Почистване на пружинна тел – интензивно почистване с ултразвукови системи, вградени в производствената линия

Пружинната тел излиза от процеса на изтегляне с устойчиви повърхностни замърсявания, включително смазочни масла, сапуни за изтегляне (обикновено калциеви или натриеви стеарати), метални частици от абразивно износване и оксиди. Почистването с помощта на ултразвук, вградено в производствената линия, използва акустична кавитация за надеждно отстраняване на такива замърсявания – дори от пространства с ограничен достъп – като по този начин осигурява безпроблемното протичане на последващите операции като изправяне, навиване, нанасяне на покрития и термична обработка.

Критичната роля на почистването на повърхността при материалите за пружини

Остатъците от процеса на изтегляне – особено прахообразните сапуни на основата на калциеви или натриеви стеарати и тънките маслени филми – оказват значително влияние върху адхезията към повърхността, омокряемостта и чистотата по отношение на частиците. Тези повърхностни замърсявания могат да влошат качеството на покритията и да способстват за локализирани концентрации на напрежения.
Обширната литература показва силно изразеното влияние на състоянието на повърхността – по-конкретно на грапавостта, микродефектите и замърсяването с частици – върху устойчивостта на умора и корозионната устойчивост. Следователно при пружинната тел и оформените пружини възпроизводимо чистите повърхности с намалено количество частици са от критично значение за процеса.
В зависимост от конфигурацията на производствената линия почистването може да е необходимо или на етапа на телта (преди навиването), или на етапа на компонента (след оформянето на пружината).
Често срещано възражение се отнася до плътно навитите пружини с тесни междини между витките: как може да се осигури ефективен достъп до скритите повърхности? Именно тук ултразвуковото почистване осигурява решаващо предимство.

Физични механизми: защо ултразвукът е ефективен в теснини и междини между витките

Почистващият ефект се определя от акустичната кавитация. Периодичните колебания на налягането в течната среда образуват микромехурчета и предизвикват техния колапс. Асиметричният колапс на мехурчетата в близост до границите между твърдата и течната фаза създава високоскоростни микроструи и локализирани напрежения на срязване. Успоредно с това акустичните течения предизвикват конвективен масопренос, който подпомага обмена на течност дори в пространства с ограничен достъп.
Комбинираното действие води до ефективно отделяне на маслени филми, стеаратни остатъци, частици и слабо прилепнали оксиди – дори в области със сложна геометрия, като междините на винтови натискови пружини.
Стабилното и пространствено равномерно кавитационно поле е от съществено значение за постигането на постоянна ефективност на почистването и стандартизирано качество на повърхността.
Изображението вляво показва акустични течения около ултразвукова сонда на Hielscher. Ефектите на кавитацията се използват за интензивното почистване.
Щракнете тук, за да научите повече за почистването на тел в производствената линия чрез акустична кавитация!

Ултразвуково почистване в производствената линия при производството на тел: USCM700 като пример

За производството на тел е от съществено значение интегрирането в съществуващите производствени линии да осигурява непрекъсната работа и да използва ефективно пространството. USCM700 отговаря на тези изисквания:

• Модулна конфигурация на мощността
  Оборудвана с ултразвукови процесори за промишлена употреба с мощност 500 W, 1 kW, 1,5 kW или 2 kW (серия UIP). Предлагат се амплитуди до 20 µm при 20 kHz, които могат да се регулират според различната степен на замърсяване.
• Безконтактно почистване
  Специално проектиран ултразвуков сонотрод обработва непрекъснато подавания профил чрез безконтактно механично действие. Стандартните диаметри на проходните отвори позволяват обработка на тел с диаметър до 20 mm; по-големи размери се предлагат при поискване.
• Филтриране на почистващите среди
  Предлаганите като опция филтриращи системи с лента от нетъкан материал заменят бързо запушващите се патронни филтри. Вградените въздушни дюзи осигуряват изсушаване след изплакването.
• Нисък разход на химикали
  Почистването често може да се постигне с вода или меки водни почистващи препарати, което подобрява безопасността на труда и опростява пречистването на отпадъчните води.
• Възможност за работа 24/7
  Проектирана за непрекъсната промишлена работа с минимални изисквания за поддръжка и висока механична здравина.

При по-високи изисквания към производителността модулната серия USCM позволява скорости на линията до приблизително 200 m/min (в зависимост от приложението), като подпомага високоскоростните процеси на изтегляне и пренавиване.

