Reinheid van componenten is een kwaliteitscriterium in de automobielindustrie. De eisen worden met elke voertuiggeneratie strenger en strenger – met tegelijkertijd toenemende kostendruk. En dus wordt het voor de auto-industrie en haar toeleveranciers steeds belangrijker om optimalisatiepotentieel op het gebied van onderdelenreiniging te benutten.
Er wordt wereldwijd de nadruk gelegd op het verminderen van de CO2-uitstoot en het brandstofverbruik, evenals het verhogen van de veiligheid en het comfort in de auto-industrie. Er is vraag naar gedownsizede motoren die efficiënter werken met een hoog vermogen, evenals componenten die bestand zijn tegen extreme belastingen en die zich onderscheiden door nauwe toleranties.
Dit is echter alleen mogelijk met zeer nauwkeurige componenten - en dit gaat gepaard met een verhoogde gevoeligheid voor verontreiniging. Als ze op de verkeerde plaats terechtkomen, kunnen zelfs deeltjes met afmetingen tot 500, 200 of zelfs maar 100 µm schade en storingen in het veld veroorzaken.
Daarom is de auto-industrie inmiddels begonnen met het definiëren van deeltjesgrootteverdelingen voor bepaalde onderdelen in functionele modules zoals de aandrijflijn, besturing en remmen, bijvoorbeeld niet meer dan 1.000 deeltjes tussen 100 en 200 µm, 500 deeltjes tussen 200 en 400 µm enz. Om aan deze eisen te voldoen en te documenteren, zijn in sommige gevallen grote investeringen in de reinigingstechnologie voor industriële onderdelen nodig.
Zo zijn op basis van berekeningen de uitgaven die nodig zijn voor reinigingstechnologie die voldoet aan een gespecificeerde eis van "geen deeltjes groter dan 1.000 µm" twee tot drie keer hoger dan voor systemen in welke gereinigde onderdelen zijn verontreinigd met grotere deeltjes.
De kwestie van het potentieel voor economische optimalisatie in het reinigingsproces van onderdelen wordt nagestreefd ondanks, of misschien juist vanwege de grote investeringsbedragen die in sommige gevallen gemoeid zijn. Een benadering is het ontwerp van componenten, omdat de geometrie van het werkstuk en de afzonderlijke stappen van het productieproces, zoals draaien, frezen en assemblage, evenals de reinigbaarheid, worden bepaald tijdens de ontwerpfase. Dit laatste speelt meestal geen rol, waarvoor in het daaropvolgende productieproces revanche wordt genomen:de onderdelen hebben hoeken, randen of boorgaten waaruit deeltjes en verwerkingsresten slechts met veel moeite of helemaal niet verwijderd kunnen worden.
Omdat materiaal wordt verwijderd tijdens spaanvormende bewerkingsprocessen, kan vervuiling nooit helemaal worden vermeden. De kwaliteit van koelsmeermiddelen en bewerkingsvloeistoffen is van invloed op de hoeveelheid spanen, bramen en deeltjes op de werkstukken. Een geschikte zuivering/filtratie voorkomt dat eerder weggespoelde verontreinigingen weer in het onderdeel terechtkomen.
Een speciale spoelstap met het gereedschap in het bewerkingscentrum – misschien zelfs met fijner gezuiverde vloeistof uit een aparte tank – kan ook een bijdrage leveren aan het verminderen van het aantal spanen. Op het eerste gezicht betekent dit een extra uitgave. Maar later in het productieproces betaalt het zichzelf terug dankzij kortere reinigingstijden en/of een langere levensduur van het bad en een betere kwaliteit van de componenten. En resten die na de bewerking worden verwijderd door middel van mechanische voorreiniging op basis van trillingen, schudden, draaien of vacuümstralen van de oppervlakken van het onderdeel belasten het reinigingsmiddel niet onnodig.
In het geval van meertraps bewerkingsprocessen in metaalvervormings- en bewerkingstoepassingen, voorkomen tussentijdse reinigingsstappen de ophoping van verontreiniging, evenals het vermengen of uitdrogen van media op de werkstukken.
Moderne reinigingssystemen kunnen zelfs aan zeer hoge eisen voor de reinheid van componenten voldoen - ervan uitgaande dat het reinigingsproces optimaal is afgestemd op de te verwijderen verontreiniging, de geometrie van het onderdeel, het gebruikte materiaal en de reinheidsspecificatie waaraan moet worden voldaan.
