NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG Học viên: Văn Bá Khánh Tuân Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 60520103 Khóa: 2015 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt– C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VĂN BÁ KHÁNH TUÂN

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN

HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VĂN BÁ KHÁNH TUÂN

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN

HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số : 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Minh Diệm

Đà Nẵng - Năm 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Văn Bá Khánh Tuân

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG

Học viên: Văn Bá Khánh Tuân Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60520103 Khóa: 2015 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt– Công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng được sử dụng phổ biến ở Việt Nam Với việc

đầu tư và sử dụng hệ thống sơn tĩnh điện sẽ làm tăng năng suất lao động, giảm được chi phí nhân công, và tiết kiệm được rất nhiều chi phí khác Đặc biệt hệ thống rất thân thiện với môi trường nên vừa an toàn với người lao động lại không gây ảnh hưởng đến mọi người xung quanh Đối với người tiêu dùng thì những sản phẩm sơn tĩnh điện có tác dụng làm giảm quá trình oxy hóa, giúp sản phẩm sử dụng lâu dài hơn Hiện nay, nhu cầu về sử dụng năng lượng của con người rất cao đặc biệt là sử dụng khí đốt hóa lỏng LPG (Gas LPG) Từ đó xuất hiện lĩnh vực sản xuất phụ trợ là sản xuất các loại chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG (Gas LPG) để đưa đến từng hộ gia đình sử dụng Vì vậy thị trường đòi hỏi một lượng chai chứa Gas LPG rất lớn Nắm bắt được nhu cầu đó các doanh nghiệp đã mạnh dạn đầu tư dây chuyền sản xuất chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG mới và bảo trì bảo dưỡng chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG cũ nhằm đáp ứng được thị trường

Từ khóa – Công nghệ sơn tĩnh điện; hệ thống sơn tĩnh điện; khí đốt hóa lỏng; Gas LPG; sản

phẩm sơn tĩnh điện

RESEARCH IN IMPROVEMENT OF BACKGROUND SYSTEM OF LPG GAS TANKS

Abstract: Electrostatic coating technology is increasingly used in Vietnam With the

investment and use of electrostatic paint systems, it will increase labor productivity, reduce labor cost, and save a lot of other costs In particular, the system is friendly to the environment so it is safe for workers to not affect people around For consumers, the powder coating products have the effect of reducing the oxidation, help product use longer term

- Currently, the demand for human energy is very high, especially LPG (LPG) Since then, the auxiliary production sector has been producing LPG (LPG) bottles for use in each household Therefore, the market requires a large volume of LPG cylinders

- Catching up with the demand, businesses have bravely invested in the production line of LPG cylinders and maintenance of old LPG cylinders to meet the market demand

Key words – Electrostatic painting technology; Electrostatic coating system; Liquefied gas;

Gas LPG; Powder coating products

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Phạm vi và nội dung nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Dự kiến kết quả đạt được 2

7 Hướng phát triển 2

8 Cấu trúc luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÌNH GAS VÀ SƠN TĨNH ĐIỆN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÌNH GAS 3

1.1.1 LPG 3

1.1.2 Bình chịu áp lực 3

1.1.3 Sơ lược về quy trình sản xuất vỏ bình gas LPG 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN: 7

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ sơn tĩnh điện: 7

1.2.2 Giới thiệu dây chuyền sơn tĩnh điện hiện đại 8

1.2.3 Yêu cầu của công nghệ sơn tĩnh điện 8

1.2.4 Các phương pháp sơn tĩnh điện 9

1.3 DÂY CHUYỀN SƠN TĨNH ĐIỆN ĐANG KHẢO SÁT: 12

1.3.1 Sơ đồ hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg đang khảo sát 12

1.3.2 Nhận xét về hệ thống 13

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THIẾT KẾ,CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG 14

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BUỒNG SƠN 14

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TAY SÚNG SƠN 15

2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BỘ LỌC CYCLONE 17

2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BUỒNG SẤY 19

2.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BĂNG TẢI DI CHUYỂN BÌNH GAS VÀO SƠN 20

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ, CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG 23

3.1 YÊU CẦU VỀ DÂY CHUYỀN SƠN 23

3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ 23

3.3.1 Lựa chọn băng tải để cấp vỏ bình gas 24

3.3.2 Tính toán thiết kế băng tải xích 27

3.3.3 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền 30

3.4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ TAY SÚNG SƠN 33

3.5 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THU HỒI SƠN BẰNG BỘ LỌC CYCLONE 37

3.5.1 Cấu tạo hệ thống Lọc Cyclone – Lọc xoáy 37

3.5.2 Quạt hút ly tâm 38

3.5.3 Bộ lọc khí Cyclone 39

3.6 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BUỒNG SẤY 44

3.7 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BUỒNG SƠN 48

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)

