Čištění hlavy válců: olejové kanály a chladicí obvody v jednom průchodu trvajícím 46 sekund

Přehled

Válcová hlava je součást, u níž je jediné číslo čistoty nejzřejměji chybné. Stejný odlitek obsahuje olejový kanál pro vačkovou hřídel o průměru několik milimetrů, sběrný kanál pro zpětný tok paliva, hlavní olejový kanál, sací a výfukové ventily a vodní plášť, který obklopuje celou spalovací plochu. Každý z těchto prostorů napájí jinou funkci v následném procesu a každý z nich vydrží jiné množství zbytkové kontaminace.

Proto se válcová hlava čistí posloupností oddělených operací v rámci jednoho cyklu, nikoli jedinou agresivní fází. Kanály vyžadují nucený tok kapaliny, vodní plášť je nutné uzavřít a naplnit kapalinou a obráběné plochy je třeba promýt proudem kapaliny. Všechny tři tyto operace probíhají mezi polohou naložení a vyložení.

Společnost Big Bird Industrial (dříve Shimada Big Bird Industrial) vyvíjí a vyrábí systémy pro čištění a odstraňování ohrubů z automobilových součástí pohonných jednotek od roku 2001; údaje uvedené níže pocházejí z výrobních linek pro hlavy válců z hliníku a litiny, nikoli z testovacích stanic.

jedna odlitková součást – několik limitů čistoty

Stanovení jediného limitu zbytkové hmotnosti pro celou hlavu válců nutí specifikaci přizpůsobit nejtěsnějšímu průchodu, čímž se stroj stane nadměrně výkonný pro všechny ostatní oblasti. Stanovení limitu pro každou oblast zvlášť umožňuje zaměřit procesní energii tam, kde je čistota skutečně měřena.

Skutečná specifikace podle oblastí

Jedna výrobní specifikace pro hlavu na naftu stanovuje pět samostatných limitů, z nichž každý má určenou velikost částic a pravidlo přijetí pro procento vzorků. Rozsah je velký: olejový kanál kulisy je omezen na 0,4 mg s limitem velikosti částic 0,36 mm, zatímco chladicí vodní plášť umožňuje 56 mg s limitem 1 mm. Rozdíl činí faktor 140 hmotnosti a odpovídá funkci jednotlivých kanálů, nikoli obtížnosti jejich čištění.

Proč je tento rozsah tak široký

Kulový kanál zásobuje hydraulický obvod malými otvory, kde částice o několika set mikrometrech může zablokovat dávkovací prvek. Vodní plášť zásobuje chladicí okruh prostřednictvím čerpadla a chladiče, kde částice o velikosti řádově milimetr projde bez následků. Stanovení jediného limitu pro oba případy by buď vedlo k nadměrnému čištění pláště, nebo k nedostatečnému čištění kanálu.

2. Olejové kanály vyžadují proudění uvnitř

Olejový kanál je dlouhý průchod s malým průměrem a jedním či dvěma otvory. Postřikování na vstupu čistí vstupní otvor a zvyšuje tlak v prvních několika centimetrech průchodu, jinak však má velmi omezený účinek.

Vložené trysky

Spolehlivou metodou je vložený trn, který se pohybuje po celé délce galerie a pod tlakem dodává kapalinu po celé své délce. Tlaky v rozmezí 48 až 50 MPa se používají u galerií klikového hřídele a hlavy válce, protože průchod musí být sledován zevnitř a proud kapaliny musí přežít tření v dlouhém, úzkém otvoru, aniž by ztratil schopnost odstranit částici.

Ověření, že proud dosáhl konce

Přístup lze ověřit ještě před provedením jakéhokoli měření čistoty tak, že se do průchodu vloží značkovací materiál, který musí být zcela odstraněn. Zubní pasta nebo modelovací hmota vložená do otvoru, mast, nanesená na konkrétní oblast, nebo viditelný indikátor natřený na povrch, všechny tyto metody odpovídají jiné otázce než měření hmotnosti: nezjišťují, kolik materiálu zbylo, ale zda kapalina daným místem vůbec prošla.

3. Vodní pláště vyžadují uzavření svých přípojek

Plášť je uzavřený objem odlitý mezi dvěma stěnami, se vstupními a výstupními přípojkami a vnitřními přepážkami, které nutí chladicí kapalinu proudit po určené dráze. Ponoření smáčí vnější povrch hlavy a plášť naplňuje pomalu; neprovádí proudění kapaliny kanálem.

Jak funguje těsnění zátkou na hlavě

Těsnící hlava se přitlačí k čelní ploše přípojky a vstřikne kapalinu, čímž se plášť přemění na cestu pro nucené proudění s definovaným vstupem a definovaným výstupem. Na hlavách se plášť obvykle čistí vysokým tlakem prostřednictvím tohoto uspořádání, přibližně 32 MPa, protože geometrie vyžaduje rychlost uvnitř kanálu spíše než tlak na povrchu.

Co se děje bez něj

Plášť, který je postříkán pouze u svých přípojek, vypadá u vstupu čistě, ale ve vzdáleném konci a v rozích, kde proudění mění směr, zůstává písek, zbytky jádra a třísky. Tyto částice se při prvním spuštění dostanou do chladicího okruhu, což se považuje za závadu způsobenou kvalitou lití, nikoli čištěním.

