Tretti tonns motorkomponenter: Rengjøring ved skalaens grense

Oversikt

En stor marin motorblokk veier mer enn en bil. I det øverste området kan én enkelt blokk eller krumtak nå tretti tonn, og ved denne størrelsen handler rengjøringsproblemet ikke lenger om å nå overflater med stråler. Det handler om å få delen inn i en kammer, snu den slik at hver flate tømmes, og fjerne vann fra hulrom som rommer tiere av liter.

Prosessparametrene ser kjente ut: spray, nedsenkning eller begge deler, etterfulgt av blåsing av og tørking. Det som endrer seg, er forholdet mellom delen og alt rundt den. Delen kan ikke beveges raskt, kan ikke snus av en mekanisme inne i kammeret og kan ikke inspiseres mens den rengjøres.

Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har siden 2001 bygget rengjørings- og avfugningsanlegg for bilens drivlinjekomponenter, og de konfigurasjonene som beskrives her stammer fra tunge marinmotorprogrammer, inkludert enheter eksportert til Japan, i stedet for fra bilproduksjonslinjer.

1. Hvorfor skala endrer prosessen

Tre egenskaper endres samtidig når delens masse øker, og hver enkelt påvirker en annen del av designet.

Masse endrer håndtering

Ved tretti tonn flyttes delen med kran og en motorisert vogn, ikke med transportbånd og ikke med robot. Denne ene faktum bestemmer kammerets oppsett, syklusstrukturen og sikkerhetskonseptet. En maskin som forventer en pall kan ikke ta imot en del som kommer på en vogn og må skubbes inn.

Volum endrer tørking

En stor støpeform holder vann i kanaler målt i meter. Blåsing fjerner vann fra overflater den kan nå, men volumet inne i et vannskall av denne størrelsen vil ikke tørke ut i en kort syklus uten rotasjon, og det vil heller ikke fordampe uten varme eller vakuum. Tørking blir dermed den fasen som bestemmer sykeltiden, ikke den fasen som avslutter den.

2. Laste en del målt i tonn

Lasteoppsettet er der det går mest ingeniørarbeid inn på en maskin av denne klassen, og det er også der de fleste driftsrisikoen ligger.

Vogninnførsel og sakte overføring

På en enhet på tretti tonn kommer delen inn på en vogn som beveger seg sakte inn i kammeret, fordi en rask overføring av den massen skaper en dynamisk belastning som konstruksjonen må motstå uten noen nytteeffekt. Kammerdøren, gulvet og skinnene er dimensjonert for den belastningen, ikke bare for delen alene.

Tilgang for manuelt arbeid

Ved denne størrelsen utføres en del rengjøring manuelt av en operatør med en stråle- eller børstepistol, fordi ingen automatisk løsning når alle overflater på en såpass stor støping innen rimelig tid. Spesifikasjonen for en slik maskin inkluderer derfor tilgangsplattformer, belysning og en definert rekkefølge der manuelt og automatisk arbeid veksler.

3. Rotasjon og avløp

Å rotere delen er den billigste måten å håndtere vann som sitter fast i hulrom, og ved tunge deler er rotasjonsområdet en egen spesifikasjonsparameter.

Hvorfor området er viktig

En klemefikstur som roterer gjennom to hundre grader kan vise frem de fleste flatene på en blokk, men den kan ikke snu den opp-ned, noe som etterlater dekket og sumpen i faste orienteringer. En fikstur som roterer gjennom tre hundre og seksti grader kan vise frem alle flatene og kan til enhver tid i syklusen plassere hvilken som helst åpning i et hulrom nedover. På marineblokker, der sumpen og kjølerkapslene er store, er det dette fulle rotasjonsområdet som lar tyngdekraften gjøre jobben.

Å holde en tredelt tonn-del under rotasjon

Klemmekraften må være tilstrekkelig for å holde delen mot rotasjon og mot jetreaksjon, og må påføres ved punkter som ikke vil deformere en støping med tykke vegger i forhold til størrelsen. Denne kombinasjonen betyr vanligvis at festet er utformet rundt de steifeste egenskapene til delen, snarere enn rundt praktiske overflater.

4. Der manuelt arbeid overlever

På tunge marinekomponenter er noen operasjoner fortsatt manuelle, og en god maskinkonstruksjon tar hensyn til dette i stedet for å gjøre som om det ikke er tilfellet.

Sprayavrenning pluss punktbehandling

En automatisk sprayavrenning dekker de tilgjengelige overflatene mens vognen beveger seg eller dyseholderen beveger seg. Viktige områder rengjøres deretter manuelt av en operatør med en stråledyse, fordi disse områdene defineres ut fra funksjon snarere enn geometri, og et fast program kan ikke vite hvilken del av en støping som er avgjørende for denne spesifikke motoren.

