Lựa chọn van cho hệ thống phun phủ tự động tích hợp Robot
Table of Contents
Khi quyết định sử dụng quy trình phủ mạch chọn lọc khu vực, việc lựa chọn sự kết hợp loại van, hệ thống robot và loại vật liệu nào là rất quan trọng. Đây là bước cuối cùng để đảm bảo cho thành công của quy trình này. Vận hành có dễ dàng hay không, có xảy ra lỗi nhiều hay không và độ tin cậy như thế nào, đều phụ thuộc vào bước này.
Lựa chọn hệ thống phun phủ phù hợp
Một hệ thống phun phủ có chọn lọc bao gồm ba bộ phận chính sau:
1. Van và hệ thống điều khiển chất lỏng, chịu trách nhiệm vận chuyển vật liệu phun phủ conformal coating đến vị trí cần phun phủ đã được chọn lọc trên bảng mạch điện tử.
2. Hệ thống robot, chịu trách nhiệm vận chuyển van hoặc bộ truyền động chất lỏng đến chính xác vị trí cần phun phủ và đảm bảo độ ổn định qua nhiều chu kỳ.
3. Một phần mềm điều khiển giúp người vận hành dễ dàng điều khiển và kết hợp hoạt động giữa robot và hệ thống điều khiển chất lỏng, giúp đảm bảo vật liệu phun phủ được tra lên đúng vị trí một cách ổn định và đảm bảo không lan tràn vật liệu sang các khu vực không cần phủ.
Trong bài viết này, hãy cùng GLUDITEC tìm hiểu và các loại van phun phủ và cách lựa chọn van này một cách phù hợp.
Các loại van phun phủ chọn lọc
Một van phun phủ lý tưởng là van phù hợp với nhiều loại vật liệu. Tùy vào ưu điểm của từng loại, van sử dụng trong ứng dụng phun phủ được phân ra ba loại chính:
1. Van phun phủ không sử dụng khí nén, thường được biết đến với tên van màng mỏng
Điều quan trọng trong thiết kế van đó là tính đơn giản, bền bỉ và dễ dàng bảo trì, sửa chữa. Vật liệu tạo nên van cũng là một yếu tố quan trọng, hầu hết bộ phận tiếp xúc với chất lỏng nên được từ tháp không gỉ. Loại vật liệu này phù hợp với nhiều loại hóa chất và dung môi, làm giảm hiện tượng ăn mòn hay lấm bẩn xảy ra phía trong van.
Một số nhà chế tạo van thiết kế van là một khối liền. Bộ phận bị tách ra duy nhất là phần bơm khí vào và khoang chứa chất lỏng, nối với nhau bằng một lớp gioăng gasket mỏng. Khi lớp gioăng này bị mòn, phần vật liệu có thể chảy tràn vào phần bơm khí và phần van sẽ phải được lắp đặt lại.
Bên cạnh đó, do trọng tải có hạn của một số loại máy móc, bên sản xuất cũng thường bị áp lực giảm khối lượng của van phun phủ. Vì vậy một số bộ phận sẽ được làm từ nhựa, điều này ngược lại làm giảm độ bền bỉ của van. Để giúp van hoạt động tốt hơn, thường nó sẽ đi kèm với nhiều phụ tùng, vì vậy trong nhiều trường hợp khiến việc lắp ráp và lựa chọn tốn thời gian và khó khăn trong việc xác định vấn đề, sửa chữa.
Một vấn đề thường thấy của van trong quá trình hoạt động là khả năng đóng của nó, dễ bị khóa hoặc bị kẹt do keo đóng rắn. Để tránh tính trạng này, van nên được thiết kế để sử dụng với đầu bơm tra phù hợp. Kim tra keo được gắn ở vị trí keo ra, đem đến một cơ chết đóng ngắt chủ động và giúp giữ không khí (nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng keo đóng rắn) cách khỏi các bộ phận nhạy cảm của van.
Ngoài ra, một số van không có thiết kế đóng ngắt gần với đầu tra keo, khiến van tiếp xúc với không khí. Vì vậy rất dễ dẫn đến tình trạng kẹt cứng quá độ ở đầu tra keo.