De grenswaarde van “kleiner dan 1.000 µm” voor componenten in motoren en versnellingsbakken kan alleen worden nageleefd met een reinigingsproces dat specifiek voor het betreffende onderdeel is opgesteld. De huidige stand van de techniek maakt hiervoor gebruik van een meertrapsprocedure. De werkstukken worden dus meestal tijdens de eerste stap mechanisch gereinigd, waardoor een deel van de aanhangende bewerkingsvloeistof wordt verwijderd.
De tweede stap omvat onderdompeling en overstromingen:water wordt met een druk van 10 tot 15 bar in de reinigingskamer onder het oppervlak van het bad geïnjecteerd. Het resulterende draaikolkeffect spoelt spanen en vervuiling uit holle ruimtes zoals blinde gaten met schroefdraad. Waterstraalsystemen die gericht zijn op openingen in het onderdeel en lansen die in gaten gaan, zorgen voor optimale resultaten in korte tijd. Dit geldt ook voor latere hogedrukreiniging of ontbraming. Het spoelen wordt gevolgd door een droogproces.
Vele motor- en versnellingsbakvarianten, evenals steeds kortere productlevenscycli, vereisen een grote mate van flexibiliteit, zelfs voor het reinigen van afzonderlijke onderdelen. Dit wordt bereikt door geautomatiseerde reinigingsoplossingen met robots, die in de productielijn zijn geïntegreerd. Dankzij de opties voor eenvoudige herprogrammering, garanderen deze flexibiliteitsniveaus die vergelijkbaar zijn met die van bewerkingscentra.
Grote aantallen voertuigonderdelen worden in batchprocessen gereinigd als afzonderlijk gepositioneerde artikelen of bulkgoederen. Ook voor deze reinigingstaken zijn enkel- en meerkamersystemen beschikbaar die in de productielijn kunnen worden geïntegreerd. Een modulair ontwerp met verschillende koppelingsopties zorgt voor aanpasbaarheid aan specifieke vereisten, evenals uitbreidbaarheid in overeenstemming met de werkelijke behoeften.
Naast de gebruikte procestechnologie en het medium heeft ook de container veel invloed op het resultaat en de economische efficiëntie van het reinigingsproces. Daarbij spelen twee hoofdvragen:Zijn de onderdelen in de container van alle kanten goed bereikbaar voor het medium en het wasmechanisme? Is het mogelijk om het onderdeel zo in de container te plaatsen dat kritieke gebieden gericht kunnen worden behandeld?
Een extra vereiste voor efficiënte reinigingsprocessen is het verwijderen van losgemaakte vervuiling uit het reinigingsbad, zodat deze niet opnieuw op de onderdelen terechtkomt. Om een continue deeltjesverwijdering te garanderen, is enerzijds een zachte maar constante badbeweging nodig en anderzijds een effectieve filtratie die is afgestemd op de werkelijke deeltjesgrootte.
Natte chemische reinigingsprocessen met waterige media of oplosmiddelen worden over het algemeen gebruikt in de auto-industrie. Waterige media, verkrijgbaar als alkalische, neutrale en zure reinigingsmiddelen, worden bij voorkeur gebruikt waar zeer grote hoeveelheden onderdelen moeten worden gereinigd en/of waar fijne reiniging en microreiniging vereist zijn.
Hun schoonmaakeffect is gebaseerd op een organische of anorganische builder en tensiden. Deze laatste kunnen zich tussen de verontreiniging en het te reinigen materiaal “duwen” en niet-polaire verontreinigingen zoals olie en vet, evenals polaire verontreinigingen (bijv. emulsies, zouten en deeltjes) losmaken. Voor constant goede resultaten zijn continue controle van het bad en badvervanging noodzakelijk.
Waterige media worden ook gebruikt voor het spoelen van procesoliën van carrosseriedelen voorafgaand aan zinkfosfatering. De industrie biedt speciaal ontwikkelde producten om de onderhoudskosten van het bad te verlagen, wat vaak wordt bereikt door middel van ultrafiltratie. Door het gebruik van demulgerende tensiden zorgen ze voor de precipitatie van oliën die in het proces worden geïntroduceerd, waardoor ze gemakkelijker uit de reinigingsbaden kunnen worden verwijderd.
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
