Tisztítás

Mini, mikro és komplex alkatrészek tisztítása

A komplex geometriájú vagy nagy szerelési sűrűségű, kis és mikroméretű alkatrészek finom és szuper finom tisztítása mindig is nagy kihívást jelentett az ipari tisztítási technika számára. A megfelelő alternatívát a ciklikus nukleáció jelentheti, mivel éppen a kritikus területeken képes kibontakoztatni az adottságait.

hirdetés

Az igen kis méretű alkatrészek jellemzőit a szerkezeti anyagaik, a geometriai tulajdonságaik, valamint a gyártásukhoz alkalmazott folyamatok szabják meg, amikor is a leggyakrabban lézeres vagy maratásos, de esetenként klasszikus forgácsolási vagy kivágási műveletekről van szó. A maratási folyamatok általában nem eredményezik visszamaradó anyagok képződését, ezzel szemben a többi előkezelés mindig saját elszennyezéssel is jár. A forgácsolásból és kivágásból adódó visszamaradt anyag lehet a forgács, a sorja, valamint a felületbe ágyazódott szerves maradványok. A lézerrel kezelt alkatrészeken gyakran található a sűrű füstből származó lerakódás, amely befolyással van a geometriai adottságokra.

Ha a technológiai előírás szerint rétegbevonatolási eljárást kell alkalmazni, nem az okozott szennyeződések miatt kell nehézségekkel számolni, hanem a felület épsége a kritikus (például a rétegbevonat sérülése a mechanikai jellegű, legtöbbször ultrahangos mosó-tisztítási folyamat következtében). Alapvetően az elszennyeződések nem különböznek a más esetekben keletkezettektől, és ugyanúgy el kell őket távolítani. Az eltérés az alkatrészek nagyságában, a finom és érzékeny geometriai adottságokban, valamint azokban a tisztasági követelményekben rejlik, amelyeket a felhasználási terület vagy a rákövetkező folyamatok (például rétegbevonatolás) kívánnak meg.

A mikroméretű alkatrészek esetében nem ritka a kísérő kezelési műveletek során vagy a tulajdonképpeni tisztítási folyamatok alatt bekövetkező sérülés és/vagy alakváltozás. Ráadásul ezek a lehető legkisebb méretű alkatrészek gyakran olyan geometriai kialakítással rendelkeznek, hogy meghatározóak bennük/rajtuk a kis furatok vagy az egyéb, kapilláris jellegű szerkezetek, és emiatt speciális követelményeket támasztanak az ipari tisztítással szemben.

A követelmények megfogalmazása

Az alkalmazandó tisztítási folyamat nem okozhatja sem közvetlenül, sem közvetett módon az alkatrész sérülését vagy a felület (a bevonat) károsodását, illetve nem eredményezhet alakváltozást.

Az ultrahangos és a CNp-eljárás összevetése egy 70 mikron pórusnagyságú szinterfém szűrő tisztítása (SAE SW-20 olajjal szennyezve)
Az ultrahangos és a CNp-eljárás összevetése egy 70 mikron pórusnagyságú szinterfém szűrő tisztítása (SAE SW-20 olajjal szennyezve)

Hatását tekintve * közvetlenül az alkatrész határrétegén fejtse ki a mechanikai jellegű mosóképességét, még a takarásban lévő részeken is * támogassa a közegek áramlását és ezáltal a tisztító vegyszerek továbbítását a kívánt alkalmazási helyre, valamint a feloldott szennyeződések elszállítását * még nagy szerelési sűrűség esetén is egyenletesen maradó tisztítási folyamatot garantáljon.

Mechanikai tisztítás

A legtöbb esetben mindig is vizes vagy oldószeralapú ultrahangos vagy mega-ultrahangos tisztítási eljárásokat alkalmaznak sikeresen. Ezek akkor igazán hatékonyak, ha tarthatók a feltételek: * a kezelési folyamat során az alkatrészek elhelyezkedése legyen olyan, hogy a hangsugár érje el a teljes felületet * az ultrahang ne okozhassa az alapanyag és/vagy rétegbevonatának a sérülését * a közvetlenül az alkatrész határrétegére irányuló közegáramlás (akusztikus áram) legyen annyira erőteljes, hogy a feloldott szennyeződést emelje fel az alkatrész felületéről, és így az kerülhessen be a közeg áramlásába.

A mechanikai típusú mosási folyamatot behatárolja annak lehetősége, hogy a felületek (például a speciális bevonatok) is megsérülhetnek, valamint az a szükségszerűség, hogy a beültetés sűrűségét hozzá kell igazítani az ultrahang frekvenciájához. Ezen kívül figyelembe veendő, hogy az ultrahang hatása a furatokban és az egyéb kapilláris jellegű struktúrákban – a fizikai tulajdonságok folytán – már nem működik.

Bizonyos mechanikai alkatrészek, itt egy óra fogaskereke (A) egy mozgó tárcsával (B) és egy tartócsappal (C), geometriai kiképzésük miatt ultrahangos tisztításra csak korlátozottan alkalmasak
Bizonyos mechanikai alkatrészek, itt egy óra fogaskereke (A) egy mozgó tárcsával (B) és egy tartócsappal (C), geometriai kiképzésük miatt ultrahangos tisztításra csak korlátozottan alkalmasak

Hatékony alternatívát vagy kiegészítést jelent az úgynevezett ciklikus nukleáció (CNp) eljárása. A vákuumos rendszer főbb jellemzői, hogy * a mechanikai mosóhatás kiterjed az alkatrész teljes felületére, azaz takart geometriájú részekre, kapillárisokra, leárnyékolt területekre is, amelyek a tisztító közeggel közvetlen kapcsolatban állnak * a közegáramlás közvetlenül az alkatrész felületén megy végbe. Kiterjedt kísérletsorozatokkal igazolták, hogy érzékeny rétegbevonatok esetében még a legszogorúbb követelmények mellett sem fordul elő az alkatrész felületén a bevonat sérülése.

