Линия очистки корпусов аккумуляторов: цикл 85 секунд и 3 мг в пяти стадиях

Обзор

Корпус аккумулятора — это крупный алюминиевый ящик с тонкими стенками, оснащённый фланцем, днищем, набором резьбовых вставок и, во многих конструкциях, внутренними рёбрами жёсткости и охлаждающей пластиной, приклеенной или приваренной к основанию. Его очищают после механической обработки и перед сборкой; критерий приёмки обычно выражается как общая остаточная масса в пределах нескольких миллиграммов на деталь.

Сложность очистки заключается не в видимой поверхности, а в контактной поверхности фланца, резьбовых вставках, угловых карманах между рёбрами жёсткости и зоне контакта охлаждающей пластины с днищем. Именно в этих областях остаются стружка после механической обработки, а также именно здесь возможны отказы при проверке герметичности или процессе склеивания.

Компания Big Bird Industrial (ранее Shimada Big Bird Industrial) производит системы очистки и зачистки компонентов трансмиссий автомобилей с 2001 года; пятиступенчатая линия, описанная ниже, соответствует конфигурации, используемой в серийных программах с циклом 85 секунд и пределом загрязнённости 3 мг.

1. Почему для корпусов аккумуляторов требуется отдельная линия

Корпус такого размера обладает большой площадью поверхности при малой массе. Его легко опрыскивать и легко заливать водой, но трудно высушить. Вода скапливается в неглубоких углублениях между рёбрами жёсткости и вдоль фланца; деталь, покидающая линию влажной, не пройдёт повторную проверку чистоты после испарения воды и осаждения растворённых в ней примесей.

Большая площадь, малая масса, высокая водоудерживающая способность

Тонкие алюминиевые стенки быстро нагреваются и остывают, поэтому деталь может конденсировать влагу из влажного воздуха цеха уже после сушки. Обычной мерой противодействия является контроль температуры детали на выходе — не только для удаления воды в конце мойки.

Фланец и вставки задают требования

На торцевой поверхности фланца находится уплотнение или клей, а резьбовые вставки принимают крепёжные элементы с заданным значением крутящего момента. Загрязнение любой из этих поверхностей приводит к утечке или нарушению крутящего момента, которое выявляется на конечной стадии сборки — далеко от станции очистки; поэтому критерий чистоты для корпуса аккумулятора формулируется по отдельным зонам, а не как единое число.

2. Последовательность из пяти этапов

Линия, достигающая показателей 85 секунд и 3 мг, не полагается на один интенсивный этап. Она распределяет работу между пятью этапами, каждый из которых решает конкретную задачу, связанную с определённым состоянием загрязнения.

Назначение каждого этапа

Распылительная мойка удаляет основную массу стружки и охлаждающей жидкости со всех поверхностей одновременно. Роботизированная целенаправленная очистка затем обрабатывает фланец, вставки и углы рёбер, где покрытие распылением наименее эффективно. Ополаскивание удаляет моющее средство и взвешенные мелкие частицы с использованием отдельно фильтрованной воды. Обдув удаляет основную массу воды, чтобы вакуумная стадия не тратила энергию на её испарение. Вакуумная сушка удаляет остатки воды, недоступные для обдува.

3. Сушка является узким местом

Для корпуса такого размера стадии мойки обычно не являются ограничивающими. Сдув и вакуум вместе занимают непропорционально большую долю цикла, и любая попытка их сократить приводит к неудаче по параметру сухости, а не по параметру чистоты.

Последовательность операций имеет значение при сушке

Сдув перед вакуумом не является избыточным. Воздух удаляет основную часть воды при низких энергозатратах; вакуум же обрабатывает ту её часть, которая находится в геометрически недоступных для воздушного потока зонах. Изменение порядка означает, что вакуумная камера должна испарять свободную воду, что занимает значительно больше времени, чем испарение тонкой плёнки.

Температура детали на выходе

Деталь, покидающая установку тёплой, будет остывать на конвейере и может конденсировать влагу из окружающего воздуха. Поддержание температуры на выходе близкой к температуре окружающей среды позволяет избежать этой проблемы без добавления отдельной охлаждающей станции. Для тонкостенных корпусов этот параметр поддаётся измерению и должен входить в критерии приёмки наряду с показателем сухости.

4. Обработка и охват вариантов

Корпуса аккумуляторов различаются по длине и рисунку рёбер жёсткости в рамках одной автомобильной программы, и линия, предназначенная только для одного варианта, превращается в узкое место сразу же после добавления второго варианта. Поэтому концепция обработки имеет такое же значение, как и сам технологический процесс.

Роботизированная обработка против специализированной передачи

Робот может взять корпус, ориентировать его для стока жидкости и установить на рабочую станцию без необходимости в отдельном механизме для каждого варианта. Эта гибкость сопряжена с увеличением циклового времени операций захвата и установки, поэтому выбор концепции обработки основывается на такте, а не только на количестве вариантов.

