Сучасні способи очищення поверхні виробів.

У зв'язку з ускладненням виробів сучасного машинобудування, підвищенням вимог до їх точності і надійності, з удосконаленням технології виробництва істотно зросли вимоги до якості очищення. Від досконалості застосовуваних технологічних процесів очищення та підготовки поверхні істотно залежить якісне очищення виробів різних галузей промисловості. Сучасні способи очищення поверхні виробів передбачають комплексне механічне, хімічне і фізико-хімічна взаємодія активної всеочисній середовища з забрудненнями і поверхнею, що очищується.
Високоякісна очищення деталей - досить складна і дуже трудомістка операція. Вона здійснюється за допомогою спеціальних миючих засобів, що мають здатність розм'якшувати і розчиняти забруднення, видаляти їх з очищуються. Широке поширення в якості миючої середовища для очищення від більшості забруднень отримали водні розчини ТМС. Вони ефективні, нетоксичні, пожежобезпечні, дозволяють застосовувати ультразвукову активацію, значно прискорює процес очищення і підвищує його ефективність. Під дією ультразвуку рідина набуває здатність проникати в глибокі пори, вузькі отвори, канали вузлів і деталей складної конфігурації, ділянки яких в звичайних умовах для впливу миючих середовищ недоступні. Незважаючи на велику різноманітність процесів для підготовки поверхні деталей перед наступними операціями, технологічний процес очищення в загальному зводиться до двох:
- очищення у водному розчині технічного миючого засобу (ТМС);
- промивання від залишків ТМС в проточній воді .
Одним з найбільш перспективних напрямів використання ультразвуку в різних галузях промисловості, яке відповідає сучасним вимогам технологічних процесів, є очищення деталей, вузлів, агрегатів від технологічних та експлуатаційних забруднень.
Технологічні забруднення виникають на поверхні деталей в процесі виробництва . Попередня класифікація забруднень, оцінка стану поверхні, що очищається дозволяє правильно вибрати миючий засіб і технологію очищення. З урахуванням особливостей ультразвукового очищення запропоновано класифікувати всі забруднення за трьома основними ознаками:
1) здатності протистояти впливу мікроударних навантажень (кавітаціонностойкіе і кавітаціоннонестойкіе);
2) характером і міцності зв'язку з поверхнею, що очищується;
3 ) характеру хімічної взаємодії з миючої рідиною.
Найбільш поширеними для більшості виробництв є масляні забруднення і забруднення на олійній основі, полірувальні пасти, неорганічні забруднення у вигляді механічних частинок і пилу, про-
дукти корозії, оксиди, окисні плівки. При механічній обробці утворюються стружка, тирса, пил, задирки і т.п. При зварюванні і пайку утворюються окалина, залишки флюсів, смол, солей.
Порівняно легко видаляються неорганічні забруднення у вигляді часток і пилу, механічно слабко пов'язані з поверхнею деталей. Полірувальні, шліфувальні й притиральні пасти, що складаються з абразивних порошків і в'яжучих речовин, важко піддаються очищенню. Їх основу складають трудноудаляємиє речовини - олеїнова кислота, стеарин, парафін, і т.п. та абразивні порошки, не розчиняються ні у воді, ні в органічних розчинниках. При ультразвукової очистці у розчинах ТМС видалення таких забруднень відбувається за рахунок емульгування і омилення жирових забруднень і диспергування твердих частинок.
Вибір параметрів ультразвукового поля залежить від виду видаляються забруднень і властивостей миючої рідини. Впливу ультразвукових хвиль в процесі очищення схильний одночасно із забрудненнями і очищається матеріал, в поверхневих шарах якого можуть виникати незворотні негативні зміни, а в окремих випадках може відбуватися руйнування поверхні, що очищається. Тому при застосуванні ультразвукового очищення необхідно враховувати одночасно як характер поверхневих забруднень, так і здатність поверхні очищуваного матеріалу сприймати ультразвукова дія в межах визначеного часу.
