Vad som faktiskt finns på komponenten: Fem förorenningsklasser

Översikt

Rengöringsspecifikationer skrivs vanligtvis kring komponenten: en block, ett housing, en axel. Den process som faktiskt fungerar väljs utifrån vad som finns på komponenten, och två komponenter med samma form kan kräva helt olika maskiner eftersom den ena har lösa bearbetningsflisor medan den andra har en bakad smörjmedelsskikt.

Föroreningar beter sig annorlunda beroende på hur de är fästade. En flisa som ligger i en hålighet hålls på plats av gravitation och geometri, ett oljefilm hålls på plats av yttilldragning, en partikel tryckt in i en mjuk yta hålls på plats mekaniskt och en burr är inte en förorening förrän den lossnar. Var och en av dessa fyra tillstånd svarar på en annan mekanism, och ingen enskild steg hanterar alla av dem.

Den här artikeln klassificerar föroreningar på samma sätt som en processingenjör måste klassificera dem, och kopplar sedan varje klass till den fas som tar bort den. Big Bird Industrial (tidigare Shimada Big Bird Industrial) har byggt rengörings- och avkantningsanläggningar för bilars kraftöverföringskomponenter sedan 2001, och de här klassificeringarna följer de som förekommer i produktionsbeskrivningarna för maskinbearbetade gjutdelar och höljen.

1. Varför klassificering kommer före val

Att välja en rengöringsmetod utifrån delen ensam leder till en maskin som är överdimensionerad för en yta och underdimensionerad för en annan.

Bifästningen avgör mekanismen

Lös material tas bort genom att flytande vätska rör sig förbi det. En film tas bort genom kemikalier som förändrar dess vidhäftning samt genom impingement som lyfter den. En partikel som är inbäddad i en yta kan endast tas bort om det omgivande ytmaterial som omger den förflyttas – därför är inbäddad smuts ofta ett maskinbearbetningsproblem snarare än ett rengöringsproblem. En skärpa tas bort med ett verktyg, inte med en stråle.

En del, flera klasser

Ett bearbetat aluminiumhölje innehåller normalt minst tre typer av föroreningar: metallspån i borrningarna, skärvätska på ytor och rester från gjutprocessen inuti vattenkylaren. En specifikation som endast nämner en av dessa leder till en maskin som uppfyller kravet på en yta men inte på de andra.

2. Klass ett: Partikulära material

Partikulär förorening är i princip den lättaste att ta bort, men den svåraste att ta bort fullständigt, eftersom den sprider sig.

Metallspån och finmaterial

Spån från borrning, gängning och fräsning samlas i borrningar, i gänggrund och på botten av hålrum. Finmaterial från slipning och honing förblir uppsuspenderat i vätska och avsätts där strömmen sakta ner. Spån tas bort genom massflöde och genom spolning genom komponentens funktion; finmaterial tas bort genom filtrering snarare än genom tvättning, vilket är anledningen till att en spånfri del ändå kan underkänt partikelkravet.

Sand och gjutrest

Sand från en form och rester från en kärna beter sig annorlunda än metall. Sand packas in i hörn och frigörs långsamt, och ett skal som verkar klart kan innehålla en ficka som frigörs när gjutningen värms upp. För att ta bort den krävs strömning genom hålrummet snarare än en spolning av dess ingång.

3. Klass två: Filmers

En film är sammanhängande, tunn och fastklistrad, och den döljer allt som finns under den.

Skärvätska och dragolja

Skärvätska är utformad för att fästa vid metall, vilket just är den egenskap som gör den svår att ta bort. En kallformad del har en dragolja som kan ha blivit delvis bakad fast genom värmen vid formningen. Båda kräver både kemisk behandling och temperatur innan påverkan kan ha någon effekt, vilket är anledningen till att en kall omgivningsspolsning med ett aggressivt stråle ofta lämnar kvar en film som en varm spolsning med måttlig tryckstyrka tar bort.

Poleringsmedel och skyddsolja

Polermedel innehåller slipande partiklar i en bindemedelsmatrix, vilket innebär att det kombinerar filmproblemet med partikelproblemet: bindemedlet måste lösas upp innan partiklarna kan spolas bort. Skyddande olja som applicerats före lagring är tunn och lätt att ta bort, men den förorsakar återkontaminering av badet om delen anländer täckt av olja och oljan inte separeras.

4. Klass tre: Reaktionsprodukter

Vissa former av kontaminering skapas av själva processen, inklusive av rengöringsprocessen.

Avlagring, oxidation och färgförändring

Hårt vatten lämnar avlagringar på värmeväxlare och på delar, och aluminium oxideras till ett ytskikt som kan fånga kontaminanter under sig. Båda avlägsnas med kemikalier snarare än med tryck, och båda återkommer om sköljvattnet inte kontrolleras.

