Tredive-tonnemotordele: Rengøring ved skalaens grænse

Oversigt

En stor marin motorblok vejer mere end en bil. I den øverste ende af skalaen kan en enkelt blok eller krumtakst nå op på tredive ton, og ved den størrelse handler rensningsproblemet ikke længere om at nå overfladerne med stråler. Det handler om at få komponenten ind i en kammer, dreje den, så hver flade kan løbe af, og fjerne vand fra hulrum, der kan rumme tiere af liter.

Procesparametrene ser kendte ud: spray, nedsænkning eller begge dele, efterfulgt af luftblæsning og tørring. Det, der ændrer sig, er forholdet mellem komponenten og alt det omkringliggende. Komponenten kan ikke flyttes hurtigt, kan ikke drejes af en mekanisme inde i kammeret og kan ikke inspiceres, mens den renses.

Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har siden 2001 bygget rengørings- og afgrædningssystemer til bilkrafttransmissionskomponenter, og de konfigurationer, der beskrives her, stammer fra tunge marine motorprogrammer – herunder enheder, der eksporteres til Japan – og ikke fra bilproduktionslinjer.

1. Hvorfor skala ændrer processen

Tre egenskaber ændres samtidigt, når komponentens masse stiger, og hver enkelt påvirker en anden del af designet.

Masseændring påvirker håndtering

Ved tredive ton flyttes komponenten med kran og en motordrevet vogn – ikke med transportbånd og ikke med robot. Denne ene faktum bestemmer kammerlayoutet, cyklusstrukturen og sikkerhedskonceptet. En maskine, der forventer en palle, kan ikke modtage en komponent, der ankommer på en vogn og skal skubbes ind.

Volumenændring påvirker tørring

En stor støbning holder vand tilbage i kanaler, der måles i meter. Blæsning fjerner vand fra overflader, den kan nå, men volumen inden i en vandkappe af den størrelse vil ikke løbe ud i en kort cyklus uden rotation, og det vil ikke fordampe uden varme eller vakuum. Tørretid bliver derfor den fase, der fastsætter cykeltiden i stedet for den fase, der afslutter den.

2. Indlæsning af en del målt i ton

Indlæsningsanordningen er det område, hvor flest ingeniørindsats anvendes på en maskine af denne klasse, og det er også det område, hvor størst driftsrisiko ligger.

Vognindkørsel og langsom overførsel

På en 30-ton-enhed kommer delen ind på en vogn, der bevæger sig langsomt ind i kammeret, fordi en hurtig overførsel af den masse skaber en dynamisk belastning, som konstruktionen skulle modstå uden nogen fordel. Kammerdøren, gulvet og skinnerne er dimensioneret til den belastning i stedet for kun til delen alene.

Adgang til manuelt arbejde

Ved denne størrelse udføres en del rengøring manuelt af en operatør med en stråleflaske eller en børste, fordi ingen automatisk anordning kan nå alle overflader af en så stor støbning inden for en rimelig tid. Specifikationen for en sådan maskine omfatter derfor adgangsplattformer, belysning og en defineret rækkefølge, hvor manuel og automatisk arbejde skifter hinanden.

3. Rotation og afløb

At dreje emnet er den billigste måde at håndtere vand, der sidder fast i hulrum, og ved tunge emner er rotationsområdet en selvstændig specifikationsparameter.

Hvorfor området er afgørende

En spændefikstur, der drejer 200 grader, kan præsentere de fleste sider af en motorblok, men kan ikke vende den på hovedet, hvilket efterlader cylinderkoppen og oliesumpen i faste orienteringer. En fikstur, der drejer 360 grader, kan præsentere alle sider og kan til et tidspunkt i cyklussen placere enhver åbning i et hulrum nedad. Ved marine motorblokke, hvor oliesumpen og kølerkamrene er store, er det det fulde rotationsområde, der gør, at tyngdekraften udfører arbejdet.

At holde en tredive-tonneds del, mens den drejes

Spændekraften skal være tilstrækkelig til at holde delemod rotation og mod jetreaktion samt anvendes på punkter, der ikke vil deformere en støbning, hvis vægge er tynde i forhold til dens størrelse. Denne kombination betyder normalt, at fastspændingsanordningen er designet ud fra delens egne stiveste egenskaber frem for ud fra praktiske overflader.

4. Hvor manuelt arbejde overlever

På tunge marinekomponenter forbliver nogle operationer manuelle, og en god maskindesign anerkender det i stedet for at gøre sig uskyldig over for det.

Scanning-spray plus punktbehandling

En automatisk scanning-spray dækker de tilgængelige overflader, mens vognen bevæger sig eller dyseholderen bevæger sig frem og tilbage. Kritiske områder rengøres derefter manuelt af en operatør med en lans, fordi disse områder defineres ud fra funktion snarere end ud fra geometri, og et fast program kan ikke vide, hvilken del af en støbning der er afgørende for denne specifikke motor.