На якість очищення поверхні деталей при застосуванні ультразвуку істотний вплив роблять як правильний вибір миючого засобу, так і тривалість ведення процесу. Миючий розчин повинен бути індиферентним по відношенню до матеріалу очищаються деталей. При малій тривалості очищення виходить низька якість поверхні, що очищається, а при надмірній - ерозія металу.
На ефективність ультразвукового очищення великий вплив робить розташування деталей щодо джерела ультразвукових коливань і наявність екранів. Більш ефективна очищення досягається, коли деталі розташовуються в пучностях стоячих ультразвукових хвиль. Однак, треба мати на увазі, що деталі і пристосування екранують ультразвукові коливання. Тому деталі рекомендується розташовувати в кошиках з рідкісної дротяної сітки або з перфорованого тонкого листового матеріалу в один-два шари. При очищенні деталей складної конфігурації найкращі результати досягаються при періодичному їх повертанні. Дрібні деталі рекомендується обробляти насипом в барабанах. Перемішування деталей і ультразвукова дія сприяють якісної очищенню деталей. Чим менше відстань між випромінюючої і очищується поверхнями, тим вище інтенсивність впливу і, відповідно, швидкість видалення забруднень.
При очищенні деталей, виготовлених з матеріалів з низькою ерозійної стійкістю, наприклад, з магнію, алюмінію, цинку та його сплавів, деталі рекомендується розміщувати у кошиках на відстані 70 - 100 мм від поверхні випромінювання, так само рекомендується зворотно-поступальне переміщення кошика з деталями.
Ультразвукове очищення доцільна у випадку, коли очищаюча середу хімічно взаємодіє із забрудненнями, видаляє їх з поверхні-сті, але не вступає в реакцію з матеріалом деталі. Якщо забруднення міцно пов'язано з поверхнею, що очищується, хімічно не взаємодіє з миючої рідиною і його кавітаційну стійкість дорівнює або перевищує кавитационную стійкість матеріалу деталі, то для таких забруднень ультразвуковий метод очищення не може бути ефективним.



При розробці схеми технологічного процесу очищення деталей необхідно виконати цілий комплекс робіт, зокрема:
- визначити характер забруднень;
- вибрати миючий засіб і технологічне обладнання;
- встановити порядок очистки і промивки.
Важливим моментом при виборі технології очищення є проведення пробного очищення деталей і оцінка стану поверхні у відповідності до вимог технічного контролю. Дана операція проводиться для уточнення оптимальних режимів процесу очищення. При підборі миючого засобу проводиться порівняльна оцінка миючої здатності і вибирається найбільш ефективне ТМС, при цьому уточнюється режим його застосування, визначаються норми витрати засобу.
На очищення надходять вироби з різним ступенем забрудненості. При значному ступені забрудненості - понад 20 г/м2 рекомендується попереднє очищення деталей. Попереднє очищення може бути проведена механічно, шляхом видалення надлишків забруднення дрантям, шпателем, скребком і т.п., або замочуванням в миючому розчині в окремій ємності. На цій стадії відбувається видалення більшої частини забруднень. За рахунок цього збільшується термін служби миючого розчину в робочій ванні в установці очищення. Для замочування може бути використаний той же миючий розчин, як і для основної очищення в установці. Час замочування підбирається експериментально і складає від 30 хвилин до декількох годин - в залежності від стану поверхні, що очищається. Ультразвукове очищення ведеться у водних розчинах ТМС на частотах 22 - 44 кГц. Час очищення підбирається експериментально в кожному конкретному випадку і звичайно становить від 2 до 16 хвилин. Очищення прискорюється при підвищенні температури миючого розчину до 70 - 75 ° С. При виборі режиму (температури, концентрації) слід керуватися рекомендаціями розробників миючих засобів. В даний час крім миючих засобів, що працюють при високих температурах (70 - 80 ° С) розроблені і низькотемпературні засоби, ефективні при 40 - 60 ° С.
