Kriogeninio valymo mašinos veikimo principo paaiškinimas

By Mike'as Chenas, Gamybos direktorius | 12+ metų patirtis gumos gamyboje |LinkedIn

Svarbiausios išvados

• Kriogeninis blyksnio šalinimo aparatas pašalina blyksnį jį užšaldydamas skystu azotu, kol jis tampa trapus, o tada sudaužydamas jį vartomuoju smūgiu besisukančio volelio viduje.
• Procesas veikia todėl, kad plona plėvelė vėsta ir trapi daug greičiau nei storesnė detalės dalis, todėl plėvelė lūžta, o pati detalė išlieka.
• Rezultatą kontroliuoja trys parametrai: darbinė temperatūra (iki −150 °C), volo greitis (20–70 aps./min.) ir ciklo laikas (iki 8 minučių).
• Tai fizikinis, bekontaktis principas, kuris pašalina labai smulkias daleles be pjovimo įrankių, todėl tikslių detalių apdorojimo rodiklis siekia daugiau nei 98 %.

Trumpas atsakymas: kriogeninė poliravimo mašina pašalina atplaišas ir šerpetojančias daleles, išnaudodama medžiagos elgsenos pasikeitimą žemoje temperatūroje. Ji užšaldo dalis skystu azotu, kol plona poliravimo medžiaga tampa kieta ir trapi, tada suka jas besisukančiu voleliu, kad smūgis susmulkintų poliravimo daleles nuo vis dar lanksčios detalės. Tai fizinis, nekontaktinis procesas: jokių peiliukų, abrazyvų, rankinio plėšymo.

Dauguma apdailos metodų nupjauna, sumalina arba nutrina medžiagą. Kriogeninis nublukinimas veikia kitaip: pakeičia pačią medžiagą, todėl nepageidaujamą blizgį lengviau sulaužyti nei gaminį, prie kurio ji pritvirtinta. Principas labiau primena fiziką, o ne mechaninį apdirbimą, ir būtent tai ir yra.

Šiame vadove paaiškinamas mokslinis proceso pagrindas, žingsnis po žingsnio apžvelgiamas mašinos ciklas, išskiriami pagrindiniai komponentai ir parametrai bei paaiškinama, kodėl blyksnis nutrūksta, o detalė išlieka. Jei kada nors susimąstėte, kaip mašina gali pašalinti detalės blyksnį jos neliesdama, tai yra atsakymas.

Kas yra kriogeninis mirksinčių dažų šalinimas?

Kriogeninis nublukinimas – tai apdailos procesas, kurio metu nuo liejamų detalių pašalinamos atplaišos, šerpetojančios dalelės ir perteklinės dalelės, jas ataušinant iki kriogeninės temperatūros, kad plona medžiagos perteklius taptų trapus, o tada mechaniniu smūgiu tas trapus dalelių sluoksnis nulaužiamas.Žodis „kriogeninis“ reiškia labai žemos temperatūros naudojimą, paprastai tiekiamą skystu azotu.

Skirtingai nuo mechaninio blisterių šalinimo, kuriame naudojamas besisukantis cilindras ir dažnai pjovimo arba šlifavimo veiksmas, kriogeniniame blisterių šalinime kaip pagrindinis įrankis naudojamas šaltis.Kadangi proceso metu ašmenys nespaudžiami prie detalės, pašalinamos įbrėžimai nuo smulkių detalių, vidinių kraštų ir sudėtingų formų, kurių pjovimo įrankis nepasiekia.Štai kodėl jis tapo standartu tiksliems sandarikliams, miniatiūriniams aviacijos ir kosmoso komponentams bei mikroelektronikos dalims.

Proceso fizika

Visas metodas remiasi viena medžiagos savybe: stiklėjimo temperatūra arba Tg.Virš Tg gumos mišinys yra minkštas ir elastingas; žemiau Tg ta pati medžiaga tampa kieta, stikliška ir trapi.Tiksli Tg vertė priklauso nuo junginio – natūralus kaučiukas ir daugelis sintetinių medžiagų tampa trapios gerokai žemesnėje nei 0 °C temperatūroje, o silikonas išlieka lankstus ir žemesnėje temperatūroje, – tačiau šis principas galioja visiems elastomerams.

