Máy rửa siêu âm cho ICSN Vina – Hệ thống bể rửa siêu âm & phun áp lực giỏ xoay

Máy rửa siêu âm cho ICSN Vina là giải pháp tẩy rửa và làm sạch bề mặt linh kiện cơ khí chính xác được Công ty TNHH VN Techsun Việt Nam trực tiếp khảo sát mặt bằng sản xuất, thiết kế cơ điện tử và chế tạo theo đơn đặt hàng độc quyền cho nhà máy ICSN Vina. Thiết bị sở hữu cấu hình tích hợp 2 khoang làm việc khép kín gồm: Bể rửa siêu âm tĩnh (Ultrasonic Cleaning Tank) ứng dụng công nghệ sóng âm đa điểm tần số cao kết hợp đường ống dẫn nước khử khoáng DI IN/OUT Φ34, và Bể rửa xoay kết hợp phun áp lực (Rotary Spray & Rinsing Tank) với cơ cấu giỏ xoay tròn điều khiển biến tần cùng giàn béc phun đa hướng chữ thập +. Thiết kế thông minh này tạo ra bước đột phá vượt bậc về hiệu suất xử lý dầu mỡ cắt gọt gia công CNC, hóa chất tôi nhiệt luyện và mạt phoi kim loại siêu mịn nằm sâu trong các khe ren hẹp.

1. Tổng quan dự án Máy rửa siêu âm chuyên dụng cho nhà máy ICSN Vina

Trong chuỗi dây chuyền gia công cơ khí chính xác, chế tạo khuôn mẫu và sản xuất phụ tùng cơ điện tử tại nhà máy ICSN Vina, các chi tiết kim loại sau khi trải qua các công đoạn gia công tiện CNC, phay nhiều trục, dập định hình, khoan lỗ ren và xử lý nhiệt luyện luôn tồn đọng một lượng lớn tạp chất bám dính cực kỳ phức tạp. Các tạp chất này bao gồm: dầu làm mát cắt gọt kim loại (cutting fluid), dầu bôi trơn chống rỉ có độ nhớt cao, mạt kim loại vi mô phát sinh từ mũi phay/tiện, và váng cacbon cháy do nhiệt sinh ra trong quá trình gia công.

Nếu các tạp chất bẩn này không được bóc tách và làm sạch hoàn toàn trước khi chi tiết bước vào công đoạn kiểm tra quang học CMM, mạ phủ bảo vệ hoặc lắp ráp tổng thành, sản phẩm sẽ đối mặt với các nguy cơ nghiêm trọng:

• Hiện tượng bong tróc lớp mạ bề mặt: Vết màng dầu mỡ siêu mỏng sót lại ngăn cản sự bám dính của lớp mạ niken, crom hoặc anot hóa, gây loang lổ và rỉ sét sớm trong môi trường độ ẩm cao.
• Kẹt cứng cơ cấu cơ khí chính xác: Mạt phoi kim loại và hạt mài kẹt trong các lỗ ren đường kính nhỏ (M2 – M6) hoặc các rãnh then, rãnh dầu bôi trơn sẽ làm mài mòn nhanh các chi tiết chuyển động đối tiếp.
• Nhiễm bẩn ion và vết ố nước: Sử dụng nguồn nước máy sinh hoạt thông thường chứa nhiều tạp chất ion Canxi, Magie để tẩy rửa sẽ để lại các đốm ố trắng vôi hóa (water spot) sau khi sấy khô, làm suy giảm nghiêm trọng thẩm mỹ và tiêu chuẩn xuất khẩu.

Nhằm giải quyết triệt để bài toán kỹ thuật phức tạp trên, đội ngũ kỹ sư VN Techsun Việt Nam đã tiến hành lấy mẫu thực tế tại xưởng sản xuất ICSN Vina, phân tích thành phần dầu nhớt gia công và phát triển thành công hệ thống máy rửa siêu âm chuyên dụng hai khoang tích hợp, kết hợp đồng bộ giữa năng lượng sóng siêu âm bóc tách vi mô và xung lực dòng chảy áp lực cao giỏ xoay ly tâm.

