Đồ án Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ plasma (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ plasma (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH XỬ LÝ BỀ MẶT BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA GVHD: ThS. THÁI VĂN PHƯỚC SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN MSSV: 11143375 SVTH: ĐOÀN CHÍ LINH MSSV: 11143353 SVTH: TRẦN HUY HOÀNG MSSV: 11143061 S K L 0 0 4 0 9 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn công nghệ chế tạo máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trung Tín MSSV: 11143375 Đoàn Chí Linh MSSV: 11143353 Trần Huy Hoàng MSSV: 11143061 Lớp: 1114332 Khóa: 2011 - 2015 Ngành đào tạo: Cơ khí chế tạo máy Hệ: Chính Quy 1. Tên đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma” 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu - Mô hình thiết bị có kích thƣớc xử lý bề rộng tấm kim loạirộng 500mm; - Tiến hành các thử nghiệm xử lý các mẫu mẫu kim loại khác nhau; - Mô hình tạo ra môi trƣờng Plasma ở nhiệt độ thấp 30-60°C và áp suất bằng áp suất phòng 3. Nội dung chính của đồ án - Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, mục đích và nhiệm vụ đề tài; - Cơ sở lý thuyết: môi trƣờng hình thành Plasma ở nhiệt độ thấp, áp suất thƣờng; - Tính toán, thiết kế và tìm ra mô hình tối ƣu cho thiết bị; chế tạo mô hình; - Kiểm tra và tìm ra các thông số tối ƣu của thiết bị - điện áp, tần số; - Kết luận và kiến nghị: những ƣu và khuyết điểm của mô hình; 4. Bản vẽ - Bản vẽ lắp (A0) và tập bản vẽ chi tiết (A3); 5. Ngày giao đồ án: 23/03/2015 6. Ngày nộp đồ án: 01 /08/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) □ Đƣợc phép bảo vệ . (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
3. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma”. - Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Thái Văn Phƣớc - Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trung Tín - MSSV: 11143375 Lớp: 111432C - Địa chỉ sinh viên: Thị Xã An Nhơn – Tỉnh Bình Định - Số điện thoại liên lạc: 01656610449 - Email: nguyentrungtin432@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 01/ 08 / 2014 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã đƣợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp, Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2015 (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Trung Tín ii
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặtbằng công nghệ Plasma”. - Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Thái Văn Phƣớc - Họ và tên sinh viên: Đoàn Chí Lính - MSSV: 11143353 Lớp: 111432C - Địa chỉ sinh viên: Thị Xã An Nhơn – Tỉnh Bình Định - Số điện thoại liên lạc: 01698950975 - Email: doanchilinh200992@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 01/ 08 / 2014 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã đƣợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp, Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2015 (Ký, ghi rõ họ tên) Đoàn Chí Linh iii
5. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma”. - Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Thái Văn Phƣớc - Họ và tên sinh viên: Trần Huy Hoàng - MSSV: 11143061 Lớp: 111432A - Địa chỉ sinh viên: Thị Xã An Nhơn – Tỉnh Bình Định - Số điện thoại liên lạc: 01694905617 - Email: nam.tranhao0602@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 01/ 08 / 2014 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã đƣợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp, Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2015 (Ký, ghi rõ họ tên) Trần Huy Hoàng iv
6. LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp đối với sinh viên năm cuối là rất quan trọng, nhằm tổng hợp lại những kiến thức về chuyên ngành cơ khí chế tạo máy và các môn học khác mà chúng em đã đƣợc học suốt 4 năm ở giảng đƣờng đại học, cũng nhƣ những kinh nghiệm từ thực tế. Đồ án tốt nghiệp này đã giúp chúng em đi từ lý thuyết vào thực tế nghiên cứu và chế tạo mô hình thực tế. Qua đó chúng em đã cũng cố vững hơn về kiến thức chuyên ngành và kỹ năng làm việc thực tế cũng nhƣ làm vệc nhóm sao cho hiệu quả hơn, là một kỹ năng rất cần thiết cho kỹ sƣ sau khi ra trƣờng. Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đầu tiên xin gửi đến gia đình vì sự động viên không mệt mỏi và sự kề cận, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để chúng em hoàn thành khóa học của mình một cách tốt nhất. Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Khí Chế Tạo máy, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP. HCM, đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em thực hiện đề tài này. Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy ThS. Thái Văn Phƣớc ngƣời đã hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt Đề Tài. Mặc dù đã rất cố gắng, nhƣng trong một khoảng thời gian cho phép, cũng nhƣ hạn chế về mặt kiến thức của bản thân, đồ án này không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Chính vì vậy, chúng em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo cũng nhƣ của bạn bè và những ngƣời có quan tâm đến lĩnh vực mà đồ án này đã đƣợc trình bày. Cuối cùng chúng em xin kính chúc thầy ThS. Thái Văn Phƣớc và TS.Trần Ngọc Đảm cùng quý thầy, cô trong khoa cơ khí Chế Tạo Máy lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, công tác tốt. Chúng em xin chân thành cảm ơn!. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 01 năm 2014 Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Trung Tín Đoàn Chí Linh Trần Huy Hoàng v
7. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH XỬ LÝ BỀ MẶT BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA” Một trong những bƣớc quan trọng trong quá trình sơn phủ kim loại đó là quá trình xử lý bề mặt kim loại trƣớc khi sơn. Qúa trình xử lý bề mặt kim loại trƣớc khi sơn phổ biến hiện nay đó là quá trình xử lý bằng hóa chất, với phƣơng pháp này có nhiều nhƣợc điểm đó là: thời gian xử lý lâu, tốn nhiều năng lƣợng, hóa chất rơi vãi ra ngoài, không liên tục. Để khắc phục những nhƣợc điểm trên thì cần có một công nghệ mới nhằm hạn chế các nhƣợc điểm đó. Qua quá trình nghiên cứu cho thấy rằng công nghệ Plasma đang đƣợc ứng dụng nhiều trong quá trình sơn phủ, xi mạ, với nhiều ƣu điểm nhƣ: không dùng hóa chất, xử lý liên tục, bảo vệ môi trƣờng. Trƣớc những vấn đề trên có thể thấy việc áp dụng công nghệ Plasma vào việc xử lý bề mặt trƣớc khi sơn phủ là rất cần thiết. Với lý do đó, nhóm đề tài đã tiến hành nghiên cứu và chế tạo mô hình xử lý bề mặt kim loại trƣớc khí sơn bằng công nghệ Plasma ở nhiệt độ thấp. Hệ thống mô hình