Số hiệu

1.2 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện dạng dung

1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện dạng bột 10 1.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp nhúng sơn tĩnh điện 11 3.1 Kích thước tiêu chuẩn bình gas 12Kg 28 3.2 Số vòng quay và phân phối tỷ số truyền của động cơ 32

Số hiệu

1.1 Thông số kỹ thuật của bình gas LPG 4 1.2 Các thành phần hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg 8 1.3 Sơ đồ hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg đang khảo sát 12

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng được sử dụng phổ biến ở Việt Nam Với việc đầu tư và sử dụng hệ thống sơn tĩnh điện sẽ làm tăng năng suất lao động, giảm được chi phí nhân công, và tiết kiệm được rất nhiều chi phí khác Đặc biệt hệ thống rất thân thiện với môi trường nên vừa an toàn với người lao động lại không gây ảnh hưởng đến mọi người xung quanh Đối với người tiêu dùng thì những sản phẩm sơn tĩnh điện có tác dụng làm giảm quá trình oxy hóa, giúp sản phẩm sử dụng lâu dài hơn

Hiện nay, nhu cầu về sử dụng năng lượng của con người rất cao đặc biệt là sử dụng khí đốt hóa lỏng LPG (Gas LPG) Từ đó xuất hiện lĩnh vực sản xuất phụ trợ là sản xuất các loại chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG (Gas LPG) để đưa đến từng hộ gia đình sử dụng Vì vậy thị trường đòi hỏi một lượng chai chứa Gas LPG rất lớn

Nắm bắt được nhu cầu đó các doanh nghiệp đã mạnh dạn đầu tư dây chuyền sản xuất chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG mới và bảo trì bảo dưỡng chai hứa khí đốt hóa lỏng LPG cũ nhằm đáp ứng được thị trường

Trong quá trình sản xuất chai chứa khí đốt hóa lỏng LPG mới và bảo dưỡng chai hứa khí đốt hóa lỏng LPG cũ thì khâu sơn vỏ là một khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng,an toàn và mẫu mã của sản phẩm mà phương pháp sơn được sử dụng hiện nay là sơn tĩnh điện

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã chọn để tài: “Nghiên cứu cải tiến hệ

thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG” để làm luận văn tốt nghiệp

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu cải tiến hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG nhằm nâng năng suất sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG của hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG hiện tại

3 Phạm vi và nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về quá trình cấp vỏ bình gas LPG

- Nghiên cứu về qui trình công nghệ của hệ thống sơn;

- Nghiên cứa về trình tự sắp xếp, lấy vỏ bình gas LPG sau khi sơn;

- Trên cơ sở đó đề xuất thiết kế cải tiến hệ thống sơn trên

4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp nghiên cứu thực tế tại nhà máy

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

5.1 Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu hệ thống dây chuyền sơn tĩnh điện…

5.2 Ý nghĩa thực tế: Cải tiến hệ thống sơn vỏ bình gas LPG hoàn chỉnh góp

phần nâng cao chất lượng sản xuất và bảo trì vỏ bình gas LPG

6 Dự kiến kết quả đạt được

- Thiết kế cải tiến hệ thống sơn trong dây chuyền sơn vỏ bình gas

- Nâng cao được năng suất, chất lượng của của hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG

7 Hướng phát triển

- Cải tiến hoàn chỉnh hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG

- Nghiên cứu tự động hóa dây chuyền

8 Cấu trúc luận văn

Gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về bình gas và sơn tĩnh điện

Chương 2:Cơ sở lý thuyết để thiết kế,cải tiến hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG

Chương 3: Tính toán lựa chọn các phương án thiết kế, cải tiến hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÌNH GAS VÀ SƠN TĨNH ĐIỆN

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÌNH GAS

1.1.1 LPG

LPG là từ viết tắt của Liquefied Petroleum Gas, là hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, ở thể khí LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu Thành phần chính của LPG là Propane (C3H8) và Butane (C4H10), không màu, không mùi, không vị và không có độc tố LPG lỏng chứa rất nhiều năng lượng trong một không gian nhỏ và nó có thể hóa hơi được nên cháy rất tốt Mỗi một kilogram gas cung cấp khoảng 12000 kcal năng lượng

LPG là loại nhiên liệu thông dụng về tính đa năng và thân thiện với môi trường

Nó có thể dễ dàng được chuyển đổi sang thể lỏng bằng việc tăng áp suất thích hợp hoặc giảm nhiệt độ để dễ tồn trữ và vận chuyển được Nó có thể chuyển động như chất lỏng nhưng lại được đốt cháy ở thể khí Việc sản sinh ra chất NOx, khí độc và tạp chất trong quá trình cháy thấp một cách khác thường đã làm cho LPG trở thành một trong những nguồn nhiên liệu thân thiện nhất với môi trường trên thế giới