Унификация приспособлений

Если корпуса отличаются друг от друга только длиной, то приспособление с регулируемыми опорами позволяет охватить несколько вариантов одним комплектом оснастки. Если же рисунок рёбер жёсткости различается, приспособление обычно требует индивидуальных накладок для каждого варианта, и время переналадки становится частью технического задания на линию.

5. Фильтрация при больших объёмах

Большой корпус удерживает большой объём жидкости на своих поверхностях, и каждый литр, возвращающийся в резервуар, переносит с собой всё, что он захватил. Фильтрация в этой категории линий рассчитывается по объёму воды, уносимой деталью, а не только по расходу насоса.

Схема ополаскивания обычно отделена от схемы мойки, поскольку вода для ополаскивания имеет значительно более низкую степень загрязнения, и её рециркуляция через моющий резервуар противоречит цели ополаскивания. Мешочные фильтры с автоматической обратной промывкой и дублирующим элементом позволяют заменить фильтр без остановки линии — при такте 85 секунд это не удобство, а обязательное требование.

6. Обработка тонкостенных деталей без деформации

Корпус батареи жёсткий в своей плоскости и гибкий вне её. Подъём корпуса за два угла вызывает прогиб пола, а зажим корпуса на фланце для противодействия этому прогибу может исказить именно ту поверхность, плоскостность которой проверяется на последующих этапах. Таким образом, концепция обработки взаимодействует с требованием к качеству, и на крупных алюминиевых корпусах это — не теоретическая, а практическая проблема.

Обычный подход заключается в установке детали на раму, соответствующую её точкам крепления, и подъёме через эти точки, а не через стенки. Если деталь необходимо перевернуть для слива жидкости, ось вращения располагают так, чтобы сила зажима проходила через наиболее жёсткий участок. Приспособление, спроектированное исключительно для удержания детали без учёта пути передачи нагрузки, приведёт к тому, что измеренные в нём размеры детали будут отличаться от размеров, полученных при измерении на поверочной плите.

Время слива как параметр конструкции

Большие плоские поверхности удерживают воду как в виде пленки, так и в локальных углублениях. Наклон детали во время транспортировки позволяет этой пленке стечь до этапа обдува, что снижает нагрузку на сушильное оборудование. При цикле продолжительностью 85 секунд 10 секунд транспортировки с наклоном могут дать больший эффект, чем установка более мощного воздуходувного устройства, поскольку вода удаляется под действием силы тяжести без затрат энергии.

Тот же принцип применим и к переходу от промывки к обдуву. Деталь, перемещающаяся в горизонтальном положении, сохраняет водяную пленку; деталь, перемещающаяся под углом, теряет её. Оптимизация схемы перемещения деталей — а не модернизация сушильного оборудования — зачастую оказывается самым экономичным способом сокращения времени сушки крупного корпуса; при этом решение принимается ещё на стадии проектирования, а не на стадии ввода в эксплуатацию. Там, где позволяет площадь пола, короткий участок наклонного конвейера обходится дешевле, чем эквивалентная мощность воздуходувного устройства.

Часто задаваемые вопросы

Почему корпус аккумулятора требует пяти стадий?

Поскольку каждый этап устраняет загрязнение в другом состоянии: крупные чипы, труднодоступные участки, остатки моющего средства, избыточная вода и удерживаемая вода. Объединение этапов возможно, однако обычно увеличивает продолжительность цикла, поскольку один этап должен быть более щадящим по сравнению с тем этапом, который он заменяет.

Может ли только продувка обеспечить требуемую степень сухости?

Редко — на корпусе с рёбрами жёсткости. Воздушный поток следует тем же путём, что и вода, и вытесняет её в карманы, а не выводит из них. Для геометрии, которую воздушный поток не может очистить, требуются вакуум или изменение ориентации.

Как проверяется значение 3 мг на столь крупной детали?

Путём отбора проб из определённых зон, а не всей детали, с использованием метода экстракции, указанного в спецификации. Фланец, вставки и углы рёбер отбираются отдельно, поскольку для каждого из этих участков установлены индивидуальные предельные значения.

Требуется ли линии отдельный тест на герметичность?

Обычно эту функцию выполняет охлаждающая пластина или герметичный корпус, а испытание на герметичность обычно проводится после сушки, чтобы остаточная вода не маскировала утечку и не загрязняла испытательную оснастку. Очистка и испытание на герметичность — это отдельные процессы, но они основаны на одном и том же принципе обработки.

Заключение

Цикл продолжительностью 85 секунд и предел в 3 мг не противоречат друг другу, поскольку линия тратит своё время там, где действительно предъявляется требование: на фланце, вставках, углах рёбер и воде, остающейся в них. Более короткая линия, пропускающая стадию ополаскивания или вакуумной обработки, не будет давать отказов в тех же точках.

При выборе оборудования данного класса полезными входными параметрами являются региональные ограничения по чистоте, метод сушки, список вариантов и такт. Зная эти четыре параметра, можно определить количество стадий и распределение станций, а также обеспечить сопоставимость коммерческого предложения с предложениями других поставщиков.