La pulizia dei componenti è un criterio di qualità nell'industria automobilistica. I requisiti stanno diventando sempre più severi con ogni generazione di veicoli, con una pressione sui costi sempre maggiore. E quindi per l'industria automobilistica e i suoi fornitori sta diventando sempre più importante sfruttare il potenziale di ottimizzazione nell'area della pulizia dei componenti.
L'enfasi globale viene posta sulla riduzione delle emissioni di CO2 e del consumo di carburante, nonché sull'aumento della sicurezza e del comfort all'interno dell'industria manifatturiera dei veicoli. Sono richiesti motori ridimensionati che funzionino in modo più efficiente con un'elevata potenza erogata, così come componenti in grado di sopportare carichi estremi e caratterizzati da tolleranze strette.
Tuttavia, questo è possibile solo con componenti ad alta precisione e questo è associato a una maggiore sensibilità alla contaminazione. Se finiscono nel posto sbagliato, anche particelle con dimensioni fino a 500, 200 o anche solo 100 µm possono causare danni e guasti sul campo.
Questo è il motivo per cui, nel frattempo, l'industria automobilistica ha iniziato a definire le distribuzioni granulometriche per alcune parti in moduli funzionali come la trasmissione, lo sterzo e i freni, ad esempio non più di oltre 1.000 particelle tra 100 e 200 µm, 500 particelle tra 200 e 400 µm ecc. Per soddisfare e documentare questi requisiti, in alcuni casi sono necessari ingenti investimenti nella tecnologia di pulizia delle parti industriali.
Ad esempio, sulla base di calcoli, gli esborsi richiesti per la tecnologia di pulizia che soddisfa un requisito specifico di "nessuna particella superiore a 1.000 µm" sono da due a tre volte superiori rispetto ai sistemi in le cui parti pulite sono contaminate da particelle più grandi.
La questione del potenziale di ottimizzazione economica nel processo di pulizia delle parti viene perseguita nonostante, o forse proprio a causa delle ingenti somme di investimento coinvolte in alcuni casi. Un approccio è la progettazione dei componenti, poiché la geometria del pezzo e le singole fasi del processo di produzione, ad esempio tornitura, fresatura e assemblaggio, nonché la pulibilità, vengono determinate durante la fase di progettazione. Quest'ultimo di solito non ha alcun ruolo, per il quale si vendica durante il successivo processo produttivo:i pezzi hanno angoli, bordi o fori da cui particelle e residui di lavorazione possono essere rimossi solo con notevole sforzo, o per niente.
Dato che il materiale viene rimosso durante i processi di lavorazione di formatura dei trucioli, la contaminazione non può mai essere evitata del tutto. La qualità dei lubrorefrigeranti e dei fluidi di lavorazione influenza la quantità di trucioli, bave e particelle sui pezzi. Un'adeguata purificazione/filtrazione impedisce che la contaminazione precedentemente lavata via venga nuovamente restituita al componente.
Una speciale fase di risciacquo con l'utensile nel centro di lavoro, magari anche con fluido purificato più finemente da un serbatoio separato, può anche contribuire alla riduzione del numero di trucioli. A prima vista, questo rappresenta una spesa aggiuntiva. Ma si ripaga più avanti nel processo di produzione grazie a tempi di pulizia più brevi e/o a una maggiore durata del bagno, nonché a una migliore qualità dei componenti. E i residui che vengono rimossi dopo la lavorazione mediante prepulitura meccanica basata su vibrazioni, scuotimento, filatura o sabbiatura sottovuoto dalle superfici del pezzo non caricano il detergente inutilmente.
Nel caso di processi di lavorazione a più stadi nelle applicazioni di formatura e lavorazione dei metalli, le fasi di pulizia intermedie impediscono l'accumulo di contaminazione, nonché qualsiasi miscelazione o essiccazione dei fluidi sul pezzi.
I moderni sistemi di pulizia sono in grado di soddisfare anche requisiti molto elevati di pulizia dei componenti, presupponendo che il processo di pulizia sia stato idealmente adattato alla contaminazione da rimuovere, alla geometria della parte, al materiale utilizzato e la specifica di pulizia da rispettare.