Tørking ved blåsing og manuell bekreftelse

Sprayblåsing pluss manuell blåsing av viktige områder er den praktiske tørkemetoden for denne størrelsen, fordi en vakuumkammer for en del på tretti tonn er en svært stor investering. Akseptkriteriet må derfor formuleres ut fra hva denne kombinasjonen kan oppnå, i stedet for hva en vakuumtrinn kunne oppnå på en mindre del.

5. Renhet på en marin komponent

Kravet til renhet på en marin motor uttrykkes per område, akkurat som for bilkomponenter, men områdene er større og toleransene er andre.

En stor marin krumtannaksel som rengjøres i én syklus kan ha et totalt restmassekrav på nitti milligram, med oljeboringer begrenset til ti milligram, og en generatorblokk kan ha et partikkelgrensekrav på hundrefemti mikrometer. Disse tallene ser liknende ut som bilrelaterte tall, men de beskriver et mye større overflateområde, noe som betyr at prosessen må fjerne en mengde materiale som er én størrelsesorden større for å oppnå dem.

6. Hva som skal spesifiseres

En spesifikasjon for denne maskinklassen bør angi masseområdet, løfte- og innføringmetoden, rotasjonsområdet, manuelle operasjoner og renhetsgrensen per område. Den bør også angi aksepttesten, fordi en maskin som rengjør én svært stor komponent per time ikke kan valideres ved å kjøre hundre slike komponenter.

Den praktiske godkjenningen for tung marin arbeidsbruk består av et lite antall deler som måles i detalj, samt en demonstrasjon av at overførings- og rotasjonssekvensen når alle hulrom. Dette skiller seg fra den hundre-delers serien som brukes på bilproduksjonslinjer, og forskjellen bør avtales før ordren, ikke etterpå.

7. Sikkerhet på en maskin av denne størrelsen

En tretti-tonns del som roterer inne i en kammer er en energilager, og sikkerhetskonseptet må ta hensyn til at festet, drivmekanismen eller klemmeinnretningen kan svikte.

Svikten som har betydning

Scenarioet som styrer designet er at en del glir ut av festet under rotasjon. Ved denne massen er konsekvensen ikke bare en skadet del, men en skadet maskin; derfor inkluderer designet mekaniske stopp, en begrenset rotasjonshastighet så lenge delen ikke er fullstendig klemt fast, samt interlocks som forhindrer rotasjon når kammeret er åpent.

Tilgangsregler

Manuell rengjøring av en del av denne størrelsen betyr at en operatør må arbeide inne i kammeret med en strålepipa. Tilgangsprosedyren krever derfor at pumpen er isolert, festet utstyr er låst, og at kammeret bare kan betres under en definert tillatelse – noe som er en annen disiplin enn for en maskin som én operatør laster og lossar.

Ofte stilte spørsmål

Hvorfor måles syklusen i tiere av minutter?

Fordi delen må beveges sakte, roteres flere ganger og tørkes i trinn, og fordi det indre volumet inneholder vann som ikke kan fordampe raskt. Selv rengjøringen utgjør bare en liten del av syklusen.

Kan en tretti-tonns del rengjøres i et tunnelkammer?

Sjelden. Et tunnelkammer forutsetter en kontinuerlig strøm av deler av tilsvarende størrelse; ved denne massen flyttes delen individuelt, og kammeret er et enkeltstasjonsrom.

Hvordan tørkes en stor støpeform uten vakuum?

Ved å rotere den slik at hulrommer tømmes, blåse med skannende og manuelle dyser, samt bruke varme der geometrien tillater det. Kriteriet for tørking er formulert ut fra hva dette oppnår.

Skalerer renhet med delstørrelse?

Toleransen skalerer ikke, men mengden materiale som må fjernes gjør det. En del med ti ganger overflatearealet må fjerne ti ganger så mye forurensning for å oppnå samme milligramverdi.

Konklusjon

Ved tretti tonn defineres maskinen av håndtering og avløp snarere enn av trykk. Delen føres inn på en vogn, roterer én hel runde slik at hver hulrom kan tømmes, og tørkes ved en kombinasjon av skannende blåsing og manuelt arbeid.

En spesifikasjon for denne utstyksklassen bør beskrive overføring, rotasjonsområde, manuelle operasjoner og en realistisk godkjenningsprøve. En maskin av denne størrelsen valideres ved hjelp av noen få deler som måles korrekt, ikke hundre deler som måles raskt. Denne forskjellen i godkjenningsmetode er verdt å bli enige om tidlig, fordi den endrer hele prosjektets tidsskala rundt maskinen. En kjøretur med hundre deler – som er umulig på denne utstyksklassen – bør aldri automatisk inkluderes i en kontrakt.