Làm sạch băng và đai kim loại liên tục bằng thiết bị làm sạch siêu âm trên dây chuyền
Tìm hiểu cách các thiết bị làm sạch dây và băng bằng siêu âm trên dây chuyền loại bỏ xà phòng kéo dây, chất bôi trơn, bụi và cặn khỏi các dải, đai, băng và biên dạng kim loại liên tục bằng phương pháp làm sạch không tiếp xúc, tốc độ cao và sử dụng ít hóa chất.
Sản xuất kim loại liên tục cần làm sạch liên tục
Làm sạch băng và đai kim loại liên tục bằng thiết bị làm sạch siêu âm trên dây chuyền không chỉ là một công việc vệ sinh; đây còn là một bước quyết định chất lượng trong sản xuất liên tục hiện đại. Trong quá trình kéo, cán, xẻ dọc, đột lỗ, dập và vận chuyển, vật liệu kim loại liên tục tích tụ xà phòng kéo dây, muối stearat, chất bôi trơn, mỡ bôi trơn, bụi và cặn hạt mịn. Trước các công đoạn tiếp theo như mạ kẽm, ép đùn, hàn hoặc bọc kim loại, các chất bẩn này phải được loại bỏ triệt để và với kết quả có khả năng tái lập. Các thiết bị làm sạch siêu âm trên dây chuyền của Hielscher được thiết kế chuyên biệt cho các vật liệu liên tục như dây, cáp, thanh, băng, ống và biên dạng dập, nhờ đó công nghệ này đặc biệt phù hợp với các dải, đai và băng kim loại liên tục.
Yêu cầu này càng trở nên quan trọng hơn khi vật liệu không phải là một dải phẳng đơn giản. Nhiều sản phẩm kim loại liên tục có lỗ, đường viền đột dập, cạnh sắc, rãnh hoặc hình dạng biên dạng phức tạp. Làm sạch siêu âm trên dây chuyền phù hợp với các dải kim loại liên tục có chiều rộng khác nhau, vật liệu nhạy cảm và mỏng, băng kim loại có cạnh sắc và đai kim loại được dập hoặc đột với hình dạng phức tạp. Chính ở những dạng hình học này, việc chải cơ học thông thường hoặc làm sạch bằng phun đơn giản thường bỏ sót các vùng khó tiếp cận hoặc tạo ra chất lượng bề mặt không đồng đều dọc theo chiều dài sản phẩm.
Thiết bị làm sạch siêu âm trên dây chuyền USCM700 với bộ lọc băng liên tục
Nguyên lý hoạt động của phương pháp làm sạch siêu âm trên dây chuyền
Nguyên lý khoa học của phương pháp làm sạch siêu âm trên dây chuyền là hiện tượng xâm thực âm. Các thiết bị làm sạch trên dây chuyền của Hielscher sử dụng bộ chuyển đổi siêu âm để đưa sóng âm tần số cao, thường khoảng 20 kHz, vào dung dịch làm sạch. Những sóng áp suất này tạo ra các bọt chân không cực nhỏ rồi sụp đổ dữ dội. Sự sụp đổ của chúng tạo ra lực cơ học cục bộ mạnh và các vi tia chất lỏng, giúp bóc tách chất bẩn bám chặt khỏi bề mặt kim loại đang chuyển động. Đồng thời, các hạt đã tách ra được phân tán vào dung dịch làm sạch và cuốn trôi, làm giảm khả năng tái bám trên băng, đai hoặc dải kim loại.
Do tác động làm sạch mang tính vật lý và không tiếp xúc, phương pháp làm sạch siêu âm trên dây chuyền có thể làm sạch mạnh mà không gây mài mòn. Các hệ thống Hielscher tập trung công suất siêu âm vào một thể tích chất lỏng rất nhỏ bao quanh biên dạng đang chuyển động. Vùng xâm thực tập trung này là một lý do giúp đạt hiệu quả làm sạch cao trong thiết bị trên dây chuyền nhỏ gọn, có thể tích hợp trực tiếp vào các dây chuyền sản xuất hiện có hoặc mới.
