EN
اخبار
خشک‌کردن در خلأ برای سوراخ‌های کور: بودجه رطوبتی ۳ میلی‌لیتری
مرور کلی
پاکسازی یک قطعه و خشک‌کردن آن معمولاً به‌صورت یک عمل واحد نوشته می‌شوند و به‌عنوان دو چیز متفاوت مشخص می‌گردند. مشخصات پاکسازی جرم باقی‌مانده را بر حسب میلی‌گرم و اندازه ذرات را بر حسب میکرومتر تعیین می‌کنند. مشخصات خشک‌کردن، در صورت وجود، تنها این‌گونه بیان می‌شود که قطعه باید خشک باشد. این گزارهٔ دوم قابل اندازه‌گیری نیست و همین مورد است که در تولید با شکست مواجه می‌شود.
آب باقی‌مانده در یک سوراخ کور سه کار انجام می‌دهد: اولاً نمک‌های حل‌شده را حمل می‌کند که پس از تبخیر آن به‌صورت لکه روی سطح ظاهر می‌شوند؛ ثانیاً هر ذره‌ای که با آن تماس پیدا کند را دوباره در معلق قرار می‌دهد و آن را به جایی غیرقابل‌دسترس‌تر منتقل می‌کند؛ و ثالثاً در مجموعه‌های مکانیکی محلی برای خوردگی ایجاد می‌کند. هیچ‌یک از این پدیده‌ها در خروجی ماشین شست‌وشو قابل مشاهده نیستند؛ بلکه در مراحل بعدی فرآیند آشکار می‌شوند.
این مقاله به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهد که آب در کجا پنهان می‌شود، خشک‌کردن خلأ واقعاً چه تغییری ایجاد می‌کند و چگونه می‌توان معیار خشکی را بر حسب میلی‌لیتر نوشت تا بتوان آن را اندازه‌گیری کرد. شرکت بیگ برد اینداستریال (پیش از این شیمادا بیگ برد اینداستریال) از سال ۲۰۰۱ سیستم‌های تمیزکردن و برداشتن لبه‌های اضافی قطعات سیستم‌های توان‌محرک خودرو را ساخته است و اعداد به‌کاررفته در اینجا از مشخصات تولیدی گرفته شده‌اند.
۱. دلیل باقی‌ماندن آب در سوراخ کور
دمیدن هوا آب را با کشیدن آن از سطح و خارج کردن از یک بازشو حذف می‌کند. در یک سوراخ مستقیم عبوری این روش مؤثر است، زیرا مسیری برای ورود و مسیری برای خروج وجود دارد. اما در یک سوراخ کور تنها یک بازشو وجود دارد و هوايی که وارد می‌شود مجبور است از همان بازشو خارج شود.
مسئله جابه‌جایی
وقتی هوا وارد یک سوراخ کور می‌شود، تنها در صورتی آب را جابه‌جا می‌کند که آب بتواند از کنار جریان هوا خارج شود. در یک سوراخ عمیق و باریک، هوا یک جت مرکزی به سمت پایین ایجاد می‌کند و آب به دیواره‌ها چسبیده و به‌صورت یک لایه حلقه‌ای باقی می‌ماند که جت هوا از میان آن عبور می‌کند بدون اینکه آن را از بین ببرد. هرچه سوراخ عمیق‌تر و باریک‌تر باشد، هوا کمتر به پایین می‌رسد.
اثرات مویینگی و سطحی
سوراخ‌های رزوه‌دار، تقاطع‌های سوراخ‌های عرضی و سطوح ریخته‌گری متخلخل، آب را به‌وسیله نیروی مویینگی و کشش سطحی در رزوه‌ها نگه می‌دارند. ریشه رزوه در واقع یک مویینه حلزونی است و وزش هوا در امتداد محور سوراخ نمی‌تواند آن را پاک کند. این نقاط هستند که پس از یک شیفت، باعث ایجاد زنگ‌زدگی می‌شوند.
