CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH.1 Tổng quan về làm sạch bề mặt .2 Các tiêu chuẩn làm sạch bề mặt .1 Mức độ sạch trên bề mặt thép .2 Tiêu chuẩn Thuỵ Điển SIS 05 5900 – 1967 .3 Các tiêu chuẩn tương đương .3 Một số công nghệ làm sạch áp dụng ở Việt Nam .1 Các phương pháp cơ học .2 Làm sạch bằng hoá chất .3 Làm sạch bằng các hiệu ứng vật lý. CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BỀ MẶT CHI TIẾT CƠ KHÍ BẰNG LASER.1 Sự lan truyền bức xạ laser trong vật liệu .2 Nguyên lý làm sạch bề mặt chi tiết cơ khí bằng laser .3 Một số loại laser công suất cao ứng dụng làm sạch chi tiết cơ khí.2 Nd: YAG laser .3 Laser sợi quang .4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm sạch bề mặt chi tiết cơ khí bằng laser. 33 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH LÀM SẠCH BỀ MẶT CHI TIẾT CƠ KHÍ BẰNG LASER SỢI QUANG .1 Xây dựng quy trình làm sạch trên thiết bị Brimo MF50 .2 Thực nghiệm quá trình làm sạch trên thép và hợp kim nhôm.
53 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 55 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Phương pháp làm sạch bằng tia nước [1]. Bi dùng trong máy phun cát.
Phương pháp làm sạch bằng vòi phun cát ướt [2]. Phương pháp phun cát khô [2]. Phương pháp phun cát khô [3]. Phun bi bằng khí nén [4].
Phun bi kiểu bánh quay ly tâm [5]. Làm sạch bề mặt bằng plasma [6]. Thiết bị làm sạch bằng sóng siêu âm [7].10: Làm sạch bằng phương pháp laser. Độ sâu hấp thụ quang học đối với một số vật liệu trên một dải bước sóng .Độ phản xạ của một số kim loại là hàm của nhiệt độ.
Độ phản xạ như là một hàm của nhiệt độ đối với bức xạ 1,06 μm .Một màng bề mặt như một khớp nối giao thoa, lớp phủ chống phản xạ .5: Độ hấp thụ là một hàm của độ dày của màng oxit trên thép .Độ phản xạ của thép đối với bức xạ phân cực 1,06 μm.7: Làm sạch bề mặt bằng laser .8: Laser CO2 trong thực tế [30]. Sơ đồ mức năng lượng của Ion Nd3+. Sơ đồ hệ thống làm sạch sử dụng laser quang sợi. Cấu tạo của nguồn laser quang sợi.
Cấu tạo của sợi quang. Mối quan hệ giữa công suất đỉnh và công suất trung bình. Mẫu thép SKD11 .Mẫu hợp kim nhôm A2024 .3 Các nút chức năng của máy làm sạch Brimo MF50. Công tác khởi động máy Brimo MF50.
Khởi động màn hình máy Brimo MF50. Bảng thông số công nghệ máy Brimo MF50. Bảng hiệu chỉnh thông số công nghệ máy Brimo MF50. Bảng chế độ làm việc máy Brimo MF50.
Bảng điều khiển quá trình quét laser của máy Brimo MF50. Đầu quét của máy Brimo MF50. Đồ thị thể hiện độ dày lớp gỉ bị bóc tách theo công suất trên nền thép. Hình ảnh bề mặt thép chụp từ kính hiển vi.
Đồ thị thể hiện độ dày lớp gỉ bị bóc tách theo công suất trên nền nhôm. Hình ảnh chụp bề mặt nhôm từ kính hiển vi. Ảnh hưởng của đọ rộng xung đến chất lượng bề mặt chi tiết. Ảnh hưởng của tần số lặp đến chất lượng bề mặt.
52 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Tiêu chuẩn Thụy Điển 05 5900- 1967. Các cấp độ sạch theo tiêu chuẩn 05 5900- 1967. Các tiêu chuẩn tương đương.
Ưu nhược điểm của một số phương pháp làm sạch bề mặt .1: Chỉ số khúc xạ và góc Brewster cho các vật liệu khác nhau [29] .2: Các nguyên tố đất hiếm thường dùng làm lõi sợi quang khuếch đại .1: Thông số kỹ thuật của thiết bị làm sạch Brimo MF50 .2: Thành phần cấu tạo của thép SKD11 .3: Cơ tính của thép SKD11 .4:Thành phần hóa học của hợp kim nhôm A2024 .5: Điều kiện thí nghiệm xác định ảnh hưởng của công suất trung bình đến chiều sâu làm sạch .6: Kết quả làm sạch thép .7: Điều kiện thí nghiệm xác định ảnh hưởng của độ rộng xung đến chất lượng bề mặt chi tiết sau làm sạch.8: Điều kiện thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tần số lặp đến chất lượng bề mặt chi tiết sau làm sạch. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH 1.1 Tổng quan về làm sạch bề mặt Làm sạch bề mặt là một quá trình loại bỏ các hạt, lớp tạp chất (gỉ sét, bụi bẩn…) hay các lớp chất hữu cơ, rêu mốc, sinh vật sống bám trên bề mặt các chất nền. Làm sạch bề mặt rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp, sản xuất tới đời sống hàng ngày. Làm sạch các loại bề mặt là công đoạn rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo, tàu biển, ô tô và cơ khí giao thông, hàng hải và bảo dưỡng công nghiệp.
Một số ứng dụng cụ thể về vai trò của công nghệ làm sạch: - Loại bỏ các hạt bụi, các lớp bẩn, tạp chất hữu cơ trên bề mặt, tăng tuổi thọ làm việc của chi tiết cơ khí. - Làm sạch gỉ thép, các lớp sơn cũ trên bề mặt kim loại, làm sạch bề mặt chất bán dẫn và các thiết bị vi cơ, loại bỏ các lớp tạp chất khỏi các chi tiết máy móc, công tắc điện, bề mặt cathode. - Trước khi tiến hành mạ bề mặt cần loại bỏ tất cả các tạp chất có trên bề mặt chi tiết. - Trước khi sửa chữa, bảo dưỡng một loại mũi khoan dầu (trong ngành dầu khí) hay một chi tiết máy vận hành trong môt trường dầu mỡ, người ta cũng phải làm sạch các lớp dầu mỡ bám trên bề mặt để quan sát chỗ hỏng dễ dàng hơn, cũng như để tiến hành sửa chữa.
- Trước và sau khi thực hiện các mối hàn, người ta đều cần làm sạch. - Làm sạch các lớp rỉ sét trên bề mặt kim loại. - Làm sạch bề mặt bên trong lòng khuôn của các loại khuôn đúc cao su, khuôn đúc nhôm.2 Các tiêu chuẩn làm sạch bề mặt 1.1 Mức độ sạch trên bề mặt thép Độ sạch mô tả mức độ tinh khiết của bề mặt dự trên lượng cáu cặn và rỉ sét còn tồnt tại trê bề mặt. Các tiêu chuẩn khác nhau xác định mức độ tinh khiết và thường được yêu cầu bởi nhà sản xuất sơn hoặc khách hàng của một dự án.
Bề mặt thép được sơn thông thường yêu cầu độ tinh khiết SA 2. Trong quá trình làm sạch, bề mặt phải được làm sạch tất cả các thành phần sắt và kim loại. Nếu cặn còn sót lại trên bề mặt, nó sẽ làm cong vênh và ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp sơn phủ sau này và khả năng chống ăn mòn. Những chất bẩn này có thể là: - Dầu, mỡ và sáp.
- Lớp sơn cũ hoặc lớp phủ 1.2 Tiêu chuẩn Thuỵ Điển SIS 05 5900 – 1967 Tiêu chuẩn làm sạch bề mặt thông thường nhất được gọi là “tiêu chuẩn chuẩn bị cho bề mặt thép” ký hiệu là SIS 05 5900 – 197 do viện nghiên cứu ăn mòn Thuỵ Điển soạn thảo với sự hợp tác của hiệp hội kiểm tra và vật liệu hoa kỳ (ATSM) và Uỷ ban nghiên cứu sơn cấu trúc thép (SSPC).1 nêu chi tiết về tiêu chuẩn Thuỵ Điển 05 5900 -1967: Bảng 1. Tiêu chuẩn Thụy Điển 05 5900- 1967. SA Làm sạch bề mặt thép có phủ và không phủ. Làm sạch bề mặt bằng chổi quét.