Štai pagrindinė įžvalga, dėl kurios procesas tampa selektyvus.Blyksnis yra plonas ir lengvas, todėl turi labai mažą šiluminę masę ir beveik akimirksniu atvėsta žemiau Tg, kai yra veikiamas skysto azoto.Pagrindinės detalės korpusas yra storesnis ir sunkesnis, todėl jis sulaiko daugiau šilumos ir ilgiau išlieka virš trapumo ribos. Per trumpą laiką, kurį detalės praleidžia volelyje, drožlės tampa trapios, o pati detalė išlaiko pakankamai tąsumo, kad atlaikytų po to sekantį smūgį.

Skystas azotas yra užšalimo šaltinis, nes jis yra itin šaltas – užvirimo temperatūra yra apie –196 °C – ir nebrangus. Įrenginys jį įpurškia, kad ritininės kameros darbinė temperatūra sumažėtų iki –150 °C – pakankamai žemos, kad greitai sumažėtų blyksnio trapumas, o operatorius galėtų valdyti proceso langą.

Kaip veikia mašina, žingsnis po žingsnio

Mašinos ciklas yra paprastas valdyti, tačiau jam reikalingas tikslus laikas ir temperatūra. Štai seka tipinėje kriogeninėje valymo mašinoje:

1. Įkelkite partiją.Detalės kraunamos į volelių kamerą, kurioje telpa iki 80 l – maždaug 15–20 kg produkto, priklausomai nuo detalės tankio.
2. Atvėsinkite kamerą.Skystas azotas įpurškiamas, kad volelio temperatūra sumažėtų iki −150 °C darbinės temperatūros. 1,1 kW nominali šaldymo galia padeda palaikyti stabilią temperatūrą ciklo metu.
3. Sutramdykite blykstę.Plonas sluoksnis atvėsta žemiau stiklėjimo temperatūros ir tampa kietas bei trapus, o storesnis korpusas išlieka gana plastiškas.
4. Griūti ir sudužti.Volas sukasi 20–70 aps./min. greičiu, vartydamas dalis taip, kad jos atsitrenktų viena į kitą ir į būgną. Smūgio energija nulaužia trapią sluoksnį ties lūžio linija.
5. Palaikykite ciklo laiką.Visas ciklas trunka mažiau nei 8 minutes – pakankamai ilgai, kad būtų pašalintas blyksnis, ir pakankamai trumpai, kad detalė neatvėstų iki pažeidimo vietos.
6. Iškraukite ir atskirkite.Išblukusios dalys išsikrauna kartu su sudaužytomis blyksnio skeveldromis, kurios vėliau atskiriamos nuo gatavo produkto.

Atkreipkite dėmesį, ko trūksta: nėra peilio, nėra abrazyvinės medžiagos ir operatorius nesiliečia su procesu.Kadangi šalinimo jėgą sukuria pačios besisukančios detalės, mašina tolygiai appjauna kiekvieną paviršių, įskaitant įpjovas ir vidinius kraštus.

Pagrindiniai komponentai ir jų vaidmenys

Kiekvienas kriogeninio išlydymo aparato komponentas atitinka vieną principo etapą. Supratimas apie vaidmenis palengvina proceso derinimą ir trikčių šalinimą.

Specifikacijos išKriogeninio skysto azoto šalinimo aparatasprodukto puslapis.

Dėl kompaktiškų matmenų – maždaug 1200 mm ilgio, 2000 mm pločio ir 1200 mm aukščio, o svoris – 200 kg – visas įrenginys telpa stebėtinai mažame apdailos patalpos kampelyje.

Kodėl plona blykstė nutrūksta, o dalis išlieka

Kriogeninio blyksnio šalinimo selektyvumas yra priežastis, kodėl juo pasitikima atliekant tikslius darbus, ir verta jį išsamiai suprasti, nes būtent tai neleidžia procesui tiesiog sunaikinti detalės kartu su blyksniu.

Trapumas laikui bėgant plinta per medžiagą, o plonos dalys pasiekia trapią būseną anksčiau nei storos.Blyksnis, kuris paprastai yra vos milimetro dalies storio, beveik akimirksniu atvėsta iki savo Tg. Dalies korpusas, kelis kartus storesnis, vėsta lėčiau nuo paviršiaus į vidų. Trumpo ciklo metu blyksnis visiškai tampa trapus, o dalies šerdis – ir dažnai jos darbinis paviršius – išlieka pakankamai kalumas, kad sugertų smūgį nesutrūkinėdamas.

