La propreté des composants est un critère de qualité dans l'industrie automobile. Les exigences deviennent de plus en plus strictes avec chaque génération de véhicule – avec une pression croissante sur les coûts. Ainsi, pour l'industrie automobile et ses fournisseurs, il devient de plus en plus important d'exploiter le potentiel d'optimisation dans le domaine du nettoyage des pièces.
L'accent mondial est mis sur la réduction des émissions de CO2 et de la consommation de carburant, ainsi que sur l'augmentation de la sécurité et du confort au sein de l'industrie de la construction automobile. Les moteurs de taille réduite sont en demande qui fonctionnent plus efficacement avec une puissance de sortie élevée, tout comme les composants capables de résister à des charges extrêmes et qui se distinguent par des tolérances serrées.
Cependant, cela n'est possible qu'avec des composants de haute précision - et cela est associé à une sensibilité accrue à la contamination. Si elles se retrouvent au mauvais endroit, même les particules d'une taille inférieure à 500, 200 ou même seulement 100 µm peuvent causer des dommages et des pannes sur le terrain.
C'est pourquoi, entre-temps, l'industrie automobile a commencé à définir des distributions granulométriques pour certaines pièces dans des modules fonctionnels tels que le groupe motopropulseur, la direction et les freins, par exemple pas plus plus de 1 000 particules entre 100 et 200 µm, 500 particules entre 200 et 400 µm, etc. Afin de répondre et de documenter ces exigences, des investissements importants dans la technologie de nettoyage des pièces industrielles sont nécessaires dans certains cas.
Par exemple, sur la base de calculs, les dépenses requises pour une technologie de nettoyage qui répond à une exigence spécifiée de « aucune particule supérieure à 1 000 µm » sont deux à trois fois plus élevées que pour les systèmes en dont les pièces nettoyées sont contaminées par des particules plus grosses.
La question du potentiel d'optimisation économique dans le processus de nettoyage des pièces est poursuivie malgré, ou peut-être précisément en raison des importantes sommes d'investissement impliquées dans certains cas. Une approche est la conception des composants, car la géométrie de la pièce et les différentes étapes du processus de fabrication, par exemple le tournage, le fraisage et l'assemblage, ainsi que la nettoyabilité, sont déterminées lors de la phase de conception. Ce dernier ne joue généralement aucun rôle, ce dont on se venge au cours du processus de production ultérieur :les pièces ont des coins, des bords ou des trous de perçage dont les particules et les résidus de traitement ne peuvent être éliminés qu'avec un effort considérable, voire pas du tout.
En raison du fait que de la matière est retirée au cours des processus d'usinage de formation de copeaux, la contamination ne peut jamais être entièrement évitée. La qualité des lubrifiants de refroidissement et des fluides d'usinage influence la quantité de copeaux, de bavures et de particules sur les pièces. Une purification/filtration appropriée empêche la contamination précédemment lavée d'être à nouveau renvoyée dans le composant.
Une étape spéciale de rinçage avec l'outil dans le centre d'usinage - peut-être même avec un fluide plus finement purifié provenant d'un réservoir séparé - peut également contribuer à réduire le nombre de copeaux. A première vue, cela représente une dépense supplémentaire. Mais il s'amortit plus tard dans le processus de fabrication grâce à des temps de nettoyage plus courts et/ou à une durée de vie du bain plus longue, ainsi qu'à une meilleure qualité des composants. Et les résidus qui sont éliminés après l'usinage au moyen d'un pré-nettoyage mécanique basé sur la vibration, l'agitation, la rotation ou le sablage sous vide des surfaces de la pièce n'imposent aucune charge inutile sur l'agent de nettoyage.
Dans le cas des processus d'usinage en plusieurs étapes dans les applications de formage et d'usinage des métaux, les étapes de nettoyage intermédiaires empêchent l'accumulation de contamination, ainsi que tout mélange ou séchage des fluides sur le pièces.
Les systèmes de nettoyage modernes sont capables de répondre même aux exigences les plus élevées en matière de propreté des composants - en supposant que le processus de nettoyage a été parfaitement adapté à la contamination à éliminer, à la géométrie de la pièce, au matériau utilisé et le cahier des charges de propreté à respecter.
