Komponentens renhet är ett kvalitetskriterium inom bilindustrin. Kraven blir hårdare och hårdare för varje fordonsgeneration – samtidigt som kostnadspressen ökar. Och därmed för fordonsindustrin och dess leverantörer blir det viktigare och viktigare att utnyttja optimeringspotentialen inom området för rengöring av delar.
Global tonvikt läggs på att minska CO2-utsläppen och bränsleförbrukningen, samt att öka säkerheten och komforten inom fordonstillverkningsindustrin. Minska motorer efterfrågas som körs mer effektivt med hög effekt, liksom komponenter som klarar extrema belastningar och som utmärks av snäva toleranser.
Detta är dock endast möjligt med komponenter med hög precision – och detta är förknippat med ökad känslighet för kontaminering. Om de hamnar på fel ställe kan även partiklar med storlekar ner till 500, 200 eller till och med bara 100 µm orsaka skada och fel i fältet.
Det är därför som bilindustrin under tiden har börjat definiera partikelstorleksfördelningar för vissa delar i funktionsmoduler som drivlina, styrning och bromsar, till exempel inte längre än 1 000 partiklar mellan 100 och 200 µm, 500 partiklar mellan 200 och 400 µm etc. För att uppfylla och dokumentera dessa krav krävs i vissa fall stora investeringar i industriella delars rengöringsteknik.
Till exempel, baserat på beräkningar, är utgifterna som krävs för rengöringsteknik som uppfyller ett specificerat krav på "inga partiklar större än 1 000 µm" två till tre gånger högre än för system i vilka rengjorda delar är förorenade med större partiklar.
Frågan om potential för ekonomisk optimering i reningsprocessen för delar drivs trots, eller kanske just på grund av, de stora investeringssummor som är involverade i vissa fall. Ett tillvägagångssätt är komponentdesign, eftersom arbetsstyckets geometri och de enskilda stegen i tillverkningsprocessen, till exempel svarvning, fräsning och montering, samt rengöringsbarhet, bestäms under konstruktionsstadiet. Det senare spelar vanligtvis ingen roll alls, vilket hämnas under den efterföljande tillverkningsprocessen:Delarna har hörn, kanter eller borrhål från vilka partiklar och processrester endast kan avlägsnas med stor ansträngning, eller inte alls.
På grund av att material avlägsnas under spånformande bearbetningsprocesser kan kontaminering aldrig helt undvikas. Kvaliteten på kylsmörjmedel och bearbetningsvätskor påverkar mängden spån, grader och partiklar på arbetsstyckena. Lämplig rening/filtrering förhindrar att tidigare sköljda föroreningar återförs till komponenten igen.
Ett speciellt sköljsteg med verktyget i bearbetningscentret – kanske till och med med mer finrenad vätska från en separat tank – kan också bidra till att minska antalet spån. Vid första anblicken innebär detta en extra kostnad. Men det betalar sig senare i tillverkningsprocessen tack vare kortare rengöringstider och/eller längre livslängd för badet, samt bättre komponentkvalitet. Och rester som avlägsnas efter bearbetning med hjälp av mekanisk förrengöring baserad på vibration, skakning, spinning eller vakuumblästring av detaljens ytor belastar inte rengöringsmedlet i onödan.
I fallet med flerstegsbearbetningsprocesser i metallformnings- och bearbetningsapplikationer förhindrar mellanliggande rengöringssteg ackumulering av kontaminering, såväl som eventuell blandning eller uttorkning av media på arbetsstycken.
Moderna rengöringssystem kan uppfylla även mycket höga krav på komponentens renhet – förutsatt att rengöringsprocessen har anpassats perfekt till den förorening som ska avlägsnas, delens geometri, det använda materialet och renhetsspecifikationen som ska följas.
Gränsvärdet på "mindre än 1 000 µm" för komponenter i motorer och växellådor kan endast följas med en rengöringsprocess som har lagts ut specifikt för respektive del. Den nuvarande senaste tekniken använder sig av en flerstegsprocedur för detta ändamål. Arbetsstyckena utsätts därför vanligtvis för mekanisk rengöring under det första steget, vilket tar bort en del av den vidhäftande bearbetningsvätskan.
Det andra steget innebär nedsänkning:Vatten sprutas in i rengöringskammaren under badets yta med ett tryck på 10 till 15 bar. Den resulterande bubbelpooleffekten sköljer spån och föroreningar ur ihåliga utrymmen som gängade blindhål. Vattenstrålesystem som är riktade mot öppningar i komponenten, och lansar som går in i hål, möjliggör optimerade resultat inom korta tidsperioder. Detta gäller även vid efterföljande högtryckstvätt eller gradning. Sköljning följs av en torkningsprocess.
Många motor- och växellådsvarianter, såväl som allt kortare produktlivscykler, kräver en hel del flexibilitet – även för rengöring av enskilda delar. Detta åstadkoms genom automatiserade rengöringslösningar med robotar, som är integrerade i produktionslinjen. Tack vare alternativen för enkel omprogrammering garanterar dessa flexibilitetsnivåer som är jämförbara med de som erbjuds av bearbetningscentra.
Stora antal fordonsdelar rengörs i batchprocesser som individuellt placerade föremål eller bulkgods. En- och flerkammarsystem som kan integreras i produktionslinjen finns även för dessa rengöringsuppgifter. En modulär design med olika sammankopplingsalternativ säkerställer anpassningsförmåga till specifika krav, såväl som utbyggbarhet i enlighet med faktiska behov.
Förutom den utnyttjade processtekniken och mediet har behållaren även stor inverkan på resultatet och den ekonomiska effektiviteten i rengöringsprocessen. Det finns två primära frågor i detta avseende:Är delarna i behållaren lättillgängliga från alla sidor för mediet och tvättmekanismen? Är det möjligt att placera delen i behållaren så att kritiska områden kan behandlas på ett målinriktat sätt?
Ett ytterligare krav för effektiva rengöringsprocesser är avlägsnandet av lossad förorening från rengöringsbadet så att den inte återavsätts på delarna. För att säkerställa kontinuerlig partikelavlägsning krävs å ena sidan mild men konstant badrörelse och å andra sidan krävs effektiv filtrering som är anpassad till den faktiska partikelstorleken.
Våtkemiska rengöringsprocesser med vattenhaltiga medier eller lösningsmedel används vanligtvis inom bilindustrin. Vattenhaltiga medier, tillgängliga som alkaliska, neutrala och sura rengöringsmedel, används med fördel där mycket stora volymer delar måste rengöras och/eller där finrengöring och mikrorengöring krävs.
Deras rengöringseffektivitet är baserad på en organisk eller en oorganisk builder och tensider. De senare kan "trycka" in sig själva mellan kontamineringen och materialet som ska rengöras och avlägsnar opolära föroreningar som olja och fett, samt polära föroreningar (t.ex. emulsioner, salter och partiklar). Kontinuerlig övervakning av badet och badbyte med jämna mellanrum är nödvändigt för genomgående goda resultat.
Vattenhaltiga medier används också för att skölja processoljor från karossdelar innan zinkfosfatering. Industrin erbjuder specialutvecklade produkter för att minska kostnaderna för badunderhåll, vilket ofta sker med hjälp av ultrafiltrering. 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