Tvättmedelsrester

En del som torkar med tvättmedel på sig för med sig lösta fasta ämnen som syns som vita eller fläckiga avtryck när vattnet avdunstar. Detta är det fel som oftast felaktigt tillskrivs tvättningssteget, trots att orsaken ligger i sköljningen: sköljvatten som tillförs från tvätttanken avsätter exakt vad som finns i tvätttanken.

5. Klass fyra: Material som ännu inte är löst

En burr är metall som är fäst och som kommer att bli partikulär förorening vid ett senare tillfälle, vanligtvis efter att delen godkänts.

Varför en burr hör hemma i denna lista

En del som rengjorts med sina burrar intakta kan mätas som ren men misslyckas i drift när ett fragment lossnar och hamnar i en oljekrets. Att behandla avburring som en separat avslutande åtgärd snarare än som en del av kontrollen av föroreningar är vad som möjliggör denna sekvens.

Vikta burrar är värre än skarpa burrar

En sliten borst eller skärare veckar istället for att ta bort en burr, vilket lämnar ett fragment fäst med en tunn gångjärn. Detta fragment klarar den visuella kontrollen men lossnar senare, vilket gör verktygets livslängd till en parameter för kontaminationskontroll snarare än en underhållsfråga.

6. Kartläggning av klass till process

När klasserna är separerade skrivs steglistan själv, eftersom varje klass har en mekanism som fungerar och flera som inte gör det.

7. Där klassificeringen misslyckas

Två situationer gör avbildningen omöjlig. Den första är en klass som inte kan identifieras utan laboratorieanalys, till exempel ett filmmaterial som kan vara en ritningsfetma eller en korrosionsinhibitor som tillämpats av leverantören. Den andra är en förorening som ändrar klass under processen, till exempel en olja som polymeriserar vid värme och omvandlas till en film som endast kemisk analys inte kan påverka.

Båda dessa problem löses genom att testa på verkliga delar i stället för på rena: att förorena ett prov med den faktiska processvätskan och köra det genom maskinen är det enda sättet att veta vilken klass maskinen faktiskt står inför.

8. En klass som ändras under cykeln

Det mest problematiska fallet är föroreningar som tillhör en klass vid ankomst och en annan vid avgång. En skärvätska som utgör en film under tvätten kan bli en torr avlagring under torkningen om spolningen inte tar bort den, och denna avlagring beter sig sedan som en reaktionsprodukt snarare än som en film. Symtomet är en del som misslyckas vid en partikelräkning snarare än vid en massgräns, vilket leder utredningen åt fel håll.

Varför den torra delen är den som räknas

En mätning på en fuktig del beskriver den fuktiga delen. Kunden får en torr del, och torkningen koncentrerar allt som spolningen lämnat kvar till en fast substans som en senare process måste hantera. Därför tas normalt godkännandeprovet efter torkningen, och därför kan en process som klarar provet på fuktiga delar misslyckas på torra delar utan att något har förändrats i tvättningssteget.

Den praktiska försvarsmetoden är att mäta båda tillstånden vid första artikeln: det fuktiga resultatet visar vad tvättmaskinen uppnådde, och det torra resultatet visar vad nästa operation kommer att möta. När de två resultaten skiljer sig åt utgör skillnaden spolningen.

Vanliga frågor

Kan en enda maskin hantera alla fem klasser?

Den kan konstrueras för detta, och de flesta produktionsceller gör det: en turbulent fas, en målriktningsfas, en spolning, en avspolning och en torkning. Vad den inte kan göra är att hantera dem med en enda fas.

Vilken klass missas oftast?

Suspendeerade fina partiklar. Skärvor är synliga och filmer är uppenbara vid beröring, men fina partiklar cirkulerar i badet och avsätts på delar som redan är rena, vilket är anledningen till att filtreringsgraden är lika viktig som tvättfasen.

Är inbäddad smuts ett rengöringsproblem?

Vanligtvis inte. En partikel som tryckts in i en mjuk yta kommer inte att komma ut utan att förskjuta ytan, vilket innebär att lösningen ligger uppströms i bearbetningsprocessen snarare än i tvättmaskinen.

Varför misslyckas en del efter att ha godkänts?

Vanligast är en burr som lossnat eller rengöringsmedelsrester som bildades efter att vattnet avdunstat. Båda är klasser som är osynliga vid tidpunkten för mätningen.

Slutsats

Föroreningar klassificeras efter hur de är fästa, eftersom fästmetoden avgör vilken mekanism som tar bort dem. Partiklar förflyttas med vätska, filmer reagerar på kemikalier, reaktionsprodukter kräver en sköljning som inte förses av tvättvätskan, och burrar kräver ett verktyg.

En specifikation som listar de klasser som finns på komponenten, med en gräns för varje klass, ger leverantören något att utforma mot. En specifikation som endast anger en enskild masssiffra lämnar de klasser som inte uppfyller kraven oåtgärda.