gồm có: Buồng xử lý Plasma, cụm băng tải, hệ thống ép, Nghiên cứu đƣợc thực hiện gồm bốn giai đoạn là: Giai đoạn 1 – Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ Plasma, động lực học plasma, nghiên cứu khả năng bắn điện bằng công nghệ Plasma và ứng dụng tia Plasma vào xử lý bề mặt, giai đoạn 2 – Đƣa ra nhiều phƣơng án thiết kế chế tạo mô hình xử lý thực nghiệm, phân tích ƣu nhƣợc điểm của từng phƣơng án, và cuối cùng chọn phƣơng án tối ƣu dựa trên tiêu chí hiệu suất xử lý, tiết kiệm năng lƣợng và bảo vệ môi trƣờng, giai đoạn 3 – Tiến hành thí nghiệm với các điều kiện khác nhau: công suất tiêu hao (dòng điện, điện áp, tần số), kích thƣớc hình dáng buồng Plasma, giai đoạn 4 – Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm và kết luận. vi
8. MỤC LỤC LỜI CAM KẾT ii LỜI CAM KẾT iii LỜI CAM KẾT iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 3 1.5.2 Các nghiên cứu phƣơng pháp cụ thể 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 4 2.1 Giới thiệu về quy trình chế tạo thép tấm 4 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 5 2.2.1 Nghiên cứu về bề mặt kim loại trƣớc xử lý 5 2.3 Các khái niệm cơ bản về các chất xử lý bề mặt bằng hóa chất 9 2.3.1 Tẩy dầu mỡ 9 vii
9. 2.3.2 Tẩy gỉ 10 2.3.3 Định hình 11 2.3.4 Photphat kẽm 12 2.4 Phƣơng pháp xử lý bề mặt 13 2.4.1 Phƣơng pháp xử lý bề mặt bằng hóa chất 13 2.4.2 Nghiên cứu về Plasma 18 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 3.1 Giới thiệu về Plasma 19 3.2 Đặc tính và phân loại của plasma 20 3.2.1 Các đặc tính của Plasma 20 3.2.2 Phân loại 20 3.3 Các thông số của Plasma 21 3.4 Năng lƣợng để phát plasma 21 3.5 Va chạm trong Plasma 23 3.6 Các quá trình hóa học trong plasma 26 3.7 Qúa trình xử lý bề mặt bằng plasma 27 CHƢƠNG 4 : PHƢƠNG HƢỚNG VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 30 4.1 Phƣơng hƣớng giải quyết 30 4.2 Phƣơng án và giải pháp thực hiện 31 4.2.1 Phƣơng án chọn mô hình vùng xử lí Plasma 32 4.2.2 Phƣơng án thiết kế con lăn truyền động 34 4.2.3 Phƣơng án định vị thanh điện cực 36 4.3 Hệ thống kết cấu mô hình 38 viii
10. 4.3.1 Mô hình thực nghiệm 38 4.3.2 Thuyết minh sơ đồ thực nghiệm 39 CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỀ MẶT KIM LOẠI BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA 40 5.1 Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản 40 5.1.1 Các số liệu ban đầu 40 5.1.2 Cấu tạo và sơ đồ truyền động 40 5.1.3 Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản 41 5.2 Tính toán bộ truyền động 43 5.2.1 Lức cản chuyển động của các tấm kim loại nằm trên băng 43 5.2.2 Tính chọn kiểm tra động cơ điện 43 5.2.3 Chọn khớp nối 44 5.2.4 Tính toán hộp giảm tốc 45 5.2.5 Tính toán chọn bộ truyền xích 46 5.2.6 Tính toán kiểm tra trục 48 5.3 Thiết kế mô hình 50 5.3.1 Thiết kế con lăn 50 5.3.2 Thiết kế khung băng tải 51 5.3.3 Thiết kế hệ thống nâng đỡ ống thạch anh 51 5.3.4 Thiết kế hệ thống ép 52 5.3.5 Thiết kế khung che cho hệ thống 52 CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 53 6.1 Chế tạo 53 6.1.1 Chế tạo con lăn 53 ix
