7 Очистка деталей (очистные технологические среды; очистное оборудование и его характеристика)

Применяют жидкие технологические среды на основе органических растворителей и технических моющих средств. Однако эти средства не могут с необходимой производительностью очистить детали от загрязнений всех видов, поэтому используют и другие средства.

Органические растворители обладают незначительным поверхностным натяжением, они способны растворять загрязнения с образованием однофазных растворов переменного состава. Полученные растворы содержат не менее двух компонентов. К этим очистным средам предъявляют следующие требования: высокая растворяющая способность, нетоксичность, пожаробезопасность и нейтральность по отношению к материалу очищаемой поверхности. Кроме того, растворители должны подвергаться регенерации. Важные характеристики растворителей: летучесть, температура кипения и вспышки. Углеводородные растворители принадлежат к слабополярным гидрофобным веществам, их применяют для растворения неполярных и слабополярных загрязнений: масел, жиров, простых эфиров и битумов. По составу органические растворители делятся на две группы: нехлорированные углеводороды и хлорированные углеводороды.

Первую группу образуют алифатические углеводороды, полученные из нефти (керосин, уайт-спирит, бензин), ароматические углеводороды, получаемые из каменноугольной смолы (бензол, толуол, ксилол), неароматические кольцевые углеводороды (скипидар), спирты (метиловый, этиловый, изопропиленовый), кетоны (ацетон, циклогексанон) и эфиры (этилацетат, бутилацетат). Все они токсичны и пожароопасны.

Во вторую группу входят хлорированные углеводороды. Почти все они негорючи, но токсичны. При взаимодействии с водой, светом и теплом нестабилизированные хлорированные растворители разлагаются, а продукты разложения (соляная кислота, хлор, фосген) вызывают коррозию металлов. Хлорированные углеводороды работают при комнатной температуре. Хлорированные углеводороды обеспечивают высокое качество очистки деталей, но требуют больших затрат на обеспечение безопасных условий труда, исключающих контакт растворителя и продуктов его превращений с организмом оператора. Наибольшее применение при очистке деталей получил четыреххлористый углерод. Замена растворов на слаботоксичные типа хлористого метилена обычно приводит к недопустимому снижению качества очистки.

Растворяюще-эмульгирующие средства. При накоплении предельной массы загрязнений в органических растворителях процесс очистки прекращается. Этот недостаток частично устраняется применениемрастворяюще-эмульгирующих средств (РЭС). РЭС состоят из базового и дополнительного растворителей. ПАВ и не-большой добавки воды. Базовым растворителем служат ксилол, уайт-спирит или хлорированные углеводороды. Дополнительный растворитель обеспечивает однородность и стабильность раствора с эмульгированным (диспергированным) загрязнением. В качестве дополнительного растворителя применяют ализариновое масло, канифоль и трикрезол. Детали после извлечения из РЭС помещают в воду или раствор ПАВ, где происходит эмульгирование загрязнений. РЭС применяют при очистке деталей от асфальтосмолистых отложений при температуре 20–50 °С.

Очистные среды на основе растворов щелочных веществ и ПАВ.

Создание технических моющих средств (ТМС) на основе щелочных веществ и ПАВ – одно из важнейших достижений в области очистки техники.

Щелочные компоненты в ТМС изменяют химический состав загрязнений и повышают активность ПАВ. Щелочную реакцию раствору придают как щёлочи, так и щелочные соли. Щелочная реакция раствора щелочей объясняется их диссоциацией, а раствора щелочных солей –пиролизом.

Из щелочей применяют едкий натр, а в качестве щелочных солей –кальцинированную соду, силикаты (метасиликат натрия, жидкое стекло) и фосфаты (тринатрийфосфат, триполифосфат). Степень гидролиза солей возрастает с понижением их концентрации и повышением температуры раствора. Щелочные вещества умягчают воду, нейтрализуют свободные жирные кислоты, омыляют загрязнения и поддерживают необходимую концентрацию водородных ионов (показатель рН).

Для приготовления ТМС применяют синтетические иогенные или неиогенные ПАВ. Первые в водных растворах диссоциируют на ионы, вторые ионов не образуют. К первой группе ПАВ относят: алкилсульфаты первичные и вторичные; алкансульфонаты; сульфонаты карбоновых кислот, их амидов и эфиров; алкиларисульфонаты; алкилфосфаты. К неиогенным ПАВ относят оксиэтилированные алкилфенолы, оксиэтилированные высшие жирные спирты и алканоламиды. Неиогенные ПАВ сохраняют моющую способность в жёсткой воде и в других средах с различными значениями рН.

Большинство ТМС состоит из смесей щелочных неорганических веществ – кальцинированной соды, силиката натрия, простых и полимерных солей фосфорной кислоты с небольшими добавками ПАВ. К таким порошкообразным ТМС относят лабомид, МС, МЛ, викол, темп и другие. ТМС лабомид, МС, МЛ и темп практически взаимозаменяемы при очистке деталей.

Очистка растворов. Для продления срока службы раствора и экономии ТМС необходима его очистка от частиц загрязнений. Применяют процеживание, отстаивание, коагуляцию, флотацию и фильтрование.

Процеживание применяют на первой стадии очистки растворов с целью отделения крупных твёрдых и волокнистых загрязнений. Процеживание ведут через решётки и сетчатые корзины.

