Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho thiết bị rửa các chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm

+ Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm.+ Xác định thông số khoảng cách tác động tối ưu từ biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa khi rửa chi tiết máy. + Xác định được chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm.

1 MỞ ĐẦU Sự cấp thiết của vấn đề nghiên cứu: Ngày nay trong các ngành cơ khí, trong lĩnh vực cơ giới hóa nông lâm nghiệp, trong lĩnh vực quốc phòng, dân dụng… các thiết bị làm sạch có vai trò quan trọng. Các phương pháp làm sạch cổ điển như sử dụng tay kết hợp các loại dung dịch không đảm bảo độ sạch của các chi tiết cần làm sạch do môi trường làm việc quá độc hại, con người luôn tiếp xúc trực tiếp với hóa chất do đó sức khỏe không đảm bảo theo thời gian, đặc biệt đối với chi tiết có kết cấu phức tạp, có độ bám dính tạp chất cao thì phương pháp làm sạch này khó đảm bảo. Làm sạch bằng phương pháp điện phân ứng dụng trong lĩnh vực xi mạ thì năng lượng tiêu hao khá lớn, bề mặt chi tiết sẽ không còn nguyên vẹn khi thời gian rửa cao (do sự ăn mòn trong quá trình điện phân). Thống kê cho thấy các phương pháp tẩy rửa thông thường độ bẩn trên bề mặt chi tiết còn 70%. Rửa bằng phương pháp rung độ bẩn trên bề mặt chi tiết còn 50%. Khi rửa chi tiết bằng tay độ bẩn trên bề mặt chi tiết còn 20%. Trong phương pháp tẩy rửa bằng sóng siêu âm độ bẩn chỉ còn lại dưới 5%. Với xu hướng sử dụng những công nghệ giảm tiêu hao năng lượng, không gây ô nhiễm môi trường, không gây ra tác động độc hại đến sức khoẻ con người như hiện nay, các thiết bị tẩy rửa sử dụng sóng siêu âm là lựa chọn hàng đầu trong lĩnh vực làm sạch ở các ngành công nghiệp. Việc sử dụng năng lượng sóng siêu âm sẽ mang lại hiệu quả tẩy rửa vượt trội hơn so với các dung dịch tẩy rửa trước đây đặc biệt đối với các vật thể có hình dạng phức tạp. Kỹ thuật tẩy rửa dùng sóng siêu âm ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu về công nghệ làm sạch được áp dụng rộng rãi trong các thiết bị tẩy rửa với hiệu quả cao, tốc độ nhanh mà các phương pháp khác không đáp ứng được. 2 Hình a. Ví dụ rửa đai ốc bằng siêu âm. Đối với các chi tiết cơ khí sau khi gia công, các chi tiết máy của các động cơ đốt trong và các thiết bị cơ khí khi tháo ra để kiểm tra sửa chữa sẽ không tránh khỏi việc bị các chất bám dính như dầu mỡ, chất bẩn…. thì công đoạn rửa sạch là một công đoạn vô cùng quan trọng. Đối với các chi tiết phức tạp về hình dáng cũng như kết cấu (có nhiều lỗ, rãnh…) (hình b) việc tấy rửa vô cùng khó khăn nếu sử dụng các phương pháp tẩy rửa truyền thống. Sử dụng phương pháp sóng siêu âm để rửa làm sạch bề mặt các chi tiết không chỉ đảm bảo độ sạch yêu cầu mà còn đảm bảo an toàn cho chi tiết. Hình c trình bày độ sạch khi rửa bằng phương pháp siêu âm cho chi tiết bám đầy bụi than. 3 Hình b. Các chi tiết cần rửa có các hình dạng phức tạp. Hình c. Hình ảnh của chi tiết bám bụi than trước và sau khi rửa Trên cơ sở nổi trội về công nghệ làm sạch của sóng siêu âm và để triển khai ứng dụng công nghệ mới này ngày càng phổ biến và hiệu quả đã thôi thúc, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho thiết bị rửa các chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm ”. 4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: + Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm. + Xác định thông số khoảng cách tác động tối ưu từ biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa khi rửa chi tiết máy. + Xác định được chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm. 5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng luận về làm sạch bằng sóng siêu âm 1.1.1. Tổng luận các công trình nghiên cứu về làm sạch bằng sóng siêu âm ở trong nước Ở Việt Nam hiện nay thì đa số nhập máy rửa siêu âm của các hãng Elma- Đức, Telsonic AG -Thụy Sỹ …. Năm 2013 Công ty TNHH GARAN đã đưa ra thị trường sản phẩm “bể rửa siêu âm KS-1018”. Hình 1.1. Bể rửa siêu âm KS-1018 của Công ty TNHH GARAN Các máy rửa này chủ yếu dùng để rửa rau quả, bát đĩa ấm chén… Ngày 12 tháng 07 năm 2013 CNC-VINA đã sản xuất máy rửa siêu âm số 2 và bàn giao cho Công ty TNHH Denso Việt Nam. Hình 1.2. Máy rửa siêu âm số 2 được sản xuất từ CNC-VINA. 6 Nhìn chung máy rửa siêu âm này chỉ thích hợp trong sản xuất dây chuyền công nghiệp, còn trong lĩnh vực đa dạng thì chưa phù hợp. 1.1.2. Tổng luận các công trình nghiên cứu về làm sạch bằng sóng siêu âm ở ngoài nước Ở các nước tiên tiến trên thế giới công nghệ làm sạch bằng sóng siêu âm được ứng dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực. 1.1.2.1.Tình hình nghiên cứu về làm sạch bằng sóng siêu âm ở ngoài nước Sử dụng sóng siêu âm để làm sạch đã được nghiên cứu và trở thành sản phẩm thương mại hóa. Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hệ thống máy rửa bằng siêu âm. Hình 1.3 giới thiệu dây chuyền rửa bằng sóng siêu âm của hãng OMEGASONIC, hình 1.4 giới thiệu các máy rửa siêu âm của hãng Telsonic AG – Thụy Sỹ và hình 1.5 giới thiệu Module máy rửa của SONOREK TECHNIK. Hình 1.3. Dây chuyền rửa bằng sóng siêu âm của hãng OMEGASONIC. 7 Hình 1.5. Module máy rửa của SONOREK TECHNIK. Hình 1.4. Các máy rửa siêu âm của hãng Telsonic AG – Thụy Sỹ. 8 1.1.2.2. Các yếu tố chính của quá trình rửa bằng sóng siêu âm Các yếu tố chính của quá trình rửa bằng sóng siêu âm trình bày như hình 1.6 Hình 1.6. Các yếu tố chính của quá trình rửa bằng sóng siêu âm. 1.1.2.3. Các bộ phận của hệ thống rửa bằng sóng siêu âm của Sonorek Technik Các bộ phận của hệ thống rửa bằng sóng siêu âm của Sonorek Technik trình bày như bảng sau: Sóng siêu âm Nhiệt độ Thời gian rửa Hóa chất 9 RM 40 UH Bồn rửa: Làm bằng các tấm thép không gỉ, độ dày 2 mm, được hàn lại với nhau. Có rãnh tràn nước thải và đường xả nước thải. Tích hợp bộ phát sóng siêu âm. Mặt trong bồn có góc vuông. ZM 112 UHL Bồn rửa: Cấu tạo như trên. Bộ phát sóng siêu âm nằm bên ngoài. MB Thiết bị nâng và tạo dao động: Di chuyển rổ từ bể này qua bể khác kết hợp di chuyển lên xuống theo chiều thẳng đứng. Khung đỡ: Có thể đặt thêm thiết bị tạo dao động Bộ lọc: Được kết nối với các bồn rửa siêu âm. Các thành phần bị loại bỏ được giữ lại bởi bộ lọc. Điều này kéo dài việc sử dụng các dung dịch rửa trong khi khả năng làm sạch của nó vẫn không thay đổi. 10 Bộ tách dầu: Được kết nối với các bể làm sạch siêu âm, nếu thành phần chất bẩn có dầu hoặc mỡ sẽ được làm sạch. Các chất bản tích lũy nổi trên bề mặt được dẫn qua các rãnh tràn vào bộ tách dầu và phân tách bằng các phương thức của lực hấp dẫn. Xử lý nước: Được kết nối với bồn rửa để loại bỏ các vết nước còn đọng lại trên sản phẩm đã rửa. Bồn sấy: Các bộ phận sau khi rửa sạch được sấy khô để nhanh chóng loại bỏ hơi ẩm còn lại. Rổ đựng sản phẩm: Bảo vệ sản phẩm rửa và tránh va đập với bồn rửa. Nắp đậy: Bảo vệ dung dich rửa không bị nhiễm bẩn. [...]... và thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm + Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thiết bị và công nghệ rửa sử dụng sóng siêu âm để làm sạch bề mặt chi tiết máy 2.3 Nội dung nghiên cứu 1) Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm 2) Nghiên cứu lý thuyết xác định ảnh hưởng của thông số khoảng cách tác động từ biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa và thời gian rửa khi rửa chi tiết. .. làm cơ sở cho các ứng dụng và nghiên cứu khoa học 2.1.2 Mục tiêu cụ thể + Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm + Xác định thông số khoảng cách tác động tối ưu từ biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa khi rửa chi tiết máy + Xác định được chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm 2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu: Công... tẩy