Các đặc điểm công nghệ chính bao gồm:
- Làm sạch không tiếp xúc: Hiện tượng xâm thực loại bỏ chất bẩn mà không gây mài mòn cơ học
- Năng lượng siêu âm tập trung: Làm sạch cường độ cao trong một thể tích chất lỏng nhỏ
- Thiết kế mô-đun: Công suất siêu âm có thể điều chỉnh quy mô để phù hợp với nhu cầu ứng dụng
- Đầu sonotrode chuyên dụng: Được thiết kế cho các biên dạng liên tục và đường kính khác nhau
- Hệ thống lọc băng tùy chọn: Giảm nhu cầu bảo trì và ngăn ngừa tắc nghẽn
Việc sử dụng hiện tượng xâm thực âm mạnh cho phép các thiết bị làm sạch trên dây chuyền của Hielscher loại bỏ hiệu quả dầu, mỡ bôi trơn, bụi, oxit và các hạt mịn – ngay cả ở tốc độ dây chuyền cao – đồng thời duy trì tính toàn vẹn của vật liệu.
Vì sao các thiết bị làm sạch dây và băng trên dây chuyền của Hielscher rất phù hợp
Danh mục sản phẩm của chúng tôi được thiết kế dựa trên thực tế sản xuất liên tục.
WTC950 nhỏ gọn chỉ dài một mét, kết hợp một thiết bị làm sạch siêu âm cường độ cao với bể thép không gỉ dung tích 17 lít có kiểm soát nhiệt độ, một bơm dung dịch làm sạch và một vòi sấy khô bằng khí. WTC950 có thể xử lý dây, ống, cáp, dải và các biên dạng khác với tốc độ làm sạch trên dây chuyền lên đến 120 mét mỗi phút.
Tìm hiểu thêm về Hielscher WTC950!
Đối với các cấu hình dây chuyền có phạm vi rộng hơn và tính mô-đun cao hơn, các mô-đun làm sạch USCM như USCM700 là lựa chọn lý tưởng. Các mô-đun USCM là những hệ thống bằng thép không gỉ kết hợp làm sạch bằng siêu âm, lọc chất lỏng, gia nhiệt, tuần hoàn và các bộ thổi khí để sấy khô, với khả năng xử lý trên dây chuyền ở tốc độ lên đến 200 mét mỗi phút. USCM700 là thiết bị làm sạch trên dây chuyền mạnh mẽ dành cho các biên dạng liên tục và đặc biệt phù hợp để loại bỏ lượng lớn chất bẩn như chất bôi trơn kéo dây, xà phòng, mỡ bôi trơn, bụi và cặn từ quá trình gia công. USCM700 có tùy chọn bộ lọc băng vải không dệt được thiết kế để giảm tắc nghẽn và gián đoạn do bảo trì trong quá trình vận hành liên tục.
Tìm hiểu thêm về Hielscher USCM700!
Đối với các hệ thống có yêu cầu khắt khe và năng suất xử lý cao, Hielscher DRS2500-4S là thiết bị làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền có kết cấu chắc chắn, dạng mô-đun, dành cho các vật liệu liên tục như dây, thanh và dải. Hệ thống này có thể được lắp đặt hoặc tích hợp bổ sung vào các dây chuyền kéo dây, điều này rất quan trọng ở những nơi công đoạn làm sạch có nguy cơ trở thành nút thắt của quy trình.
Tìm hiểu thêm về Hielscher DRS2500-4S!
Đầu sonotrode siêu âm dùng để làm sạch băng kim loại và biên dạng liên tục trên dây chuyền
Các vật liệu kim loại liên tục phù hợp
Tương thích với vật liệu kim loại đen và kim loại màu, bao gồm thép không gỉ và nhôm, cũng như các dải, băng, dây, cáp, dải đục lỗ và biên dạng dập, phương pháp làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền rất phù hợp với nhiều loại vật liệu kim loại liên tục được sử dụng trong sản xuất công nghiệp.
- Dải, đai và băng kim loại liên tục làm từ nhôm hoặc thép
- Đai đục lỗ bằng thép không gỉ
- Dải kim loại liên tục được đột dập hoặc đục lỗ có hình dạng phức tạp
- Đai kim loại liên tục được cắt bằng dao lăn
- Dây chịu kéo, cáp, dây kim loại bện và các biên dạng kim loại liên tục tương tự
Nói cách khác, khi một sản phẩm kim loại liên tục vừa được sản xuất theo tốc độ dây chuyền, vừa có chất bẩn trên bề mặt và hình học phức tạp, phương pháp làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền trở nên rất hấp dẫn. Điều này không chỉ áp dụng cho các dải và băng tiêu chuẩn mà còn cho các đai kim loại có cạnh sắc, đai đục lỗ và biên dạng liên tục đã được tạo hình, những sản phẩm đòi hỏi phải loại bỏ cặn triệt để mà không làm hỏng vật liệu nền.
