3.3.3. Способы обезжиривания и очистки деталей

Наличие жировой пленки и различных отложений на агрегатах, узлах и деталях затрудняет разборку и ухудшает качество дефектоскопии деталей. Некачественная очистка деталей отрицательно влияет на производственную культуру всех остальных процессов завода, существенно снижает качество восстановления деталей и сборочных работ. Снижается при этом и производительность труда рабочих.

На агрегатах и деталях могут быть следующие виды отложений: дорожная, промасленная грязь, жировая пленка, накипь и нагар. Основными условиями качественного обезжиривания ремонтного фонда являются: высокая температура моющего раствора (60…80 °С), наличие вибрирующего потока моющей жидкости при значительном давлении (0,4…0,5 МПа) и эффективных моющих свойств жидкости по обезжириванию поверхностей.

Жировые отложения по химическим свойствами разделяют на две основные группы: омыляемые и неомыляемые. К омыляемым относят жиры органического происхождения (растительные и животные). При действии на эти жиры щелочного раствора образуется мыло, легко растворимое в воде.

К неомыляемым жирам относятся масла минерального происхождения. Они растворяются в керосине и бензине. Со щелочами они не взаимодействуют, но образуют эмульсии, в которых масла распределяются в виде мельчайших капелек. Механизм удаления масляной пленки с деталей моющим раствором схематично представлен на рис. 15. Здесь 1-й этап процесса соответствует состоянию масляной пленки на поверхности детали до воздействия на нее горячим моющим раствором. На этом этапе угол , образованный при вершине деформированной пленки, составляет 180°.

Рис. 15. Схема воздействия горячего моющего раствора на масляную пленку: а – 1-й этап, =180°; б –2-й этап, 90°; в – 3-й этап <90°; 1 – деталь; 2 – масляная пленка; 3 – разрыв масляной пленки

При воздействии же горячим моющим раствором масляная пленка быстро нагревается и вследствие расширения и действия сил поверхностного натяжения принимает волнистый вид с углом  около 90°. На схеме это соответствует 2-му этапу. Наконец, на 3-м этапе масляная пленка, подвергаясь дальнейшему нагреву, деформируется настолько, что она разрывается, образуя масляные капли. Образовавшиеся жировые капли обволакиваются моющим раствором, в результате чего сила сцепления этих частиц с металлом уменьшается и они довольно легко удаляются с поверхности деталей давлением струи раствора.

Из изложенного следует, что в тех случаях, когда раствор имеет недостаточную температуру, масляная пленка на детали не деформируется, сохраняет свою целостность и, несмотря на действие моющего раствора, с поверхности детали не удаляется.

Кроме того, с повышением температуры значительно уменьшается вязкость загрязнения, повышается его текучесть и эффективность обезжиривания. таким образом, одним из главных условий высокого качества обезжиривания деталей является обеспечение оптимальной температуры моющего раствора.

Новые растворы не вызывают коррозии черных и цветных металлов, не оказывают вредного действия на кожу и одежду рабочих, поэтому детали, обезжиренные в этих растворах, не надо ополаскивать водой.

Большие перспективы имеет применение ультразвуковых колебаний для интенсификации процесса обезжиривания и очистки деталей. Сущность ультразвуковой очистки состоит в том, что загрязненные детали помещают в резервуар с моющей жидкостью, в которой электромеханическими или механическими излучателями возбуждают ультразвуковые колебания. Под влиянием последних в жидкости возникают кавитационные пузырьки, захлопывание которых сопровождается мощными гидравлическими ударами. В результате этого молекулярные силы сцепления грязи и масла с основным металлом ослабевают и они отрываются от поверхности.

Воздействие ультразвука ускоряет процесс растворения масляной пленки жидкостью, а также оказывает чисто механическое действие на пленку. Удар захлопывающегося вблизи очищаемой поверхности кавитационного пузырька вызывает разрушение поверхностной пленки. Отдельные мелкие кавитационные пузырьки, проникая между пленкой и основой, отслаивают ее, хорошо очищая поверхность детали. Особенно существенное значение очистка ультразвуком имеет для малогабаритных деталей сложной конфигурации, например, при чистке подшипников качения. Применение ультразвука повышает качество и снижает примерно на 50 % себестоимость очистки, а также экономит рабочую силу.

Количество жира, остающегося на деталях, при очистке в растворителе с использованием ультразвука примерно в 10 раз меньше, чем при очистке только горячим растворителем.

Для высокого качества очистки одного воздействия ультразвуковых колебаний в жидкости недостаточно. Поэтому применение ультразвука необходимо сочетать с действием моющей жидкости, которое лишь усиливается с применением ультразвука.

