Mitä todellisuudessa saastuttaa työkappaletta? Täydellinen opas teolliseen puhdistukseen liittyviin saasteisiin ja niitä vastaaviin prosesseihin

Yleiskatsaus

Teollisen puhdistuskoneen valinnan tulisi alkaa yhdellä peruskysymyksellä: Mitkä saasteet todellisuudessa esiintyvät työkappaleella?

Metallijäte, öljy ja työstönesteen lisäaineet, ytimen hiekkajäämät, teräspätkät sekä kova- tai ruostetumakalvoilla on hyvin erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Tämän vuoksi vaadittavat puhdistusmekanismit, painetasot, puhdistuskemikaalit, suodatus ja prosessin järjestys voivat myös poiketa täysin toisistaan.

Autoteollisuuden komponenteille, moottorikotelolle, sylinteripäille, koteloille, aksелеille ja muille tarkkuustyöstetyille osille saastumistyypin tunnistaminen on perusta tehokkaan teollisen puhdistusprosessin kehittämiselle.

Tässä artikkelissa käsitellään pääasiallisia teollisia saastumia, niiden kiinnittymistapoja työkappaleisiin, yleisimmin käytettyjä puhdistusmekanismeja sekä sitä, miten useita saastumia voidaan käsitellä yhdistetyssä prosessissa.

1. Miksi saastuman tunnistaminen tulisi edeltää laitteiston valintaa

Yleinen virhe teollisessa puhdistushankkeessa on aloittaa kysymällä:

“Kuinka paljon yhden moottorikotelon puhdistaminen maksaa?”

Ilman tarkkaa tietoa siitä, mikä todellisuudessa saastuttaa komponenttia, on kuitenkin vaikeaa määrittää oikea laitteiston konfiguraatio.

Koneella voi olla riittävä paine, mutta se voi käyttää epäsoveltuvaa puhdistusainetta. Sen voi olla riittävä virtaus, mutta se ei ehkä pääse sisäisiin öljykanaviin. Se voi poistaa tehokkaasti suuria hiukkasia, mutta jättää silti öljykalvon tai hienot jäämät.

Saastumisen luonne määrittää kolme perusvaatimusta:

• Miten saastuminen tulisi irrottaa
• Kuinka paljon mekaanista tai kemiallista energiaa vaaditaan
• Miten poistettu saastuminen tulisi kerätä ja estää uudelleenlaskeutumasta

Kun nämä tekijät on määritetty, vaadittavan puhdistusjärjestelmän määrittäminen muuttuu huomattavasti helpommaksi.

2. Metallikirskut: Välttämätön koneistuksen sivutuote

Metallijätekuoret syntyvät porauksen, jyrsinnän, kouraamisen, honkaamisen, kääntämisen ja muiden koneistusoperaatioiden aikana. Koska ne ovat yleensä tehtyjä samasta materiaalista kuin työkappale, ne voivat esiintyä kierretyinä kuorina, rikkoutuneina hiukkasina tai hienona metallisena pölynä.

Päähaaste on, että kuoret voivat joutua mekaanisesti jumiin seuraaviin kohtiin:

• Sähkölaitteet
• Ristiin poratut kulmat
• Voiteluöljyn kuljetuskanavat
• Sisäisten kulkureittien leikkauskohdat
• Kapeat ontelot ja kulmat

Suositeltava puhdistustapa

Metallijätekuoret poistetaan ensisijaisesti mekaaninen puhdistus .

Tyypillinen prosessi voi yhdistää:

Turbulenttipuhdistus → tarkka korkeapainepuhdistus → sisäpuolinen puhdistus → suodatus ja jätekuorten poisto

Turbulenttipuhdistus tarjoaa laajan kattavuuden komponentin koko alueella, kun taas tarkka puhdistus keskittyy kriittisiin aukeamiin ja vaikeasti päästäviin alueisiin. Sisäpuolinen puhdistus voi ulottua suoraan sisäisiin kulkureitteihin.

Suodatus on yhtä tärkeää. Jos poistetut sirut pysyvät liuoksessa ja niitä kiertää jatkuvasti uudelleen, ne voivat laskeutua takaisin työkappaleelle.

Siksi suodatuskyky ja epäpuhtauksien poisto ovat olennainen osa puhdistusjärjestelmää, ei jälkikäteen lisätty toiminto.