Il valore limite di "inferiore a 1.000 µm" per i componenti di motori e cambi può essere rispettato solo con un processo di pulizia che è stato stabilito specificamente per la rispettiva parte. L'attuale stato dell'arte si avvale a tal fine di una procedura in più fasi. I pezzi vengono quindi solitamente sottoposti a pulizia meccanica durante la prima fase, che rimuove parte del fluido di lavorazione aderente.
Il secondo passaggio prevede l'allagamento per immersione:l'acqua viene iniettata nella camera di pulizia sotto la superficie della vasca a una pressione compresa tra 10 e 15 bar. L'effetto vortice risultante risciacqua i trucioli e la contaminazione da spazi cavi come i fori ciechi filettati. I sistemi a getto d'acqua che mirano alle aperture del componente e le lance che avanzano nei fori consentono di ottenere risultati ottimizzati in brevi periodi di tempo. Ciò vale anche per la successiva pulizia ad alta pressione o sbavatura. Il risciacquo è seguito da un processo di asciugatura.
Numerose varianti di motore e cambio, nonché cicli di vita dei prodotti sempre più brevi, richiedono una grande flessibilità, anche per la pulizia dei singoli componenti. Ciò si ottiene con soluzioni di pulizia automatizzate con robot, che sono integrati nella linea di produzione. Questi, grazie alle opzioni previste per una facile riprogrammazione, assicurano livelli di flessibilità paragonabili a quelli offerti dai centri di lavoro.
Un gran numero di parti di veicoli vengono pulite in processi batch come articoli posizionati individualmente o merci sfuse. Anche per queste operazioni di pulizia sono disponibili sistemi a camera singola e multicamera che possono essere integrati nella linea di produzione. Un design modulare con varie opzioni di interconnessione assicura l'adattabilità a requisiti specifici, nonché l'espandibilità in base alle effettive esigenze.
Oltre alla tecnologia di processo utilizzata e al mezzo, il contenitore ha anche una grande influenza sui risultati e sull'efficienza economica del processo di pulizia. Ci sono due domande principali a questo riguardo:le parti nel contenitore sono facilmente accessibili da tutti i lati per il fluido e il meccanismo di lavaggio? È possibile posizionare il pezzo all'interno del contenitore in modo tale che le aree critiche possano essere trattate in modo mirato?
Un ulteriore requisito per processi di pulizia efficienti è la rimozione della contaminazione allentata dal bagno di pulizia in modo che non venga ridepositata sulle parti. Per garantire una rimozione continua delle particelle, da un lato è necessario un movimento del bagno delicato ma costante e dall'altro è necessaria una filtrazione efficace che sia adeguata alla dimensione effettiva delle particelle.
I processi di pulizia chimica a umido con mezzi acquosi o solventi sono generalmente utilizzati nell'industria automobilistica. I mezzi acquosi, disponibili come detergenti alcalini, neutri e acidi, vengono utilizzati di preferenza dove devono essere puliti volumi molto grandi di parti e/o dove è richiesta una pulizia fine e una micropulizia.
La loro efficacia pulente si basa su un builder e tensioattivi organici o inorganici. Questi ultimi sono in grado di "spingersi" tra la contaminazione e il materiale da pulire e rimuovere la contaminazione non polare come olio e grasso, nonché la contaminazione polare (ad esempio emulsioni, sali e particelle). Il monitoraggio continuo del bagno e della sostituzione del bagno a intervalli regolari è necessario per ottenere risultati costantemente buoni.
I mezzi acquosi vengono utilizzati anche per il risciacquo degli oli di lavorazione dalle parti della carrozzeria prima della fosfatazione allo zinco. L'industria offre prodotti appositamente sviluppati per ridurre le spese di manutenzione del bagno, che spesso viene realizzata mediante l'ultrafiltrazione. Attraverso l'utilizzo di tensioattivi demulsionanti, consentono la precipitazione degli oli introdotti nel processo, facilitandone la rimozione dai bagni di lavaggio.
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
