Čistota součástí je v automobilovém průmyslu kritériem kvality. Požadavky jsou s každou generací vozidla přísnější a přísnější – se současně rostoucím tlakem na náklady. A tak pro automobilový průmysl a jeho dodavatele je stále důležitější využívat potenciál optimalizace v oblasti čištění dílů.
Globální důraz je kladen na snižování emisí CO2 a spotřeby paliva a také na zvyšování bezpečnosti a komfortu v odvětví výroby vozidel. Žádané jsou motory zmenšené velikosti, které běží efektivněji s vysokým výkonem, stejně jako komponenty, které jsou schopny odolat extrémnímu zatížení a vyznačují se úzkými tolerancemi.
To je však možné pouze u vysoce přesných součástí – a to je spojeno se zvýšenou citlivostí na znečištění. Pokud skončí na nesprávném místě, dokonce i částice o velikosti do 500, 200 nebo dokonce pouhých 100 µm mohou způsobit poškození a selhání na poli.
To je důvod, proč mezitím automobilový průmysl začal definovat rozdělení velikosti částic pro určité části funkčních modulů, jako je například hnací ústrojí, řízení a brzdy. než 1 000 částic mezi 100 a 200 µm, 500 částic mezi 200 a 400 µm atd. Aby byly tyto požadavky splněny a dokumentovány, jsou v některých případech nutné velké investice do technologie čištění průmyslových dílů.
Například na základě výpočtů jsou náklady požadované na technologii čištění, která splňuje specifikovaný požadavek „žádné částice větší než 1 000 µm“, dvakrát až třikrát vyšší než u systémů v které čištěné části jsou kontaminovány většími částicemi.
Otázka potenciálu ekonomické optimalizace v procesu čištění dílů je řešena navzdory, nebo možná právě kvůli vysokým investičním částkám v některých případech. Jedním z přístupů je návrh součásti, protože geometrie obrobku a jednotlivé kroky výrobního procesu, například soustružení, frézování a montáž, stejně jako čistitelnost, jsou určeny ve fázi návrhu. To druhé obvykle nehraje vůbec žádnou roli, za což se mstí během následného výrobního procesu:Díly mají rohy, hrany nebo otvory, ze kterých lze částice a zbytky po zpracování odstranit jen se značným úsilím nebo vůbec.
Vzhledem k tomu, že materiál je v průběhu třískového obrábění odstraňován, nelze kontaminaci nikdy zcela zabránit. Kvalita chladicích maziv a obráběcích kapalin ovlivňuje množství třísek, otřepů a částic na obrobcích. Vhodné čištění/filtrace zabraňuje tomu, aby se dříve smytá kontaminace znovu vrátila do součásti.
Speciální krok oplachování nástrojem v obráběcím centru – možná i s jemněji vyčištěnou kapalinou ze samostatné nádrže – může také přispět ke snížení počtu třísek. Na první pohled to představuje další náklady. Ale vyplatí se to později ve výrobním procesu díky kratší době čištění a/nebo delší životnosti lázně, stejně jako lepší kvalitě komponentů. A zbytky, které jsou po opracování odstraněny mechanickým předčištěním na bázi vibrací, otřesů, rotací nebo vakuového otryskávání povrchů dílu, zbytečně nezatěžují čisticí prostředek.
V případě vícestupňových obráběcích procesů v aplikacích tváření a obrábění kovů, mezikroky čištění zabraňují hromadění kontaminace a také jakémukoli smíchání nebo vysychání médií na obrobky.
Moderní čisticí systémy jsou schopny splnit i velmi vysoké požadavky na čistotu součástí – za předpokladu, že proces čištění byl ideálně přizpůsoben odstraňovanému znečištění, geometrii dílu, použitému materiálu a specifikace čistoty, kterou je třeba dodržet.
Mezní hodnotu „menší než 1 000 µm“ pro komponenty v motorech a převodovkách lze dodržet pouze čisticím procesem, který byl stanoven speciálně pro příslušný díl. Současný stav techniky k tomu využívá vícestupňový postup. Obrobky jsou tak obvykle v prvním kroku podrobeny mechanickému čištění, které odstraní část ulpělé obráběcí kapaliny.