La valeur limite "inférieure à 1 000 µm" pour les composants des moteurs et des boîtes de vitesses ne peut être respectée qu'avec un processus de nettoyage défini spécifiquement pour la pièce concernée. L'état actuel de la technique utilise à cette fin une procédure en plusieurs étapes. Les pièces sont donc généralement soumises à un nettoyage mécanique lors de la première étape, qui élimine une partie du fluide d'usinage adhérant.
La deuxième étape consiste en une inondation par immersion :de l'eau est injectée dans la chambre de nettoyage sous la surface du bain à une pression de 10 à 15 bars. L'effet de tourbillon qui en résulte élimine les copeaux et la contamination des espaces creux tels que les trous borgnes filetés. Les systèmes à jet d'eau qui visent les ouvertures du composant et les lances qui avancent dans les trous permettent d'optimiser les résultats en peu de temps. Ceci s'applique également au nettoyage à haute pression ou à l'ébavurage ultérieur. Le rinçage est suivi d'un processus de séchage.
De nombreuses variantes de moteurs et de boîtes de vitesses, ainsi que des cycles de vie des produits de plus en plus courts, nécessitent une grande flexibilité, même pour le nettoyage de pièces individuelles. Ceci est accompli par des solutions de nettoyage automatisées avec des robots, qui sont intégrés dans la ligne de production. Grâce aux options prévues pour une reprogrammation aisée, ceux-ci assurent des niveaux de flexibilité comparables à ceux offerts par les centres d'usinage.
Un grand nombre de pièces de véhicules sont nettoyées dans des processus par lots sous forme d'articles positionnés individuellement ou de marchandises en vrac. Des systèmes à une ou plusieurs chambres pouvant être intégrés dans la ligne de production sont également disponibles pour ces tâches de nettoyage. Une conception modulaire avec diverses options d'interconnexion assure l'adaptabilité aux exigences spécifiques, ainsi que l'évolutivité en fonction des besoins réels.
En plus de la technologie de processus utilisée et du fluide, le conteneur a également une grande influence sur les résultats et l'efficacité économique du processus de nettoyage. Deux questions principales se posent à cet égard :les pièces du conteneur sont-elles facilement accessibles de tous les côtés pour le fluide et le mécanisme de lavage ? Est-il possible de positionner la pièce dans le conteneur de manière à ce que les zones critiques puissent être traitées de manière ciblée ?
Une exigence supplémentaire pour des processus de nettoyage efficaces est l'élimination de la contamination détachée du bain de nettoyage afin qu'elle ne se redépose pas sur les pièces. Afin d'assurer une élimination continue des particules, un mouvement doux mais constant du bain est nécessaire d'une part, et une filtration efficace adaptée à la taille réelle des particules est nécessaire d'autre part.
Les procédés de nettoyage chimique par voie humide avec des milieux aqueux ou des solvants sont généralement utilisés dans l'industrie automobile. Les milieux aqueux, disponibles sous forme de nettoyants alcalins, neutres et acides, sont utilisés de préférence lorsqu'il s'agit de nettoyer de très grands volumes de pièces et/ou lorsqu'un nettoyage fin et un micro-nettoyage sont nécessaires.
Leur efficacité de nettoyage est basée sur un adjuvant et des tensioactifs organiques ou inorganiques. Ces derniers sont capables de se "pousser" entre la contamination et le matériau à nettoyer, et de déloger la contamination non polaire telle que l'huile et la graisse, ainsi que la contamination polaire (par exemple les émulsions, les sels et les particules). Une surveillance continue du bain et le remplacement du bain à intervalles réguliers sont nécessaires pour obtenir de bons résultats constants.
Des milieux aqueux sont également utilisés pour rincer les huiles de traitement des pièces de carrosserie avant la phosphatation au zinc. L'industrie propose des produits spécialement développés afin de réduire les dépenses d'entretien des bains, ce qui est souvent réalisé au moyen de l'ultrafiltration. Grâce à l'utilisation de tensioactifs désémulsifiants, ils permettent la précipitation des huiles introduites dans le processus, ce qui facilite leur élimination des bains de nettoyage.
Matched cleaning media are also available for the new, more environmentally compatible alternatives to zinc phosphating. They assure that not only oils on the components are removed:they reliably remove oxides as well.
