Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Учебное пособие для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатациятранспортно-технологи
.pdf
Удаление таких загрязнений с поверхности происходит двумя путями:
эмульсированием жидкой фазы (образованием эмульсий) и диспергированием
твердой фазы (образованием дисперсий).
Эмульгирование жидкой фазы загрязнений возможно в водных растворах
ПАВ. Их молекулы создают на поверхности капель масла прочные
адсорбционные слои. Гидрофобная часть молекулы связывается с маслом, а
гидрофильная ориентируется в сторону раствора (рис. 3.2).
Вещества, в данном случае ПАВ, адсорбирующиеся на поверхности
гидрофорбных частиц, называется эмульгаторами.
Диспергирование твердой фазы загрязнений происходит благодаря
адсорбции ПАВ на частицах загрязнений. Малое поверхностное натяжение
раствора позволяет ему проникать в мельчайшие трещины частиц загрязнения и
адсорбироваться на поверхности этих частиц. Адсорбированные молекулы ПАВ
создают расклинивающее давление на частицы, разрушая и измельчая их.
Стабилизация в растворе смытых загрязнений и предупреждение их
повторного осаждения на очищенную поверхность является важным этапом в
моющем процессе. Стабилизация загрязнений зависит от состава раствора и
технологических условий его применения (концентрация, температура,
загрязненность).
Рисунок 3.2 - Схема моющего процесса:
1 - капли воды; 2 - загрязнение; 3 - очищаемая поверхность; 4 - моющий раствор;
5 - гидрофильная часть молекулы ПАВ; 6 - гидрофобная часть молекулы ПАВ
(радиал); 7 - перешедшие в раствор частицы загрязнения; 8 - стабилизированные в растворе
частицы загрязнения; 9 - адсорбированные молекулы ПАВ на очищенной поверхности
31
Моющий процесс в соответствии с методикой, предложенной
Тельновым Н.Ф., можно представить состоящим из ряда последовательных
этапов. Поскольку почти все загрязнения гидрофобны, то вода, обладая большим
поверхностным натяжением, не смачивает загрязненные поверхности и
стягивается в отдельные капли (рис. 3.2.а). При растворении в воде моющего
средства поверхностное натяжение раствора резко уменьшается и раствор
смачивает загрязнение, проникая в его трещины и поры (рис. 3.2.б). При этом
снижается сцепляемость частиц загрязнения между собой и с поверхностью. При
механическом воздействии увлекаемые молекулами моющего средства грязевые
частицы переходят в раствор (рис. 3.2.в). Молекулы моющего средства
обволакивают загрязнения и отмытую поверхность, что препятствует
укреплению частиц и оседанию их на поверхность (рис. 3.2.г). В результате
частицы загрязнения во взвешенном состоянии стабилизируются в растворе и
удаляются вместе с ним. При очистке поверхности металлов большое значение
имеет пенообразование. В одних случаях пенообразование – это положительное
явление, например, при пароводоструйной или электролитической очистке,
когда слой пены предотвращает разбрызгивание моющего средства или создает
защитный слой, уменьшающий проникновение едких испарений в атмосферу. В
большинстве же случаев, пенообразование является отрицательным фактором,
т.е. ограничивает использование интенсивного перемешивания моющего
раствора. Поэтому в моечных струйных машинах нельзя применять моющие
средства с высоким уровнем пенообразования.
Важнейшим фактором, определяющим эффективность очистки, является
щелочность моющих растворов, определяемая способностью растворов
нейтрализовать кислые компоненты загрязнений, омылять масла, снижать
контактное натяжение растворов, жесткость воды и т.п.
3.1. Моющие средства и очистка сточных вод от загрязнений
Моющие средства, применяемые на авторемонтных предприятиях, могут
быть разделены на водно-щелочные растворы с добавками ПАВ, синтетические
моющие средства, растворители и растворяюще-эмульгирующие средства.
Основу водно-щелочных растворов составляют водные растворы
щелочных соединений NaOH (каустика), кальцинированной соды (Na
силикатов (силикат натрия Na2O· SiO
фосфатов (тринатрийфосфат Na
3PO4
и метасиликат натрия Na2SiO
2
и триполифосфат).