11. 6.1.2 Chế tạo khung đỡ con lăn 53 6.1.3 Chế tạo hệ thống nâng đỡ ống thạch anh 54 6.1.4 Chế tạo khung bảo vệ buồng plasma 54 6.1.5 Lắp ráp tủ điện 55 6.2 Chuẩn bị trƣớc khí thử nghiệm 55 6.2.1 Chuẩn bị mẫu thử nghiệm 55 6.2.2 Chuẩn bị hóa chất thử nghiệm 56 6.2.3 Chuẩn bị mô hình thí nghiệm xử lý bằng Plasma 56 6.2.4 Chuẩn bị hệ thống phun sơn tự động 57 6.3 Tiến hành thử nghiệm 57 6.3.1 Quy trình xử lý bề mặt 57 6.3.2 Phƣơng pháp kiểm tra năng lƣợng hấp thụ của bề mặt 58 6.4 Qúa trình sơn phủ và kiểm tra bề mặt sơn 61 6.4.1 Tiến hành sơn lên bề mặt tấm kim loại vừa xử lý 61 6.4.2 Chuẩn bị dụng cụ kiểm tra và tiến hành kiểm tra 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 x
12. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Quy trình xử lý bề mặt bằng hóa chất (TCVN 9276 : 2012) 1 Hình 2: Cấu tạo của tấm tôn mạ kẽm đã đƣợc sơn phủ 5 Hình 3: Quy trình xử lý bề mặt bằng hóa chất (TCVN 9276: 2012) 13 Hình 4: Các cực bắn tia Plasma 18 Hình 5: Tia Plasma (a- Tự nhiên, b- Nhân tạo) [Nguồn Internet] 19 Hình 6: Sơ đồ một số mẫu phóng điện trong kỹ thuật plasma 22 Hình 7: Sơ đồ của quá trình bắn phá của các hạt tích điện 28 Hình 8: Sơ đồ ví dụ về phản ứng hoạt hóa trên bể mặt kim loại trong plasma có chứa oxy và nito 29 Hình 9: Mô hình dạng ống 32 Hình 10: Mô hình dạng tấm 33 Hình 11: Trục con lăn chuyển động 34 Hình 12: Chuyển động bằng ống con lăn 35 Hình 13: Thanh inox 36 Hình 14: Định vị điện cực bên trong ống 36 Hình 15: Định vị điện cực theo miếng nhựa 37 Hình 16: Sơ đồ mô hình xử lý bề mặt kim loại 38 Hình 17: Bộ xử lý Plasma 38 Hình 18: Mô hình xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma 39 Hình 19: Sơ đồ cơ cấu truyền động 40 Hình 20: Biểu đồ thể hiện lực, moment tác dụng lên trục 49 Hình 21: Con lăn của cụm băng tải 50 xi
13. Hình 22: Khung đỡ con lăn của hệ thống băng tải 51 Hình 23: Hệ thống nâng, đỡ ống thạch anh 51 Hình 24: Hệ thống ép cho băng tải 52 Hình 25: Khung bảo vệ buồng plasma của băng tải 52 Hình 26: Các con lăn của hệ thống 53 Hình 27: Khung đỡ 53 Hình 28: Hệ thống nâng đỡ ống thạch anh 54 Hình 29: Khung bảo vệ 54 Hình 30: Lắp ráp tủ điện 55 Hình 31: Hình ảnh các tấm kim loại chƣa đƣợc xử lý 55 Hình 32: Hóa chất xử lý bề mặt 56 Hình 33: Hệ thống xử lý Plasma thử nghiệm cho tấm kim loại 56 Hình 34: Hệ thống phun sơn tự động 57 Hình 35: Các tấm kim loại đã qua xử lý bằng hóa chất và plasma 58 Hình 36: Hình ảnh giọt nƣớc tinh khiết khi đƣợc nhỏ lên bề mặt và sự thay đổi góc tiếp xúc trên bề mặt thép CT3 58 Hình 37: Sơ đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của tốc độ xử lý đến sự thay đổi của góc tiếp xúc (trong môi trƣờng không khí và N2) 59 Hình 38: Sơ đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của số lần xử lý đến sự thay đổi của góc tiếp xúc (trong môi trƣờng không khí và N2) 59 Hình 39: Sơ đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của năng lƣợng xử lý đến sự thay đổi của góc tiếp xúc (trong môi trƣờng không khí và N2) 60 Hình 40: Các tấm kim loại sau khi xử lý đã đƣợc sơn phủ 61 Hình 41: Dụng cụ kiểm tra 61 xii
14. Hình 42: Các thao tác kiểm tra 62 Hình 43: a) Xử lý bằng hóa chất b) Xử lý bằng công nghệ Plasma 63 xiii
15. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Quy trình sản xuất tấm thép 4 Bảng 2: Kích thƣớc khớp nối 44 Bảng 3: Các thông số của hộp giảm tốc 46 xiv