1.1.2 Bình chịu áp lực

Bình chịu áp lực (High Pressure Cylinder) là một thiết bị dùng để tiến hành các quá trình nhiệt học, hoặc hoá học, cũng như để chia và chuyên chở môi chất có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển (TCVN 6153:1996)

Bình chứa khí hoá lỏng LPG loại 12 kg do Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm chế tạo (Hình 1.1.1) có các thông số sau:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật bình chứa LPG

Tiêu chuẩn thiết kế DOT-4BA-240, DOT-4BW240 và TCVN 6292:1997

Áp suất thiết kế 240 Psi (17 kG/cm2)

Áp suất thử 480 Psi (34 kG/cm2)

Chiều dày vật liệu Min 2.6mm

Giới hạn bền kéo Min 41kgf/mm2

Hình 1.1 Thông số kỹ thuật của bình gas LPG

1.1.3 Sơ lược về quy trình sản xuất vỏ bình gas LPG

 Thân bình

Thân bình làm từ hai tấm thép tròn, được dập vuốt sâu để tạo thành hình chỏm cầu, thực hiện bởi máy dập sâu điều khiển PLC Phần đỉnh được đột lỗ đồng thời với việc dập sâu để hàn đầu nối ren côn lắp van Sau khi dập sâu, nửa đỉnh bình được xén

ba via, nửa đáy bình xén ba via và vê mép để lồng ghép với nửa đỉnh bình trước khi hàn Thiết bị thực hiện nguyên công này là máy xén ba via vê mép điều khiển PLC của Italy Hai nửa bình này sau khi đã hàn tay xách và chân đế sẽ được hàn lồng mép vào nhau bằng phương pháp hàn hồ quang chìm dưới lớp thuốc bảo vệ theo chu vi thân bình

Đầu nối ren côn

Đầu nối ren côn được đặt từ trong ra hoặc từ ngoài vào và hàn ghép kín phía ngoài của lỗ đã đột trên nửa bình trên bằng phương pháp hàn hồ quang chìm dưới lớp thuốc bảo vệ Đầu nối ren côn được gia công cắt gọt trên máy tiện điều khiển kỹ thuật

số có trợ giúp của máy tính (CNC) Ren trong của đầu nối phù hợp với tiêu chuẩn ¾” NGT-14TPI

 Tay xách

Tay xách bình gas để bảo vệ van và có tác dụng trong quá trình vận chuyển được thuận lợi, chống va đập Tay xách được gia công từ thép tấm qua các nguyên công dập tạo hình, dập chữ, lốc tròn, uốn và làm sạch sau đó được hàn vào thân bình bằng phương pháp hàn tự động MIG/MAG trong môi trường khí bảo vệ Trên tay xách được dập chữ và số cũng như các ký hiệu khác phù hợp với tiêu chuẩn DOT và tiêu chuẩn Việt Nam và phù hợp với yêu cầu khách hàng

Chân đế

Chân đế có tác dụng bảo vệ phần đáy bình, chống mọi va đập trong quá trình vận chuyển và sử dụng Được chế tạo từ thép tấm, qua các nguyên công: Dập tạo hình, dập chữ, lốc tròn, hàn dập uốn và được làm sạch, sau đó được hàn vào phần đáy bình bằng phương pháp hàn tự động MIG/MAG trong môi trường khí bảo vệ

 Van

Van sử dụng là van vặn hoặc van chụp được sản xuất tại Italy hoặc Thái Lan theo yêu cầu của khách hàng với phần ren côn theo tiêu chuẩn ¾”-14NGT Van được lắp vào phần cổ bình với mô men vặn phù hợp với yêu cầu (20 ± 2 kgm) theo tiêu chuẩn

¾” NGT-14TPI về độ an toàn của van

 Hàn

Tất cả các mối hàn trên bình phải có chất lượng đạt tiêu chuẩn WPS và được kiểm tra nghiêm ngặt Các mối hàn cổ và thân bình được hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ; các mối hàn tay xách, chân đế được hàn tự động hoặc bán tự động bằng phương pháp hàn MIG/MAG dưới môi trương khí bảo vệ Việc thực hiện nguyên công hàn được tiến hành bởi công nhân có tay nghề và được đơn vị độc lập đánh giá cấp chứng chỉ thợ hàn áp lực Các mối hàn phải phù hợp với tiêu chuẩn CGA Pamphlet C-

3 của Mỹ và được cơ quan kiểm định chất lượng và thanh tra an toàn của Việt Nam chấp nhận