·9H
2
CO3),
2
O),
2
Вследствие того, что моющие растворы на основе щелочных соединений
могут оказывать корродирующее действие, в их состав вводятся ингибиторы
коррозий, защитные свойства которых состоят в образовании на поверхности
32
металла защитной пленки. В качестве ингибиторов коррозии наибольшее
распространение в практике ремонтного производства получили такие вещества
как жидкое стекло, представляющее водный раствор силиката натрия
концентрацией 40…60%, двух-ромовокислый калий, хромпик и др.
Составы водно-щелочных растворов для моечно-очистных операций
представляют собой различные композиции из следующих компонентов: едкий
натр, кальцинированная сода, жидкое стекло, хромпик, мыло и др. в зависимости
от назначения композиции содержат определенный набор компонентов
различной концентрации. Эти моющие растворы для выварки деталей нагревают
до 80…95ºС и детали выдерживают в них в течении 2…6 часов в зависимости от
степени и состава загрязнений. При струйной мойке продолжительность очистки
составляет 10…25 мин. Состав композиции моющего раствора также
обусловливается материалом детали. Применяются соответствующие растворы
как для стальных и чугунных деталей, так и для деталей из алюминиевых и
цветных сплавов.
Большое распространение в практике ремонтных предприятий в последнее
время получили синтетические моющие средства (СМС). Основу СМС
составляют ПАВ с добавлением щелочных соединений. Водные растворы СМС
по моющей способности значительно превосходят растворы едкого натра и
различных щелочных смесей (табл.3.1) Основные преимущества СМС перед
водно-щелочными растворами состоят в том, что они представляют заранее
приготовленную смесь в виде сыпучего, гигроскопического порошка, не
допускающего повреждения рук оператора. Они нетоксичны, негорючие,
пожаробезопасны и легкорастворимые в воде.
Растворители – это вещества органического происхождения, получили
распространение на ремонтных предприятиях благодаря своему основному
качеству – высокой растворяющей способности. Чем выше растворяющая
способность, тем быстрее очищается загрязненная поверхность и меньше расход
растворителя.
Наибольшее распространение при ремонте получили смешанные
растворители: дизельное топливо, керосин, бензин, ацетон, уайтспирит,
перхлорэтилен, трихлорэтилен.
Растворители применяют в основном для замачивания деталей с целью
растворения и размягчения трудноудаляемых углеродистых отложений.
Основным недостатком большинства растворителей является их
пожароопасность и токсичность.
Растворяюще-эмульгирующие вещества (РЭС) состоят из базового
растворителя, сорастворителя, ПАВ и небольшого количества воды. Для
ремонтных предприятий серийно выпускаются такие РЭС-ы, как АМ-15 и
33
РИТМ. АМ-15 приготовлено на основе ксилола как растворителя, ализаринового
Компоненты
Марки моющих средств
Лабомид-
МС-
Темп-100
101
203 6 8
15
16
Кальцинированная сода
50
50
40
38
44…42
40…42
40,5
Тринатрийфосфат
- - - - - - 20
Триполифосфат натрия
30
30
25
25
22
26
15
Метасиликат
16,5
10
29
29
28
28
20
Карбамид
- - - - - - 2,5
Синтанол ДС-10
3,5 8 6 - - - 1,5
Синтамид – 5
- - - 8 - - -
Алкилсульфаты
- 2 - - - - -
Оксифос-Б
- - - - 6…8 - -
Синтамид-510
- - - - -
4…6
-
Оксифос КД-6
- - - - - - 0,5
масла как сорастворителя и ПАВ марки ОС-20, а РИТМ – на основе
хлорированных углеводородов типа трихлорэтилена с добавками ПАВ марки
ДС-10 технология очистки деталей от загрязнений в РЭС-ах состоит в
следующем – при погружении деталей в РЭС достигается эффект очистки за счет
растворения, затем детали подвергаются воздействию технологической среды на
основе СМС, где происходит эмульгирование остатков РЭС и загрязнений и
переход их в раствор, что обеспечивает необходимое качество очистки.
Как правило, РЭС применяются при очистке деталей от углеродистых
отложений, прочно связанных с очищаемой поверхностью. Практика
показывает, что при очистке от углеродистых загрязнений РЭС в 5…15 раз
эффективнее растворов СМС.
