Очистка поверхности в автомобильной промышленности

Чистота компонентов для автомобильной промышленности — критерий качественный. С каждым поколением автомобилей требования становятся все жестче и жестче, одновременно повышается и ценовое давление. В этих условиях автопроизводители и их поставщики стремятся максимально использовать возможности оптимизации в сфере очистки компонентов.

Мировые усилия направлены на снижение выбросов С02 и потребления топлива, а также на повышение безопасности и комфорта автомобилей. Сегодня возрастает потребность в компактных двигателях с повышенными эффективностью и мощностью, а также потребность в компонентах, способных выдерживать чрезвычайные нагрузки и отличающихся низкими допусками. Для соответствия этим требованиям нужны прецизионные компоненты, но при их изготовлении восприимчивость к загрязнениям повышается. Частицы размером 500, 200 или 100 мкм, попавшие в уязвимое место, способны стать причиной повреждения или неисправности в процессе эксплуатации, поэтому автопроизводители классифицируют эти частицы по размеру и в зависимости от функциональных компонентов, таких как трансмиссия, рулевой механизм и тормоза. Например, не более 1000 частиц размером от 100 и 200 мкм, 500 частиц размером от 200 до 400 мкм и т.д. В некоторых случаях для удовлетворения данных требований и ведения отчетности требуются крупные инвестиции в технологии промышленной очитки компонентов. Например, основываясь на расчетах, стоимость систем очистки, удовлетворяющих требованию «ни одной частицы крупнее 1000 мкм», в 2-3 раза превышает стоимость систем, допускающих загрязнение изделий более крупными частицами.

МИНИМИЗАЦИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Процесс очистки компонентов должен быть экономически оптимизирован, несмотря на то, что в некоторых случаях инвестиционные расходы достигают значительных размеров. Один из способов оптимизации — соответствующее проектирование изделия, так как геометрия заготовки, отдельные процессы производства, например, вращение, фрезерование и сборка и т.д., а также пригодность к очистке определяются на этапе проектирования. Последний показатель зачастую совсем не принимают в расчет, что выходит боком на последующих этапах производства: изделие имеет углы, грани или сквозные отверстия, из которых частицы загрязнителей и остатки технологических жидкостей можно удалить либо, затратив существенные усилия, либо никак.

В виду того, что в процессе обработки часть материала удаляется в виде стружки, полностью избежать загрязнения невозможно. Качество охлаждающей смазки и других технологических жидкостей влияет на параметры стружки, заусенцев и частиц, остающихся на заготовке. Надлежащая очистка/фильтрация может предотвратить повторное загрязнение заготовки уже смытыми загрязнениями. Отдельный этап промывки металлообрабатывающего станка — возможно, с помощью более чистой жидкости из отдельного бака — поможет снизить количество стружки. Конечно, все это влечет дополнительные расходы. Но эти мероприятия в последующем окупаются благодаря уменьшению времени очистки и/или повышенным сроком службы ванны, а также благодаря повышенному качеству изделий. Кроме того, удаление остатков механическим способом, например, вибрацией, встряхиванием, вращением или вакуумной обработкой поверхности изделия позволяет снизить нагрузку на моющее средство.

При многоступенчатой механической обработке металлических изделий промежуточная промывка позволяет предотвратить накапливание загрязнений, а также смешивание различных технологических жидкостей и высушивание поверхности изделия.

ОПТИМАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ

Современные системы очистки способны удовлетворить даже самые высокие требования к чистоте компонентов — при условии, что процесс очистки оптимально соответствует типу удаляемых загрязнений, геометрии изделия, используемым материалам и требованиям к чистоте.

Требования по удалению частиц «крупнее, чем 1000 мкм» в таких компонентах, как двигатели и коробки передач, можно удовлетворить только в том случае, если процесс очистки будет иметь индивидуальную структуру для каждого компонента. В современных технологиях для удовлетворения этим требованиям применяют многоступенчатые процессы. Так, на первом этапе обычно происходит механическая очистка изделия, в процессе которой удаляются некоторые липкие технологические жидкости. На втором этапе осуществляется обработка методом погружения: вода подается в очистную камеру под давлением от 10 до 15 бар, при этом форсунки расположены ниже уровня воды в ванной. Благодаря эффекту водоворота удаляются стружки и загрязнения из пустот, например, глухих резьбовых отверстий. Система струй, предназначенная для очистки сквозных отверстий, и напорные трубки, вставляемые в глухие отверстия, позволяют достичь оптимального результата за короткое время. Данный этап также подходит для высоконапорной чистки и удаления заусенцев. Затем следует промывка.

Разнообразные двигатели и коробки передач, а также непрерывно сокращающийся срок службы изделий, требуют от оборудования значительной функциональной гибкости — даже при чистке отдельных компонентов. Это достигается применением автоматизированных систем очистки, оснащаемых роботами и встраиваемых в производственную линию. Благодаря возможности простого перепрограммирования данные системы обеспечивают функциональную гибкость, сравнимую с гибкостью центров механизированной обработки.