Организация на процеса за пружинна тел и готови пружини

Утвърдени са две надеждни стратегии за интегриране:

1. Почистване преди навиването (етап на телта)
   Отстраняване на сапуните за изтегляне и маслата непосредствено преди критични последващи процеси като навиване, нанасяне на покрития или обработка чрез закаляване и отвръщане. USCM700 е специално проектирана за непрекъсната обработка на тел.
2. Почистване след навиването (етап на компонента)
   Готовите пружини се почистват с ултразвук преди отрязването до зададената дължина или окончателното опаковане. Ултразвуковата енергия прониква ефективно в тесните междини между витките, като осигурява отчетливи предимства при плътно навити геометрични форми.

Химична среда

• Отстраняване на масла и стеарати
  Водните алкални системи, съдържащи повърхностноактивни вещества, представляват най-съвременното технологично решение. При силно замърсени повърхности етапите на предварително почистване намаляват претоварването на ваната и повишават ефективността на ултразвука.
• Отстраняване на оксиди и окалина
  При оксидни повърхностни слоеве ултразвуковото почистване с помощта на киселина (напр. разредена фосфорна киселина, по избор комбинирана с двучестотно възбуждане) може значително да увеличи скоростта на отстраняване на материал, като същевременно запазва целостта на основния материал под контрол.

Типични замърсители при производството на тел

• Прахообразните стеарати се използват рутинно като сухи смазочни средства за изтегляне, като преобладават калциевите и натриевите стеарати. Допълнителните замърсители включват остатъчни масла, метални частици и окалина от отвръщането.
• Ефективността на ултразвуковото почистване за отстраняване на тези класове замърсители – включително остатъци на основата на стеарати – е широко потвърдена в промишлената практика.

Ултразвукови системи за почистване на тел: потвърдени ефекти върху свойствата на повърхността

Системите на Hielscher за почистване на тел в производствената линия се използват за надеждно дълбоко почистване на непрекъснати материали като медицинска тел, тел за свързване и щанцовани метални ленти.
Множество изследвания показват, че ултразвуковото почистване:

• Намалява плътността на остатъчните частици
• Подобрява омокряемостта на повърхността (по-малки контактни ъгли)
• Подобрява адхезията на последващите системи от покрития
• Увеличава равномерността на повърхностната енергия

При метални основи е доказано, че ултразвуковото почистване в производствената линия намалява броя на остатъчните частици и променя благоприятно повърхностната енергия. След процеси като лазерно текстуриране ултразвуковата обработка ефективно отстранява микро- и наночастици и подобрява показателите за корозионна устойчивост.

При производството на пружини това се изразява в:

• По-постоянни процеси на нанасяне на покрития и пасивиране
• Намален риск от дефекти в покритията, причинени от частици
• Подобрена дългосрочна устойчивост на корозия и умора

DRS3000 е високоефективна ултразвукова система за почистване в производствената линия, предназначена за непрекъснати профили, която осигурява максимална чистота на повърхността, подобрена стабилност на процеса и надеждно интегриране във високоскоростни промишлени производствени линии.

Икономически и екологични предимства

Портфолиото на Hielscher Ultrasonics от системи за почистване на тел в производствената линия предлага малки до големи почистващи системи – всички проектирани за постигане на интензивно почистване. Например почистващата система USCM700 съчетава минимална заемана площ, намален разход на химикали и възможност за непрекъсната работа. Тази конфигурация намалява експлоатационните разходи и подобрява показателите за опазване на околната среда, здраве и безопасност (EHS).
Замяната на процесите на почистване с разтворители с водни ултразвукови системи представлява благоприятен за околната среда подход, при условие че изискваните нива на чистота са валидирани.

Надеждно почистване на пружинна тел и пружини с високопроизводителна ултразвукова технология

Ултразвуковото почистване преодолява добре познато ограничение в производството на пружини и тел: надеждното отстраняване на замърсявания в тесни междини между витките и при взискателни непрекъснати процеси – постигнато чрез мащабируемо механично действие вместо чрез агресивни химични средства.
USCM700 показва как този принцип може да бъде приложен в компактна, модулна конфигурация, съвместима с производствената линия. Когато параметрите на процеса – амплитуда, време на престой, хидродинамика и химична среда – са систематично съобразени със специфичния профил на замърсяването и валидирани чрез показатели, основани на частиците и омокряемостта, се постига стабилен процес на почистване, готов за бъдещите изисквания, както за пружинна тел, така и за пружини със сложна геометрия.

Проектиране, производство и консултиране – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати на Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Ултразвуковите апарати на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати, които се отличават с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher съответстват на изискванията за CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.