Вследствие повышенной опасности при применении РЭС очистку ведут в
герметизированных машинах погружного типа с соблюдением особых мер
безопасности.
Таблица 3.1 - Состав технических моющих средств общего назначения, % массы
3.2. Методы очистки
Наибольшее распространение в практике ремонтных предприятий
получили механические и физические методы очистки. Механические методы
основаны на удалении загрязнений за счет приложения к ним нормальных и
тангенциальных сил воздействия. Механические методы подразделяются на
гидродинамические, пневмодинамические и методы, осуществляемые путем
воздействия твердых тел на очищаемую поверхность.
34
Гидродинамические методы осуществляются за счет таких приемов, как
обработка струей жидкости под различным давлением, перемещение объектов
очистки в объеме технологической жидкости, обработка направленными
потоками жидкости и электрогидравлическим ударом. На авторемонтных
заводах широкое распространение получили многокамерные моечные машины
различных типов. Однако, струйные моечные машины обладают рядом
недостатков:
а) нагретая моечная жидкость, выходя из сопел моечного устройства,
быстро теряет тепло и охлаждается;
б) воздействию струи нагретой жидкости подвергается только часть
поверхностей деталей, а остальные поверхности омываются произвольно
стекающей жидкостью, потерявшей тепло, поэтому масляные и жировые
отложения разрушаются медленно, что влияет на качество мойки и
производительность процесса.
С целью устранения отмеченных недостатков применяют машины, в
которых совмещаются операции окунания деталей в раствор и смывания с их
поверхности размягченных жировых пленок и загрязнений струей воды.
Механические методы очистки, осуществляемые за счет воздействия
твердых тел на очищаемую поверхность, в свою очередь разделяются на методы,
основанные на своеобразном резании загрязнений твердым инструментом (при
этом реализуются схемы механообработки: точение, фрезерование, строгание,
шлифование и др.), а также методы, основанные на ударном воздействии
твердых тел на объекты очистки. Ко второй группе методов может быть отнесена
очистка в пневмо и гидроструйных установках, где в качестве рабочего
инструмента используется песок, дробь, косточковая крошка, аморфное стекло,
стеклянные шарики и др. Суть этих методов заключается в использовании струи
воздуха или жидкости в качестве энергоносителя рабочего инструментаабразива.
Примером таких методов обработки может служить очистка косточковой
крошкой. Метод получил свое название в связи с использованием в качестве
абразива мелкораздробленной скорлупы ягодных косточек (слив, абрикосов и
др.). Подаваемая сжатым воздухом под давлением 0,3…0,5 МПа косточковая
крошка с большой скоростью выбрасывается из сопла и, ударяясь о поверхность
детали, удаляет находящееся на ней загрязнение.
35
Рисунок 3.3 - Установка для очистки деталей косточковой крошкой:
1 - бункер; 2 - смеситель; 3 - клапан; 4 – шланг подачи крошки; 5 - стол; 6 - рабочая камера;
7 - краны подачи сжатого воздуха. 8 - циклон: 9 – вентилятор
Косточковая крошка безвредна для организма и, обладая меньшей
твердостью, чем, например, песок, совершенно не царапает поверхность
очищаемых деталей, в том числе деталей из алюминиевых сплавов.
При очистке деталей косточковая крошка из бункера 1 (рис.3.3) поступает
в смеситель 2 и с воздухом выбрасывается из шланга 4 на поверхность
очищаемых деталей, которые размещаются на поворотном столе 5.
Образующаяся в процессе очистки пыль и удаленные частицы загрязнений
отсасываются вытяжным вентилятором 9 через циклон 8, а косточковая крошка
проваливается через решетку в бункер для повторного использования. В
соответствии с техническими условиями размер частиц крошки должен быть
2…4 мм.
К механическим способам очистки, основанным на ударном воздействии
твердых тел, относится очистка в галтовочных барабанах и виброабразивных
установках.
Очистка в галтовочных барабанах заключается в том, что объекты
очистки вместе с абразивными частицами (фарфоровая крошка, остатки
абразивных кругов и т.п.) загружаются во вращающийся барабан. От
загрязнений детали очищаются благодаря взаимному трению их между собой и
абразивным наполнителем. Как правило, наряду с абразивными частицами в
барабаны подают водно-щелочные растворы или органические растворители.