Thiết bị làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền DRS2500-4S để làm sạch ống thép
Ưu điểm của phương pháp làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền đối với băng và đai kim loại liên tục
- Ưu điểm quan trọng nhất là chất lượng làm sạch. Hiện tượng xâm thực tiếp cận các cạnh, rãnh, lỗ đột và các chi tiết bề mặt khó tiếp cận mà các phương pháp thông thường thường bỏ sót. Đối với băng và đai kim loại liên tục, điều này có nghĩa là độ sạch đồng đều hơn trên toàn bộ chiều rộng và toàn bộ chiều dài sản xuất của vật liệu. Do quá trình này không tiếp xúc, không có sự mài mòn do bàn chải và nguy cơ tác động cơ học đến băng mỏng, vật liệu nhạy cảm hoặc biên dạng có cạnh sắc cũng thấp hơn.
- Lợi ích lớn thứ hai là khả năng tích hợp vào quy trình. Các thiết bị làm sạch trên dây chuyền được thiết kế để bố trí trực tiếp trong dòng sản xuất thay vì buộc nhà sản xuất phải làm sạch theo mẻ với các lần dừng và khởi động xen kẽ. Thiết kế nhỏ gọn, công suất siêu âm đầu vào tập trung và sự sẵn có của các hệ thống mô-đun đều hỗ trợ cả việc tích hợp bổ sung lẫn tích hợp vào dây chuyền mới. Đối với nhà sản xuất, điều đó có nghĩa là ít gián đoạn hơn, đồng bộ tốt hơn với tốc độ dây chuyền và khoảng thông số vận hành tổng thể ổn định hơn.
- Ưu điểm thứ ba là giảm nhu cầu sử dụng hóa chất. Trong nhiều ứng dụng, có thể làm sạch chỉ bằng nước hoặc chỉ với một lượng nhỏ chất tẩy rửa dịu nhẹ, chẳng hạn như các dung dịch trung tính, kiềm hoặc axit có nồng độ thấp. Làm sạch bằng siêu âm trong môi trường nước là một phương án thay thế có lợi cho môi trường so với làm sạch bằng dung môi khi mức độ sạch yêu cầu đã được xác nhận. Điều này có thể giảm việc thao tác với hóa chất, công sức xử lý chất thải và tác động tổng thể lên môi trường, đồng thời vẫn mang lại hiệu quả làm sạch cao.
- Cuối cùng, làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền mang lại những lợi ích có thể đo lường được về kỹ thuật bề mặt. Làm sạch bằng siêu âm có thể giảm mật độ hạt còn sót lại, cải thiện khả năng thấm ướt bề mặt, tăng độ bám dính của các hệ lớp phủ tiếp theo và tăng tính đồng đều của năng lượng bề mặt. Trên nền kim loại, những tác động này giúp giảm số lượng hạt còn sót lại và cải thiện đặc tính trong các công đoạn tiếp theo. Trong thực tế, các dải và đai kim loại liên tục sạch hơn giúp quá trình phủ, thụ động hóa và xử lý bề mặt tiếp theo diễn ra đáng tin cậy hơn, đồng thời giúp giảm các khuyết tật liên quan đến hạt và sai lệch chất lượng.
Hình ảnh chi tiết đầu sonotrode làm sạch bằng siêu âm và bộ dẫn hướng ống của máy làm sạch bằng siêu âm USCM700
- Vật liệu định hình liên tục
- Dây
- Thanh
- Sợi
- Dây thép
- Dây mạ kẽm
- Dây dùng trong y tế
- Dải kim loại đột lỗ
- Ống mềm gân sóng
- Dây liên kết
- Dây hàn thiếc
- Dây thép làm dây đàn
- Dây kim loại quý
- Dây và tao dùng để bện cáp
- Dây viền
- Ống mềm và ống gân sóng
- Các vật liệu liên tục khác
Giải quyết điểm nghẽn trong sản xuất băng và vật liệu định hình liên tục bằng máy làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền!
