Hệ Thống Xử Lý Hóa Chất Tự Động Trước Khi Sơn

Hệ Thống Xử Lý Hóa Chất Tự Động Là Gì Và Tự Động Tới Đâu

Hệ thống xử lý hóa chất tự động đảm nhận cả ba khâu mà một tuyến bể nhúng vẫn cần người quyết định: chuyển sản phẩm giữa các khoang, canh thời gian ở mỗi khoang, và cấp dung dịch lên bề mặt. Băng tải chạy đều, dung dịch được bơm tuần hoàn liên tục, và tổ vận hành không can thiệp vào từng mẻ.

Ranh giới với hệ bán tự động nằm đúng ở chỗ đó. Trên tuyến bể nhúng, người vận hành quyết định thời điểm nhấc giá treo, nên một lô phôi gỉ nhiều có thể được giữ lâu hơn vài phút. Trong buồng phun thì không. Thời gian mỗi khoang đã nằm sẵn trong thiết kế, và muốn đổi thì phải đổi tốc độ tải cho cả tuyến.

Cái mất đi về độ linh hoạt được đổi lấy tính ổn định. Hệ thống xử lý hóa chất tự động hợp với nhà máy sản lượng lớn và yêu cầu lặp lại, vì kết quả ít phụ thuộc tay nghề người đứng máy. Bù lại, đầu tư và vận hành đều phức tạp hơn, nên đây không phải lựa chọn mặc định cho mọi xưởng.

Buồng phun tuần hoàn cũng là cách được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp để tạo lớp phủ chuyển hóa phốt phát sắt trên nền thép.

Buồng Phun Kín Và Hành Trình Sản Phẩm Qua Từng Khoang

Sản phẩm được treo lên móc của băng tải trên cao, đi qua rèm chắn ở cửa vào rồi chạy liên tục qua từng khoang xử lý bên trong buồng kín, không dừng lại ở khoang nào. Ảnh dưới đây là bố trí thực tế của một hệ thống xử lý hóa chất tự động đã lắp đặt: buồng chạy dài đặt trên khung thép, các bể dung dịch nằm ngay dưới gầm buồng, và ray của hệ thống xích tải chạy dọc phía trên.

Hai đầu buồng của hệ thống xử lý hóa chất tự động đều có khoang đệm, giữ hơi hóa chất và tia phun lại bên trong thay vì để thoát ra khu vực sản xuất. Tấm rèm chắn nhìn thấy ở cửa vào vì thế không phải chi tiết trang trí mà là một bộ phận của thiết kế.

Điều làm cho hệ chạy được mà không cần bấm giờ từng mẻ nằm ở cách tính chiều dài khoang. Dung dịch được cấp qua các dàn ống đứng, tức những đoạn ống dựng thẳng hai bên lối đi của sản phẩm, trên đó gắn béc phun. Chiều dài một khoang đo từ tim dàn ống đầu tiên tới tim dàn ống cuối cùng, nên thời gian sản phẩm nằm trong khoang chính là chiều dài khoang chia cho tốc độ băng tải. Trong hệ thống xử lý hóa chất tự động, thời gian xử lý được cố định ngay từ bản vẽ. Kéo theo đó là một hệ quả nhiều xưởng chỉ nhận ra khi đã chạy: tăng tốc độ tải để đẩy sản lượng sẽ rút ngắn thời gian ở tất cả các khoang cùng lúc.

Vách buồng và đường ống được chọn theo dung dịch chứa bên trong từng khoang, không theo một cặp vật liệu dùng chung cho cả tuyến. Kiềm nóng ở khoang tẩy dầu và axit ở khoang tẩy gỉ ăn mòn vật liệu theo hai kiểu khác nhau, nên nhiệt độ, nồng độ và thời gian tiếp xúc đều phải được tính tới lúc chọn vật liệu.