В качестве электромеханических источников ультразвуковых колебаний применяют магнитострикционные (рис. 16,а) и электрострикционные (рис. 16,б) преобразователи. Магнитострикционным эффектом называют способность ферромагнитных материалов и их сплавов изменять линейные размеры в магнитном поле. Таким эффектом обладают никель, кобальт, сплав пермаллой и др. Магнитострикционные преобразователи эффективно используют на низких частотах 18…25 кГц.

Электрострикционным явлением называют способность диэлектриков изменять свои размеры, т.е. деформироваться в электрическом поле. Свойством электрострикции обладают кварц, титан, барий, турмалин и др.

Мощность ультразвукового генератора выбирают в зависимости от количества установленных в ванне преобразователей (рис. 17).

Для очистки крупных деталей представляют интерес машины с механическими излучателями. К ним относится моечная машина с вихревыми гидродинамическими излучателями, разработанная Казахским научно-исследовательским и проектным институтом автомобильного транспорта. В этой машине ультразвуковые колебания в моющей среде возбуждаются механическим излучателем, основанном на получении завихрений в жидкости. При непрерывном следовании завихрений создается чередование перепадов давления, имеющих характер звуковой волны. Под непрерывным воздействием ультразвуковых излучателей в моющей жидкости возникают области сжатия и разрежения. В месте разрежения жидкости образуются пустоты, мгновенно заполняемые парами этой жидкости и растворенными в ней газами. В дальнейшем при сжатии объемов с газом происходит микроскопический взрыв, в результате чего детали очищаются от загрязнения.

Принципиальная схема гидродинамического излучателя вихревого типа показана на рис. 18. Моющий раствор под давлением 1,5 МПа поступает в камеру завихрения 1, из которой поток устремляется к выходному отверстию 2, диаметр второго значительно меньше диаметра камеры завихрения.

При выходе из камеры завихрения струя моющей жидкости принимает форму конуса 3, угол которого зависит от давления на входе и соотношения геометрических размеров излучателя. Чем выше давление жидкости на входе, тем больше угол конуса потока жидкости.

Процесс кавитации (последовательного разрежения и сжатия) происходит внутри конуса, эффект которого распространяется на расстояние h до объекта облучения. Это расстояние составляет 10…20 мм, которое можно увеличить до 70…80 мм в результате одновременной подачи струи жидкости в осевом направлении, как показано на рис. 18. Большим преимуществом гидродинамических излучателей перед электромеханическими является простота конструкции. В них отсутствуют вибрирующие детали, требующие периодической подстройки на резонансную частоту.

Рис. 18. Схема работы гидродинамического излучателя вихревого типа

На рис. 19 показана принципиальная схема моечной установки с гидродинамическими излучателями. Объект 4 очистки опускают в ванну 3 с горячим моющим раствором. Этот же раствор центробежный насос 5 подает в рамку 2 с излучателями 1 (10…12 шт.), которая совершает возвратно-поступательные движения. Под действием вибрирующего потока моющей жидкости происходит интенсивное разрушение масляной пленки и ее удаление с поверхности деталей.

Некоторые особенности имеет процесс удаления с деталей нагара. Нагар откладывается в процессе работы двигателя в гнездах блока под впускные клапаны, во впускном трубопроводе, на стенках камер сгорания в головке цилиндров и на тарелках впускных клапанов. Нагар представляет продукт неполного сгорания топлива и масла. Образовавшийся нагар способствует перегреву двигателя, снижению топливной экономичности, а его частицы, попавшие в масло, увеличивают износы трущихся поверхностей. Поэтому при ремонте двигателей удаление нагара является обязательной операцией.

Для удаления нагара применяют химический и механический способы. При небольших отложениях нагара эффективна ультразвуковая очистка.

Наиболее совершенным способом является механический способ удаления нагара косточковой крошкой (рис. 20).

Рис. 20. Схема установки для очистки деталей от нагара косточковой крошкой:

1 – бункер; 2 – смеситель; 3–— клапан; 4 – шланг для воздуха; 5 – стол; 6 – рабочая камера; 7 – краны регулирования подачи воздуха; 8 – очиститель отработавшего воздуха; 9 – вентилятор

Сущность способа заключается в том, что деталь обрабатывают мелкой косточковой крошкой (скорлупа фруктовых косточек). Струя воздуха под давлением 4…5 кг/см² увлекает косточковую крошку, которая по шлангу направляется на обрабатываемую деталь. Частицы крошки, ударяясь о поверхность детали, разрушают слой нагара.

