Một chiếc xe hoàn thiện có hàng ngàn mối nối, bao gồm đinh, vít, móc sắt và các mối hàn. Để liên kết các bộ phận khác nhau của xe thì cần có những mối nối này, ví dụ như nắp ca-bô. Thế nhưng đinh vít lại tốn kém và không đủ chắc chắn cho mối nối. Mặt khác, các mối hàn cần vật liệu gia công có độ mỏng để tạo mối liên kết chặt. Cùng với xu hướng của ngành công nghiệp sản xuất ô tô là sử dụng nguyên liệu – thép mỏng, nhằm cho ra đời những chiếc xe trọng lượng nhẹ và giảm chi phí sản xuất. Ngày càng nhiều các nhà sản xuất ô tô chọn mẫu thiết kế xe điện vì loại này sử dụng kết hợp vật liệu thép và nhôm.
Robot hàn FSW có cảm biến nhiệt
Đối với phương pháp hàn truyền thống thì không thể tạo mối hàn giữa các vật liệu khác nhau. Với công nghệ hàn ma sát xoay – FSW (friction stir welding), lại có thể thực hiện điều này rất tốt. Nhiệt độ hàn luôn giữ sao cho thấp hơn nhiệt độ nóng chảy, có nghĩa vật liệu hàn sẽ không bị biến dạng, mặt khác lại giúp mối nối chắc chắn hơn.
Trong hàn FSW, khi đặt một xy lanh quay trên vật liệu hàn, tại vị trí sinh nhiệt do ma sát sẽ hình thành mối hàn chất lượng cao, mà không cần làm nóng chảy vật liệu.
Một vấn đề được đặt ra là với phương pháp hàn FSW, khi nhiệt độ tăng quá mức, làm vật liệu nóng chảy, dẫn đến thiết bị hàn xuyên thủng tấm vật liệu. Do đó để tạo mối hàn tốt, cần sử dụng robot FSW cho thao tác hàn và cả kiểm soát nhiệt độ do ma sát.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học West, Trollhättan, Thụy Điển đã phát minh một công cụ hàn có cảm biến nhiệt độ. Nhiệt độ được đo liên tục, nếu phát hiện nhiệt tăng quá mức, sẽ được điều chỉnh bởi lực và thiết bị xoay. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một con robot để thực hiện thao tác hàn và đạt mối hàn chất lượng tốt.
Jeroen De Backer chia sẻ: “Nhờ vào thiết bị kiểm soát nhiệt độ đã giúp tăng chất lượng mối hàn và tăng năng suất làm việc của hệ thống robot. Robot hàn với độ chính xác cao kết hợp thiết bị kiểm soát nhiệt độ, chỉ cần vài giờ hàn đã có thể hoàn thiện sản phẩm, trong khi nếu thực hiện bằng tay thì phải mất một tuần”.
Với sự hỗ trợ của robot và thiết bị đo nhiệt độ, nhà nghiên cứu có thể hàn tốt khớp ba chiều. Điều này cho phép thực hiện các mối nối nhỏ và phức tạp với bề mặt cong. Hơn thế, tiêu hao năng lượng của phương pháp FSW thấp hơn so với phương pháp hàn thông thường.
Cuộc nghiên cứu tại Đại học West là bước khởi đầu cho sự hợp tác giữa Volvo Aero, SAAB Automobile và Công ty thiết bị hàn ESAB. Jeroen De Backer giải thích thêm: “Các nhà sản xuất xe ô tô mong muốn giảm tổng trọng lượng xe điện và lắp đặt bộ pin cồng kềnh sao cho hợp lý, đó là điều quan trọng. Bộ pin bao gồm nhiều kim loại khác nhau, điển hình là nhôm và đồng. FSW cho phép liên kết các chất liệu khác nhau, nên có thể ứng dụng để hàn bộ pin vào phần thân của xe (chassis) và biến nó thành một phần của cấu trúc chịu lực.
(Theo Science Daily)