3. Öljyt, työstönesteen ja ruosteenestööljyt: tiukasti kiinnittyneet epäpuhtaudesta

Työstönesteet, koneistusöljyt, hydrauliset öljyt ja ruosteenestööljyt voivat jäädä työkappaleille työstön ja varastoinnin jälkeen.

Toisin kuin löysät sirut, öljyepäpuhtaudesta muodostuu usein jatkuva kalvo tai emulsioitu kerros metallipinnalle. Pelkän veden vaikutus ei siksi useinkaan riitä täydelliseen poistoon.

Suositeltava puhdistustapa

Öljyepäpuhtaudesta poistaminen vaatii yleensä yhdistelmän kemiallista vaikutusta ja mekaanista puhdistusta .

Tyypillinen vesi-pohjainen prosessi voi sisältää:

• Ohjattua lämmitystä öljyn viskositeetin alentamiseksi
• Vesi-pohjaista puhdistuskemiaa emulgointia ja hajottamista varten
• Turbulentti puhdistus laajalle alueelle
• Kohdattu korkeapaineinen puhdistus vaikeasti päästäviin alueisiin
• Huuhtelu jäljelle jäävän puhdistusaineen ja kelluvan saastumisen poistamiseksi

Tämä on yksi syy, miksi teolliset puhdistusjärjestelmät voidaan suunnitella joko huoneenlämpöiselle toiminnalle tai säädetylle kuumennetulle puhdistukselle riippuen työkappaleesta, puhdistusaineesta, saastumuksesta ja tuotantovaatimuksista.

Tarkka käyttölämpötila tulisi määrittää puhdistusaineen, työkappaleen materiaalin, saastumusten ominaisuuksien, laitteiston suunnittelun ja vaaditun puhdistustehon perusteella eikä olettaa, että yksi lämpötila soveltuu kaikkiin sovelluksiin.

Jätteiden ja öljyn hallinta

Raskas öljysaastuma vaikuttaa myös puhdistusjärjestelmään itseensä.

Prosessin mukaan laitteiston saattaa vaatia:

• Öljy-vesierottelua
• Suodatus
• Sakka- tai jäämäpoistoa
• Öljypisaran poisto
• Puhdistusnesteiden kiertohallinta

Tavoitteena on paitsi poistaa öljy työkappaleesta, myös estää poistetun saastumisen kertyminen prosessijärjestelmään ja palaaminen seuraaviin osiin.

4. Ytimen hiekkaa: tyypillinen valumahaaste

Valukappaleet, kuten moottorikannet, sylinteripäät, koteloja ja akselikoteloita, voivat sisältää valuprosessista jäänyttä hiekkaa.

Valussa ytimiä käytetään sisäisten onteloiden, kuten jäähdytysvesikoteloiden ja öljykammioiden, muodostamiseen. Ytimen poiston ja ravistelun jälkeen hiekka- ja pinnoitejäämät voivat jäädä näihin rakenteisiin.

Ytimen hiekka aiheuttaa useita haasteita:

• Kovaa hiukkasmaista saastumista
• Sisäisissä kammioissa
• Pienet aukot
• Rajoitettua nesteen pääsyä
• Vaikeapääsyisiä sisäpintoja

Suositeltava puhdistustapa

Prosessi perustuu yleensä pakotettuun sisäiseen virtaukseen ja mekaaniseen pesuun .

Esimerkiksi pistokkeella tiivistetty puhdistus voi tilapäisesti tiukentaa valittuja avoimia kohtia ja pakottaa puhdistusnesteet sisäiseen kammioon. Tämä luo ohjatun virtauksen alueisiin, joihin tavallinen ulkoinen suihkutus ei välttämättä pääse.

Vesikotelopuhdistukseen saattaa myös vaadita erityisiä puhdistusasemia tai erityisesti suunniteltuja virtausreittejä.

Tietyissä sovelluksissa puristettua ilmaa voidaan käyttää luomaan isku- tai sekoitusefektin, joka auttaa löysentämään ja kuljettamaan jäljelle jääneitä hiukkasia.

Avainperiaate on yksinkertainen:

Jos puhdistusneste ei pääse tehokkaasti sisään ja virtaa saastuneen kammion läpi, pelkkä ulkoisen suihkun paineen lisääminen ei ratkaise ongelmaa.

