ô tô (thân xe, khung gầm, pin xe điện), hàng không vũ trụ (chi tiết mỏng, hợp kim đặc biệt), điện tử (vi mạch, cảm biến), thiết bị y tế (cấy ghép), gia công kim loại tấm tốc độ cao.

Kết luận:

Robot hàn TIG là một giải pháp tự động hóa mang lại chất lượng mối hàn vượt trội và độ chính xác cao. Mặc dù có tốc độ chậm hơn so với hàn MIG/MAG và Laser, nhưng khả năng kiểm soát hồ quang hoàn hảo, mối hàn cực kỳ sạch và khả năng xử lý các vật liệu mỏng đã khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho những ứng dụng cần chất lượng cao.

Cấu tạo của robot hàn TIG

1/ Cánh tay robot công nghiệp: Thường là loại robot khớp nối (articulated robot) với 6 trục để mang lại sự linh hoạt tối đa.

– Cho phép mỏ hàn TIG tiếp cận mọi vị trí và góc độ cần thiết trên chi tiết.

– Khả năng chịu tải của robot phải phù hợp với trọng lượng của mỏ hàn và các thiết bị phụ trợ (như bộ cấp dây bù).

– Đặc biệt, độ chính xác và độ lặp lại của robot là yếu tố sống còn đối với hàn TIG, vì mối hàn rất nhạy cảm với sự dịch chuyển nhỏ.

>>> Xem các cánh tay robot tự động:

2/ Thiết bị hàn TIG chuyên dụng:

– Nguồn hàn TIG: Cung cấp dòng điện ổn định cho hồ quang.

– Mỏ hàn TIG: Được gắn vào đầu cuối của cánh tay robot.

– Bộ cấp dây bù tự động (Tùy chọn): Bộ này sẽ cấp dây hàn vào vũng chảy một cách chính xác theo tốc độ đã lập trình.

3/ Hệ thống cung cấp khí bảo vệ:

– Bao gồm bình khí trơ (Argon, Helium hoặc hỗn hợp), van giảm áp và đồng hồ đo lưu lượng để đảm bảo khí được cấp liên tục, ổn định.

4/ Hệ thống làm mát mỏ hàn:

– Mỏ hàn thường được làm mát bằng nước để duy trì nhiệt độ ổn định.

– Kéo dài tuổi thọ của điện cực tungsten và các bộ phận khác của mỏ hàn, đảm bảo chất lượng mối hàn ổn định.

5/ Hệ thống gá phôi: Dùng để cố định chi tiết cần hàn một cách cực kỳ chính xác.

6/ Hệ thống an toàn:

– Bao gồm các hàng rào bảo vệ vật lý, cảm biến an toàn, nút dừng khẩn cấp (E-stop) trên teach pendant và bộ điều khiển, cùng các khóa liên động,…

7/ Tùy chọn bổ sung:

– Hệ thống theo dõi đường hàn: Sử dụng cảm biến để phát hiện vị trí chính xác của đường hàn và điều chỉnh quỹ đạo của robot trong thời gian thực.

– Hệ thống thị giác máy: Dùng để nhận diện vị trí và hình dạng của phôi trước khi hàn, kiểm tra lỗi lắp ráp, hoặc thậm chí kiểm tra chất lượng mối hàn sau khi hoàn thành.

– Hệ thống khởi tạo hồ quang không tiếp xúc: Giúp khởi tạo hồ quang mà không cần chạm điện cực vào vật liệu, bảo vệ điện cực tungsten và giảm nguy cơ nhiễm bẩn mối hàn.

Nguyên lý hoạt động của robot hàn TIG

Quá trình hàn bằng robot hàn TIG là một chuỗi các bước được tự động hóa cao, đòi hỏi sự phối hợp chính xác của tất cả các thành phần:

1/ Lập trình quỹ đạo hàn:

– Kỹ sư sử dụng phần mềm lập trình offline để xác định chính xác đường hàn.

+ Xác các điểm bắt đầu, điểm kết thúc, các điểm trung gian và hình dạng của đường hàn cần đi qua.

– Thiết lập tất cả các thông số hồ quang một cách chi tiết và chính xác cho từng đoạn hàn.

2/ Định vị và gá phôi:

– Chi tiết cần hàn được đặt và cố định chính xác trên bàn làm việc hoặc hệ thống gá kẹp chuyên dụng.

3/ Chu trình hàn tự động:

– Di chuyển đến vị trí: Cánh tay robot sẽ tự động di chuyển mỏ hàn TIG đến điểm bắt đầu.

– Hệ thống sẽ tự động kích hoạt cấp khí bảo vệ để bao phủ khu vực hàn.

+ Ngay sau đó, hồ quang điện được tạo ra giữa điện cực tungsten và vật liệu hàn.

– Nếu chương trình yêu cầu, bộ cấp dây bù tự động sẽ bắt đầu cấp dây hàn vào vũng chảy với tốc độ được kiểm soát chính xác.

– Robot tiếp tục di chuyển mỏ hàn theo quỹ đạo đã lập trình với tốc độ không đổi.

+ Bộ điều khiển liên tục theo dõi, điều chỉnh dòng điện, điện áp và các thông số khác.

– Kết thúc hàn:

+ Khi robot hoàn thành đường hàn, nguồn hàn sẽ ngắt, hồ quang tắt và khí bảo vệ ngừng cấp.

+ Robot sau đó di chuyển mỏ hàn đến vị trí an toàn hoặc chuẩn bị cho chu trình hàn tiếp theo.

Ứng dụng của Robot Hàn TIG

Nhờ những ưu điểm vượt trội về chất lượng và độ chính xác, robot hàn TIG được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp:

– Ngành hàng không vũ trụ: Đây là một trong những ứng dụng quan trọng nhất.

+ Hàn các chi tiết làm từ hợp kim nhôm, titan, thép không gỉ và các hợp kim chịu nhiệt.

+ Mối hàn phải đạt độ tin cậy tuyệt đối, không có khuyết tật để đảm bảo an toàn bay.

– Ngành y tế:

+ Trong sản xuất dụng cụ phẫu thuật, thiết bị cấy ghép như: máy tạo nhịp tim, stent,…

– Ngành thực phẩm và dược phẩm:

+ Hàn các đường ống dẫn, bồn chứa và các thiết bị chế biến làm từ thép không gỉ.

– Ngành công nghiệp hạt nhân và dầu khí:

+ Hàn các đường ống, bình áp lực và các cấu kiện chịu áp suất cao, nhiệt độ khắc nghiệt và môi trường ăn mòn.

– Sản xuất thiết bị bán dẫn và điện tử:

+ Hàn các chi tiết nhỏ, tinh vi trong môi trường sạch,…

– Sản xuất các sản phẩm nghệ thuật, trang trí cao cấp.

>>> Xem thêm: 10 ứng dụng cánh tay robot trong công nghiệp

Việc lựa chọn công nghệ hàn robot (TIG, MIG/MAG hay Laser) phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng về vật liệu, độ dày, tốc độ sản xuất, chất lượng mối hàn và ngân sách đầu tư. Robot hàn TIG sẽ tiếp tục đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra các sản phẩm chất lượng cao, phục vụ những lĩnh vực tiên tiến nhất của nền kinh tế toàn cầu.

Liên hệ ngay với VNTECH để được tư vấn chi tiết về giải pháp tự động phù hợp nhất với doanh nghiệp của bạn.

VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.