16. CHƢƠNG 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Một trong những bƣớc quan trọng trong quy trình từ sản xuất tôn, thép tấm cho đến quá trình sơn phủ thành phẩm là quá trình xử lý nhằm làm sạch, tăng năng lƣợng bề mặt và tăng sự hấp thu lớp sơn đối với bề mặt này. Những bƣớc này đƣợc thực hiện theo quy trình sau: TẨY DẦU NGUỘI (NaOH) Thời gian xử lý: 10-20ph RỬA NƢỚC RỬA NƢỚC Thời gian xử lý: 1-2ph Thời gian xử lý: 1-2ph TẨY GỈ (H2SO4 98%) PHOSPHAT KẼM Thời gian xử lý: 10-20ph Thời gian xử lý: 15-20ph RỬA NƢỚC Định Hình Thời gian xử lý: 1-2ph Thời gian xử lý: 1-2ph Hình 1: Quy trình xử lý bề mặt bằng hóa chất (TCVN 9276 : 2012) Theo hình trên ta thấy rằng quá trình xử lýnhững bề mặt này thƣờng trải qua hai công đoạn chính đó là: - Công đoạn 1: Sản phẩm cơ khí ban đầu sẽ đƣợc làm sạch lớp dầu mỡ và lớp gỉ trên bề mặt. - Công đoạn 2: Những bề mặt này khi đƣợc làm sạch xong sẽ đƣợc phốt phát hóa làm tăng năng lƣợng hấp thu bề mặt, giúp làm tăng độ bền bám dính của màng sơn và kéo dài tuổi thọ của màng sơn. 1
17. CHƢƠNG 1 Với quy trình trên ta thấy rằng phƣơng pháp này vẫn còn tồn tại nhiều nhƣợc điểm đó là: - Thời gian xử lý lâu (Công đoạn 1: 20 - 40ph, công đoạn 2: 10 - 30ph ) - Cần nhiều bể hóa chất. - Hóa chất rơi vãi ra ngoài gây ô nhiễm môi trƣờng, lãng phí và tốn nhiều năng lƣợng. Do đó cần một quy trình mới, công nghệ mới nhằm làm giảm thời gian xử lý, giảm hóa chất xuống và tăng năng lƣợng bề mặt để tăng hiệu suất sơn phủ lên bề mặt kim loại. Ngày nay công nghệ Plasma đang đƣợc sử dụng rất rộng rãi ở các nƣớc tiên tiến trên thế giới nhằm làm sạch bề mặt, tăng năng lƣợng hấp thu bề mặt. Do đó trƣớc những vấn đề trên thì việc áp dụng công nghệ này nhằm thay thế hoặc bổ sung cho quy trình xử lý bề mặt kim loại bằng hóa chất là rất cần thiết. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Với phƣơng pháp xử lýbề mặt bằng công nghệ Plasma nếu thực hiện đƣợc thì sẽ cho ra nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế, giảm đƣợc thời gian xử lý, giảm đƣợc hóa chất, bảo vệ môi trƣờng.Nếu thành công thì có thể chế tạo một hệ thống xử lý bề mặt đƣợc thực hiện liên tục. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bề mặt kim loại trƣớc khi sơnphủbằng công nghệ plasma” đƣợc thực hiện theo các mục tiêu sau: - Nghiên cứu, thí nghiệm nhằmđề xuất ra một quy trình mới; - Tìm ra các thông số tối ƣu vận hành của mô hình; - Tạo ra một mô hình thí nghiệm ở bề rộng là 0.5m. 2
18. CHƢƠNG 1 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Bề mặt kim loại cần xử lý: từ các vật liệu inox, tôn - Quy trình xử lý làm tăng năng lƣợng bề mặt ứng dụng công nghệ Plasma 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình xử lý bề mặt kim loại bằng công nghệ Plasma ở nhiệt độ thấp trong môi trƣờng áp suất thƣờng với năng suất 20m/phút với bề rộng 0.5m. Sau khi thành công sẽ nghiên cứu để năng công suất làm việc dần đáp ứng nhu cầu của cơ sở doanh nghiệp cũng nhƣ các công ty lớn. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận Phƣơng pháp phân tích tài liệu: Tham khảo từ giáo trình thiết kế máy và tài liệu về Plasma và đƣợc sự hỗ trợ từ Giáo Viên hƣớng dẫn (Th.S Thái Văn Phƣớc) Điều tra thực tế: Thực hiện các thí nghiệm về xử lý các bề mặt từ đó rút ra các nhận xét đánh giá. Tham khảo một số máy xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma có cấu trúc tƣơng tự và giá thành của chúng trên thị trƣờng. 1.5.2 Các nghiên cứu phƣơng pháp cụ thể - Tham khảo tài liệu về thiết kế máy xử lý bề mặt bằng công nghệ Plasma; - Phƣơng pháp tổng hợp: Từ các nguồn thông tin từ phƣơng pháp trên, tiến hành xử lý, đề xuất phƣơng án, nguyên lý hoạt động, thiết bị phụ trợ, thực hiện thiết kế mô hình. - Tiến hành làm thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm để đạt kết quả mong muốn. 3