5. Teräspätkät: saastumislähde, ei ainoastaan pintavika

Teräspätkät ovat metalliprosessien aikana syntyviä metalliprojektiota reikien, reunien, leikkauskohtien ja koneistettujen piirteiden ympärille.

Niitä voidaan kiinnittää tiukasti heti koneistuksen jälkeen, mutta värinä, käsittely tai myöhempäinen kokoonpano voivat aiheuttaa niiden irtoamisen ja pienten hiukkasten muodostumisen.

Tarkkuuskomponenteille tämä tarkoittaa, että teräspäät on pidettävä ei ainoastaan mitallisena tai pinnanlaatukysymyksenä, vaan myös mahdollisena toissijaisen hiukkasepäpuhtauden lähteenä .

Suositeltava menetelmä: Teräspäiden poisto + puhdistus

Komponenteissa, joissa muodostuu merkittäviä teräspäitä, teräspäiden poisto ja puhdistus voidaan integroida yhdeksi tuotantosysteemiksi.

Tyypillisiä menetelmiä ovat:

• Harjateräspäiden poisto joustaville ja epäsäännömisille alueille
• Työkaluteräspäiden poisto määritellyille rei’ille ja reunuksille
• Robottiteräspäiden poisto monimutkaisille geometrioille
• Korkeapaineinen puhdistus teräspäiden poiston jälkeen
• Lopullinen huuhtelu ja kuivatus

Prosessijärjestys on ratkaisevan tärkeä:

Terästen poisto → Puhdistus → Pesu → Kuivatus

Puhdistus ennen terästen poistoa voi olla vastatuotollista, koska seuraava terästen poisto vaihe tuottaa uusia metallihiukkasia. Nämä hiukkaset voivat saastuttaa välittömästi muuten puhtaan pinnan.

Siksi, kun terästen poisto vaaditaan, se tulisi yleensä suorittaa ennen lopullista puhdistusta .

6. Kalkki ja ruoste: vaikeasti poistuvaa saastumista lämpökäsittelystä ja varastoinnista

Muu- tai lämpökäsitellyt komponentit voivat kehittää oksidikalvon pinnalleen. Epäasianmukainen varastointi tai korkea ilmankosteus voivat myös aiheuttaa ruostetta.

Verrattuna löysille lastuille tai öljykalvoille kalkki ja korroosiotuotteet voivat olla tiukasti kiinnittyneitä pohjamateriaaliin ja vaativat usein huomattavasti voimakkaampaa käsittelyä.

Suositeltu menetelmä

Materiaalin ja saastumisen tilan mukaan mahdollisia menetelmiä ovat:

• Korkeapaineinen mekaaninen puhdistus
• Kohdattu korkeapaineinen käsittely
• Kemiallinen käsittely sidoksen heikentämiseksi
• Kemiallisen käsittelyn jälkeinen mekaaninen poisto
• Erityisesti ruosteen poistoon suunnitellut prosessit
• Seuraava korroosiosuojaus

Sopiva prosessi riippuu voimakkaasti alustan tilasta.

Ruostuneiden komponenttien puhdistusta ei tulisi harkita erillisenä toimenpiteenä seuraavan korroosionesto-prosessin suhteen. Korroosiotuotteiden poisto ilman asianmukaista jälkikäsittelyä voi jättää komponentin alttiiksi nopealle uudelleenkorroosiolle.

7. Prosessin järjestäminen, kun on olemassa useita kontaminaatioita

Todellisissa teollisuuskomponenteissa on harvoin vain yhden tyyppistä kontaminaatiota.

Esimerkiksi moottorilohkossa voi olla samanaikaisesti metallihiukkasia, työstönestettä, teräviä reunoja ja valumajäämiä.

Näissä tilanteissa prosessin järjestys voi olla yhtä tärkeää kuin yksittäiset puhdistusparametrit.

Periaate 1: Poista ensin helposti hajaantuvat kontaminantit

Astioissa tai komponenteissa, joissa on jäännösnestettä, nesteen tulee poistaa tai sen tulee olla hallinnassa ennen pääpuhdistusprosessia.

Esimerkiksi:

Kääntäminen / tyhjennys → puhdistus → huuhtelu → kuivatus

Tämä estää jäännösnesteen leviämästä kontaminaatiota koko puhdistusjärjestelmän läpi.