Большое количество деталей автомобиля очищается одновременно либо как насыпные изделия, либо как изделия, позиционируемые индивидуально. Для таких целей используют одно- и многокамерные системы, которые можно встроить в производственную линию. Модульная конструкция с многочисленными взаимосвязанными опциями позволяет обеспечить приспособляемость к специальным требованиям, а также возможность модернизации системы для удовлетворения актуальных потребностей.

Помимо используемых технологий и материалов, контейнеры существенно влияют на результаты и экономичность процесса очистки. В данном случае необходимо учитывать два аспекта:

- со всех ли сторон изделия, находящиеся в контейнере, доступны для моющего средства и механизма очистки?

- можно ли расположить изделия в контейнере таким образом, чтобы критичные зоны обрабатывались требуемым образом?

Дополнительное условие эффективного процесса очистки — требование по удалению отслоившихся загрязнений из промывочной ванны для предотвращения повторного загрязнения изделий. Для непрерывного удаления частиц загрязнений требуется плавное, но непрерывное движение промывочной ванны, а также эффективная фильтрация промывочной жидкости, позволяющая задержать все частицы, размер которых превышает заданный.

РАСТВОРЫ МОЮЩИХ СРЕДСТВ

В автомобильной промышленности в процессе химической очистки обычно используют водные растворы моющих средств. Щелочные, нейтральные или кислотные растворы используются для очистки большого количества изделий, тонкой очистки или микроочистки. Чистящая эффективность этих средств зависит от используемых органических или неорганических компонентов и поверхностно-активных веществ. Последние способны проникать между частицами загрязнения и очищаемой поверхностью, удаляя неполярные (масло и жир) и полярные загрязнения (эмульсии, соли и прочие частицы). Для стабильного получения хороших результатов следует контролировать качество воды в ванной и регулярно ее менять.

Водные растворы также используются для удаления масла с деталей корпуса автомобиля перед цинковым фосфатированием. Для уменьшения стоимости обслуживания очистных ванн в отрасли используются специально разработанные средства, часто применяемые совместно с ультрафильтрацией. Благодаря ис-| пользованию демульгирующих ПАВ данные средства | вызывают осаждение масел, облегчая их удаление из ванны. В новых, более экологичных процессах, альтернативных цинковому фосфатированию, применяют специально подобранные моющие средства. Данные средства обеспечивают удаление не только масел, но и оксидов.

Хлорированные углеводороды, традиционные обезжиривающие средства, наиболее эффективно удаляют жир с металлических изделий (даже со сложной геометрией), а также обеспечивают их осушение. Частицы, не растворяемые растворителями, например, стружки, удаляются вместе с маслом, так как теряют способность прилипать к поверхности. Перхлорэтилен доказал свою эффективность при очистке особо ответственных изделий, таких как компоненты подушек безопасности, тормозных систем и систем рулевого управления. Благодаря своим физико-химическим характеристикам это вещество часто используется для очистки компонентов, соединяемых пайкой или сваркой, например компонентов систем охлаждения и кондиционирования воздуха или электрических соединителей.

Углеводороды, не содержащие галогены, обеспечивают хорошее растворение животных, растительных и минеральных масел и жиров, великолепно сочетаясь с самыми различными материалами. Но с помощью неполярных углеводородов невозможно удалить полярные загрязнения, например соли эмульсий.

ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ ПРИ ОЧИСТКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

В виду того, что требования к чистоте для разных изделий сильно отличаются, самым эффективным способом очистки может оказаться целевая очистка специальных поверхностей (уплотнения, зоны соединения, сцепления и лазерной сварки). Когда высокий уровень чистоты требуется только для функциональных поверхностей, очистка всего изделия с помощью моющих средств на водной основе или растворителей выливается в дополнительные, необязательные расходы. В условиях роста эксплуатационных расходов, связанных с используемыми в автомобильной промышленности производственными процессами, чистка функциональных поверхностей, например, сухим льдом, лазером или плазмой, реально позволяет экономить время и средства. Дополнительное преимущество систем очистки функциональных поверхностей, встроенных в производственные процессы, — то, что поверхность очищается непосредственно перед дальнейшей обработкой изделия, что позволяет отказаться от систем, обеспечивающих поддержание чистоты после обработки и во время транспортировки.

ВНИМАНИЕ! ПОВТОРНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

После того как изделия покидают зону очистки, возникает опасность повторного загрязнения. Для предотвращения загрязнения функционально ответственных изделий частицами, находящимися в окружающем воздухе, может потребоваться осмотр, упаковка и хранение изделий в так называемых «чистых помещениях», персонал которых снабжен соответствующей одеждой и перчатками.

Для транспортировки и хранения чистых функционально ответственных компонентов используется соответствующая упаковка. Зачастую это пленка VCI, которая одновременно служит и для защиты от коррозии. Также используются листовые материалы глубокой вытяжки, оптимально соответствующие форме изделий. Эти материалы, аналогично малым подвесам для небольших изделий (используемых совместно с защитной фольгой), требуется регулярно чистить.