Два производителя нашли разные способы использования автоматизированной технологии струйной очистки сухим льдом, которая обеспечивает сухой, быстрый и эффективный процесс очистки мелких деталей.
Требования к степени чистоты бывает непросто получить и выполнить, особенно когда необходимо нанести покрытие или измерить металлические детали после механической обработки. Одна их технологий — струйная очистка сухим льдом (CO2) — по-разному повлияла на двух производителей, но позволила получить положительные результаты и удовлетворить их требования с помощью автоматизированного процесса.
Один производитель небольших клапанов внедрил эту технологию очистки после механической обработки и предварительного нанесения покрытия. Очищенные стальные детали отвечали высоким требованиям к степени чистоты, чтобы обеспечивать надлежащую адгезию для окончательного процесса нанесения покрытия методом вакуумного напыления (PVD). Кроме того, компания достигла своей цели по продолжительности цикла в шесть минут для очистки полностью загруженного контейнера, содержащего около 150 деталей.
Другая компания, которая занимается обработкой режущих пластин, вложила средства в систему струйной очистки сухим льдом, поскольку ей нужна была автоматизированная система для очистки пластин перед измерением точности детали. Система очистки теперь интегрирована непосредственно в существующий измерительный модуль, что экономит производителю много времени и обеспечивает эффективность, к которой он стремился.
Система quattroClean Jetcell от компании ACP (Advanced Clean Production) Systems AG (Циммерн-об-Ротвейль, Германия) — это технология очистки, которая принесла пользу обоим производителям. Очистка выполняется в ходе сухого процесса без использования химических веществ и образования сточных вод, а на деталях не остается пленка или остатки. По мнению этих компаний-пользователей, это быстрый способ очистки даже небольших и сложных деталей.
Автономная система очистки Jetcell имеет встроенный экстракционный аппарат для эффективного удаления примесей и сублимированного диоксида углерода. Фото предоставлено компанией ACP Systems AG
Очищающее действие
Технология струйной очистки сухим льдом позволяет очищать поверхности деталей сухим, экологически безопасным способом. Сверхзвуковая двухкомпонентная технология quattroClean воспроизводимые результаты очистки с минимальным потреблением CO2. Благодаря непрерывной подаче жидкого CO2 процесс можно интегрировать в адаптируемые автоматизируемые системы производства.
Жидкий CO2 проходит через внутреннее кольцо износостойкого двухкомпонентного кольцевого сопла и на выходе расширяется, образуя мелкие кристаллы CO2. Затем они захватываются струей сжатого воздуха в рубашке (внешнее кольцо) и разгоняются до сверхзвуковой скорости. Струя льда и сжатого воздуха воздействует на очищаемую поверхность при температуре минус 78,5°C, вызывая сочетание импульсной передачи, быстрого охлаждения, сублимации и промывки растворителем. Очищающий эффект, сочетающий в себе эти четыре действия, позволяет удалять засохшие смазочно-охлаждающие жидкости и частицы.
Отделившиеся примеси уносятся аэродинамической силой струи сжатого воздуха и удаляются из камеры очистки вместе с сублимированным CO2 в газовой фазе. Этот процесс предотвращает повторное загрязнение деталей.
Источником CO2, используемого в данном процессе, являются существующие промышленные выбросы, поэтому он не оказывает воздействия на окружающую среду.
Детали, подлежащие очистке с помощью этой системы, можно транспортировать через установку с помощью конвейерной ленты, специального держателя или поворотного делительного стола. Шестиосевой робот или система сопел с управлением по осям X/Y автоматизируют процесс очистки. Если в системе превышен уровень CO2, установка автоматически отключает подачу CO2.
Есть два примера того, как эта технология успешно применяется в промышленности.
Производитель № 1: производителю клапанов, который обрабатывает небольшие клапаны диаметром около 5 мм и длиной около 5 мм, требовался быстрый цикл очистки для удаления трудноудаляемого смазочного масла и остатков после механической обработки, чтобы обеспечить долговечное PVD-покрытие. Процесс влажной химической очистки был исключен из-за требований к площадям и энергопотреблению, связанных с сушкой.
Специальные держатели, в которые загружено около 150 деталей, подаются в камеру очистки и из нее через шлюзы.
Компания была рада найти ACP не только из-за использования влажного химического процесса, но и потому, что специалисты ACP предложили создать на заказ полностью автоматизированную систему очистки Jetcell с использованием стандартизированных модулей, адаптировав ее к производственным условиям производителя. Параметры процесса, такие как объемный расход сжатого воздуха и CO2, тип струйного сопла, расстояние струи до детали, время очистки, а также последовательность движений, были скорректированы соответствующим образом.
Чтобы эффективно интегрировать систему очистки в существующий рабочий процесс на заводе клапанов, компания ACP спроектировала систему для размещения пяти специальных держателей. Держатели, маркированные цифровым матричным кодом для обеспечения последовательного документирования процесса очистки, подаются по одному в камеру очистки через шлюз. Как только шлюз закрывается, начинается процесс очистки. Затем робот перемещает очистительное устройство со струйным соплом над компонентами клапана на определенное расстояние. Система датчиков непрерывно контролирует состояние струи. После очистки всех деталей шлюз на выходной стороне открывается, и держатель перемещается в закрытую зону разгрузки.
Impulse transmission due to accelerated snow crystals (micro—blasting effect) — Передача импульса за счет ускоренных кристаллов льда (эффект микровзрыва)
Thermal strains due to rapid cooling (temperature gradient) — Тепловые деформации из-за быстрого охлаждения (перепад температуры)
Impulse transmission — Импульсная передача
Rapid cooling — Быстрое охлаждение
Micro explosion – Микровзрыв
Solvent effect — Действие растворителя
Sublimation: rinsing due to the increase in volume of approx. 600x — Сублимация: промывка за счет увеличения объема примерно в 600 раз
Solvent effect: the dissolving potential of supercritical CO2 is comparable with cyclohexane (C6H12) — Действие растворителя: потенциал растворения сверхкристаллического CO2 сопоставим с циклогексаном (C6H12)
Эти четыре действия привели к появлению технологии струйной очистки сухим льдом от компании ACP Systems.
Для очистки режущих пластин в измерительный блок встроен модуль quattroClean. Детали обрабатываются имеющимся роботом.
Производитель № 2: перед внедрением новой системы очистки производитель режущих пластин очищал их вручную перед выполнением замеров. Для обеспечения высокой точности режущих пластин (длина которых варьируется от 10 до 25 мм с чрезвычайно жесткими допусками, которые могут не превышать 1-2 микрон) производитель измеряет весь контур твердосплавной пластины после процесса шлифования. Поскольку загрязнения на поверхности от остатков механической обработки и шлифовальной пыли могут привести к ошибкам измерения, компания хотела получить систему очистки, которую можно было бы интегрировать в ее уже автоматизированную производственную линию.
ACP интегрировала свой модуль очистки quattroClean Jetcell в существующий измерительный блок предприятия, который установила и закрепила в непосредственной близости от шлифовального станка. Эта система позволяет существующему роботу извлекать пластины из шлифовального станка через шлюз, перемещать их в определенной последовательности под струйным соплом, а затем помещать их в зону измерения. Последовательность движений, время очистки и объемный расход для различных режущих пластин — все это сохраняется в системе управления в виде программ для конкретных деталей.
Благодаря новой системе очистки производитель пластин не только изготавливает чистые детали, отвечающие требованиям к степени чистоты, но и может точно измерять свои детали после очистки, обеспечивая высочайшее качество в соответствии со спецификациями.