Tørring ved blæsning og manuel bekræftelse

Scanning-blæsning samt manuel blæsning af nøgleområder er den praktiske tørringsmetode ved denne størrelse, fordi en vakuumkammer til en 30-tonnedsdel er en meget stor investering. Acceptkriteriet skal derfor formuleres ud fra, hvad denne kombination kan opnå, frem for ud fra, hvad en vakuumtrin kunne opnå på en mindre del.

5. Renhed på en marin komponent

Kravet til renhed på en marin motor angives pr. område, ligesom det gøres for bilkomponenter, men områderne er større, og tolerancen er anderledes.

En stor marin krumtov, der rengøres i én cyklus, kan have et samlet restmængde på nioghalvfems milligram, mens olieborene må have en maksimal restmængde på ti milligram, og en generatorblok kan have en partikelgrænse på ethundrede og halvtreds mikrometer. Disse tal ligner bilrelaterede tal, men de beskriver en langt større overfladeareal, hvilket betyder, at processen skal fjerne en størrelsesorden mere materiale for at opnå dem.

6. Hvad der skal specificeres

En specifikation for denne klasse af maskiner skal angive masseområdet, løfte- og indførselsmetoden, rotationsområdet, manuelle operationer samt renhedsgænsen pr. område. Den skal også angive accepttesten, fordi en maskine, der rengør én meget stor komponent i timen, ikke kan valideres ved at køre hundrede af dem.

Den praktiske godkendelse ved tunge marine arbejder består af et lille antal dele, der måles detaljeret, samt en demonstration af, at overførsels- og rotationssekvensen når alle kaviteter. Dette adskiller sig fra den hundrede-dele-produktion, der anvendes på bilproduktionslinjerne, og forskellen bør aftales før ordren i stedet for efterfølgende.

7. Sikkerhed på en maskine af denne størrelse

En tredive-ton-del, der roterer inden i en kammer, udgør en energilager, og sikkerhedskonceptet skal forudsætte, at fastspændingsanordningen, drivmekanismen eller klemningen kan svigte.

Fejlen, der er afgørende

Scenariet, der styrer designet, er en del, der glider i fastspændingsanordningen under rotation. Ved denne masse er konsekvensen ikke en ødelagt del, men en beskadiget maskine; derfor omfatter designet mekaniske stop, en rotationshastighed, der begrænses, så længe delen ikke er fuldt fastspændt, samt sikkerhedsafbrydere, der forhindrer rotation, mens kammeret er åbent.

Adgangsregler

Manuel rengøring af en del af denne størrelse betyder, at en operatør arbejder inde i kammeret med en stråleflaske. Adgangsproceduren kræver derfor, at pumpen er isoleret, fastgørelsen er låst, og at kammeret kun kan betredes under en defineret tilladelse – hvilket er en anden disciplin end en maskine, som én operatør kan laste og losse.

Ofte stillede spørgsmål

Hvorfor måles cyklus i tiere af minutter?

Fordi delen skal bevæges langsomt, roteres flere gange og tørres trinvis, og fordi det indre volumen indeholder vand, der ikke kan fordampes hurtigt. Selve rengøringen udgør kun en brøkdel af cyklussen.

Kan en del på tredive ton rengøres i et tunnelkammer?

Sjældent. Et tunnelkammer forudsætter en kontinuerlig strøm af dele af tilsvarende størrelse; ved denne masse flyttes delen individuelt, og kammeret er et enkeltstationsrum.

Hvordan tørres en stor støbning uden vakuum?

Ved at rotere den, så hulrummer løber tørre, blæse med skannende og manuelle dyser samt anvende varme, hvor geometrien tillader det. Tørhedskriteriet er formuleret ud fra, hvad denne fremgangsmåde opnår.

Skalerer renhed med delestørrelse?

Tolerancen skalerer ikke, men mængden af materiale, der skal fjernes, gør det. En del med ti gange overfladearealet skal fjerne ti gange så meget forurening for at opfylde samme milligram-tal.

Konklusion

Ved tredive ton defineres maskinen af håndtering og afløb frem for tryk. Delen indføres på en vogn, drejes gennem en fuld omgang, så hver kavitet kan tømmes, og tørres ved en kombination af skannende blæsning og manuelt arbejde.

En specifikation for denne klasse udstyr bør beskrive overførslen, rotationsområdet, de manuelle operationer og en realistisk godkendelsesprøve. En maskine af denne størrelse valideres ved hjælp af et fåtal korrekt målte dele, ikke ved hundrede hurtigt målte dele. Denne forskel i godkendelsesmetode er værd at aftale tidligt, fordi den ændrer hele projektets tidsplan omkring maskinen. En kørsel med hundrede dele, som er umulig på denne klasse udstyr, bør aldrig automatisk indgå i en kontrakt.