| هندسه | دلیل شکست وزش هوا | موارد مؤثر |
|---|---|---|
| گودال عبوری | معمولاً مناسب است؛ آب از طرف مقابل خارج می‌شود | پاکسازی با فشار ۰٫۲ تا ۰٫۴ مگاپاسکال |
| سوراخ کور با عمق کمتر از سه برابر قطر | به‌طور جزئی پاک‌شده؛ لایه‌ای روی دیواره باقی مانده است | تغییر جهت همراه با خلاء |
| سوراخ کور عمیق | هوا نمی‌تواند به پایین برسد | خالی‌کردن هوا با بازشدن به سمت بالا |
| سوراخ رزوه‌دار | آب در ریشه ر thread نگه داشته می‌شود | خالی‌کردن هوا، گاهی با پلاگ |
| مسیرهای متقاطع | شاخه بن‌بست فراتر از نقطه تقاطع | جریان آبند شده توسط پلاگ، سپس خالی‌کردن هوا |
۲. واقعاً خشک‌کردن خلأ چه کاری انجام می‌دهد
خشک‌کردن خلأ آب را بیرون نمی‌دمد. بلکه فشار داخل محفظه را به پایین‌تر از فشار بخار آب در دمای قطعه می‌برد، بنابراین آب تبخیر می‌شود و بخار توسط پمپ خارج می‌گردد. مکانیزم این فرآیند تبخیر است، نه جابه‌جایی.
تبخیر در دمای پایین‌تر
در فشار اتمسفری، آب در دمای صد درجه سلسیوس می‌جوشد. کاهش فشار منجر به کاهش نقطه جوش می‌شود؛ یعنی آب را می‌توان در دمایی حذف کرد که باعث تغییر شکل پوسته نازک آلومینیومی یا تغییر در دقت ماشین‌کاری نشود. همین امر دلیل استفاده از خلأ برای قطعات دقیق به جای هوای گرم است.
چرا بازشو باید رو به داخل محفظه باشد
آب تبخیرشده باید از حفره خارج شود. اگر یک سوراخ کور به سمت پایین باشد و آب در مقابل سطح بسته جمع شود، بخارات مجبورند از میان لایه مایع عبور کنند تا خارج شوند و در نتیجه سرعت خروج بخارات به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. جهت‌دهی قطعه به‌گونه‌ای که هر حفره مسیری برای خروج بخارات داشته باشد، بخشی از طراحی خشک‌کردن است و نه سلیقهٔ اپراتور.
۳. ترتیب عملیات و جهت‌گیری
ترتیب استاندارد «فوپرسیون سپس خلأ» است و نباید معکوس شود. فوپرسیون آب آزاد را به‌صورت ارزان‌قیمت حذف می‌کند؛ سپس خلأ لایه نازک آب و بخش محبوس‌شده را برطرف می‌کند. اگر محفظه خلأ مجبور باشد آب آزاد را نیز تبخیر کند، بیشتر زمان چرخهٔ خود را صرف کاری می‌کند که هوای اتمسفری به‌راحتی انجام می‌داد.
تغییر جهت‌گیری در طول چرخه
چرخاندن یا کج کردن قطعه بین موقعیت‌های دمش و خلاء، امکان جابه‌جایی آب به مکانی را فراهم می‌کند که بتوان آن را از آنجا حذف نمود. در پوسته‌های دارای ریب و جکت، این روش اغلب مؤثرتر از افزایش زمان خلاء است، زیرا محل قرارگیری آب را تغییر می‌دهد نه اینکه مدت زمان کارکرد پمپ را افزایش دهد.
دمای قطعه در لحظه خروج
قطعه‌ای گرم که از دستگاه خارج می‌شود، روی نوار نقاله سرد می‌شود و ممکن است رطوبت موجود در هوای کارگاه را متراکم کند؛ این امر باعث ورود مجدد آب به همان حفره‌هایی می‌شود که تازه خشک شده‌اند. تعیین حداکثر اختلاف دما نسبت به دمای محیط، این حلقه را می‌بندد.