4. Obráběné plochy vyžadují zaměřené proudy

Plocha spalovací komory, plocha nosiče vačkového hřídele a těsnicí plochy jsou rovné, přístupné a měřené. Jsou to také oblasti, kde zaměřená etapa za tlaku 1,5 MPa nebo vyššího dosahuje nejvyšší účinnosti, protože energie dopadne přesně tam, kde bude odebrán referenční vzorek.

U hlavy válce je zaměřená etapa obvykle kombinována s operací odstraňování oštěpů, protože okraje kolem spalovací plochy a vývodů obsahují oštěpy vzniklé obráběním a tyto oštěpy leží právě na plochách, které musí být čisté. Provedení obou operací v jedné pozici eliminuje přepravu, která by mohla rozptýlit úlomky.

5. Proč je možných 46 sekund

Hliníková hlava se čistí pomocí tří robotů o hmotnosti 210 kg a osmi robotů s tryskami o hmotnosti 5 kg; celý cyklus trvá 46 sekund včetně pohybu robotů. Těžké roboty přemísťují obrobek mezi komorami a nastavují jeho polohu pro odvod kapalin; malé roboty vedou trysky do poloh, kterých nelze dosáhnout pevným rozvadem, což umožňuje, aby jedna stanice zajišťovala jak mezistupňové, tak konečné čištění.

Stejné uspořádání také vysvětluje, proč pevný rozvod nemůže dosáhnout stejného cyklu u hlavy s tak velkým počtem vnitřních prvků. Výroba rozvodu, který by dosahoval ke každému kanálu, přípojnému otvoru pláště i povrchu dna, by vyžadovala takový počet trysek, že žádná prakticky realizovatelná komora by jej nezvládla pojmout, zatímco malý robot může jednu trysku postupně umístit na čtyřicet různých pozic, aniž by zároveň zabíral čtyřicet různých míst. Kompenzací je náročnost programování proti mechanické složitosti a na výrobní lince pro různé typy hlav je změna programu levnější než změna mechanického uspořádání.

Toto uspořádání udržuje olejový okruh na hodnotě 16 mg nebo nižší a vodní plášť na hodnotě 10 mg nebo nižší, přičemž je stanovena mez velikosti částic pro olejový otvor VCT na 0,3 mm. Cyklus je krátký, protože operace probíhají souběžně na různých robotech, nikoli proto, že by byla některá jednotlivá fáze rychlá.

6. Místa, kde se kontrola obvykle nezdaří

Na hlavových linkách se opakují tři typy poruch. První je galerie, která projde kontrolou na vstupu, ale neprojde na vzdáleném konci – jde o problém s pohybem trysky nebo s průtokem. Druhý je plášť, který uvolňuje písek poté, co je součást suchá – jde o problém s uzavřením zátky a průtokem. Třetí je povrch dna, který se měřením ukáže jako čistý, ale po směně se na něm objeví skvrny – jde o problém s kvalitou oplachové vody, nikoli s mytím.

Všechny tři se dají na první pohled odlišit, pokud je plán výběru vzorků stanoven podle regionu a pokud se součást po krátkém odstávání znovu zkontroluje. Jediná celková hodnota hmotnosti u právě umyté součásti skryje každou z nich. Stejná logika platí i pro posloupnost přijetí: hlava, která projde při první součásti, ale neprojde u sté součásti, má problém s filtrací nebo lázní, nikoli s tryskou – a tento rozdíl je důležitý, protože nápravná opatření jsou zcela jiná.

Často kladené otázky

Je možné, aby jediný stroj zpracovával jak hliníkové, tak litinové hlavy?

Mechanicky ano, avšak chemie a sušení se liší. Hliník je citlivý na alkalické útoky i na zbarvení, zatímco litina vyžaduje mezi mytím a montáží ochranu proti korozi. Smíšená výrobní linka obvykle vyžaduje samostatné okruhy čisticích prostředků nebo přepínatelnou chemii.

Je dosažení doby 46 sekund u litinové hlavy realizovatelné?

Cyklus závisí na hmotnosti předmětu, který je třeba přemístit, a na počtu robotů, nikoli na materiálu. Litinové hlavy jsou těžší a často větší, což ovlivňuje dobu manipulace spíše než dobu čištění.

Jak se ověřuje vodní plášť?

Odběrem vzorku pláště odděleně od galerií, s vlastní hmotností a limitem částic, a kontrolou skutečného průtoku kapaliny kanálem. Jedna hmotnost na úrovni dílu nedokáže rozlišit čistý plášť od čistého krytu.

Zhoršuje odstranění jemných hran před čištěním výsledek čistoty?

Zlepšuje ho, pokud je odstranění jemných hran prováděno mokře a fragmenty jsou zachyceny, nikoli ponechány k usazení. Suché odstranění jemných hran následované mytím přesune kontaminaci do prvků, kterých mycí fáze nedosáhne.

Závěr

Hlava válce není čištěna jako jeden celek. Čistí se po oblastech, přičemž pro každou oblast je zvolena jiná metoda: proudění do kanálků pro galerie, uzavřené proudění pro plášť a zaměřené proudy pro povrchy. Doba cyklu vyplývá z rozložení těchto metod mezi roboty, nikoli z tlaku jediného čerpadla.

Specifikace uvádějící limity pro jednotlivé oblasti, velikosti částic a procenta přijetí poskytuje dodavateli parametry pro návrh a zakoupenému straně kritéria pro měření. Jedno celkové číslo udávající hmotnost žádné z těchto funkcí nesplňuje.