SA 1 Bề mặt không có các thành phần kim loại như dầu, mỡ, bụi bẩn và mất lớp sơn. Mất các lớp sắt từ quá trình sản xuất vì cặn, cáu cặn và rỉ sét của nhà máy được loại bỏ. Lớp cặn, rỉ và sơn còn lại bám chặt và bề mặt có thể tạo nhám đủ để lớp sơn sau bám dính tốt. 2 Làm sạch bề mặt bằng cách phun cát.
SA 2 Bề mặt không có các thành phần kim loại như dầu, mỡ, bụi bẩn và mất lớp sơn. Mất các lớp sắt từ quá trình sản xuất vì cặn, cáu cặn và rỉ sét của nhà máy được loại bỏ. Lớp cặn, rỉ và sơn còn lại bám chặt và bề mặt có thể tạo nhám đủ để lớp sơn sau bám dính tốt. Làm sạch bề mặt bằng cách phun cát đến khi bề mặt gần đồng nhất.
Như với SA 2. Chỉ có thể nhìn thấy các dấu vết hoặc sắc thái của các lớp loại 95% của mỗi inc vuông phải không có cặn để có thể nhìn SA 2. Làm sạch bề mặt bằng cách phun cát đến khi bề mặt đồng nhất. Quá trình SA 2.5 và quá trình phụ: Các phôi có bề mặt kim loại màu trắng xám đồng nhất.
Tất cả cặn sắt và kim loại màu đều được loại SA 3 bỏ 100%. Làm sạch bề mặt bằng cách phun cát. Loại bỏ một phần các khu vực bị hư hỏng. Loại bỏ ngay vết rỉ sét, cáu cặn, lớp phủ lỏng lẻo và các chất gây ô nhiễm.
Các khu vực tiếp xúc còn lại hiển thị bóng râm nhẹ tương ứng với SA 2. Lớp phủ còn lại còn nguyên vẹn, nên tiến hành kiểm tra độ bám P SA 2. ST Tẩy gỉ bằng tay hoặc máy công cụ. Lớp phủ lỏng lẻo và cặn bẩn của máy nghiền và cặn được loại bỏ; gỉ ST2 được loại bỏ đến mức sau khi làm sạch có ánh kim loại mờ.
Giống như ST2, hơn nữa kim loại này có độ sáng bóng kim loại cao ST3 hơn Thổi bằng ngọn lửa Loại bỏ cặn, cáu cặn, rỉ sét, sơn phủ và các tạp chất bên ngoài. Các F1 chất cặn có thể chỉ hiển thị dưới dạng sự đổi màu và sắc thái Tẩy gỉ bằng axit (tẩy gỉ bằng hóa chất). Tất cả các thành phần sắt và kim loại đều được loại bỏ. Trước khi sơn phủ bề mặt phải được xử lý lại bằng chất tẩy rửa trung tính.
Các cấp độ sạch theo tiêu chuẩn 05 5900- 1967 1.3 Các tiêu chuẩn tương đương Ngoài tiêu chuẩn Thuỵ điển 05 5900 – 1967 ra, trên thế giới cũng có một số tiêu chuẩn làm sạch bề mặt khác nữa cũng được sử dụng phổ biến. Các tiêu chuẩn được sử dụng nhiều nhất là: NACE (Hiệp hội Kỹ sư Ăn mòn Quốc gia) tiêu chuẩn Thụy Điển - dành cho Châu Âu (SIS 05 5900), SSPC (Hội đồng Sơn và Kết cấu Thép) và Tiêu chuẩn Anh (BS 4232). Tiêu chuẩn DIN 55928 của Đức và ISO 8501-1 + 2 giống với tiêu chuẩn của Thụy Điển. Bảng dưới đây cung cấp một cái nhìn tổng quan về các tiêu chuẩn chuẩn bị bề mặt được quốc tế công nhận: 4 Bảng 1.
Các tiêu chuẩn tương đương.