Druhý krok zahrnuje zaplavení ponorem:Voda je vstřikována do čistící komory pod hladinou lázně pod tlakem 10 až 15 barů. Výsledný efekt vířivky vypláchne třísky a nečistoty z dutých prostorů, jako jsou slepé otvory se závity. Systémy vodních paprsků, které jsou zaměřeny na otvory v komponentu, a nástavce, které se zasouvají do otvorů, umožňují optimální výsledky v krátkém čase. To platí i pro následné vysokotlaké čištění nebo odstraňování otřepů. Po opláchnutí následuje proces sušení.
Četné varianty motorů a převodovek, stejně jako stále kratší životní cykly produktů, vyžadují velkou míru flexibility – dokonce i pro čištění jednotlivých dílů. Toho je dosaženo pomocí automatizovaných čisticích řešení s roboty, které jsou integrovány do výrobní linky. Díky možnostem snadného přeprogramování zajišťují úroveň flexibility, která je srovnatelná s těmi, které nabízejí obráběcí centra.
Velké množství dílů vozidel se čistí v dávkových procesech jako jednotlivě umístěné položky nebo hromadné zboží. Pro tyto čisticí úkoly jsou k dispozici jednokomorové a vícekomorové systémy, které lze integrovat do výrobní linky. Modulární design s různými možnostmi propojení zajišťuje přizpůsobivost specifickým požadavkům a také rozšiřitelnost podle skutečných potřeb.
Kromě použité procesní technologie a média má na výsledky a ekonomickou efektivitu procesu čištění velký vliv také kontejner. V tomto ohledu existují dvě základní otázky:Jsou díly v nádobě snadno přístupné ze všech stran pro médium a mycí mechanismus? Je možné umístit součást v kontejneru tak, aby kritické oblasti mohly být ošetřeny cíleným způsobem?
Dalším požadavkem pro efektivní procesy čištění je odstranění uvolněné kontaminace z čisticí lázně, aby se znovu neusazovala na dílech. Aby bylo zajištěno kontinuální odstraňování částic, je na jedné straně nutný jemný, ale konstantní pohyb lázně a na druhé straně účinná filtrace, která odpovídá skutečné velikosti částic.
Mokré chemické čisticí procesy s vodnými médii nebo rozpouštědly se obecně používají v automobilovém průmyslu. Vodná média, dostupná jako alkalické, neutrální a kyselé čističe, se používají přednostně tam, kde je třeba vyčistit velké objemy dílů a/nebo tam, kde je vyžadováno jemné čištění a mikročištění.
Jejich čisticí účinnost je založena na organickém nebo anorganickém plnivu a tenzidech. Ty se dokážou „vtlačit“ mezi kontaminaci a čištěný materiál a uvolnit nepolární kontaminaci, jako je olej a mastnota, a také polární kontaminaci (např. emulze, soli a částice). Pro trvale dobré výsledky je nezbytné nepřetržité sledování vany a výměny vany v pravidelných intervalech.
Vodná média se také používají k oplachování procesních olejů z částí karoserie automobilů před zinkovým fosfátováním. Průmysl nabízí speciálně vyvinuté produkty za účelem snížení nákladů na údržbu lázně, která se často provádí pomocí ultrafiltrace. Through the use of demulsifying tensides, they allow for the precipitation of oils introduced to the process, making it easier to remove them from the cleaning baths.
Matched cleaning media are also available for the new, more environmentally compatible alternatives to zinc phosphating. They assure that not only oils on the components are removed:they reliably remove oxides as well.
Chlorinated hydrocarbons (CHCs), the traditional degreasers, assure especially effective degreasing and drying of metals – even for components with complex geometries. Particles which cannot be dissolved by the solvent, for example chips, are removed along with the oil because they are no longer able to adhere to the surface. Perchlorethylene (per) has proven its worth for cleaning safety relevant workpieces, for example parts used in air bags, brake systems and power steering systems.