Nhiệt luyện

Tất cả các bình gas sau khi hoàn thành quá trình định hình, hàn kín phải được kiểm tra 100% bằng mắt sẽ được ủ để khử ứng suất dư tạo ra từ quá trình tạo hình và

hàn trước đó bằng cánh đưa vào lò nhiệt luyện dưới nhiệt độ và thời gian theo yêu cầu tiêu chuẩn, sau đó bình được làm nguội từ từ để ngăn chặn các ảnh hưởng về cơ lý tính

do sự thay đổi nhiệt độ đột ngột gây nên Nhiệt độ trong lò và thời gian giữ nhiệt được điều khiển và lập trình bởi hệ điều khiển PLC cho phép kiểm soát được các thông số

kỹ thuật trong quá trình gia nhiệt

Trong quá trình ủ, bình gas được treo đứng theo tư thế làm việc tạo khả năng đồng đều về nhiệt độ, khử triệt để ứng suất dư và ổn định hoàn toàn về cơ tính

Làm sạch bề mặt

Trước khi phun phủ kẽm và phun sơn bề mặt, bình gas được làm sạch bằng phương pháp phun bi thép làm sạch bề mặt, tốc độ va đập của bi lên thành bình được tính toán để đạt được độ nhám bề mặt của bình thích hợp cho quá trình phun kẽm và sơn sau đó và phải phù hợp với tiêu chuẩn SA 2½ Standard of Svensk Standard S/S 05

Quá trình sơn và sấy sơn được tiến hành hoàn toàn tự động trên dây chuyền phun sấy sơn đồng bộ và được điều khiển PLC có khả năng kiểm soát được độ phủ trên bề mặt bình, nhiệt độ sấy và thời gian sấy của sơn

Cân và đóng số trọng lượng vỏ bình

Bình gas sau khi sơn được cân trên một cân bàn điện tử có độ chính xác lên tới ±

20 gram Trọng lượng riêng của bình sẽ được đóng lên tay xách

In logo và tên thương mại

Nhãn hiệu (logo) của khách hàng sẽ được in trực tiếp lênh bình và được sấy khô

đảm bảo độ rõ nét và độ bám dính đồng thời đảm bảo được màu sắc theo yêu cầu

Sửa ren cổ bình

Sau khi nhiệt luyện và quá trình xử lý bề mặt, bề mặt ren côn của đầu nối có sự biến dạng, do đó ren cần được sửa đúng bằng dụng cụ taro để đảm bảo kích thước theo tiêu chuẩn ¾” NGT 14 TPI và được kiểm tra bằng calip đo ren

Kiểm tra bên trong trước khi lắp van

Trước khi lắp van bên trong bình gas đều được kiểm tra bằng đèn soi và thiết bị hút làm sạch để đảm bảo sẽ không có nước và tạp chất phía bên trong bình, chánh hiện tượng tắc van trong quá trình sử dụng

Lắp van

Bình gas được lắp loại van phù hợp với yêu cầu của khách hàng Thiết bị lắp van

tự động cho phép lắp đúng vị trí và lực vặn van, ren của van trước khi lắp được phủ một lớp keo dính để đảm bảo độ kín tuyệt đối của van sau khi lắp

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN:

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ sơn tĩnh điện:

Sơn tĩnh điện là một công nghệ hiện đại được phát minh và đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thế cho công nghệ cũ cho chất lượng ca và hạ giá thành sản phẩm Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột của nó và khi

sử dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng bám

dính giữa bột sơn và vật sơn Sơn Tĩnh Điện là công nghệ không những cho ta những

ưu điểm về kinh tế mà còn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không có chất dung môi của nó Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trong nước hoàn toàn không có như ở sơn nước

1.2.2 Giới thiệu dây chuyền sơn tĩnh điện hiện đại

Hình 1.2 Các thành phần hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg

1 Khu vực treo tải và hạ tải

2 Khu vực tiền xử lý trước khi sơn

3 Buồng sấy

4 Buồng sơn

5 Bộ phận kéo băng tải

6 Băng tải

1.2.3 Yêu cầu của công nghệ sơn tĩnh điện

- Ưu điểm cũng như yêu cầu của công nghệ sơn tĩnh điện:

a Về kinh tế

99% sơn được sử dụng triệt để (bột sơn dư trong quá trình phun sơn được thu hồi để

sử dụng lại) Không cần sơn lót, làm sạch dễ dàng những khu vực bị ảnh hưởng khi phun sơn hay do phun sơn không đạt yêu cầu Tiết kiệm thời gian hoàn thành sản phẩm

b Về đặc tính sử dụng

Quy trình sơn có thể được thực hiện tự động hóa dễ dàng (dùng hệ thống phun sơn

bằng súng tự động) Dễ dàng vệ sinh khi bột sơn bám lên người thực hiện thao tác hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước

c Về chất lượng

Tuổi thọ thành phẩm lâu dài, độ bóng cao, không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc

bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thời tiết Màu sắc phong phú và có độ chính xác cao