Обычно барабаны погружают в ванны с соответствующими моющими
реагентами, которые проникают во внутреннюю полость барабана через его
перфорированную поверхность. В барабанах очищают, как правило, мелкие
детали, которые вместе с абразивным наполнителем занимают 70…80% объема
барабана. Зернистость абразива выбирают в зависимости от состояния
36
очищаемых деталей, размеры частиц выбирают из условий исключения
закупорки отверстий и полостей деталей абразивом.
Очистка деталей в виброабразивных установках по физическому
смыслу близка к очистке в галтоновочных барабанах, так как в обоих процессах
используют относительное движение деталей в моющей среде с абразивным
наполнителем.
При этом используются установка, схема которой показана на рис. 3.4.
Рисунок 3.4 - Схема установки для виброабразивной очистки деталей
Она состоит из виброплатформы 5, на которой установлен V-образный
контейнер 2 со скругленной передней стенкой, что позволяет исключить зону
застоя загрузки в контейнере в процессе очистки деталей. Виброплатформа через
витые пружины 3 опирается на массивное основание 7. К нижней стороне
виброплатформы жестко прикреплен дебалансный вибратор 4, привод которого
осуществляется от электродвигателя переменного тока 8 мощностью 1,7 квт при
2840 об/мин через клиноременную передачу 9 и гибкий вал 6. установка закрыта
защитным кожухом 1.
Сущность способа заключается в том, что очищаемые детали (клапаны,
клапанные пружины, коромысла, всасывающие и выхлопные коллекторы и др.)
и моющая среда (например, для очистки клапанов используется моющий раствор
МС-5 и отходы уралитовых шаров грануляцией до 30 мм) помещаются в
контейнер, которому сообщаются направленные гармонические колебания
заданной амплитуды (1,5 - 2,5 мм) и частоты (2500 - 2700 кол/мин). Под
действием вибрации, загруженные в контейнер детали, перемещаются в
определенном направлении и, благодаря взаимному трению соприкасающихся
поверхностей происходит их очистка от загрязнений. Контейнер загружается на
0,8 объема с соотношением уралита и очищаемых деталей 1:1 по объему.
В процессе очистки в контейнер по шлангам через два верхних отверстия
подается моющий раствор, который сливается через два нижних отверстия
(показано стрелками). Раствор подается насосом ПА-22 из бака емкостью 70 л.
37
Подогрев раствора в баке осуществляется электрическими нагревателями до
температуры 70…80˚С.
Виброабразивная очистка имеет ряд преимуществ по сравнению с
очисткой деталей во вращающихся барабанах. К ним, в первую очередь, следует
отнести более высокую производительность, отсутствие механических
повреждений и возможность очистки внутренних полостей деталей.
Физико-химические методы очистки основаны на удалении или
преобразовании загрязнений за счет молекулярных превращений, растворения,
образования суспензий и эмульсий, затрат тепловой энергии, радиационного
облучения и других физико-химических процессов.
Одним из перспективных методов физико-химической очистки является
ультразвуковой, заключающихся в воздействии на моющую жидкость
колебаний ультразвукового диапазона частот (от него и название).
Ультразвуковая очистка – сложный физико-химический процесс, основанный на
использовании ряда эффектов, возникающих в жидкой среде. Первичными
эффектами принято считать эффекты механической природы – кавитацию,
переменное звуковое давление, радиационное давление, акустические потоки.
Первичные эффекты вызывают ряд вторичных: нагрев, диспергирование,
коагуляцию, окисление, ускорение химических реакций и ряд других.
Наибольшее влияние на процесс очистки оказывают кавитация, акустические
течения, химическая активность технологической среды.
В практике машиностроительных и ремонтных предприятий нашли
применение (рис. 3.5) установки со стержневыми колебательными системами
(рис. 3.5.а), установки типа УЗВ с источником ультразвуковых колебаний в виде
согласующих изгибно-колеблющихся пластин (рис. 3.5.б) и установки,
использующие в качестве источника ультразвука цилиндрические (кольцевые)
колебательные системы типа ЦМС-8 и ЦМС-18.
