Hàn tự động vỏ tàu trong không gian đa chiều

Lần đầu tiên ở Việt Nam, Viện nghiên cứu cơ khí (Bộ Công nghiệp) đã nghiên cứu thành công và làm chủ công nghệ hàn tự động trong không gian đa chiều có điều khiển theo chương trình số phục vụ hàn vỏ tàu. Thành công này đã góp phần nâng cao năng suất, chất lượng hàn vỏ tàu và hiện đại hoá khâu hàn ngành đóng tàu Việt Nam.

Bằng công nghệ dò đường hàn tự động có gắn đầu dò camera laser, các mối hàn, mối nối phức tạp trong không gian đa chiều, mối hàn đường cong, hàn thẳng đứng trên vỏ và thân tàu sẽ được định vị chính xác. Việc này từ trước tới nay trong các Nhà máy đóng tàu Việt Nam vẫn phải thực hiện thủ công, tốn nhân công lao động.

Trong các ngành công nghiệp quan trọng sử dụng công nghệ cao, cơ khí chế tạo và trong các nhà máy đóng tàu, việc sử dụng công nghệ hàn, cắt tự động trên mặt bằng đã được triển khai ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, hàn tự động trên không gian thẳng đứng đa chiều với những đường cong, mối nối phức tạp vẫn còn là vấn đề hạn chế và khó khăn không chỉ với ngành đóng tàu trong nước mà cả thế giới. Việc dò đường hàn bằng đầu dò gắn camera laser để có thể định vị chính xác vị trí hàn mới chủ yếu được triển khai ứng dụng mạnh mẽ trong ngành công nghiệp sản xuất ô-tô, hàn các đường thẳng vỏ tàu ở các nước công nghiệp phát triển như Canada, Nhật Bản, Thuỷ Điển...

Theo TS Hoàng Văn Châu - Giám đốc Phòng thí nghiệm trọng điểm hàn và xử lý bề mặt - Viện nghiên cứu cơ khí, năng lực ngành đóng tàu Việt Nam đã có thể đóng được những tàu biển trọng tải lớn tới hàng trăm nghìn tấn. Việc hàn ở mặt bằng không mấy phức tạp nhưng với những mối hàn, mối nối dài theo phương thẳng đứng, kết cấu phức tạp thì còn là một thách thức lớn. Bằng công nghệ này, đầu dò laser sẽ xác định các mối hàn, mối nối thông qua bộ vi xử lý và phần mềm điều khiển xác định chế độ hàn và cung cấp chính xác dòng hàn, điện áp hàn, tốc độ hàn và tốc độ cấp dây hàn để các mối hàn, mối nối bảo đảm chất lượng theo tiêu chuẩn của đăng kiểm tàu thuỷ.

Không chỉ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ vi xử lý hệ thống điều khiển tự động trong quá trình hàn, hàn tự động đòi hỏi phải có đồ gá tự động hoá áp dụng cho các vị trí hàn khác nhau trong không gian đa chiều. Điều này sẽ góp phần quyết định công nghệ hàn tự động có thể thực hiện được những mối nối phức tạp.

TS Châu cho rằng đây được coi khâu quan trọng trong ngành đóng tàu, nhất là trong lắp ghép tổng đoạn khi đóng những tàu lớn bởi việc đóng tàu sẽ được chia ra từng phân đoạn trong nhà máy và tiến hành hàn, nối, lắp ghép sau cùng.

Hàn tự động mà đặc biệt là hàn nối những đường phức tạp, thẳng đứng không chỉ tăng 3-4 lần hiệu suất so với hàn hồ quang tay, nâng cao chất lượng mối hàn mà sẽ giải phóng lượng lớn sức lao động, giảm thiểu độc hại. Cùng với việc hiện đại hoá, chủ động hơn trong sản xuất, hàn tự động trong không gian đa chiều sẽ góp phần dần nội địa hoá trong lĩnh vực công nghệ cao, hàn chế chi phí nhập khẩu công nghệ, thiết bị. Hiện tại, chi phí giá thành đầu tư cho công nghệ này khoảng 150- 180.000 USD thấp hơn so vấn giá thành nhập ngoại. Tuy nhiên, hàn bằng công nghệ tự động với đầu dò định vị laser sẽ có những hạn chế đòi hỏi khâu lắp ráp các mối hàn, mối nối phải nghiêm ngặt hơn, chính xác hơn hàn thủ công với yêu cầu dung sai cho phép không quá (±2 mm).

Công nghệ đã được ứng dụng thử nghiệm vào thực hiện hàn, mối nối không gian phức tạp trong đóng mới tàu thuỷ 4.000 tấn của Nhà máy đóng tàu Sông Cấm - Hải Phòng. Quy trình công nghệ và các thiết bị đã đuốc Công ty đóng tàu Sông Cấm, Phà Rừng và một số cơ sở đóng tàu Việt Nam chấp nhận. Nhưng để có thể trở thành một sản phẩm thương mại ứng dụng triển khai rộng trong sản xuất. Theo TS Châu, cần phải cải tiến thiết bị cơ cấu chấp hành từ lấy tín hiệu laser đến xử lý hàn và vấn đề kết nối tích hợp hệ thống điện tử, vi mạch điều khiển cho phù hợp.

Ngành đóng tàu Việt Nam đã và đang phát triển lớn mạnh, hợp đồng đóng được những loại tàu có trọng tải lớn hàn trăm ngàn tấn đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và khu vực. Để hiện đại hoá ngành đóng tàu hơn nữa, trong tương lai, việc ứng dụng công nghệ hàn tự động đầu dò laser để thực hiện những mối hàn nối phúc tạp sẽ là một công việc rất quan trọng và cấp thiết.