1.2.4 Các phương pháp sơn tĩnh điện

1.2.4.1 Sơn tĩnh điện dạng dung dịch

- Nguyên lý: Sơn tĩnh điện dùng nguyên lý các hạt tích điện dương và âm hút

nhau, và các hạt điện tích cùng dấu đẩy nhau Thiết bị sơn tĩnh điện dùng cực âm để nạp sơn, làm cho các hạt sơn đẩy nhau và biến thành dạng sương mù Sau đó các hạt sơn này được hút vào bề mặt sản phẩm tích điện dương do tác dụng của lực điện

trường

- Đặc điểm: Xem bảng 1.2

Bảng 1.2 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện dạng dung dịch

Ưu điểm Nhược điểm

- Hiệu suất sử dụng cao, các sản phẩm như đường ống,

các chi tiết nhỏ, hiệu suất của sơn tĩnh điện trên 80%

- Bụi sơn bay ra ngoài ít, cải thiện điều kiện môi trường

so với phương pháp phun sơn không khí bởi vì những hạt

bụi sơn lân cận sản phẩm cũng được hút vào do lực hút

tĩnh điện, còn phương pháp phun sơn không khí chỉ

những hạt sơn nào tiếp xúc với sản phẩm mới bám dính

được

- Góc cạnh sản phẩm có độ dày nhất định, tính bảo vệ

tốt, do hiệu ứng mũi nhọn ở góc cạnh, mật độ điện tích

cao, màng sơn dày, do tác dụng sức căng bề mặt màng

sơn khô vẫn có độ dày nhất định

- Màng sơn có bề ngoài đẹp, năng suất cao, thích hợp

với sản xuất tự động hóa

- Những chi tiết nhỏ có hình dáng phức tạp bị điện trường che khuất hoặc điện trường phân bố không đều,

có thể sửa lại bằng phương pháp phun thủ công

- Độ dẫn điện của sơn và dung môi kém, độ bay hơi của dung môi có yêu cầu đặc biệt, vì vậy khi sơn trên gỗ và chất dẻo phải dùng phương pháp đặc biệt mới có thể sơn tĩnh điện

- Thiết bị: Thiết bị mấu chốt của sơn tĩnh điện là bộ phận khống chế tĩnh điện

cao áp, bộ sinh ra tĩnh điện cao áp và súng phun Căn cứ vào nguyên lý tạo mù sơn khác nhau, súng sơn tĩnh điện phân thành 3 loại chính : tạo mù sơn tĩnh điện ly tâm, tạo mù sơn tĩnh điện không khí, tạo mù sơn tĩnh điện chất lỏng áp suất cao

- Phạm vi ứng dụng: Phun sơn tĩnh điện: chủ yếu dùng trong các dâychuyền sản

xuất hàng loạt Chủ yếu sử dụng trong sơn lót các chi tiết bằng kim loại Phương pháp này cũng có hai phương thức: phun bằng tay và phun tự động Lớp sơn lót được sơn bằng phương pháp này cho độ bằng phẳng bề mặt cao, độ bám dính tốt làm nền cho lớp sơn bề mặt rất tốt

1.2.4.2 Phương pháp sơn bột tĩnh điện

- Nguyên lý: Nguyên lý của sơn bột tĩnh điện cũng tương tự như phương pháp

phun sơn tĩnh điện dạng dung dịch Sự khác nhau cơ bản của nó là sơn bột tĩnh điện

sử dụng sơn ở dạng bột, còn phương pháp phun sơn tĩnh điện sử dụng sơn ở dạng dung dịch

- Đặc điểm: Sơn bột tĩnh điện là công nghệ không những cho ta những ưu điểm

về kinh tế mà còn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không có chất dung môi của nó Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trong nước hoàn toàn không có như ở sơn nước (Xem bảng 1.3)

Bảng 1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện dạng bột

Ưu điểm Nhược điểm

- Hiệu suất sử dụng cao trên 90%, là phương pháp phun

sơn có độ ô nhiễm thấp

- Thích hợp với sản xuất tự động năng suất cao

- Màng sơn dày, độ dày một lần sơn 100 - 300µm

- Dễ dàng vệ sinh khi bột sơn bám lên người thực hiện

thao tác hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ

loại dung môi nào

- Tuổi thọ thành phẩm lâu dài

- Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của

tác nhân hóa học hay thời tiết

- Sơn tĩnh điện dạng bột là phương pháp sơn ít tốn kém

nhất trên giá thành sản phẩm mà trong những kỹ thuật

sơn hiện tại trên thế giới đang sử dụng (kể cả sơn tĩnh

điện dạng nước)

- Nhiệt độ sấy cao trên

200C, màng dễ biến màu

- Thiết bị chuyên dùng thay màu không thuận lợi

- Sau khi sấy màng sơn khó sơn sửa chữa lại

- Tính trang trí màng sơn kém, độ bóng và độ bằng phẳng không bằng phun sơn

- Sơn bột có độ bám chắc kém, nhiều trường hợp phải sử dụng xử lý bằng nhiệt luyện