Относительно мягкая косточковая крошка при ударе деформируется, поэтому поверхность детали приобретает чистый вид без рисок и царапин.

Наиболее эффективным средством борьбы с накипью является предупреждение ее отложения путем умягчения воды. Для этого необходима разработка конструкции прибора – водоумягчителя для снижения содержания солей кальция и магния в воде и ее умягчения. Использование водоумягчителя в автотранспортных предприятиях устранит образование накипи.

В процессе эксплуатации детали автомобилей, вследствие атмосферных воздействий и различных агрессивных сред, подвергаются коррозии. В целях прекращения коррозионного процесса и соответствующей защиты деталей продукты коррозии должны быть удалены с их поверхности.

Для удаления коррозии с деталей из черных сплавов разработан специальный состав, состоящий из следующих компонентов:

фосфорная кислота 30…35 %, гидрохинон – 1, бутиловый спирт – 5, этиловый спирт – 20, вода – 29…44 %. Температура – комнатная. Через 2…3 мин после погружения деталей в раствор их промывают водой. После удаления коррозии детали нейтрализуют в водном растворе 0,5 % аммиака и 40 % этилового спирта.

Для удаления коррозии с деталей из алюминиевых сплавов используют раствор, содержащий в 1 л воды 50 мл азотной кислоты (удельного веса 1,4) и 10 г хромпика. Температура – комнатная. После удаления коррозии детали тщательно промывают водой и сушат.

Механизация моечно-очистительных и разборочных операций. Качество выполнения разборочных работ зависит прежде всего от уровня их механизации, который определяется концентрацией производства. Только на крупном специализированном авторемонтном заводе экономически оправдано использование специального высокопроизводительного оборудования и подъемно-транспортных устройств. С увеличением программы завода создаются наиболее благоприятные условия для внедрения поточных методов, специализации оборудования и рабочих, повышающих качество разборки и ее производительность. На рис. 21 приведена технологическая планировка разборочного цеха авторемонтного завода с расстановкой основного оборудования.

Рис. 21. Технологическая планировка разборочно-моечного и контрольно-сортировочного участков авторемонтного завода:

I – отделение разборки автомобилей и подразборки агрегатов; II – отделение разборки агрегатов; III – отделение контроля и сортировки деталей;

1 – тяговая цепь; 2 – конвейер для разборки автомобилей; 3 – моечная установка для шасси автомобиля; 4 и 6 – ванны для снятия краски; 5 и 7 – ванны для нейтрализации деталей после снятия краски; 8 – ванна для обезжиривания рам; 9 – ванна для нейтрализации рам после обезжиривания; 10 – стенды для подразборки агрегатов; 11 – кран-балка с электротельфером; 12 – моечная установка для подразобранных агрегатов; 13 – подвесной транспортер; 14 – монорельс с электротельфелем; 15 – стенды для разборки агрегатов; 16 – моечная установка для обезжиривания деталей; 17 – моечная установка для обезжиривания подшипников; 18 – установка для удаления нагара; 19 – установка для удаления накипи; 20 – стенд для гидравлического испытания блоков

После предварительной подразборки автомобиль поступает в моечную установку (см. рис. 21) для наружной мойки шасси, слива масла и выпаривания картеров агрегатов.

На рис. 22 показаны поперечный разрез такой машины, на котором хорошо видны устройство гидрантов 1 для подачи моющей жидкости и воронка 2 для слива масла.

Для увеличения ударной силы моющей струи жидкости гидранты в машинах конструируют подвижными. На рис. 23 показаны их разновидности.

Рис. 22. Моечная установка для наружной мойки шасси и выпаривания агрегатов автомобилей

Лучшим является вариант с качающимися гидрантами. В рассмотренной ранее машине (см. рис. 22) гидранты выполнены по типу вращающихся сегнеровых колес.

Рис. 23. Схема подвижных моечных устройств (гидрантов):

а – гидранты качаются в плоскости, перпендикулярной к оси машины; б – гидранты качаются в плоскости, параллельной оси машины; в – гидранты совершают возвратно-поступательное движение; г – гидранты в виде сегнеровых колес

Снятые с автомобиля кузов, кабина, агрегаты и рама передают на последующие посты при помощи кран-балок грузоподъемностью 0,5…1,0 т или подвесных конвейеров той же грузоподъемности.

При выборе оборудования и приспособлений для перемещения, а также снятия отдельных агрегатов можно использовать данные о весе агрегатов (табл. 22).

Таблица 22