2. Tác dụng làm sạch cốt lõi & Cấu tạo chi tiết từng phân khu

Hệ thống máy rửa siêu âm cho ICSN Vina được chế tạo trên nền tảng tích hợp hai công nghệ làm sạch mạnh mẽ nhất hiện nay: công nghệ siêu âm bóc tách vi mô (Ultrasonic Cavitation) và công nghệ xối rửa cơ học bằng tia nước áp lực cao kết hợp xoay phôi 360 độ. Sự kết hợp này mang lại 3 tác dụng làm sạch vượt trội:

2.1. Tẩy rửa dầu mỡ cắt gọt và hóa chất gia nhiệt

Dầu cắt gọt gốc khoáng và chất bôi trơn nhiệt luyện thường có độ kết dính bề mặt rất lớn. Khi phôi gia công được ngâm chìm trong bể rửa siêu âm tĩnh số 1, các đầu phát siêu âm (Ultrasonic Transducers) công suất cao gắn dưới đáy bể sẽ phát ra sóng âm truyền qua môi trường dung dịch tẩy rửa gia nhiệt. Sóng âm liên tục tạo ra các pha nén và dãn nở áp suất cực lớn, sinh ra hàng triệu triệu bọt khí vi mô có kích thước chỉ vài micron. Khi các bọt khí này nén đến giới hạn và vỡ tung (hiện tượng Cavitation), chúng tạo ra các xung áp suất cực bộ lên đến hàng nghìn Atmosphere và nhiệt độ tức thời lên đến vài ngàn độ Kelvin tại điểm vi mô. Năng lượng này ngay lập tức xé rách màng dầu bám dính, nhũ hóa dầu mỡ và tách rời chúng khỏi bề mặt kim loại mà không làm trầy xước hay mài mòn phôi.

2.2. Làm sạch chi tiết có khe hở, lỗ ren nhỏ với nước DI

Đặc tính vượt trội của sóng siêu âm là khả năng len lỏi truyền dẫn đồng đều trong môi trường chất lỏng. Ngay cả các lỗ ren khoan sâu, rãnh xẻ then hoa, khoang rỗng bên trong chi tiết đúc mà các phương pháp lau chùi thủ công, giũ cơ học hoặc súng xịt áp lực không thể tiếp cận được thì bọt khí siêu âm vẫn thâm nhập và nổ bóc tách sạch sẽ. Đặc biệt, hệ thống được cấp nguồn nước khử khoáng độ tinh khiết cao qua đường ống DI IN (Φ34), giúp trung hòa hoàn toàn các gốc ion kim loại nặng, ngăn chặn phản ứng oxy hóa và loại bỏ 100% tình trạng cặn vôi bám trên bề mặt phôi kim loại.

2.3. Xịt rửa áp lực tách mạt bám và ly tâm làm ráo nước ở bể xoay

Sau công đoạn bóc tách bằng siêu âm ở khoang 1, các mạt phoi kim loại dù đã rời khỏi bề mặt nhưng vẫn có thể mắc kẹt lại trong các góc khuất do trọng lực hoặc sức căng bề mặt chất lỏng. Lúc này, giỏ chứa chi tiết được chuyển sang khoang số 2 – bể rửa xoay lồng tròn. Động cơ giảm tốc dẫn động giỏ inox xoay tròn liên tục với tốc độ được lập trình chính xác, phối hợp cùng hệ thống bơm tăng áp đẩy dung dịch tẩy rửa qua dàn vòi phun chữ thập + với áp lực lớn. Các tia nước góc quét rộng liên tục bắn phá đa chiều vào từng ngóc ngách của chi tiết đang xoay tròn, cuốn phăng hoàn toàn mạt kim loại và cặn bẩn bám dính xuống đáy thoát thải.