- Thiết bị: Thiết bị sơn bột tĩnh điện gồm có: bộ phận cung cấp sơn, bộ phận sinh tĩnh điện, máy sơn tĩnh điện, phòng phun, hệ thống bột hồi lưu và phòng sấy

- Phạm vi ứng dụng: Thường dùng để sơn các sản phẩm là các chi tiết vỏ hộp, kết cấu khung thép nhà máy, các chi tiết xe máy, xe ô tô…

1.2.4.3 Phương pháp nhúng sơn tĩnh điện

- Nguyên lý: Dòng một chiều được cấp vào bể sơn và vật thể.Lớp sơn tạo ra dính

vào bề mặt vật thể qua một quy trình gọi là sự điện phân.Quá trình kết tủa điện phân (ED) là một phương pháp sơn đặc biệt mà nó phân tán trong nước và bám trên bề mặt nền của vật sơn để tạo thành lớp màng đồng đều không hòa tan trong nước

Có hai loại sơn nhúng tĩnh điện, quá trình kết tủa bằng ion tích điện âm chuyển động đến cực dương chi tiết và quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện dương chuyển động đến cực âm của chi tiết

- Đặc điểm: Xem bảng 1.4

Bảng 1.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp nhúng sơn tĩnh điện

Ưu điểm Nhược điểm

- Sản xuất trên dây truyền tự động, thời gian sơn nhanh (khoảng 3

phút), mức độ tự động hóa cao, năng suất lao động cao

- Độ dày màng sơn đồng đều, khi sơn nhúng tĩnh điện katốt có thể

điều chỉnh điện áp để thu được màng sơn dày khoảng 10 - 35μm

- Màng sơn che phủ tốt ở cạnh biên, trong lỗ khe hở hàn,…do đó

nâng cao độ bền chống gỉ của sản phẩm Đặc biệt tính thẩm thấu

của sơn nhúng tĩnh điện katốt mạnh, tính chống gỉ trong lỗ tốt,

lớp sơn bề mặt ngoài thích hợp với yêu cầu sản phẩm cao cấp

- Bảo vệ môi trường tốt, an toàn khi làm việc Dung dịch sơn

nhúng tĩnh điện chỉ cần trợ dung môi hàm lượng 3%, dùng nước

làm chất phân tán, không gây cháy, không ô nhiễm môi trường

Thiết bị nhúng tĩnh điện có lắp hệ thống siêu lọc, sử dụng có hiệu

quả các bể, thải ra một lượng rất ít, bảo đảm môi trường trong

sạch

- Hiệu suất sử dụng sơn cao trên 95%, do độ nhớt của sơn rất

thấp, lượng dung dịch chi tiết mang ra ít, lại qua thu hồi siêu lọc

tổn thất rất ít

- Màng sơn có bề ngoài đẹp, không có vết, khi sấy độ bằng phẳng

tốt Màng sơn ướt hàm lượng nước nhỏ, khi sấy không có hiện

tượng cháy, không có tác dụng hòa tan lại của dung môi với

màng sơn, màng sơn bằng phẳng, bóng Màng sơn nhúng tĩnh

điện katốt dày, có độ bằng phẳng 83%, không cần sơn lớp giữa

- Nhiệt độ sấy cao (180°C), màu sắc màng sơn có một màu, độ bền khí hậu sơn lót kém

- Đầu tư thiết bị lớn, yêu cầu quản

lý chặt chẽ

- Sản phẩm có nhiều kim loại không thể sơn cùng một lúc, vì điện thế phá hủy của chúng khác nhau

- Giá treo cần thường xuyên làm sạch và bảo đảm dẫn điện tốt

- Thiết bị: Thiết bị sơn nhúng tĩnh điện gồm có: bể sơn nhúng tĩnh điện, bể phụ

trợ, hệ thống lọc tuần hoàn, hệ thống siêu lọc, hệ thống gia nhiệt, nguồn điện 1 chiều,

hệ thống bổ sung sơn, hệ thống lọc và tủ điều khiển,…

- Phạm vi ứng dụng: Sơn nhúng tĩnh điện: thường được sử dụng trong sơn lót ô

tô, sản xuất số lượng lớn trên dây chuyền tự động Chi phí đầu tư cao do đó chỉ thích hợp với các công ty lớn Nó chỉ được dùng sơn những chi tiết dẫn điện

1.3 DÂY CHUYỀN SƠN TĨNH ĐIỆN ĐANG KHẢO SÁT:

1.3.1 Sơ đồ hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg đang khảo sát

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống sơn tĩnh điện vỏ bình gas Lpg đang khảo sát

Các thành phần hệ thống:

1 Buồng sơn

2 Lọc thu hồi sơn

3 Người sơn 2 bên

4 Người treo chai gas lên băng tải

5 Người lấy chai gas chuyển qua buồng sấy

6 Băng tải vận chuyển trong buồng sơn

Quy trình hoạt động: Chai gas sau khi được xử lý bề mặt, thì được treo lên băng tải tại vị trí treo và lấy chai gas như hình, băng tải di chuyển đưa chai gas vào buồng sơn Công nhân đứng ở 2 phía buồng sơn phun bột sơn vào chai gas Sau khi sơn, chai gas ra khỏi buồng sơn và được một công nhân khác chuyển sang buồng sấy Chai gas được treo vào buồng sấy đến khi đủ một mẻ sấy thì tiến hành sấy, quá trình sấy được hoàn thành khi chai gas được sấy đủ thời gian và đưa ra khỏi buồng sấy

1.3.2 Nhận xét về hệ thống

- Hệ thống hoạt động ổn định nhưng do bán tự động nên hiệu suất thấp

- Phun sơn bằng tay nên độ bám sơn chưa đều

- Khi vận hành cần nhiều công nhân ở các khâu sơn, di chuyển, sấy…

- Chỉ có băng tải vận chuyển trong buồng sơn nên phải di chuyển chai gas bằng tay từ buồng sơn sang buồng sấy

- Hệ thống thu hồi sơn bằng bộ lọc Filter nên lượng bột sơn được thu hồi để tái

sử dụng không nhiều

- Nhiệt độ buồng sấy chưa ổn định do chế độ điều khiển bằng tay

- Năng suất sơn vỏ bình gas của dây chuyền hiện tại: 800 bình/1ca (8h)

Vì vậy, cần một hệ thống sơn mới cải tiến hơn cho quá trình sơn chai gas hiện nay nhằm nâng năng suất và tính kinh tế cho dây chuyền sơn tĩnh điện vỏ bình gas LPG

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THIẾT KẾ,CẢI TIẾN HỆ THỐNG SƠN

TĨNH ĐIỆN VỎ BÌNH GAS LPG

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BUỒNG SƠN

Hình 2.1 Sơ đồ buồng phun sơn

Buồng sơn được thiết kế theo dạng hình hộp chữ nhật, bên dưới có máng hứng sơn dư Hai bên là hai tay sơn tự động, phía trên là băng tải chuyển động bên tay phải

là bộ lọc thu hồi sơn, bên trái là thùng chứa sơn và máy phun sơn

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TAY SÚNG SƠN

Hình 2.2 Mô hình tay súng sơn

Tay sơn tự động gồm cơ cấu trượt trên thanh ray với đối trọng phía sau, phía trước trang bị các súng sơn di chuyển lên xuống theo hành trình cố định Khi tay sơn đến cuối các hành trình thì tác động vào PLC để đảo chiều chuyển động

Tay sơn được truyền động bằng động cơ AC thông qua 2 bộ truyền xích đặt vuông góc nhau Động cơ được điều khiển tốc độ bằng biến tần

Tốc độ và công suất tay sơn được tính theo phương pháp sau: Gọi :

v: vận tốc băng tải (m/s) vtay: Vận tốc tay sơn (m/s)

ω: vận tốc góc bánh xích tay sơn (rad/s) d: đường kính bánh xích (m)

L: tổng chiều dài buồng sấy (m)

ta : thời gian cần sấy (s)

tb : thời gian vật sơn đi từ vị trí súng phun đầu tiên đến súng phun cuối (s)

a: bề rộng lớp sơn mà các súng trên tay sơn phun được trên 1 hành trình (m) S:

tổng quãng đường tay sơn di chuyển để sơn xong vật sơn (m)

n: số chu kỳ của tay sơn

h: chiều dài hành trình tay sơn (m)

P: công suất cần thiết động cơ của tay sơn (W)

M: moment cần thiết để nâng tay sơn lên theo hành trình (N.m) d: đường kính bánh xích kéo tay sơn (m)

m1: trọng lượng cánh tay sơn (kg) m2: tải trọng tối đa đầu cánh tay (kg) g: gia tốc trọng trường (m/s2)

Vận tốc băng tải được tính theo công thức:

( / )

a

v t

( / )

b

v t

S

m s



Vận tốc góc tay sơn được tính theo công thức:

Công suất cần thiết động cơ của tay sơn: P = M.ω (W)

Từ các thông số tính được chọn động cơ cho tay sơn

2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BỘ LỌC CYCLONE

Bộ lọc Cyclone được thiết kế theo sơ đồ sau:

Hình 2.3 Quá trình thiết kế Cylone

Hình 2.4 Các chi tiết trong Cyclone

K: hằng số, thường lấy K = 8 cho hầu hết Cyclone

ρ: trọng lượng riêng của bụi khí (kg/m3)

vk: vận tốc bụi khí tại miệng Cyclone (m/s) Tiết diện cần thiết của cyclone:

Tính tốc độ thực tế của khí trong cyclone:

v

P K 

Sau khi tính được các thông số thì tiến hành chọn loại Cyclone phù hợp

Dựa vào lưu lượng gió để chọn quạt hút kiểu li tâm

2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BUỒNG SẤY

Buồng sấy được thiết kế theo hình chữ U nhằm giảm diện tích xây dựng, thuận lợi cho vật sơn di chuyển vào ra và hạn chế thoát nhiệt Vách ngoài buồng sấy có lớp cách nhiệt làm bằng bông thủy tinh giúp nhiệt lượng thoát ra môi trường ít Nguồn nhiệt được lấy từ gas cháy bên dưới, phía trên là băng tải mang vật sơn đi Sơ đồ bố trí buồng sấy như hình:

Ơ

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí buồng sấy

Gọi:

L: tổng chiều dài buồng sấy (m)

Qs: nhiệt lượng vật sấy mang đi trong một giờ (J)

Qt: nhiệt lượng thoát ra môi trường trong một giờ (J)

Q: tổng nhiệt lượng cần thiết trong 1 giờ (J)

ma: khối lượng vật sơn sấy trong 1 giờ (kg)

m: khối lượng gas cần thiết đốt trong 1 giờ (kg)

t: thời gian sấy (s)

v: vận tốc băng tải (m/s)

V: thể tích khí trong buồng sấy (m3 )

D: khối lượng riêng không khí ẩm (kg/m )

Ca : nhiệt dung riêng không khí (J/kg/K)

C: nhiệt dung riêng không khí (J/kg/K)

T : nhiệt độ của môi trường là (oC)

Ta : nhiệt độ được duy trì trong buồng sấy (oC)

∆T: nhiệt độ chênh lệch (oC)

P: năng suất tỏa nhiệt của gas khi đốt (J/kg)

H : hiệu suất đầu đốt gas

Kích thước buồng sấy được tính theo vận tốc lớn nhất của băng tải và thời gian sấy lớn nhất để đảm bảo trong quá trình sấy vật sơn vẫn di chuyển mà vẫn đủ thời gian sấy cần thiết

L = v.t (m) Tính nhiệt:

Độ chênh lệch nhiệt độ :

∆T = Ta– T (0 C) Khối lượng vật sơn sấy trong 1 giờ:

ma= v 60 m (Kg) Nhiệt lượng vật sấy mang đi trong một giờ:

Qs = ma Ca ∆T (J) Khối lượng không khí trong buồng sấy:

m = V D (Kg) Nhiệt lượng thoát ra môi trường trong một giờ:

Qt = m C ∆T (J) Tổng nhiệt lượng cần thiết

Q = Qs+ Qt (J) Khối lượng gas cần thiết trong 1 giờ:

2.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BĂNG TẢI DI CHUYỂN BÌNH GAS VÀO SƠN

Băng tải bao gồm xích băng tải và bộ phận kéo xích Trong đó, loại xích được chọn theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất, ta cần tính hình dạng của băng tải và công suất

bộ phận truyền động kéo xích

Băng tải được thiết kế theo hình dạng của buồng sơn, buồng sấy nhằm thuận lợi trong quá trình vận chuyền và điều khiển Sơ đồ bố trí băng tải như hình 3.6

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí băng tải

Phương pháp tính công suất bộ truyền động kéo xích: Với:

N: công suất cần thiết để kéo băng tải (W)

N1: công suất kéo băng tải theo đường thẳng

N2: công suất kéo băng tải tại các đoạn cong

n: số góc cong

v: vận tốc tối đa của băng tải (m/s)

g: gia tốc trọng trường, g = 10 (m/s2)

k: hệ số ma sát lăn của xích tải và ray, k = 0,1 M: tổng khối lượng của băng tải (kg)

M1: trọng lượng băng tải (kg)

M2:tổng khối lượng tối đa của vật sơn được treo trên băng tải (kg) mxích: trọng lượng mỗi khâu của băng tải xích (kg)

mmax:tải trọng tối đa treo lên 1mét băng tải(kg)

L: tổng chiều dài băng tải (m)

La: chiều dài mỗi khâu của băng tải xích (m)

Ft: trở lực của băng tải trước đoạn cong (N)

Fc:phản lực của thành đứng thanh ray tác dụng lên xích tải (N) Fk: lực cần để kéo băng tải sau đoạn cong (N)

Tổng trọng lượng của băng tải xích:

1

M

La xích

L m



(Kg) Tổng tải trọng tối đa treo trên băng tải:

M2 = mmax L (Kg) Tổng khối lượng của băng tải:

M = M1 + M

2 (Kg) Công suất kéo băng tải theo đường thẳng:

N1 = v.M.k.g (W) Lực cần để kéo băng tải từ sau đoạn cong:

Fk = tgα Ft (N) Công suất kéo băng tải tại các đoạn cong:

N2 = n.v Fk k (W) Tổng công suất dẫn động băng tải:

N = N1 + N2 (W)

Từ công suất tính được loại động cơ để kéo xích băng tải phù hợp