Для ультразвукового очищення застосовуються як широко поширені ТМС: «Вертолін-74», «Лабомид», «Сінвал», «Темп», «Сіріус» і т.п., так і розроблені в останні роки ТМС ЛА, ТМС ЛК, ТМС ЛН, «Про-БІС», «Ніка-4» та ін
Після операції ультразвукового очищення з поверхні виробів повинні бути видалені залишки миючого розчину. Це досягається ретельної промиванням у воді, яку доцільно проводити в дві стадії: спочатку в проточній водопровідної, а потім у дистильованій або знесоленої воді. Застосування ультразвуку інтенсифікує процес і покращує якість промивки. Зміна води повинна бути не менше одного об'єму на годину. На якість промивки істотно впливає температура води, яка повинна бути в межах 30 - 50 ° С.
Якщо деталі виготовлені з чорних металів, то промивка в проточній воді небажана, тому що тонка захисна плівка, що утворилася на поверхні деталі при очищенні в розчині миючого засобу, при промиванні проточною водою легко змивається, і подальше ополіскування в розчинах інгібіторів корозії не захищає деталі від корозії. У цьому випадку деталі слід промивати і обполіскувати в слабких розчинах (0,5 - 1,0%) миючих засобів, що мають у своїх складах інгібітори корозії, наприклад, ТМС «Вертолін-74А», «Сіріус». Ополіскування в цих розчинах не залишає сольового нальоту на поверхні деталей. Ополіскування в дистильованій або деіонізованої воді доцільно проводити при очищенні деталей в електронній, ювелірної, часовий та ін галузях промисловості, де пред'являються високі вимоги до якості очищення.
Застосування ультразвуку істотно розширило можливості традиційних способів очищення. А в ряді галузей промисловості - авіації, медицині ультразвукове устаткування внесене до переліку обов'язкового до оснащення ділянок очищення. Використання ультразвуку найбільш ефективно при обробці рельєфних деталей з з наскрізними отворами, з різьбовими отворами, фігурними пазами, кишенями і т.п., але може застосовуватися і для обробки простих поверхонь - листи, стрічка, дріт, сітка і т.д.
Конструктивні особливості технологічних установок для очищення в ультразвуковому полі визначаються розмірами очищаються деталей, вимогами до якості очищення, розрахунковою продуктивністю та іншими факторами. Усім вимогам, що пред'являються до якісної очищення деталей, відповідає ультразвукове обладнання, яке випускається ВАТ «ДКТБ Кристал» м. Йошкар-Ола. Серійно випускається комплекс ультразвукового очищення «Кристал-50К» є найбільш простим і універсальним технологічним обладнанням, в якому реалізована стандартна технологічний ланцюжок очищення:
- ультразвукове очищення у водному розчині ТМС;
- ультразвукове промивання в проточній воді;
- ополіскування;
- сушка гарячим повітрям.
Кожна операція проводиться в окремому блоці. Всі параметри очищення задаються на панелі управління і підтримуються автоматично.
Для очищення медичних інструментів, ювелірних виробів, деталей годинникових механізмів випускаються ультразвукові установки об'ємом 2,5; 5; 7,5 і 15 літрів. Для очищення авіаційних фільтроелементів спеціально розроблені і виготовлені установки «Кристал-50Ф», «Кристал-15Ф».
На підприємстві випускається ультразвукове обладнання та за спеціальними вимогами замовників. Фахівці підприємства завжди готові вирішити проблему якісного очищення з використанням ультразвукових установок, підібрати миючий розчин і провести пробну очистку на наявному обладнанні. Для вирішення екологічної проблеми можливе використання установок для регенерації відпрацьованих розчинів, що дозволить виключити злив відпрацьованих миючих розчинів і перейти на оборотне водопостачання по замкнутому циклу. Такі установки випускаються на спеціальних підприємствах.