rửa: NaOH 100 g/l, NaF 50g/l + Nhiệt độ dung dịch rửa: Theo phân tích tổng quan và kết quả nghiên cứu ở nội dung 1 và 2 được cố định 600 C 2.5.2.2 Các thông số nghiên cứu a) Các thông số nghiên cứu đầu ra Từ mục tiêu nghiên cứu, thông số nghiên cứu đầu ra đặc trưng cho chất lượng rửa chi tiết máy (bu lông) là độ sạch chi tiết máy sau khi rửa B b) Các thông số nghiên cứu đầu vào Từ kết quả nghiên cứu. .. gian rửa khi rửa chi tiết máy 3) Nghiên cứu xây dựng mô hình thống kê thực nghiệm để kiểm chứng và xác định thông số tối ưu 4) Mô phỏng hoạt động của thiết bị rửa bằng sóng siêu âm trên các phần 25 mềm chuyên dùng 2.4 Cách tiếp cận + Kế thừa các thành tựu nghiên cứu trong và ngòai nước về công nghệ và thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm để làm sạch bề mặt chi tiết máy + Nghiên cứu đối tượng bằng phương... giây + Đo độ sạch chi tiết: Sử dụng thiết bị phóng đại đo độ màu theo thang điểm 100 (hình 2.6) để kiểm tra độ sạch chi tiết Hình 2.6 Thiết bị phóng đại quan sát kiểm tra độ sạch của chi tiết mẫu trước và sau khi rửa 30 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm 3.1.1 Qui trình rửa bằng sóng siêu âm Qui trình rửa bằng sóng siêu âm trình bày như... siêu âm của thiết bị rửa được đặt trong tủ điều khiển (hình 1.19) Hình 1.18 Bộ phận phát siêu âm (Ultrasonic Generator) 23 Hình 1.19 Bộ phát siêu âm của thiết bị rửa được đặt trong tủ điều khiển 24 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1 Mục tiêu tổng quát Bước đầu nghiên cứu công nghệ và thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm. .. 1850F tới 1900F 1.2.2.4 Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng trình bày như bảng 1.1 Bảng 1.1 Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng Nhiệt độ Kim loại cần (%) (0C) làm sạch 30 50 Thép Dung dịch rửa Thành phần Na3PO4 Ứng dụng Rửa các chi tiết rất bẩn Thủy tinh 20 lỏng Na3PO4 30 Thủy tinh 20 50 Thép Rửa các chi tiết rất bẩn 50 Thép lỏng Rửa các chi tiết rất bẩn Na3PO4 5 Na2CO3... nhằm phủ lên bề mặt chi tiết một lớp hóa chất bảo vệ chống lại sự tác động của môi trường xung quanh Cuối cùng chi tiết sẽ đuợc đưa qua thùng sấy Ở công đoạn này chi tiết sau khi phun hóa chất sẽ được sấy khô và được đưa ra ngoài 3.1.2 Cấu tạo của thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm Thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm trình bày như hình 3.1 và 3.2 Thiết bị rửa bằng sóng siêu âm gồm có các bộ phận sau: Tủ điều... sứ, nhựa… Việc sử dụng sóng siêu âm để tẩy rửa ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với các phương pháp tẩy rửa truyền thống sử dụng sóng siêu âm để tẩy rửa có thể rửa những chi tiết phức tạp, những chi tiết nhỏ mà các phương pháp truyền thống rửa rất khó khăn chính vì vậy sóng siêu âm ngày càng được ứng dụng rộng rãi như trong nghành công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp... khiển trung tâm, tủ diện, robot tự hành, cảm biến hành trình, cảm biến xác định vị trí, hệ thống rung vỉ đựng, hệ thống khung đỡ, thùng chứa nước, thùng rửa bằng nước, thùng rửa bằng sóng siêu âm, thùng phun hóa chất, thùng sấy Hình 3.2 Thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm Hình 3.3 Cấu tạo hệ thống rửa bằng sóng siêu âm 32 3.1.2.1 Tủ điều khiển trung tâm Hình 3.4 Tủ điều khiển trung tâm Trong . tới 190 0 F 1.2.2.4. Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng trình bày như bảng 1.1 Bảng 1.1. Một số dung dịch tẩy rửa thông dụng Dung dịch rửa Thành phần (%). phương pháp tẩy rửa bằng siêu âm Dưới tác dụng của sóng siêu âm, dung dịch rửa lúc bị ép lại đặc hơn, lúc bị dãn ra loãng hơn. Do dung dịch rửa không chịu nổi lực kéo nên khi bị kéo ra loãng hơn. siêu âm. Các thành phần bị loại bỏ được giữ lại bởi bộ lọc. Điều này kéo dài việc sử dụng các dung dịch rửa trong khi khả năng làm sạch của nó vẫn không thay đổi. 10 Bộ tách dầu: Được