Đối với các nhà sản xuất muốn làm sạch băng và đai kim loại liên tục bằng máy làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền, Hielscher cung cấp một phương pháp có sức thuyết phục về kỹ thuật, dựa trên hiện tượng xâm thực tập trung, khả năng tích hợp gọn vào dây chuyền và thiết kế hệ thống có thể mở rộng quy mô. Từ WTC950 nhỏ gọn đến các hệ thống USCM dạng mô-đun, USCM700 và nền tảng DRS, các máy làm sạch dây và băng trên dây chuyền của Hielscher được thiết kế cho vật liệu định hình liên tục và vật liệu liền dài cần được làm sạch kỹ lưỡng, nhanh chóng và không gây hư hại bề mặt. Nhờ đó, làm sạch bằng siêu âm trên dây chuyền là một giải pháp tuyệt vời cho các dải nhôm và thép liên tục, đai thép không gỉ đục lỗ, đai kim loại cắt bằng dao lăn, dây chịu kéo và băng kim loại liên tục đục lỗ hoặc đột lỗ có hình dạng phức tạp.
Câu hỏi thường gặp
Quy trình sản xuất vật liệu kim loại định hình liên tục gồm những bước nào?
Trong sản xuất dải, băng và đai liên tục, vật liệu thường được chuyển thành một dải “liên tục” bằng cách hàn nối các cuộn với nhau, sau đó được tẩy vảy oxit bằng axit, giảm xuống chiều dày cuối cùng bằng cán nguội hoặc các bước biến dạng khác, tẩy dầu mỡ, ủ nếu cần khôi phục độ dẻo, hiệu chỉnh hình dạng bằng cán là/cán nhẹ hoặc nắn phẳng bằng kéo căng, và cuối cùng được xẻ dọc, đột lỗ, phủ, sơn, cắt hoặc cuộn lại theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng. Đối với vật liệu định hình liên tục được gia công bằng phương pháp kéo, trình tự tương tự cũng được áp dụng: trước tiên là chuẩn bị bề mặt, sau đó kéo vật liệu định hình qua một hoặc nhiều khuôn, bổ sung công đoạn làm sạch hoặc xử lý nhiệt trung gian khi hợp kim, độ bền hoặc độ chính xác kích thước yêu cầu.
Những loại xà phòng và chất bôi trơn nào được sử dụng để cán / kéo vật liệu định hình liên tục?
Trong kéo khô, các loại “xà phòng” truyền thống là xà phòng kim loại, đặc biệt là xà phòng natri và canxi, thường là các muối stearat hoặc hỗn hợp có thành phần chủ yếu là stearat; các hệ hỗn hợp natri/canxi cũng phổ biến. Nghiên cứu thực nghiệm về kéo dây thép không gỉ cho thấy canxi stearat phù hợp hơn với tốc độ kéo thấp, trong khi natri stearat hoạt động tốt hơn ở tốc độ cao. Các dây chuyền kéo công nghiệp cũng sử dụng dầu và mỡ bôi trơn, chất bôi trơn hòa tan, chất bôi trơn dạng nhão và các hệ phủ sơ bộ bề mặt như borax, vôi hoặc phosphat để cải thiện khả năng tiếp nhận chất bôi trơn và hình thành màng. Trong cán, đặc biệt là cán nguội dải và các vật liệu định hình liên tục tương tự, việc bôi trơn thường được thực hiện bằng dung dịch cán dầu/nước và các hệ đa pha khác như nhũ tương hoặc hỗn hợp nước–dầu, giúp giảm ma sát, lực và sự sinh nhiệt trong khe cán.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- Brochure “Ultrasonic Wire Cleaning – Hielscher Ultrasonics
- Leighton, Timothy; Birkin, Peter; Offin, Doug (2013): A new approach to ultrasonic cleaning. International Congress on Acoustics, January 2013.
- Fuchs, John F. (2002): Ultrasonic Cleaning: Fundamental Theory and Applications. In: Proceedings of Precision Cleaning May 15-17, 1995, Rosemont, IL, USA.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các máy đồng nhất hóa siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.