۴. اندازه‌گیری میزان خشکی به میلی‌لیتر
معیار خشکی باید عددی باشد که روش اندازه‌گیری مشخصی برای آن تعریف شده باشد. یکی از رویکردهای به‌کاررفته در تولید، شست‌وشوی قطعه با حلالی نامحلول در آب و جمع‌آوری حلال همراه با آبی است که جابه‌جا شده است، و سپس اندازه‌گیری حجم آب جداشده. محدودیت ۳ میلی‌لیتر آب باقی‌مانده روی یک پوسته، قابل اندازه‌گیری، تکرارپذیر و قابل مقایسه بین تأمین‌کنندگان است.
در جایی که اندازه‌گیری حجمی کامل عملی نباشد، از روش وزنی استفاده می‌شود: قطعه را پیش از خشک‌شدن و پس از آن وزن کنید و تفاوت را بر حسب گرم بیان کنید. هر دو روش ویژگی مشترکی دارند که یک بازرسی بصری فاقد آن است؛ یعنی هر دو عددی تولید می‌کنند که یا در محدودهٔ تعیین‌شدهٔ نوشتاری قرار می‌گیرد یا خیر.
۵. کارهایی که خلأ نمی‌تواند انجام دهد
خلأ آب را از فضاهایی که می‌تواند تخلیه کند، حذف می‌کند. اما آب را از حفره‌ای که با شیر بسته یا درپوشی در بسته شده است، از ریخته‌گری متخلخلی که مایع را جذب کرده است، یا از قطعه‌ای که از نظر هندسه، مایع را پشت یک بازشوی رو به پایین به دام انداخته است، حذف نمی‌کند. در این موارد راه‌حل در مرحلهٔ پیشین است: جهت‌گیری را تغییر دهید، درپوشی اضافه کنید یا ماشین‌کاری را طوری تغییر دهید که حفره بتواند تخلیه شود.
همچنین نمی‌تواند جبران‌کنندهٔ قطعه‌ای باشد که با آب آزاد در داخل محفظه وارد می‌شود. اگر سیستم دمش ناکافی باشد، مرحلهٔ خلأ به مرحلهٔ تبخیر آب تبدیل می‌شود و زمان چرخه تا زمانی که ظرفیت پمپ تمام شود، افزایش می‌یابد.
۶. جزئیات سیستم خلأ که قابلیت اطمینان را تعیین می‌کنند
مرحلهٔ خشک‌کردن در خلأ از نظر خشک‌بودن قطعه ارزیابی می‌شود، اما مدت زمان نگهداری آن به بقاى پمپ بستگی دارد. گاز خروجی از محفظه با بخار آب اشباع است و نحوهٔ مدیریت این بخار فاصلهٔ زمانی نگهداری را بیش از ظرفیت اسمی پمپ تعیین می‌کند.
مدیریت گاز مرطوب
پمپ حلقه‌ای مایع بخار آب را به‌خوبی تحمل می‌کند، زیرا مایع کارکردی آن از پیش در حالت مایع است، اما آب مصرف می‌کند و نیازمند جداکننده است. پمپ پیچی خشک مدار آب را دور می‌زند، اما باید بخار قبل از رسیدن به پیچ‌ها منقبض یا رقیق شود؛ در غیر این صورت، مایع منقبض‌شده روغن روان‌کار را رقیق کرده و عملکرد پمپ به‌تدریج کاهش می‌یابد تا اینکه کاملاً از کار بیفتد. در عمل، اکثر خطوط تولید از یک منقبض‌کننده یا تلهٔ سرد پیش از پمپ استفاده می‌کنند و برنامهٔ نگهداری حولِ تخلیهٔ آن متمرکز است.