Cụm Thiết Bị Của Hệ Thống Xử Lý Hóa Chất Tự Động

Mỗi khoang trong hệ thống xử lý hóa chất tự động là một vòng tuần hoàn khép kín riêng, gồm bể chứa đặt dưới gầm buồng, bơm, đường ống dẫn lên và các dàn béc phun bên trong buồng. Dung dịch được bơm lên phun vào sản phẩm, chảy xuống rồi về lại đúng bể của khoang đó. Việc tách riêng từng vòng giữ cho dung dịch của các công đoạn không nhiễm lẫn nhau.

Bể Tuần Hoàn Và Bơm Của Hệ Thống Xử Lý Hóa Chất Tự Động

Bể chứa dung dịch của mỗi khoang đặt ngay dưới gầm buồng phun, nằm trong lòng khung thép đỡ, để dung dịch phun xong chảy thẳng xuống bể mà không cần đường hồi dài. Cách bố trí này còn giúp bể và buồng dùng chung một diện tích sàn thay vì trải ra hai khu riêng.

Bơm hút dung dịch từ bể, đẩy qua ống đứng có van lên thân buồng rồi vào các dàn ống góp. Mỗi khoang có vòng bơm riêng, và trong thực tế lắp đặt, các bơm ly tâm thường được đặt thành dãy trên một khung đế thép chung cạnh khu bể để tiện đấu ống và bảo trì.

Lưới lọc ở đầu bơm là lớp bảo vệ duy nhất cho bơm phun, nên nó thuộc lịch vệ sinh định kỳ chứ không phải hạng mục chỉ đụng tới khi đã có sự cố.

Béc Phun Và Cách Kiểm Soát Độ Phủ Của Tia

Béc phun gắn trên các vòng ống góp chạy quanh tiết diện buồng, hướng tia vào tâm từ trên, dưới và hai bên, để bề mặt sản phẩm nhận dung dịch từ mọi phía khi đi qua. Đây là béc cố định lắp trên ống góp bằng nhựa cứng, không phải súng phun cầm tay.

Độ phủ của tia không phải chuyện phun càng nhiều càng tốt, mà do ba biến trong thiết kế quyết định. Khoảng cách giữa các dàn ống đứng đi theo tốc độ băng tải; khoảng cách giữa các béc trên mỗi dàn đi theo kiểu béc được chọn; và số béc trên một dàn tính từ chu vi sản phẩm chia cho khoảng cách béc. Vì cả ba biến đều bám vào hình dạng và kích thước chi tiết, không tồn tại một bộ khung béc dùng chung cho mọi loại hàng, kể cả trong cùng một hệ thống xử lý hóa chất tự động.

Áp suất tại béc do nhà cung cấp hóa chất chỉ định theo từng dòng sản phẩm. Mức tham chiếu 15 đến 20 psi cho khoang tẩy rửa, các khoang rửa theo sau và khoang định hình bề mặt được nêu trong tài liệu thiết kế của Powder Coating Institute.

Cách Chọn Trình Tự Xử Lý Cho Từng Loại Sản Phẩm

Không có trình tự xử lý nào dùng chung cho mọi sản phẩm. Số khoang của một hệ thống xử lý hóa chất tự động có thể từ hai tới chín, tùy nền vật liệu, mức nhiễm bẩn ban đầu, quy trình của nhà cung cấp hóa chất và yêu cầu độ bền lớp phủ.

Một tuyến tiền xử lý phun thường được ghép từ 6 nhóm chức năng dưới đây:

• Tẩy dầu mỡ: lấy đi dầu gia công, mỡ bảo quản và chất bẩn hữu cơ trên bề mặt
• Rửa nước sau tẩy: cuốn đi phần hóa chất tẩy dầu còn lại trước khi hàng sang khoang kế
• Tẩy gỉ: xử lý gỉ sét và vảy cán, áp dụng cho nền thép
• Định hình bề mặt: tạo điều kiện để lớp phủ chuyển hóa hình thành đều
• Tạo lớp phủ chuyển hóa: phản ứng với nền kim loại để tạo lớp bám cho bột sơn
• Rửa cuối: loại bỏ muối và hóa chất chưa phản ứng còn sót lại

Sáu nhóm trên là các chức năng cần cân nhắc, không phải danh sách bắt buộc phải có đủ. Nhiều hệ thống xử lý hóa chất tự động chỉ chạy hai tới ba khoang, và giữa các khoang xử lý thường được chèn thêm khoang rửa. Việc quyết định giữ nhóm nào bắt đầu từ nền vật liệu và tình trạng bề mặt lúc hàng nhập về.