19. CHƢƠNG 2 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu về quy trình chế tạo thép tấm Các loại thép sử dụng trong sản xuất hiện nay thƣờng đƣợc phân thành 2 loại chính làthép cán nóng và thép cán nguội. Tuy có tên gọi khác nhau nhƣng quy trình sản xuất đều giống nhau, chỉ khác nhau ở khâu xử lý cuối cùng để ra sản phẩm hoàn chỉnh. Quy trình sản xuất thép tấm gồm bốn giai đoạn: - Giai đoạn 1: Xử lý quặng sắt. - Giai đoạn 2: Xử lý tạp chất, tạo mác thép. - Giai đoạn 3: Đúc tiếp liệu. - Giai đoạn 4: Cán theo nhu cầu sử dụng (cán nguội hoặc cán nóng). Bảng 1: Quy trình sản xuất tấm thép Độ dày Thép cán nguội Thép cán nóng 0.15mm-2mm 0.9mm trở lên Bề mặt Trắng sáng có độ bóng cao Xanh đen đặc trƣng Mép biên Thƣờng đƣợc xén biên thẳng và sắc Hai biên cuộn thƣờng bo tròn, xù xì mép. biến màu rỉ sét khi để lâu. Bảo quản Hàng cán nguội thƣờng có bao bì và Có thể để thép cuộn cán nóng ngoài để trong nhà.Rất nhanh rỉ sét bề mặt trời một thời gian dài.Và không cần khi không sử dụng đƣợc. bao bì bảo quản. 4
20. CHƢƠNG 2 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.2.1 Nghiên cứu về bề mặt kim loại trƣớc xử lý 2.2.1.1 Tôn kẽm (tôn mạ kẽm) Trên bề mặt tấm tôn kẽm đƣợc phủ một lớp kim loại bảo vệ nhằm chống gỉ sét, lớp kim loại bảo vệ này nằm bên trong và tách biệt với lớp sơn tạo màu sắc cho sản phẩm. Có hai loại lớp phủ kim loại thƣờng đƣợc sử dụng: - Mạ kẽm: mạ kẽm 100% với độ dày khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng sản phẩm; - Galvalume hoặc Zincalume: Một hợp kim của nhôm và kẽm (55 % nhôm và 45% kẽm). Hình 2: Cấu tạo của tấm tôn mạ kẽm đã đƣợc sơn phủ Lớp phủ kim loại này bảo vệ sắt (Fe) trong tôn lợp khỏi quá trình oxy hóa khi tiếp xúc với không khí và độ ẩm. Kẽm là một kim loại hoạt động hơn sắt vì thế nó bị oxi hóa đầu tiên và tạo thành một hàng rào bảo vệ bền vững là oxit kẽm, trƣớc khi sắt (Fe) trong thép có thể trở thành oxit sắt (rỉsét). Khi kẽm đƣợc kết hợp với nhôm để tạo thành Galvalume có thể bảo vệ tốt hơn trong hầu hết các trƣờng hợp. 5
21. CHƢƠNG 2 Phân loại và ứng dụng tôn kẽm (Tôn mạ kẽm): Tôn kẽm hàng cứng phẳng (cuộn hoặc tấm) Ứng dụng: - Trong lĩnh vực quảng cáo nhƣ nhà chờ xe bus, bảng hiệu, bảng quảng cáo, bảng các loại. - Trong đồ gia dụng & đồ điện nhƣ tủ hồ sơ, két sắt - Ngoài ra còn dùng làm cửa cuốn, cửa kéo, cửa sập, cửa đẩy. - Độ dày tôn kẽm - Từ 0,15mm đến 0,55mm Tôn kẽm hàng cứng cán sóng Ứng dụng: - Nhƣ lợp mái nhà, vách ngăn, máng xối trong xây dựng công nghiệp và dân dụng; - Độ dày tôn kẽm; - Từ 0,15mm đến 0,55mm. Tôn kẽm hàng mềm phẳng (cuộn hoặc tấm) Ứng dụng: - Sản phẩm điện công nghiệp & thiết bị điện gia dụng, hệ thống gió, hệ thống cách âm và cách nhiệt, hệ thống thoát nƣớc; - Sản phẩm cơ khí, máy móc thiết bị, tạo hình các thiết bị gia dụng nhƣ tủ lạnh, nồi cơm điện, máy lạnh, máy giặt, máy in, máy photo, máy vi tính, và máy các loại khác; - Chế tạo chi tiết phụ tùng xe hơi, xe gắn máy & xe đạp; - Độ dày tôn kẽm; - Từ 0,25mm đến 3,2mm. 6