Cấu tạo Phân khu 1: Tủ điện điều khiển & Bộ nguồn siêu âm độc lập góc trái

Tủ điện điều khiển được bố trí nguyên khối ở góc trái của máy, sử dụng vỏ inox SUS304 kín nước đạt tiêu chuẩn bảo vệ công nghiệp IP54. Bên trong tủ tích hợp bộ tạo sóng siêu âm kỹ thuật số (Digital Ultrasonic Generator) công nghệ biến tần tự động bám tần số cộng hưởng, giúp công suất phát sóng luôn ổn định ở mức tối đa dù mức nước hoặc nhiệt độ lòng bể thay đổi. Bảng điều khiển mặt trước trực quan gồm: công tắc nguồn, núm điều chỉnh công suất siêu âm 0 – 100%, đồng hồ hiển thị nhiệt độ điện tử PID, đồng hồ cài đặt thời gian rửa tự động (Digital Timer), đèn báo trạng thái từng khoang và nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop) phản ứng nhanh bảo vệ an toàn cho người vận hành.

Cấu tạo Phân khu 2: Khoang số 1 – Bể rửa siêu âm tĩnh với đường ống DI IN/OUT Φ34

Khoang số 1 được gia công từ thép không gỉ Inox SUS304 dày 2.0mm chịu hóa chất và rung động cơ học cao. Dưới đáy bể là dàn đầu phát siêu âm gốm áp điện (PZT Transducers) gắn kết bằng keo epoxy chịu nhiệt chuyên dụng kết hợp bu lông liên kết cơ khí, đảm bảo truyền dẫn sóng rung 100% không suy hao. Bể được tích hợp thanh gia nhiệt inox bọc cách điện công suất 3.0 kW duy trì nhiệt độ dung dịch rửa từ 40°C đến 70°C – ngưỡng nhiệt độ kích hoạt tối ưu khả năng hòa tan dầu mỡ của hóa chất. Điểm nhấn kỹ thuật đặc biệt là hệ thống đường ống cấp DI IN (Φ34) và đường thoát tuần hoàn DI OUT (Φ34) được bố trí van xả đáy và rãnh tràn mặt, giúp cấp liên tục nước khử khoáng sạch và đẩy lớp váng dầu bề mặt ra ngoài buồng tách lọc.

Cấu tạo Phân khu 3: Khoang số 2 – Bể rửa xoay lồng tròn với vòi phun chữ thập (+)

Khoang số 2 có dạng hình trụ tròn chuyên dụng, bên trong trang bị trục xoay inox kết nối qua khớp nối chịu nước tới động cơ giảm tốc gắn ngoài. Lồng lưới inox chứa phôi cơ khí được đặt vào tâm trục xoay, có khóa chốt chống bung nảy trong quá trình quay. Trên nắp đậy của khoang và xung quanh thành bể bố trí hệ thống giàn ống phân phối chất lỏng tạo thành hình chữ thập +. Các béc phun cao áp hình rẻ quạt bằng thép không gỉ được tính toán góc phun giao thoa tối ưu, khi bơm áp lực khởi động sẽ phun thẳng dòng nước áp lực 3 – 5 bar vào phôi gia công ở mọi góc độ, đánh bật toàn bộ mạt kim loại và dung dịch nhớt còn sót lại sau bước rửa siêu âm.

3. Bảng thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của hệ thống

Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật chi tiết của hệ thống Máy rửa siêu âm chuyên dụng Model TS-ICSN-2T chế tạo cho nhà máy ICSN Vina bởi VN Techsun:

4. Ứng dụng thực tế trong dây chuyền gia công cơ khí CNC & phụ trợ ô tô – điện tử

Hệ thống máy rửa siêu âm 2 khoang tĩnh – xoay phun áp lực không chỉ đáp ứng hoàn hảo tiêu chuẩn khắt khe tại nhà máy ICSN Vina mà còn là giải pháp tẩy rửa kiểu mẫu ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp trọng điểm:

• Gia công cơ khí chính xác CNC: Làm sạch triệt để các loại phôi nhôm định hình, đồng thau, thép hợp kim, inox sau công đoạn phay mặt, tiện trục, mài ren. Bóc tách toàn bộ dầu làm mát pha nước (Soluble oil) và dầu cắt gọt nguyên chất (Neat oil) khỏi các lỗ ren mù, lỗ taro sâu.
• Công nghiệp phụ trợ ô tô – xe máy: Làm sạch các cụm van thủy lực, thân kim phun nhiên liệu, bánh răng vi sai, piston, xi lanh động cơ và bu lông đai ốc cường độ cao trước khi nhiệt luyện hoặc lắp ráp vào cụm động cơ.
• Sản xuất linh kiện điện cơ & Khí nén: Xử lý dầu chống gỉ trên lõi stator, rotor động cơ bước, vỏ van điều khiển khí nén SMC/Festo, ống dẫn áp suất cao, đảm bảo không còn bụi bẩn gây rò rỉ khí hoặc kẹt van.
• Xử lý tiền xử lý bề mặt trước mạ PVD & Anodize: Giúp bề mặt kim loại đạt trạng thái sạch tinh khiết về mặt phân tử, tăng lực liên kết màng mạ, loại bỏ hoàn toàn các lỗi bóng khí, rỗ bề mặt hay bong tróc lớp phủ bảo vệ.

5. Quy trình chế tạo, nghiệm thu tại ICSN Vina & Cam kết bảo hành từ Techsun Việt Nam

Để bàn giao một hệ thống máy móc vận hành hoàn hảo cho đối tác ICSN Vina, Công ty TNHH VN Techsun Việt Nam luôn tuân thủ quy trình kiểm soát chất lượng 5 bước nghiêm ngặt:

1. Khảo sát thực địa & Thử nghiệm mẫu phôi: Kỹ sư Techsun tiếp nhận mẫu linh kiện gia công thực tế từ dây chuyền của ICSN Vina, tiến hành thử nghiệm các tần số sóng siêu âm (28kHz vs 40kHz), đo đạc thời gian bóc tách dầu nhớt và tính toán dung tích bể chứa phù hợp với năng suất yêu cầu theo ca làm việc.
2. Thiết kế 3D & Mô phỏng dòng chảy: Lập bản vẽ thiết kế cơ khí 3D chi tiết trên SolidWorks, mô phỏng góc bắn của dàn béc phun chữ thập + và tính toán động lực học của lồng xoay nhằm loại bỏ hoàn toàn các điểm mù va chạm tia nước.
3. Gia công cơ khí chính xác & Lắp ráp điện tử: Cắt laser CNC thép tấm Inox SUS304 nguyên khối, hàn TIG kín Argon 100%, đánh bóng mối hàn đạt chuẩn vi sinh chống đọng bẩn. Lắp ráp tủ điện với các linh kiện rơ-le, contactor, aptomat chính hãng từ Schneider, Omron, LS.
4. Chạy thử nghiệm tải phôi thực tế (FAT & SAT): Chạy thử nghiệm liên tục 72 giờ không tải và có tải tại xưởng sản xuất Techsun, sau đó vận chuyển lắp đặt bàn giao trực tiếp tại dây chuyền nhà máy ICSN Vina, đo kiểm độ ồn dưới 75dB, kiểm tra độ sạch bề mặt phôi bằng phương pháp đo góc tiếp xúc giọt nước và kính hiển vi quang học.
5. Đào tạo vận hành & Bàn giao tài liệu: Hướng dẫn chi tiết quy trình vận hành an toàn, vệ sinh lọc cặn, thay thế lõi lọc và cấp xả nước DI cho đội ngũ kỹ thuật viên của nhà máy.