Due to its chemical-physical characteristics, it’s also frequently the solvent of choice when parts need to be cleaned which have been joined by means of soldering or welding, such as components in cooling and air-conditioning systems, as well as electrical plug contacts.
Non-halogenated hydrocarbons (HCs) provide good dissolving performance for animal, vegetable and mineral oils and grease, and demonstrate outstanding materials compatibility. Polar contaminations like salts from emulsions cannot be removed with non-polar hydrocarbons.
Due to cleanliness requirements which vary greatly for a single workpiece in some cases, targeted cleaning of specific component surfaces such as sealing, joining, bonding and laser welding surfaces may be advantageous. In these cases, conventional cleaning with aqueous media or solvents, after which the entire component demonstrates the same high degree of cleanliness as specified for the functional surface, is often associated with very high costs. In the face of increasing cost pressure within the manufacturing processes used by suppliers to the automotive industry, functional surface cleaning, for example by means of CO2 snow jet, laser or plasma processes, provides a viable approach to saving both time and money.
A further advantage offered by functional surface cleaning integrated into the production process is the fact that the cleaned surface is made available just-in-time, thus eliminating any need to implement measures targeted at maintaining cleanliness after cleaning and during transport.
As soon as the parts leave the cleaning system, there’s a danger of recontamination. In order to prevent contamination with particles from the environment in the case of functionally critical components, it may be necessary to inspect, package and store them in a so-called clean zone, and to provide personnel who work there with appropriate clothing and gloves.
In the automotive industry, functionally critical cleaned components are transported and stored in appropriate packaging. These frequently consist of so-called VCI foils, which at the same time offer corrosion protection. Part-specific, deep-drawn sheet materials are also used which, like the small load carriers usually used for small parts (these are additionally lined with foil), have to be cleaned at regular intervals.
Infobox
How much time and cost optimising potential is provided by parts cleaning in the automotive industry? With which processes can various components be cleaned both reliably and economically? Answers to these and other questions covering all aspects of parts cleaning in the motor vehicle industry are provided at parts2clean. The leading international trade fair for industrial parts and surface cleaning will take place at the Stuttgart Exhibition Centre (Germany) from the 23rd through the 25th of October, 2012.
The exhibition portfolio encompasses systems, processes and process media for degreasing, cleaning, deburring and pretreatment of parts, parts baskets and workpiece carriers, handling and process automation, cleanroom technology, quality assurance, test methods and analysis procedures, media treatment and disposal, job-shop cleaning, corrosion protection, preservation, packaging, research and technical literature.
Captions
Photo:LPW_Foto 1
Modular cleaning systems, which allow for adaptation in accordance with actual needs and integration into the production line, offer flexibility. Parts from diesel injection systems advance from the cleaning chamber to vacuum drying.
Image source:LPW Reinigungssysteme
Photo:PERO Reinraum
This system has been adapted such that cleaned parts are transported directly into a cleanroom by means of a sealed roller conveyor.
Image source:PERO
Photo:SAFECHEM cooler
When cleaning safety relevant components or workpieces which are joined by means of soldering or welding such as cooler system parts, economically optimised results can be obtained with perchlorethylene.
Image source:SAFECHEM
Photo:Metallform_WT-flex
Assuring that the parts in the container are readily accessible on all sides for the medium and the washing mechanism, and that targeted treatment of critical areas is possible, are essential factors for an optimised batch process.
Image source:Metallform Wächter
Photo:acp CO2_selektiv
n the face of increasing cost pressure within the manufacturing processes used by suppliers to the automotive industry, functional surface cleaning, for example by means of the CO2 snow jet process, provides a viable approach to saving both time and money.
Image source:acp
Photo:Gläser_Sauberkeitskontrolle
Cleaning in the automotive industry frequently involves more than just achieving the specified cleanliness requirements – inspection and documentation are required as well.
Image source:Gläser
Photo:Bantleon
VCI materials, which consist of powders, granules, liquids, impregnated foils, foams or paper, create a gas phase inside the closed package which protects against corrosion.
Image source:Hermann Bantleon