Отстаивание применяют как пассивный способ очистки растворов в струйных и погружных машинах. Однако, при этом способе затруднено удаление осевших минеральных взвесей и всплывших нефтепродуктов.

Коагуляция представляет собой укрупнение частиц загрязнений и их выпадение из коллоидного раствора в виде хлопьевидного осадка. Лучшими коагуляторами являются железный купорос и гашёная известь.

Флотация основана на прилипании частиц загрязнений к воздушным пузырькам, образовании пены и удалении её. Качество и время очистки зависят от исходной концентрации нефтепродуктов и взвесей, а также дисперсности пузырьков воздуха. Однако, вместе с загрязнениями удаляются и ПАВ.

Центробежное фильтрование ведут в гидроциклонах или центрифугах. Для осаждения твёрдых включений применяют напорные гидроциклоны, а для удаления всплывших жидких загрязнений – открытые безнапорные.

Способ ультрафильтрации получил распространение для отделения эмульсий. Раствор при этом фильтруют через полунепроницаемые мембраны под давлением, превышающем осмотическое. Мембрана в таком случае пропускает молекулы растворителя, задерживая растворённое вещество.

Твёрдые очистные среды, расплавы, кислоты и щелочи. Прочные неомыляемые загрязнения удаляют с поверхности детали путём их механического дробления потоком твёрдых частиц (косточковой крошки фруктовых растений, стеклянными шариками диаметром 0,3–0,8 мм,частицами полиэтилена или полиамида, корундом, чугунной или стальной дробью, кварцевым песком). Среда переноса этих частиц – сжатый воздух, вода, растворы ТМС.

Расплав щелочей и солей состоит из едкого натра NaOH. азотнокислого натрия NaNO₃, и хлористого натрия NaCl. Он очищает поверхности деталей практически от всех видов загрязнений.

Растворы кислот или щелочей. Серную и соляную кислоты используют для травления, очистки от продуктов коррозии, накипи, лакокрасочных покрытий и асфальтосмолистых отложений. Применяют также уксусную, щавелевую, олеиновую, лимонную и нафтеновую кислоты. Коррозионная активность кислот уменьшается при введении в очистной раствор ингибирующих добавок.

Очистное оборудование и его характеристика

Наибольший объём общей очистки деталей выполняют в струйных или погружных машинах проходного или тупикового типа, заправленных жидкими технологическими средами.

Имеется ряд машин, специализированных по очистке деталей от прочных загрязнений различных видов.

Детали топливной арматуры очищают в установках УЗВ-15М, УЗВ-16М, УЗВ-17М и УЗВ-18М с ультразвуковыми колебаниями очищающей среды. Установки включают ванну и ультразвуковой генератор.

Остатки лакокрасочных покрытий снимают с деталей из чёрных металлов в роторных погружных машинах, заправленных 1,5–3,0%-ным раствором каустической соды. Этот способ очистки деталей требует последующего их ополаскивания в растворе ТМС.

Гильзы цилиндров производительно очищают от накипи в 15%-ном растворе соляной кислоты, подогретом до температуры 60°С. Процесс протекает при включённой вентиляции. Для изготовления ванн применяют дорогие кислотостойкие материалы. Несмотря на простоту процесса, следует учитывать, что он требует больших затрат на обеспечение безопасных условий труда. Необходима нейтрализация раствора как оставшегося на поверхностях очищаемых деталей, так и находящегося в виде паров в вентиляционных каналах.

Очистка деталей из алюминиевого сплава от углеводородных отложений эффективна в расплаве щелочей и солей в четырёхсекционных машинах. Непосредственно отделение загрязнений протекает в первой секции с расплавом едкого натра NaOH (65%), азотнокислого натрия NaNO3(30%) и хлористого натрия NaCl (5%), нагретого до температуры 300°С. В остальных секциях ведут нейтрализацию, осветление и промывку поверхностей деталей. Очистка деталей из чёрных металлов допускает повышение температуры расплава до 400–420°С. По этой технологии, например, очищают коленчатые валы с прочными загрязнениями во внутренних полостях в шатунных шейках.

Широко применяют очистку деталей из алюминиевого сплава от прочных загрязнений потоком косточковой крошки, зернами полиэтилена или полиамида в струе сжатого воздуха.

Гильзы, головки и блоки цилиндров, впускные трубы и другие детали очищают о т нагара косточковой

крошкой. Однако, эта очистка сопряжена с большими трудозатратами на непрерывное относительное перемещение очищаемого изделия и эжекционного пистолета. Кроме того, для установки оборудования требуется яма в полу. Большой расход сжатого воздуха для создания разрежения в эжекционном пистолете сопряжён с большими эксплуатационными расходами.

В производство внедрена очистка деталей стеклянными шарикамидиаметром 0,3–0,8 мм. Этот вид очистки по сравнению с очисткой деталей косточковой крошкой более производительный, здесь меньшая стоимость очистного агента, машина имеет меньшие габариты, а процесс легче механизируется. Материал шариков, по сравнению с другими искусственными материалами, характеризуется наибольшим значением коэффициента восстановления при ударе (15/16).

Для очистки крепежных деталей эффективны технологические машины, в которых дробление загрязнений происходит при соударении деталей во время их перекатывания друг через друга в барабане. Разновидностью таких машин является средство со шнековым барабаном и автоматической выгрузкой метизов. Процесс очистки в нём протекает при непрерывном перекатывании и осевом перемещении деталей в очистном растворе за счёт вращения барабана.