Štai kodėl ciklo laikas yra toks svarbus.Jei ciklas trunka per ilgai, pati detalė atvėsta žemiau Tg ir tampa trapi, o tada dėl apledėjimą šalinančio sukimosi produktas pradeda skaldyti.Jei blykstė paleidžiama per trumpai, ji dar nėra sutrupėjusi, todėl išsitempia, o ne plyšta. Ciklo langas, trumpesnis nei 8 minutės, yra nustatytas taip, kad būtų tarp šių dviejų gedimų.

Ciklo parametrai ir jų kontroliuojami elementai

Trys reguliatoriai – temperatūros, greičio ir laiko – nustato, ar procesas švariai pašalina blykstę, ar pažeidžia dalis. Reguliuokite juos kartu, o ne atskirai.

Optimalūs nustatymai priklauso nuo junginio Tg, detalės storio ir plyšelio geometrijos. Tikslus reguliavimas atliekamas kiekvienam produktui atskirai, o ne vieną kartą.

Kadangi tiksli trapumo temperatūra priklauso nuo junginio, idealus parametrų rinkinys natūraliam kaučiukui, NBR, FKM ir silikonui skiriasi.Gumos trapumo elgsena pati savaime yra standartizuotas matavimas – ASTM D2137 ir ISO 812 aprašo gumos mišinio trapumo taško nustatymo metodus, – tai naudinga nuoroda nustatant naujo produkto temperatūros langą.

Kriogeniniam mirksinčių medžiagų šalinimui tinkamos medžiagos

Šis procesas veikia visur, kur blyksnis gali būti trapesnis nei pati detalė.Tai yra pasirinktas metodas tikslioms guminėms ir plastikinėms detalėms, taip pat juo galima apdoroti įvairius metalinius liejinius.

Tipinės taikymo sritys apima sudėtingas gumos dalis, miniatiūrinius aviacijos ir kosmoso komponentus, automobilių gumos dalis, tiksliąją sintetinę gumą, tiksliąsias plastikines dalis, mikroelektronikos komponentus, sudėtingas elektronines dalis ir cinko, magnio arba aliuminio liejinius, taip pat tikslius sandariklius. Šioms dalims svarbiausia yra bekontaktis principas: jis pašalina apnašas, kurių negali pasiekti peiliukas, ir palieka paviršių nepaliestą.

Paprastesniems, didelio tūrio O žiedo darbams arba silikonui, kur sunkiau pasiekti trapumą, gali labiau tikti kiti principai.gumos šalinimo mašinų asortimentasapima mechanines ir pneumatines alternatyvas, kurios visiškai nenaudoja skysto azoto.

Dažnos problemos ir kaip jas išspręsti

Kriogeninis išlydymo procesas yra derinimas. Dauguma problemų išsprendžiamos reguliuojant temperatūrą, greitį ar laiką, o ne keičiant dalis.

Išvada: Mirksėjimo šalinimas temperatūra, o ne įrankiu

Kriogeninio blyksnių šalinimo aparato veikimo principas yra elegantiškas savo paprastumu: užšaldykite blyksnį, kol jis taps trapus, tada leiskite smūgiui jį sudaužyti nuo vis dar lanksčios dalies. Jokių peiliukų, jokių abrazyvų, jokių rankų. Fizika daro tai, ko negali pjovimo įrankis – pasiekia smulkias detales ir vidinius kraštus bei tolygiai pašalina blyksnį neliesdamas paviršiaus.

Šis procesas yra selektyvus, nes jame remiamasi šilumine mase: plonas sluoksnis sutrupėja anksčiau nei storesnis, o trumpas ciklo langas užtikrina detalės saugumą. Temperatūra, volo greitis ir ciklo laikas yra trys svertai, kurie leidžia procesui vykti šio lango ribose.

Kalbant apie tikslias gumos, plastiko ir liejinių detales, tai yra skirtumas tarp apdailos, kuri apipjausto gaminį, ir apdailos, kuri apipjausto blyksnį. Kai supranti principą, mašina nustoja atrodyti kaip šalta dėžė ir pradeda atrodyti kaip kontroliuojamas, kartojamas fizinis procesas – toks, kurį galima reguliuoti, matuoti ir kuriuo galima pasitikėti.