Nền vật liệu là biến làm đổi trình tự rõ nhất. Hàng thép cần khoang tẩy gỉ, trong khi nhôm có sẵn lớp oxit tự nhiên và phải xử lý bằng nhóm hóa chất khác. Bài viết về quy trình xử lý hóa chất bề mặt trước khi sơn mô tả kỹ hơn từng công đoạn. Sau khoang rửa cuối vẫn còn một bước nữa nằm ngoài danh sách: sản phẩm phải khô hoàn toàn trước khi vào buồng phun bột, nên một hệ thống xử lý hóa chất tự động luôn cần thêm lò sấy khô tự động và thêm chiều dài mặt bằng tương ứng.

Khi Nào Nên Chọn Buồng Phun Tự Động Thay Vì Bể Nhúng

Hệ thống xử lý hóa chất tự động là lựa chọn đúng khi sản lượng đã lớn và ổn định, sản phẩm tương đối đồng dạng, và nhịp sản xuất đủ đều để chạy một tốc độ tải cố định trong thời gian dài. Tự động hóa chỉ tạo lợi thế rõ khi cả ba điều kiện cùng có, chứ không phải khi mới chỉ có sản lượng.

Khác biệt gốc nằm ở cách dung dịch chạm bề mặt. Tia phun mang thêm lực va đập giúp bóc chất bẩn, nhưng thời gian tiếp xúc ngắn hơn nhúng ngập, và tia khó với tới hốc kín, mặt trong ống hay mối ghép chồng. Hàng nhỏ đi qua buồng cũng được xử lý kém hiệu quả hơn so với khi nhúng cả rổ.

Các xưởng có thể đối chiếu nhanh 4 điểm thay đổi trong bảng dưới đây:

Bốn điểm trên cho thấy quyết định không nằm ở chỗ hệ nào hiện đại hơn, mà ở chỗ sản phẩm và nhịp sản xuất của xưởng đang giống cột nào hơn. Xưởng chạy nhiều mã hàng hoặc làm hàng nhiều hốc kín thường giữ được lợi thế với hệ thống xử lý hóa chất bán tự động, vì không phải tính lại cả tuyến mỗi lần đổi lô. Chọn đúng loại hệ mới là một nửa công việc, nửa còn lại nằm ở chỗ một hệ tự động vẫn cho ra hàng lỗi nếu khâu kiểm soát hằng ngày bị buông.

Những Điểm Dễ Hỏng Và Giới Hạn Cần Biết Trước Khi Đầu Tư

Tự động hóa khâu vận chuyển và định thời không loại bỏ được việc theo dõi hằng ngày. Trong một hệ thống xử lý hóa chất tự động, ba thứ vẫn phải kiểm tra bằng tay là dạng tia phun, nồng độ dung dịch và lưới lọc đầu bơm. Tủ điều khiển lo phần định thời và trình tự chạy, phần còn lại thuộc về tổ vận hành.

Tắc béc là lỗi phổ biến nhất và cũng bị xem nhẹ nhất. Cặn trong dung dịch tuần hoàn, vảy bong ra từ đường ống và bộ lọc không đủ đều đưa hạt rắn vào lỗ béc. Hậu quả nặng hơn việc mất vài tia phun: béc tắc hoặc lệch hướng làm giảm hiệu quả ở mọi khoang và có thể gây nhiễm chéo giữa các bể, theo tài liệu kỹ thuật của PCI Magazine. Cũng vì vậy mà kiểm tra dạng tia được xếp vào lịch hằng ngày, còn lưới lọc đầu bơm cần vệ sinh ít nhất mỗi ca.

