Качественная очистка

От совершенства применяемых технологических процессов очистки и подготовки поверхности существенно зависит качественная очистка изделий различных отраслей промышленности. Современные способы очистки поверхности изделий предусматривают комплексное механическое,   химическое и физико-химическое взаимодействие активной очищающей среды с загрязнениями и очищаемой поверхностью.
Высококачественная очистка деталей – довольно сложная и весьма трудоёмкая операция. Она осуществляется с помощью специальных моющих средств,   обладающих способностью размягчать и растворять загрязнения,   удалять их с очищаемых поверхностей. Широкое распространение в качестве моющей среды для очистки от большинства загрязнений получили водные растворы ТМС. Они эффективны,   нетоксичны,   пожаробезопасны,   позволяют применять ультразвуковую активацию,   значительно ускоряющую процесс очистки и повышающую его эффективность. Под действием ультразвука жидкость приобретает способность проникать в глубокие поры,   узкие отверстия,   каналы узлов и деталей сложной конфигурации,   участки которых в обычных условиях для воздействия моющих сред недоступны. Несмотря на большое разнообразие процессов для подготовки поверхности деталей перед последующими операциями,   технологический процесс очистки в общем сводится к двум:
- очистка в водном растворе технического моющего средства (ТМС);
- промывка от остатков ТМС в проточной воде.
Одним из наиболее перспективных направлений использования ультразвука в различных отраслях промышленности,   которое отвечает современным требованиям технологических процессов,   является очистка деталей,   узлов,   агрегатов от технологических и эксплуатационных загрязнений.
Технологические загрязнения возникают на поверхности деталей в процессе производства. Предварительная классификация загрязнений,   оценка состояния очищаемой поверхности позволяет правильно выбрать моющее средство и технологию очистки. С учётом особенностей ультразвуковой очистки предложено классифицировать все загрязнения по трём основным признакам:
1) способности противостоять воздействию микроударных нагрузок (кавитационностойкие и кавитационнонестойкие);
2) характеру и прочности связи с очищаемой поверхностью;
3) характеру химического взаимодействия с моющей жидкостью.
Наиболее распространёнными для большинства производств являются масляные загрязнения и загрязнения на масляной основе,   полировальные пасты,   неорганические загрязнения в виде механических частиц и пыли,   про-
дукты коррозии,   окислы,   окисные плёнки. При механической обработке образуются стружка,   опилки,   пыль,   заусенцы и т.п. При сварке и пайке образуются окалина,   остатки флюсов,   смол,   солей.
Сравнительно легко удаляются неорганические загрязнения в виде частиц и пыли,   механически слабо связанные с поверхностью деталей. Полировальные,   шлифовальные и притирочные пасты,   состоящие из абразивных порошков и связующих веществ,   трудно поддаются очистке. Их основу составляют трудноудаляемые вещества – олеиновая кислота,   стеарин,   парафин,   и т.п. и абразивные порошки,   не растворяющиеся ни в воде,   ни в органических растворителях. При ультразвуковой очистке в растворах ТМС удаление таких загрязнений происходит за счёт эмульгирования и омыления жировых загрязнений и диспергирования твёрдых частиц.
Выбор параметров ультразвукового поля зависит от вида удаляемых загрязнений и свойств моющей жидкости. Воздействию ультразвуковых волн в процессе очистки подвержен одновременно с загрязнениями и очищаемый материал,   в поверхностных слоях которого могут возникать необратимые отрицательные изменения,   а в отдельных случаях может происходить разрушение очищаемой поверхности. Поэтому при применении ультразвуковой очистки необходимо учитывать одновременно как характер поверхностных загрязнений,   так и способность поверхности очищаемого материала воспринимать ультразвуковое воздействие в пределах определённого времени.
На качество очистки поверхности деталей при применении ультразвука существенное влияние оказывают как правильный выбор моющего средства,   так и продолжительность ведения процесса. Моющий раствор должен быть индифферентным по отношению к материалу очищаемых деталей. При малой продолжительности очистки получается низкое качество очищаемой поверхности,   а при чрезмерной – эрозия металла.
На эффективность ультразвуковой очистки большое влияние оказывает расположение деталей относительно источника ультразвуковых колебаний и наличие экранов. Более эффективная очистка достигается,   когда детали располагаются в пучностях стоячих ультразвуковых волн. Однако,   надо иметь в виду,   что детали и приспособления экранируют ультразвуковые колебания. Поэтому детали рекомендуется располагать в корзинах из редкой проволочной сетки или из перфорированного тонкого листового материала в один-два слоя. При очистке деталей сложной конфигурации наилучшие результаты достигаются при периодическом их поворачивании. Мелкие детали рекомендуется обрабатывать насыпью в барабанах. Перемешивание деталей и ультразвуковое воздействие способствуют качественной очистке деталей. Чем меньше расстояние между излучающей и очищаемой поверхностями,   тем выше интенсивность воздействия и,   соответственно,   скорость удаления загрязнений.
При очистке деталей,   изготовленных из материалов с низкой эрозионной стойкостью,   например,   из магния,   алюминия,   цинка и их сплавов,   детали рекомендуется размещать в корзинах на расстоянии 70 – 100 мм от излучающей поверхности,   так же рекомендуется возвратно-поступательное перемещение корзины с деталями.
Ультразвуковая очистка целесообразна в случае,   когда очищающая среда химически взаимодействует с загрязнениями,   удаляет их с поверхно-сти,   но не вступает в реакцию с материалом детали. Если загрязнение прочно связано с очищаемой поверхностью,   химически не взаимодействует с моющей жидкостью и его кавитационная стойкость равна или превосходит кавитационную стойкость материала детали,   то для таких загрязнений ультразвуковой метод очистки не может быть эффективным.
При разработке схемы технологического процесса очистки деталей необходимо выполнить целый комплекс работ,   в частности:
- определить характер загрязнений;
- выбрать моющее средство и технологическое оборудование;
- установить порядок очистки и промывки.
Важным моментом при выборе технологии очистки является проведение пробной очистки деталей и оценка состояния поверхности в соответствии с требованиями технического контроля. Данная операция проводится для уточнения оптимальных режимов процесса очистки. При подборе моющего средства проводится сравнительная оценка моющей способности и выбирается наиболее эффективное ТМС,   при этом уточняется режим его применения,   определяются нормы расхода средства.
На очистку поступают изделия с разной степенью загрязнённости. При значительной степени загрязнённости – свыше 20 г/м2 рекомендуется предварительная очистка деталей. Предварительная очистка может быть проведена механически,   путём удаления излишков загрязнения ветошью,   шпателем,   скребком и т.п.,   или замачиванием в моющем растворе в отдельной ёмкости. На этой стадии происходит удаление большей части загрязнений. За счёт этого увеличивается срок службы моющего раствора в рабочей ванне в установке очистки. Для замачивания может быть использован тот же моющий раствор,   что и для основной очистки в установке. Время замачивания подбирается экспериментально и составляет от 30 минут до нескольких часов – в зависимости от состояния очищаемой поверхности. Ультразвуковая очистка ведётся в водных растворах ТМС на частотах 22 – 44 кГц. Время очистки подбирается экспериментально в каждом конкретном случае и обычно составляет от 2 до 16 минут. Очистка ускоряется при повышении температуры моющего раствора до 70 – 75 °С. При выборе режима (температуры,   концентрации) следует руководствоваться рекомендациями разработчиков моющих средств. В настоящее время помимо моющих средств,   работающих при высоких температурах (70 – 80°С) разработаны и низкотемпературные средства,   эффективные при 40 – 60 °С.
Для ультразвуковой очистки применяются как широко распространённые ТМС: «Вертолин-74»,   «Лабомид»,   «Синвал»,   «Темп»,   «Сириус» и т.п.,   так и разработанные в последние годы ТМС ЛА,   ТМС ЛК,   ТМС ЛН,   «О-БИС»,   «Ника-4» и др.
После операции ультразвуковой очистки с поверхности изделий должны быть удалены остатки моющего раствора. Это достигается тщательной промывкой в воде,   которую целесообразно проводить в две стадии: сначала в проточной водопроводной,   а затем в дистиллированной или обессоленной воде. Применение ультразвука интенсифицирует процесс и улучшает качество промывки. Смена воды должна быть не менее одного объёма в час. На качество промывки существенно влияет температура воды,   которая должна быть в пределах 30 – 50 °С.
Если детали изготовлены из чёрных металлов,   то промывка в проточной воде нежелательна,   так как тонкая защитная плёнка,   образовавшаяся на поверхности детали при очистке в растворе моющего средства,   при промывке проточной водой легко смывается,   и дальнейшее ополаскивание в растворах ингибиторов коррозии не защищает детали от коррозии. В этом случае детали следует промывать и ополаскивать в слабых растворах (0, 5 – 1, 0 %) моющих средств,   имеющих в своих составах ингибиторы коррозии,   например,   ТМС «Вертолин-74А»,   «Сириус». Ополаскивание в этих растворах не оставляет солевого налёта на поверхности деталей. Ополаскивание в дистиллированной или деионизованной воде целесообразно проводить при очистке деталей в электронной,   ювелирной,   часовой и др. отраслях промышленности,   где предъявляются высокие требования к качеству очистки.
Применение ультразвука существенно расширило возможности традиционных способов очистки. А в ряде отраслей промышленности – авиации,   медицине ультразвуковое оборудование внесено в перечень обязательного к оснащению участков очистки. Использование ультразвука наиболее эффективно при обработке рельефных деталей со с сквозными отверстиями,   с резьбовыми отверстиями,   фигурными пазами,   карманами и т.п.,   но может применяться и для обработки простых поверхностей – листы,   лента,   проволока,   сетка и т.д.
Конструктивные особенности технологических установок для очистки в ультразвуковом поле определяются размерами очищаемых деталей,   требованиями к качеству очистки,   расчётной производительностью и другими факторами. Всем требованиям,   предъявляемым к качественной очистке деталей,   отвечает ультразвуковое оборудование,   выпускаемое ОАО «ОКТБ Кристалл» г. Йошкар-Ола. Серийно выпускаемый комплекс ультразвуковой очистки «Кристалл-50К» является наиболее простым и универсальным технологическим оборудованием,   в котором реализована стандартная технологическая цепочка очистки:
- ультразвуковая очистка в водном растворе ТМС;
- ультразвуковая промывка в проточной воде;
- ополаскивание;
- сушка горячим воздухом.
Каждая операция проводится в отдельном блоке. Все параметры очистки задаются на панели управления и поддерживаются автоматически.
Для очистки медицинских инструментов,   ювелирных изделий,   деталей часовых механизмов выпускаются ультразвуковые установки объёмом 2, 5; 5; 7, 5 и 15 литров. Для очистки авиационных фильтроэлементов специально разработаны и изготовлены установки «Кристалл-50Ф»,   «Кристалл-15Ф».
На предприятии выпускается ультразвуковое оборудование и по специальным требованиям заказчиков. Специалисты предприятия всегда готовы решить проблему качественной очистки с использованием ультразвуковых установок,   подобрать моющий раствор и провести пробную очистку на имеющемся оборудовании. Для решения экологической проблемы возможно использование установок для регенерации отработанных растворов,   что позволит исключить слив отработанных моющих растворов и перейти на оборотное водоснабжение по замкнутому циклу. Такие установки выпускаются на специальных предприятиях.

Размещено компанией ОАО "ОКТБ Кристалл" [14.10.2010]