Periaate 2: Poista teräkset ennen lopullista puhdistusta

Koska terästen poisto voi tuottaa uusia hiukkasia:

Terästen poisto → puhdistus

on yleensä suositeltavampaa kuin puhdistus ensin ja terästen poisto sen jälkeen.

Periaate 3: Puhdista ensin maailmanlaajuisesti, ennen kuin kohdistat huomiota kriittisiin alueisiin

Käytännöllinen järjestys on:

Yleinen puhdistus → kohdistettu puhdistus → sisäisten kulkuteiden puhdistus

Laajapintaisen puhdistuksen avulla poistetaan suurin osa saastumisesta ennen kuin korkean energian puhdistusta kohdistetaan vaikeasti päästäviin paikkoihin.

Periaate 4: Huuhtele puhdistuksen jälkeen

Huuhtelu poistaa työkappaleelta jääneen puhdistusaineen ja kelluvat hiukkaset.

Tarkkuuskomponenteissa huuhtelu on erityisen tärkeää, kun seuraavien prosessien puhdistusvaatimukset ovat tiukat.

Periaate 5: Kuivaa lopuksi

Kuivaus tulisi yleensä olla viimeinen prosessivaihe.

Jäänyt vesi voi kuljettaa liuenneita tai kelluvia saastumia komponentin muihin osiin. Sisäisiä kulkuteitä, sokeita reikiä ja onteloita on siksi kiinnitettävä erityistä huomiota kuivausvaiheessa.

Komponentin ja vaatimusten mukaan kuivaus voidaan suorittaa seuraavilla tavoilla:

• Paineilmaa
• Lämmitetty ilma
• Imukuivatus
• Tuulettimen avustama kuivatus
• Yhdistettyjä kuivausmenetelmiä

8. Saastumisanalyysistä puhdistuskoneen valintaan

Kun saastuminen on tunnistettu, laitteiston valinta muuttuu paljon systemaattisemmaksi.

Tyypillinen teollinen puhdistushanke tulisi arvioida ainakin seuraavien perusteiden mukaan:

Tekijä	Määrittävät kysymykset
Saastetyyppi	Sirut, öljy, hiekka, teräkset, kovettunut liete, ruoste tai sekasaastuminen?
Saastumisen sijainti	Pinta, reiät, öljykanavat, vesikotelot, sokeat ontelot?
Liimaus	Onko lika löysää, mekaanisesti jumittunut, öljyinen, kemiallisesti sidottu vai hapettunut?
Puhdistusmekanismi	Turbulentti, kohdennettu, työntöpuhdistus, tiukkumispuhdistus, kemiallinen vai yhdistelmä?
Paine	Mikä paine tarvitaan likan irrottamiseen ja kuljettamiseen?
Lämpötila	Riittääkö puhdistus normaalissa lämpötilassa vai vaaditaanko ohjattua lämmitystä?
Puhdistusaineet	Mikä puhdistusaine on yhteensopiva työkappaleen ja likan kanssa?
Suodatus	Kuinka lastut, hiukkaset, muta ja muut jäämät poistetaan?
Kuivatus	Mikä kosteuspitoisuus jäämänä on sallittu?
Tuotantotakti	Mikä kiertoaika ja tuotantomäärä vaaditaan?
Lopullinen puhtaus	Mitkä puhdistustasoa, massaa ja hiukkaskokoa koskevat rajat on saavutettava?

Tällä lähestymistavalla vältetään laitteiden valinta pelkästään nimellispaineen, pumpun tehon tai koneen koon perusteella.

9. UKK

K: Kuinka voin selvittää, millaista kontaminaatiota työkappaleellani on?

Aloita kolmesta vihjeestä:

1. Tarkastele edellistä valmistusprosessia.
Koneistus tuottaa yleensä metallihiukkasia ja leikkuunesteitä. Valumuotoilu voi tuottaa ytimen hiekkaa. Lämmönkäsittely voi tuottaa oksidikalvoja.

2. Tutki, miten kontaminaatio on kiinnittynyt.
Löysät hiukkaset voidaan poistaa suhteellisen helposti ilmavirran tai nestevirran avulla, kun taas öljykalvot, kalvot ja tiukasti kiinnittyneet jäännökset vaativat erikoisempaa käsittelyä.