Cuốn hóa chất sang khoang sau là nhóm lỗi thứ hai. Khi hình dạng chi tiết giữ dung dịch lại không cho ráo hết, phần dung dịch đó theo sản phẩm sang khoang kế, làm nhiễm bẩn bể và tăng mức tiêu hao. Cách treo hàng và lỗ thoát trên chi tiết là hai công cụ giảm cuốn hiệu quả nhất. Riêng khoang rửa cuối cần được coi trọng ngang các khoang hóa chất, vì muối khoáng còn sót trên bề mặt tạo điểm khởi phát ăn mòn và làm lớp phủ hỏng sớm. Cách kiểm soát thông dụng là cấp nước sạch vào khoang rửa cuối rồi cho tràn ngược về các khoang phía trước.

Có hai giới hạn của hệ thống xử lý hóa chất tự động nên được nói thẳng trước khi đầu tư. Thứ nhất, nếu thời gian ráo giữa các khoang kéo dài quá 60 giây, bề mặt thép có thể khô lại và gỉ nhanh ngay trong tuyến, nên vùng ráo thường được bố trí thêm dàn phun sương. Thứ hai, lớp phủ chuyển hóa làm tăng độ bám cho bột sơn và cải thiện khả năng chống ăn mòn, nhưng không loại bỏ ăn mòn. Lớp phốt phát sắt cho khả năng chống ăn mòn thấp hơn phốt phát kẽm, và độ bền cuối cùng còn phụ thuộc loại bột, chiều dày màng sơn và môi trường sử dụng. Việc lưu trữ, pha và thải bỏ hóa chất cũng cần chuẩn bị song song, theo tiêu chí an toàn khi sử dụng hóa chất.

Thông Tin Cần Gửi Để Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Hóa Chất Tự Động

Một phương án hệ thống xử lý hóa chất tự động chỉ tính được khi biết sản phẩm thật, vì bố trí béc phun và tốc độ tải đều bám vào kích thước và hình dạng cụ thể của chi tiết. Đây là hệ quả trực tiếp của cách tính độ phủ đã nói ở trên, không phải thủ tục hành chính.

Các xưởng nên chuẩn bị 4 nhóm thông tin dưới đây trước khi liên hệ:

• Sản phẩm: bản vẽ hoặc ảnh chụp chi tiết tiêu biểu, kích thước và khối lượng của chi tiết lớn nhất, nền vật liệu và tình trạng bề mặt lúc nhập về
• Sản lượng và cách chuyển hàng: sản lượng theo ca hoặc theo ngày, nhịp sản xuất mong muốn, cách treo hiện tại, và quy trình xử lý bề mặt đang áp dụng nếu đã có tuyến cũ
• Mặt bằng và tiện ích: mặt bằng dự kiến kèm chiều cao nhà xưởng, nguồn điện, nước, khí nén, đường thoát nước và phương án thông gió
• Tiêu chuẩn đầu ra: yêu cầu độ bền của thành phẩm và môi trường sử dụng cuối

Trong bốn nhóm trên, hai thông tin hay bị bỏ sót nhất lại chính là hai thông tin làm thay đổi phương án nhiều nhất: tình trạng bề mặt lúc hàng nhập về và kích thước chi tiết lớn nhất. Thiếu nhóm nào thì báo giá phải kèm giả định cho nhóm đó. Cấp thoát nước và xử lý nước thải hóa chất cũng thường nằm ngoài phạm vi thiết bị, nên cần chốt sớm trong hợp đồng.

Từ bộ thông tin đó, công việc triển khai theo bảy bước: khảo sát mặt bằng, chọn quy trình xử lý phù hợp nền vật liệu, thiết kế, chế tạo, lắp đặt tại xưởng, chạy thử hiệu chỉnh, rồi đào tạo vận hành và bàn giao. Cụm tiền xử lý cũng có thể nằm trong gói lắp đặt hệ thống sơn tĩnh điện khi xưởng đầu tư đồng bộ cả tuyến, gồm cả buồng phun sơn tĩnh điện tự động đặt sau lò sấy khô.