Рисунок 3.5 - Схемы ультразвуковых установок:
1 - источник ультразвуковых колебаний; 2 - излучатель; 3 - кассета с деталями;
4 - ванна; 5 - технологическая жидкость
38
Несмотря на видимые достоинства и преимущества перед другими
способами очистки, ультразвуковой метод пока нашел ограниченное
применение на ремонтных предприятиях. Однако он с успехом применяется при
очистке деталей топливной и гидравлической аппаратуры.
3.3. Удаление накипи и нагара
Удаление накипи из деталей двигателя – один из сложных
технологических процессов, применяемых на АРП. Чаще всего для этих целей
применяют водные растворы соляной кислоты или контакт Петрова. В случае
использования соляной кислоты необходимо в раствор вводить ингибиторы
коррозии. При этом очистка производится двумя методами: прокачкой
(циркуляцией) и погружением.
Метод погружения более простой и заключается в следующем. Детали,
подлежащие очистке, погружаются в специальную ванну с нагретым до
40…60˚С раствором 10…15%-ной соляной кислоты и выдерживают в течении
20…30 минут. Затем детали ополаскивают проточной водой и погружают в
щелочную ванну (10 г/л кальцинированной соды и 3,5 г/л нитрида натрия), для
нейтрализации остатков кислоты и пассивации поверхности. Температура
щелочного раствора 60…70˚С, время обработки 5…7 минут.
Для ускорения процессов удаления накипи из рубашек охлаждения
используют прокачку (циркуляцию). Очистка производится в две стадии:
промывка кислотным раствором и ополаскивание (нейтрализация) щелочным
пассивирующим раствором. Однако для циркуляционных способов очистки
требуется более сложное оборудование, выполненное из кислотостойких
материалов. Так, для удаления накипи из блоков цилиндров 15%-м раствором
соляной кислоты используют установки, оборудованные винипластовой ванной,
фарфоровым насосом типа УКН, полистироловыми трубопроводами и
штуцерами из органического стекла.
При этом накипь удаляется в течение 3…10 мин при давлении в
магистрали 0,1 МПа.
Накипь с поверхности алюминиевых деталей рекомендуется удалять
водным раствором фосфорной кислоты (100 г/л) и хлорового ангидрида (50 г/л)
при 60…70˚С.
Эффективным способом удаления нагара и накипи с поверхности деталей
является технологический процесс их очистки в расплаве солей и щелочи,
разработанный ГОСНИТИ. По производительности и качеству очистки
указанный процесс превосходит все известные в настоящее время.
39
В разработанной ГОСНИТИ установке модели ОМ-4265 (рис. 3.6) детали
последовательно обрабатывают в расплаве солей и щелочи, подвергают
промежуточной промывке, травлению в кислотном растворе и окончательно
промывают горячей водой.
Рисунок 3.6 - Схема установки ОМ-4265 для удаления нагара и накипи:
1 - ванна для горячей воды; 2 - ванна для кислотного раствора; 3 – ванна для проточной
воды; 4 - соляная ванна; 5 - отсос воздуха; 6 - монорельс с тельфером; 7 - подвеска;
8 - корзина для деталей; 9 - кожух установки
Состав соляной ванны установки: 65% едкого натра, 5% хлористого
натрия, 30% азотнокислого натрия. Диапазон рабочих температур 380-420˚С.
Перед погружением в ванну детали просушивают, выдерживая 2-3 мин над
поверхностью расплава, чтобы исключить его расплескивание.
Продолжительность выдержки деталей в расплаве составляет 5-15 мин в
зависимости от их загрязненности и рабочей температуры ванны.
Извлеченные из соляной ванны детали выдерживают над ней 2-3 мин,
чтобы дать стечь расплаву, а затем промывают. Окончательно удаляют окислы с
поверхности деталей в кислотном растворе.
При очистке деталей из чугуна и стали для нейтрализации щелочи и
осветления поверхности используют 50%-й раствор ингибиторной кислоты (ТУ
МХП 2345-50). Окончательную промывку производят в воде, в которую
добавляют 3-5 г/л кальцинированной соды и 1,5-2 г/л тринатрийфосфата.
Травление деталей из черных металлов и алюминиевых сплавов
производят в растворе с добавками 85 г/л фосфорной кислоты (ГОСТ 10678-63)
и 125 г/л и хромового ангидрида (ГОСТ 2548-69). Окончательно промывают
детали в горячей воде при температуре 80-90˚С.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]