Giải thích chi tiết: Định mức vật liệu hàn, khí, thời gian và chi phí

Bài toán dùng để làm gì

Phòng kế hoạch và mua hàng cần biết một sản phẩm hàn tốn bao nhiêu kg dây, bao nhiêu lít khí, bao nhiêu giờ robot và bao nhiêu tiền. Sheet tính định mức tiêu hao từ kích thước mối hàn và chiều dài đường hàn, dùng cho BOM, báo giá và theo dõi chi phí.

Hình dung đơn giản

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị · 0.6 khối lượng riêng · 0.12 năng suất

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệu	Ý nghĩa	Đơn vị	Lấy số liệu ở đâu
jt	Loại mối hàn: hàn góc / giáp mối vát V / giáp mối không vát	–	Bản vẽ, ký hiệu hàn ISO 2553
z	Cạnh mối hàn góc (chiều cao chân), a ≈ 0,7·z	mm	Bản vẽ
t, α, b	Chiều dày, góc vát, khe hở chân của mối giáp	mm, °, mm	Bản vẽ, WPS
rf	Hệ số phần lồi + hao hụt	–	1,1–1,2 (hướng dẫn định mức của ESAB/Lincoln, AWS)
L	Tổng chiều dài đường hàn của sản phẩm/lô	m	Bản vẽ, CAD
ed, DR	Hiệu suất đắp; năng suất đắp	–, kg/h	Từ GC08 hoặc catalogue dây
OF	Hệ số vận hành: thời gian có hồ quang / tổng thời gian	–	Đo thực tế từ dữ liệu robot; robot 0,6–0,8, thủ công 0,25–0,4
gas	Lưu lượng khí bảo vệ	L/ph	WPS, thường 12–18
pw, pg, pl	Giá dây, giá khí, chi phí giờ máy + nhân công	đ/kg, đ/L, đ/h	Phòng mua hàng, kế toán giá thành

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Tiết diện mối hàn

Mối góc là tam giác vuông cạnh z; mối giáp vát V gồm phần chữ V và phần khe hở. Nhân hệ số phần lồi.

Góc: A = z²/2 · V: A = t²·tan(α/2) + b·t · I: A = b·t ; × rf

Bước 2. Khối lượng kim loại đắp

Thể tích × khối lượng riêng thép 7,85 g/cm³.

m = A·L·ρ

Bước 3. Dây hàn tiêu hao

Một phần dây bị bắn tóe, không vào mối hàn.

mw = m/ed

Bước 4. Thời gian hồ quang và thời gian làm việc

Khối lượng đắp chia năng suất đắp ra thời gian phát hồ quang; chia tiếp hệ số vận hành ra thời gian thực.

ta = m/DR ; tt = ta/OF

Bước 5. Khí bảo vệ

Khí chỉ chảy khi có hồ quang.

V = gas·ta·60

Bước 6. Chi phí

Cộng tiền dây, tiền khí, tiền giờ máy + nhân công; chia chiều dài ra chi phí mỗi mét.

cost = mw·pw + V·pg + tt·pl ; cpm = cost/L

Hình SX01.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị	Ghi chú / nguồn
1	Loại mối hàn	jt	Hàn góc (cạnh z)
2	Cạnh mối hàn góc z	z	6	mm	a ≈ 0,7·z
3	Chiều dày tấm (mối giáp)	t	10	mm
4	Góc vát V	α	60	°
5	Khe hở chân	b	2	mm
6	Hệ số phần lồi + hao hụt	rf	1,15		1,1–1,2
7	Tổng chiều dài đường hàn	L	50	m
8	Hiệu suất đắp	ed	0,95		Dây đặc 0,93–0,97
9	Năng suất đắp	DR	3,5	kg/h	Lấy từ sheet chế độ hàn
10	Hệ số vận hành (hồ quang / tổng thời gian)	OF	60 %		Robot 0,6–0,8 · thủ công 0,25–0,4
11	Lưu lượng khí bảo vệ	gas	15	L/ph
12	Giá dây hàn	pw	35 000	đ/kg
13	Giá khí	pg	50	đ/L
14	Chi phí giờ máy + nhân công	pl	250 000	đ/h

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Kết quả	Đơn vị	Công thức / cách tính
15	Tiết diện mối hàn	A	20,7	mm²	Góc: z²/2 · V: t²·tan(α/2) + b·t · I: b·t ; × hệ số phần lồi
16	KHỐI LƯỢNG KIM LOẠI ĐẮP	m	8,12	kg	m = A·L·ρ
17	DÂY HÀN TIÊU HAO	mw	8,55	kg
18	Thời gian hồ quang	ta	2,32	h
19	THỜI GIAN LÀM VIỆC	tt	3,87	h	t = t hồ quang / hệ số vận hành
20	Khí bảo vệ	V	2 089	L
21	CHI PHÍ HÀN	cost	1 371 026	đ
22	Chi phí trên 1 m đường hàn	cpm	27 421	đ/m

Áp dụng thực tế và lưu ý

Mối hàn góc lớn hơn bản vẽ chỉ 1 mm (z 6 → 7) đã tốn thêm khoảng 36 % dây: kiểm soát kích thước mối hàn là cách giảm chi phí nhanh nhất.
So định mức với lượng dây xuất kho thực tế hằng tháng; chênh lệch lớn là dấu hiệu hàn quá cỡ, bắn tóe nhiều hoặc hàn sửa.
Kết quả dùng cho báo giá, BOM và tính giá thành; theo ISO 9001 điều 8.1, định mức phải được phê duyệt và cập nhật khi đổi quy trình.