حجم محفظه و زمان چرخه
زمان تخلیهٔ یک محفظه توسط حجم آن و دبی پمپ تعیین می‌شود، نه توسط قطعه. محفظه‌ای که برای یک پوستهٔ بزرگ طراحی شده، زمان بیشتری برای خلأ شدن نسبت به محفظه‌ای می‌برد که برای یک قطعهٔ کوچک طراحی شده است؛ و اگر هر دو از یک خط مشترک استفاده کنند، زمان چرخه توسط محفظهٔ بزرگ‌تر تعیین می‌شود. این دلیل دیگری است که مراحل خلأ اغلب بین ایستگاه‌ها به اشتراک گذاشته می‌شوند، نه اینکه در هر ایستگاه تکرار شوند.
ریخته‌گری‌های متخلخل مورد جداگانه‌ای هستند. یک پوستهٔ ریخته‌گری تحت فشار با پوسته‌ای متراکم، آب را روی سطح خود نگه می‌دارد؛ اما یک قطعهٔ ریخته‌گری شنی با تخلخل باز می‌تواند مایع را در لایهٔ سطحی خود جذب کند و خلأ آن را به‌آهستگی از بین می‌برد، زیرا آب باید از میان منافذ منتشر شود. در چنین قطعاتی، معیار خشک‌شدن باید بر اساس یک مبنای اندازه‌گیری‌شده توافق شود، نه اینکه از رفتار یک قطعهٔ متراکم‌تر استنباط گردد.
پرسش‌های رایج
آیا خشک‌کردن در خلأ در صورت عبور قطعه از آزمون پاکی ضروری است؟
اغلب بله، زیرا تمیزی روی قسمت مرطوب اندازه‌گیری می‌شود درحالی‌که خرابی پس از تبخیر آب ظاهر می‌شود. آب باقی‌مانده ذرات را جابه‌جا کرده و مواد حل‌شده را روی سطح باقی می‌گذارد؛ هر دو این عوامل نتیجهٔ اندازه‌گیری را تغییر می‌دهند.
خشک‌کردن خلأ چقدر طول می‌کشد؟
این مدت بستگی به حجم حفره و ظرفیت پمپ دارد، نه به یک قاعدهٔ ثابت. رویکرد عملی این است که حد خشکی مورد نیاز را مشخص کرده و اجازه دهید تأمین‌کننده اندازهٔ محفظه را تعیین کند، سپس با روش حلال روی قطعات تولیدی آن را تأیید کنید.
آیا هوای گرم می‌تواند جایگزین خلأ شود؟
برای اشکال باز، گاهی اوقات بله. اما برای حفره‌های عمیق کور و قطعات دقیق با دیواره‌های نازک، هوای گرم یا نمی‌تواند به حفره برسد یا باعث اعوجاج حرارتی می‌شود. خلأ آب را در دمایی که قطعه می‌تواند تحمل کند، از بین می‌برد.
علت ظاهر شدن مجدد آب پس از عبور از بازرسی چیست؟
معمولاً این پدیده ناشی از تشکیل رطوبت روی قطعه‌ای گرم یا تخلیهٔ آهستهٔ آب از حفره‌ای است که هرگز به‌طور کامل تخلیه نشده است. هر دو این موارد مشکلاتی مربوط به هندسه و دما هستند، نه مشکلاتی مربوط به تمیزکاری.
نتیجه‌گیری
خشکی نیازمند همان روش‌های برخوردی است که برای پاکیزگی در نظر گرفته می‌شود: تعیین حد، روش اندازه‌گیری و طرح نمونه‌برداری. بیان آن به‌صورت عددی با واحد میلی‌لیتر، قضاوت ذهنی را به چیزی تبدیل می‌کند که تأمین‌کننده می‌تواند بر اساس آن طراحی کند و مشتری نیز بتواند آن را تأیید کند.
خشک‌کردن در خلأ مرحله‌ای است که چنین حدی را برای قطعاتی با سوراخ‌های کور و مسیرهای محصور قابل دستیابی می‌سازد. این روش صرفاً استفاده از دمش قوی‌تر نیست؛ بلکه مکانیزم فیزیکی متفاوتی است و تنها زمانی مؤثر است که قطعه به‌گونه‌ای جهت‌دهی شده باشد که آب بتواند به جایی تخلیه شود.