3. Määritä, missä kontaminaatio sijaitsee.
Hiukkaset sokeissa rei’issä, öljykanavissa ja suljetuissa kammioissa vaativat usein kohdennettua tai sisäistä virtauspuhdistusta sen sijaan, että käytettäisiin tavanomaista ulkoista ruiskutusta.

K: Miten metallikiristeen puhdistus eroaa ytimenhiekan puhdistuksesta?

Metallikiristeet jäävät usein mekaanisesti kiinni reikiin ja kulkukäytäviin. Niiden irrottamiseen voidaan käyttää turbulenssipuhdistusta, kohdennettua korkeapainepuhdistusta ja sisäpuolista puhdistusta; suodatus ja jäämien poisto estävät niiden uudelleenlaskeutumisen.

Ytimenhiekka on erilainen, koska se voi jäädä suljettujen valukappaleiden onteloihin, joihin tavallinen suihkuvirtaus ei pääse tehokkaasti. Siksi saattaa olla tarpeen käyttää pakotettuja sisäisiä virtausmenetelmiä, kuten tukoskuivattavaa puhdistusta.

K: Miksi terävien reunojen poisto tulisi yleensä suorittaa lopullisen puhdistuksen ennen?

Terävien reunojen poisto voi tuottaa metallihiomakappaleita.

Jos komponentti puhdistetaan ensin ja sen jälkeen poistetaan terävät reunat, uudet hiomakappaleet saattavat saastuttaa jo puhdistetun pinnan. Tämä saattaa vaatia toisen puhdistusvaiheen ja lisätä sekä prosessiaikaa että saastumisriskiä.

Tästä syystä tyypillinen järjestys on:

Terästen poisto → Puhdistus → Pesu → Kuivatus

K: Vaatiiko runsas öljysaastuminen aina lämmitettyä puhdistusta?

Ei välttämättä.

Lämmittäminen voi vähentää öljyn viskositeettia ja parantaa vesiin perustuvan puhdistuskemian suorituskykyä, mikä tekee siitä hyödyllisen monien öljyllä saastuneiden komponenttien puhdistukseen.

Kuitenkin sopiva lämpötila riippuu työkappaleen materiaalista, saastumisesta, puhdistuskemiasta, vaaditusta puhtaudesta, kiertoaikataulusta ja laitteiston konfiguraatiosta.

Projekteissa, joissa öljysaastuminen voi vaihdella, ohjattavalla lämmityskyvyllä varustettu puhdistusjärjestelmä tarjoaa suuremman prosessijoustavuuden.

Yhteenveto

Oikean teollisen puhdistuskoneen valitsee saastuminen – ei pelkästään työkappaleen nimi.

Metallikarhut, öljy, ydinhiekka, terävät reunat, kovettunut kuorikerros ja ruoste vaativat erilaisia mekaanisen energian, kemiallisen vaikutuksen, sisäisen virtauksen, suodatuksen ja kuivauksen yhdistelmiä.

Sekasaastuneille komponenteille prosessin järjestys on yhtä tärkeä. Terävien reunojen poisto tulisi yleensä suorittaa ennen lopullista puhdistusta, laajakokonaisuisen puhdistuksen ennen kohdennettua käsittelyä, huuhtelun ennen puhdistusta ja kuivauksen lopettaa prosessi.

Teollisen puhdistusprojektin yhteydessä työkappaleen piirustuksen, materiaalin, valmistusprosessin, kontaminaation tyypin, kontaminaation sijainnin, vaaditun puhtaustason ja tuotantotahti antavat mahdollisuuden suunnitella puhdistusprosessi todellisten tuotantovaatimusten mukaan eikä yleisten laitteistospecifikaatioiden perusteella.

Big Bird Industrial, entinen Harbin Shimada Big Bird Industrial, kehittää teollisia räätälöityjä puhdistusjärjestelmiä autojen komponentteihin, voiman siirtojärjestelmien osiin, uuden energian ajoneuvojen komponentteihin ja muihin tarkkuusvalmistettuihin osiin. Sovelluksesta riippuen ratkaisut voivat sisältää turbulentin puhdistuksen, kohdennetun korkeapaineisen puhdistuksen, sisäpuolisen puhdistuksen, tukkimalla suljetun puhdistuksen, terävien reunojen poiston, suodatuksen, huuhtelun ja kuivauksen.