A megfelelő folyamat

Mint valamennyi finom tisztítási eljárásnál, a folyamat itt is a következők szerint épül fel: a szokásos gyakorlatnak megfelelően a durva vagy finom előtisztítási menetek térben elkülönített folyamatok keretében zajlanak le. Az elékapcsolt vagy beiktatott folyamatoknál a kezelési vagy környezeti követelményekkel együtt járó keresztszennyeződés kockázata alapján a megkívánt tisztasági fokozattól függően meg kell határozni és ellenőrizni kell a környezeti paramétereket. Mindez a mechanikai kivitelezés és a technológiai megoldások, valamint a közegek (folyékony hordozóközegek, alkalmazott vegyi és technológiai gázok) minőségének fokozott előírását jelenti. Fennáll továbbá az a követelmény is, hogy ki kell küszöbölni a technológiai és mechanikai elemek (részecske és film jellegű behordott szennyeződés a szelepeknél, forgómozgások, holtterek stb.) okozta elszennyeződéseket. Emiatt kritikusan felül kell vizsgálni a közegek keringtetési rendszereit. Mindez nemcsak a tisztítási és öblítési folyamatokra érvényes, ugyanilyen kritériumoknak megfelelően kell a megfelelő szárítási eljárásokat kiválasztani.

Speciális eljárások µm alatt

A legfinomabb tisztítás speciális eljárásai a µm alatti tartományban található részecskék és strukturák okozta szennyeződések eltávolítására koncentrálnak, amelyekkel az ilyen nem kívánatos anyag- vagy szerkezeti elemeket lehet eltávolítani, mivel azok képesek kedvezőtlenül megváltoztatni a felületek érdességét, nedvesítési, vegyi, elektromos vagy optikai tulajdonságait. Ezek az eljárások fizikai vagy fizikai/kémiai technológiák lehetnek, mint például a plazmamaratás, a lézeres eltávolítás, az elektropolírozás és a szórás CO2-granulátummal, ha mindezt az alkatrész struktúrája egyáltalán lehetővé teszi.

Konkrét alkalmazási példaként vegyük a mechanikai alkatrészek (például tengelyek és fogaskerekek) tisztítását az óragyártásban. Esetünkben egy kétrészes fogaskerék (átmérője 4 mm) kritikus köztes térségeiről van szó. Az alkatrészeket eddig ultrahangos eljárással tisztították, öblítették, és meleg levegővel szárították. A tisztaság mértékére vonatkozó követelmény: 1 cm2-en legfeljebb egy 25 µm nagyságú részecske lehet. A szénvegyületek nem kívánatos maradványainak jelenlétét a visszamaradó gáz elemzésével ellenőrizték.

Szigorúak a követelmények a kapilláris szerkezetű vezetékek belsejében a részecske és film jellegű szennyeződésekre (forrás: Rokatast)
Szigorúak a követelmények a kapilláris szerkezetű vezetékek belsejében a részecske és film jellegű szennyeződésekre (forrás: Rokatast)

Az alkatrészek eddig csak egy rétegben voltak tisztíthatók. A csekély anyagvastagság következtében azonban az ultrahang – még ha csak csökkentett módon is – a kavitációs hatásával befolyással bír a köztes terekben is. Többlépcsős öblítési folyamatok (3-4 öblítés ultrahanggal) gondoskodnak a tisztítási műveleteket (1-2) követően a közegek cseréjéről az azokban lévő, együtt áramló szennyezés redukálása, valamint a tisztítási maradékok eltávolítása végett.

A ciklikus nukleáció technológiájának segítségével immár lehetségessé vált a fogaskerekek többrétegű kezelése is háromlépcsős tisztítási/öblítési folyamatban. Az enyhe kavitációs hatásmechanizmus mellett az alkatrész teljes felületén és nevezetesen a kapillárisos részeken folyamatos közegáramlás volt tapasztalható.

Összegzés

A mikroméretű alkatrészek igen érzékenyek, és gyakran hajlamosak a sérülésekre az anyagvastagságuk és felületi jellemzőik miatt. Ebből adódóan a szokásos tisztítási eljárásoknál (de még a mikrostruktúrás/kapillárisos szerkezetű darabok esetében is) jelentős mértékben korlátozott a szerelési sűrűség. Szükségessé válik továbbá több tisztítási és öblítőfürdő használata. Egyértelmű gyengéje volt – és maradt – ezeknek az eljárásoknak a közegek igen korlátozott jellegű áramlása a kritikus részeken. Pont itt kínál fel új lehetőségeket a ciklikus nukleáció (CNp) eljárása: a kavitáció az egész felületen hat sűrű beültetés esetében is; a közeg áramlása folyamatos, még a takart és kapillárisos részeken is. Ennek köszönhetően a biztonságos tisztítási folyamat csökkentett számú fürdővel végrehajtható. Célszerű lehet azonban a közvetlen kombinálás az ultrahangos eljárással, például lézeres megmunkálást követően az oxidmaradványok eltávolítására. Azt, hogy végül is milyen eljárás – adott esetben akár kombinálva is – az igazán alkalmas, csak a valóságot megközelítő kísérletekkel lehet problémamentesen kideríteni.

Gerhard Koblenzer, LPW Reinigungssysteme
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés