Obróbka części metalowych nieodłącznie wiąże się z zanieczyszczeniami, które po jej zakończeniu powstają na powierzchni. Zazwyczaj przekładają się one na jakość procesów następujących bezpośrednio po obróbce i mogą zaszkodzić funkcjonalności gotowego wyrobu. Właśnie dlatego celem przemysłowego przygotowania powierzchni jest osiągnięcie poziomu czystości wymaganego na dalszych etapach produkcji.

Firmy produkcyjne bardzo szybko zmierzają w kierunku coraz wyższej klasy czystości, która nie dopuszcza większych cząstek niż np. 1 μm/1 mm². To oznacza, że detal musi być bardzo dobrze odtłuszczony i czysty, ponieważ jest poddawany dalszym obróbkom, jak powlekanie, utwardzanie itd. W przypadku kiedy element metalowy nie jest zupełnie odtłuszczony, procesy te nie do końca się udają – mówi Piotr Cimr, dyrektor oddziału i dyrektor sprzedaży w RoTec Polska, która jest wyłącznym przedstawicielem firm Schenck i Ecoclean.

Środki wodne czy rozpuszczalnik?
Jakość, koszt i czas procesu mycia przemysłowego w znacznym stopniu zależą od zdolności rozpuszczania zanieczyszczeń przez wybrane medium myjące. Najczęściej wybierane są środki wodne i rozpuszczalniki. Przy wyborze zastosowanie ma zasada „podobne rozpuszcza się w podobnym”, dlatego do usuwania zanieczyszczeń polarnych, czyli rozpuszczalnych w wodzie, takich jak emulsje czy sole, w pierwszej kolejności wybiera się środki wodne. Aby utrzymać powtarzalną jakość mycia, konieczny jest regularny monitoring procesu polegający na kontroli takich parametrów jak stężenie detergentu, temperatura, jakość wody oraz stan filtrów. Rozpuszczalników używa się natomiast do usuwania zanieczyszczeń niepolarnych bazujących na olejach mineralnych, np. olejów maszynowych, tłuszczów i wosków. Po zmyciu oleju wióry i inne drobiny stracą swoją przyczepność i będą mogły zostać odseparowane od powierzchni mechanicznie przez ultradźwięki lub iniekcję.

Do tradycyjnych zastosowań rozpuszczalników w odtłuszczaniu przemysłowym należą:
• odtłuszczanie silnie zaolejonych części – zastosowanie środków wodnych skutkowałoby dużym zużyciem i wysokimi kosztami środków chemicznych, wody i energii oraz znacznymi wydatkami na zagospodarowanie odpadów przemysłowych, ponadto częste wymiany kąpieli skracałyby czas operacyjnej dostępności myjki;
• odtłuszczanie części trudnych do wysuszenia z powodu ślepych otworów, kolanek i innych skomplikowanych kształtów – w tych wypadkach mycie wodne i suszenie gorącym powietrzem zużywałoby olbrzymie ilości energii i czas cyklu mycia musiałby ulec wydłużeniu;
• procesy przygotowania powierzchni w przemyśle lotniczym, gdzie dopuszczone są jedynie określone rozpuszczalniki dla zapewnienia bezawaryjnego odtłuszczania;
• odtłuszczanie drobnych elementów, np. elektronicznych, przy którym wymaga się zapewnienia kompatybilności materiałowej i niekorozyjnego medium myjącego;
• mycie międzyoperacyjne – zastosowanie rozpuszczalników służy uniknięciu mieszania różnych cieczy procesowych, które trudno byłoby usunąć w późniejszych etapach, oraz zminimalizowaniu ilości zanieczyszczeń olejowych wprowadzanych do myjek wodnych na końcu produkcji (np. w wytwarzaniu narzędzi medycznych).

Skuteczne odtłuszczanie
Najczęściej używane w przemysłowym formowaniu i przetwarzaniu metali rozpuszczalniki to rozpuszczalniki chlorowe, takie jak czterochloroetylen, alkohole modyfikowane i węglowodory alifatyczne. Charakteryzują się dobrą kompatybilnością materiałową, która pozwala na zastosowanie ich w stosunku do dowolnych stopów metali. Dodatkowo odtłuszczanie z ich wykorzystaniem odbywa się bez korozji, oksydacji, odbarwień i innych niepożądanych oddziaływań na powierzchnie metalowe.

Rozpuszczalniki zyskały złą sławę w czasach, kiedy stosowane były w otwartych urządzeniach. Także dziś zdarza się, że ich użycie w przemyśle jest piętnowane ze względów środowiskowych i bezpieczeństwa pracy. Tymczasem od wielu już lat rozpuszczalniki mogą być wykorzystywane w systemach o obiegu zamkniętym. Jest to możliwe dzięki systemowi SAFE-TAINER firmy Safechem, który z jednej strony umożliwia dostosowanie operacji dotyczących rozpuszczalników, takich jak ich transport, magazynowanie i transfer, do wymogów prawnych, z drugiej zaś obejmuje hermetycznie szczelne maszyny firmy Dürr Ecoclean, pracujące w próżni i dostosowane do obowiązujących przepisów regulujących emisje lotnych związków organicznych. Oba te elementy pozwalają na zupełnie bezemisyjne zastosowanie rozpuszczalników do odtłuszczania.

W celu zwiększenia wydajności mycia systemy Dürr Ecoclean zapewniają wysoką wydajność próżni i są wyposażone w mocne pompy i rury o dużej średnicy. Dzięki tym szczegółom konstrukcyjnym możliwe jest bardzo szybkie napełnianie i opróżnianie komory roboczej oraz zbiorników przy jednoczesnym optymalnym dostarczaniu rozpuszczalnika do kosza z produktami. Krótkie czasy cyklu oznaczają większą wydajność produkcyjną. Ponadto przedstawiona technologia próżniowa z końcowym ciśnieniem niewiele poniżej 1 mbara sprawia, że odtłuszczane części, nawet te o bardzo złożonej geometrii, szybko schną.

Mycie utradokładne
Procesy podlegające walidacji, np. w obszarze medycyny, oraz zastosowania wymagające w kolejnych etapach – takich jak utwardzanie, powlekanie CVD/PVD, lutowanie, spawanie czy klejenie – powierzchni wolnych od oleju często wiążą się z koniecznością ultradokładnego mycia. Można je uzyskać, wyposażając systemy myjące rozpuszczalnikami, takie jak np. systemy Dürr Ecoclean, w kilka zbiorników do wielostopniowego procesu mycia. Zastosowana w nich elektropolerowana komora robocza i zoptymalizowane warunki przepływu sprawiają, że żadne ciała obce, jeśli mogłyby ponownie zanieczyścić wymyte części, nie pozostaną w systemie.

Kluczowy udział w osiągnięciu wysokiej jakości mycia ma standardowy system filtracji w by-passie, w którym płyn myjący krąży do 100 razy na godzinę. Oznacza to, że w każdym dwuminutowym cyklu mycia rozpuszczalnik jest filtrowany więcej niż trzy razy. Do ciągłego oczyszczania rozpuszczalnika stosuje się tu zintegrowaną, w pełni automatyczną jednostkę destylacyjną oraz filtrację pełnoprzepływową i w by-passie.

Zastosowanie odpowiednich modułów destylacyjnych pozwala znacząco zmniejszyć zawartość rozpuszczalnika w spuszczanym oleju. Ponadto pełnoprzepływowy system filtracji oczyszcza rozpuszczalnik zarówno podczas napełniania, jak i opróżniania komory roboczej.

Myjące roboty

Nowe standardy w branży liniowego mycia podzespołów wyznaczyło zastosowanie 6-osiowych robotów Stäubli TX oraz RX w wersji HE w azjatyckich zakładach dostawców części samochodowych i w innowacyjnym zakładzie mycia części firmy Dürr. Stäubli zapewnia rozwiązania dla zakładów produkcyjnych, oferując roboty odporne na działanie detergentów, szczególnie przydatne na zautomatyzowanych liniach mycia podzespołów przemysłowych, takich jak skrzynie biegów, obudowy turbosprężarek doładowujących, skrzyń korbowych, wałów korbowych, wałów rozrządczych itd.

Skrót HE („Humid Environment”, czyli „wilgotne otoczenie”) stanowi oznaczenie 6-osiowych robotów zaprojektowanych do pracy w wilgotnych pomieszczeniach, które w coraz szerszym zakresie są wykorzystywane do obsługi linii mycia części. Ogólnie roboty HE zaplanowane zostały do wykonywania zadań w warunkach narażenia na bezpośrednie działanie cieczy i środków czyszczących. Model ten wstępnie zaprojektowano do pracy przy obrabiarkach, w przemyśle spożywczym oraz do cięcia wodą. Odniósł wielki sukces w branży mycia części przemysłowych.

Roboty HE wykonują wiele różnych zadań – od wstępnego podawania podzespołów na linię myjącą po obsługę części podczas mokrych cykli mycia chemicznego, a także aktywnego mycia detali przy użyciu potężnych strumieni wody pod ciśnieniem.

Idealne połączenie
Producenci i dostawcy branży z motoryzacyjnej często wybierają zrobotyzowane układy myjące firmy Dürr. W najnowszych stanowiskach robotycznych EcoCFlex S wykorzystywany jest robot Stäubli RX160 HE. Instalacje te łączą skuteczne i sprawdzone etapy procesu mycia, tj. wtryskowe mycie zalewowe, czyszczenie natryskowe lub wykorzystanie wody pod wysokim ciśnieniem, z elastycznością rozwiązań robotycznych.

Robot RX160 HE w pełnym zakresie, szybko i precyzyjnie obsługuje tu części w komórce robotycznej. Dzięki zabezpieczeniu przed działaniem czynników korozyjnych, kwasów, alkaliów i wysokich temperatur nie mają na niego negatywnego wpływu ekstremalne warunki panujące w układach myjących. Szybkość pracy robota zapewnia lepszą lepsze wyniki mycia i większą wydajność. Zastosowaniu pionowych wyjść przewodów pozwala montować roboty 6-osiowe na suficie, co z kolei umożliwia wyprowadzenie orurowania i okablowania z wilgotnych obszarów.

Od pewnego czasu można zaobserwować wzrost zainteresowania wykorzystaniem robotów w obszarze mysia przemysłowego nie tylko w Europie, ale i w Azji. Przykładem jest Korea, gdzie firma zajmująca się budową zakładów przemysłowych zamontowała bardzo wydajną komórkę robotyczną do czyszczenia bloków silników w filii Hyundai Motors przy współpracy z koreańską filią Stäubli. Do tego celu wybrano model TX90 HE obsługujący strumień wody pod wysokim ciśnieniem. Automatyzacja przy wykorzystaniu robotów Stäubli zapewniła znaczące ograniczenie czasu cyklu, dzięki czemu podjęto decyzję o montażu kolejnych tego typu instalacji.


Ciekawym przykładem zastosowania technologii natryskowej jest linia urządzeń Tarra COMPACT firmy GT85, producenta urządzeń do mycia dla firm produkcyjnych w branżach automotive, lotnictwie i przemyśle obróbczym. Najmniejsza myjnia w serii, model Tarra COMPACT 100, została zaprojektowana specjalnie do postprocesowego usuwania zanieczyszczeń (tłuszczów, smarów i osadów) z detali w roztworach wodnych. Urządzenie wyposażono w dwa oddzielne zbiorniki – na ciecz myjącą i do płukania. Każdy z nich posiada system ogrzewania cieczy. Zbiorniki połączone są kaskadowo, woda dolewana jest automatycznie do wanny płukania, a następnie po uzyskaniu poziomu nominalnego przelewa się do wanny mycia. System odprowadzenia kąpieli z komory roboczej zapobiega mieszaniu się cieczy technologicznych. Podczas trwania procesu technologicznego system kieruje ciecz spływającą z komory procesowej odpowiednio do wanny mycia lub wanny płukania. Zwiększa to wydajność mycia i zapewnia wydłużoną żywotność kąpieli, a co za tym idzie – oszczędności związane z jej wymianą. Wyróżnikiem maszyny są jej niewielkie wymiary (2246 x 1206 x 2353 mm) umożliwiające instalację myjni praktycznie w każdej hali produkcyjnej, nawet o bardzo niewielkiej powierzchni roboczej.