Van tra keo màng mỏng không sử dụng khí
Thiết kế của loại van này dựa vào việc đẩy một áp suất vừa đủ lên chất lỏng để giúp vật liệu phun ra thông qua van và tạo thành hình quạt lá. Vì vậy, nếu van hoạt động với hiệu năng bình thường, thì kết quả là đường vật liệu được phun ra có hình dạng đều và thẳng, phần cạnh không bị hiện tượng răng cưa.
Loại van này phù hợp với vật liệu coating có thành phần dung môi thấp, với với độ nhớt thấp hơn 100 cPs. Nguyên nhân vì loại vật liệu này có hàm lượng chất rắn và sức căng bề mặt thấp, giúp chúng có thể hình thành hình dạng trên bề mặt giống với yêu cầu, mà các loại vật liệu có độ nhớt cao hơn hay hàm lượng chất rắn cao hơn sẽ khó có thể làm được.
Với vật liệu có hàm lượng dung môi thấp, 80% hàm lượng là dung môi và sẽ bay hơi để hàm lượng rắn còn lại hình thành lớp phủ có độ dày thích hợp với yêu cầu.
Van phun phủ không sử dụng khí phải có khả năng tối thiểu là quay được góc 90° với sự trợ giúp của bộ trợ động khí nén, để giúp đường vật liệu được phun lên bề mặt với góc vuông thẳng đứng trên các mạch điện tử có thiết kế phức tạp, nhiều vùng bị che lấp. Khi sử dụng thêm một mô-tơ quay (còn được xem là trục thứ 4) người sử dụng và bên gia công có thể dễ dàng phun ra đường keo có hình dạng như yêu cầu ở bất cứ góc độ nào một cách nhanh chóng.
Loại van này cũng được thiết kế khiến lớp phun phủ ra khá dày, vì vậy robot phải di chuyển đủ nhanh để tránh vật liệu phun ra quá mức tại một vị trí. Tốc độ di chuyển thông thường là 300 450 mm/s.
Nhờ vậy, khó có một hệ thống nào có tốc độ gia công bằng với hệ thống được thiết kế với loại van phun phủ này. Tuy nhiên, việc phun phủ một lượng lớn vật liệu trong một thời gian ngắn tạo ra một động năng rất lớn. Động năng này khi va chạm với các bộ phận khác của hệ thống có thể gây ra vấn đề đầu ra khong thể kiểm soát.
Bên cạnh đó một thay đổi nhỏ trong độ nhớt, tốc độ phun phủ hoặc hàm lượng rắn trong vật liệu có thể ảnh hưởng lớn đến biên dạng vật liệu. Vì vậy, việc kiểm soát độ nhớt, hàm lượng dung môi và độ lan của vật liệu là cần thiết. Nếu chỉ phụ thuộc vào máy tạo áp suất khí sử dụng chung cho nhà máy, chỉ cần một biến động nhỏ cũng có thể dẫn đến sự thay đối lớn trong độ rộng của đường keo, dẫn đến tạo lỗ hổng hoặc phun đến các vị trí không cần phun phủ. Để tránh tình trạng này, hệ thống sẽ được thiết kế cùng một bộ điều áp riêng hoặc sử dụng một bơm riêng để điều khiển áp suất khí phù hợp.
Loại van phun phủ này thường có khẩu độ nozzle khá bé, vì vậy loại van này dễ có xu hướng bị tắc và khó làm sạch. Đây cũng là một trong những điểm yếu của loại van này.
Cuồi cùng, phun phủ lượng lớn vật liệu có độ nhớt thấp có thể dẫn đến hiện tượng mao dẫn hoặc có vấn đề khác liên quan đến biên dạng của đường keo và độ tràn của vật liệu sang các vị trí khác của bảng mạch.
Tuy nhiên, đối với các mạch có thiết kế đơn giản và thời gian phun phủ là yếu tố quyết định, thì van phủ không sử dụng khí là lựa chọn tối ưu nhất.
Van phun phân tán
Van phủ phân tán hoạt động dựa trên nguyên lý trộn lẫn áp suất khí với vật liệu giúp phân vât liệu thành những hạt nhỏ sau đó tạo hình để giúp chúng có hình dạng nhất định trên bề mặt phun phủ.
Van phân tán sử dụng cho ứng dụng phun phủ có chọn lọc này thường được chia thành hai loại: van phun phủ dung tích cao, áp suất thấp (HVLP) hoặc dung tích thấp, áp suất thấp (LVLP).
Đối với loại van HVLP thường cần áp suất phân tán cao hơn so với van LVLP vì vậy hình dạng vật liệu trên bề mặt không được chính xác như LVLP. Van LVLP có thể chuyển đổi chất lỏng thành các hạt vật liệu siêu nhỏ. Công nghệ phân tán này giúp phun phủ hầu hết các loại vật liệu dù độ nhớt cao hay thấp.
Vì lý do an toàn và bảo vệ môi trường, thị trường vật liệu coating đang dần chuyển đến dòng vật liệu không dung môi với hàm lượng rắn là 100%. Vì vậy loại van atomise này đang là lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống sử dụng loại vật liệu này. Tuy nhiên, van phun phủ HVLP có thể đem đến một đường vật liệu rộng hơn, có nghĩa có thể rút ngăn thời gian gia công, so với LVLP.
Việc tốc độ phun phủ cao hơn giúp bù lại khoảng thời gian chậm lại cho di chuyển của robot (so với việc sử dụng van không sử dụng khí nén) bởi giới hạn và yêu cầu của ứng dụng.
Van LVLP tạo ra hạt phân tán và vì vậy hình dạng vật liệu bơm ra không thẳng hàng, đồng đều như van phân tán
Van tra keo
Van tra keo được chia thành hai loại: có kim bơm tra tiếp giáp và van bơm tra không tiếp giáp.
Van tra keo không tiếp giáp
Đặc điểm nổi bật nhất của loại van này đã được nêu trong cái tên của nó. Loại van này thường hoạt động cách 2-10mm so với bề mặt gia công. Sử dụng một áp suất cao giúp van bắn ra các hạt vật liệu xếp thành hàn và có thể phủ trên các vị trí yêu cầu hoặc các bộ phận nhất định. Van tra keo không tiếp giáp thường hoạt động tốt nhất với các lọa vật liệu có độ lưu biens cao và độ nhớt trung bình. Hoạt động của van không bị ảnh hưởng bởi vị trí và địa hình của khu vực cần phun tra và phù hợp nhất khi sử dụng cộng tác cùng công nghệ SMT.
Van với kim tra keo tiếp giáp
Loại van này có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, tra keo nhiều hoặc ít mỗi lần, từ loại keo có độ nhớt cao dạng gel hay loại keo dạng nước. Chiều dài kim tra keo có thể điều chỉnh được tùy vào khoảng cách giữa van với độ cao của bộ phận đó.
Cần lưu ý rằng kim tra keo sẽ tiếp xúc trực tiếp với vật liệu và tiếp giáp với bề mặt gia công, tốc độ bơm tra sẽ bị hạn chế phụ thuộc vào khả năng chảy tràn của vật liệu, thường sẽ dẫn đến tốc độ gia công chậm hơn, tăng thời gian chu kỳ.
Thêm vào đó, tùy vào tính lưu biến của vật liệu, đôi khi hình dạng keo ra sẽ bị ảnh hưởng đối với vật liệu có độ nhớt cao, cụ thể là đường keo ra ở đầu hoặc cuối sẽ không được đồng bộ với các vị trí khác. Trên lý thuyết, phần đầu và phần cuối của đường keo sẽ được bù thông qua phần mềm, tuy nhiên, cần chú ý khi đưa vào sản xuất thực tế.
Tổng kết
Thông qua việc xem xét đặc điểm của ba loại van trong ứng dụng phun phủ có chọn lọc ở trên, có thể dễ dàng thấy rằng việc lựa chọn sai loại van có thể dẫn đến toàn bộ hoạt động của hệ thống sẽ bị ảnh hưởng. Trên thực tế, van phun phủ là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống bơm tra keo.
Hiện nay, thiết kế bảng mạch đang ngày càng trở nên phức tạp và số lượng linh kiện đang tăng cao. Hệ thống phun phủ thì cần phải thiết kế để phù hợp với nhiều sản phẩm chứ không chỉ phục vụ cho một model nhất định. Vì vậy, một số hệ thống sẽ được lắp đặt từ 2 loại van trở lên, để thay đổi tùy thuộc vào ứng dụng, tăng tính linh hoạt cho cả hệ thống.
Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ GLUDITEC:
Hotline: (+84) 969 469 089
Email: info@gluditec.com