Chlorinated hydrocarbons (CHCs), the traditional degreasers, assure especially effective degreasing and drying of metals – even for components with complex geometries. Particles which cannot be dissolved by the solvent, for example chips, are removed along with the oil because they are no longer able to adhere to the surface. Perchlorethylene (per) has proven its worth for cleaning safety relevant workpieces, for example parts used in air bags, brake systems and power steering systems.
Due to its chemical-physical characteristics, it’s also frequently the solvent of choice when parts need to be cleaned which have been joined by means of soldering or welding, such as components in cooling and air-conditioning systems, as well as electrical plug contacts.
Non-halogenated hydrocarbons (HCs) provide good dissolving performance for animal, vegetable and mineral oils and grease, and demonstrate outstanding materials compatibility. Polar contaminations like salts from emulsions cannot be removed with non-polar hydrocarbons.
Due to cleanliness requirements which vary greatly for a single workpiece in some cases, targeted cleaning of specific component surfaces such as sealing, joining, bonding and laser welding surfaces may be advantageous. In these cases, conventional cleaning with aqueous media or solvents, after which the entire component demonstrates the same high degree of cleanliness as specified for the functional surface, is often associated with very high costs. In the face of increasing cost pressure within the manufacturing processes used by suppliers to the automotive industry, functional surface cleaning, for example by means of CO2 snow jet, laser or plasma processes, provides a viable approach to saving both time and money.
A further advantage offered by functional surface cleaning integrated into the production process is the fact that the cleaned surface is made available just-in-time, thus eliminating any need to implement measures targeted at maintaining cleanliness after cleaning and during transport.
As soon as the parts leave the cleaning system, there’s a danger of recontamination. In order to prevent contamination with particles from the environment in the case of functionally critical components, it may be necessary to inspect, package and store them in a so-called clean zone, and to provide personnel who work there with appropriate clothing and gloves.
In the automotive industry, functionally critical cleaned components are transported and stored in appropriate packaging. These frequently consist of so-called VCI foils, which at the same time offer corrosion protection. Part-specific, deep-drawn sheet materials are also used which, like the small load carriers usually used for small parts (these are additionally lined with foil), have to be cleaned at regular intervals.
Infobox
How much time and cost optimising potential is provided by parts cleaning in the automotive industry? With which processes can various components be cleaned both reliably and economically? Answers to these and other questions covering all aspects of parts cleaning in the motor vehicle industry are provided at parts2clean. The leading international trade fair for industrial parts and surface cleaning will take place at the Stuttgart Exhibition Centre (Germany) from the 23rd through the 25th of October, 2012.
The exhibition portfolio encompasses systems, processes and process media for degreasing, cleaning, deburring and pretreatment of parts, parts baskets and workpiece carriers, handling and process automation, cleanroom technology, quality assurance, test methods and analysis procedures, media treatment and disposal, job-shop cleaning, corrosion protection, preservation, packaging, research and technical literature.
Captions
Photo:LPW_Foto 1
Modular cleaning systems, which allow for adaptation in accordance with actual needs and integration into the production line, offer flexibility. Parts from diesel injection systems advance from the cleaning chamber to vacuum drying.
Image source:LPW Reinigungssysteme
Photo:PERO Reinraum
This system has been adapted such that cleaned parts are transported directly into a cleanroom by means of a sealed roller conveyor.
Image source:PERO
Photo:SAFECHEM cooler
When cleaning safety relevant components or workpieces which are joined by means of soldering or welding such as cooler system parts, economically optimised results can be obtained with perchlorethylene.
Image source:SAFECHEM
Photo:Metallform_WT-flex
Assuring that the parts in the container are readily accessible on all sides for the medium and the washing mechanism, and that targeted treatment of critical areas is possible, are essential factors for an optimised batch process.
Image source:Metallform Wächter
Photo:acp CO2_selektiv
n the face of increasing cost pressure within the manufacturing processes used by suppliers to the automotive industry, functional surface cleaning, for example by means of the CO2 snow jet process, provides a viable approach to saving both time and money.
Image source:acp
Photo:Gläser_Sauberkeitskontrolle
Cleaning in the automotive industry frequently involves more than just achieving the specified cleanliness requirements – inspection and documentation are required as well.
Image source:Gläser
Photo:Bantleon
VCI materials, which consist of powders, granules, liquids, impregnated foils, foams or paper, create a gas phase inside the closed package which protects against corrosion.
Image source:Hermann Bantleon
