Niezależnie od rodzaju środowiska, w którym prowadzona jest produkcja, i niezależenie od branży produkcyjnej urządzenia przemysłowe i produkowane elementy muszą być czyszczone – poczynając od precyzyjnych przyrządów lotniczych i elementów do statków kosmicznych przez gaźniki aż po sprzęt do produkcji farmaceutyków. Istnieją przy tym zróżnicowane stopnie czystości i metody czyszczenia.
We współczesnych zakładach przemysłowych powszechnie realizowane są procesy bardzo dokładnego skrawania, obróbki i wykańczania powierzchni oraz elementy produkcji precyzyjnej. W rezultacie dopuszczalne tolerancje wykonania, czyli dopuszczalne odchyłki w rozmiarach fizycznych lub innych parametrach technicznych wytwarzanych produktów są znacznie węższe niż kiedykolwiek wcześniej. Jakiekolwiek zanieczyszczenia lub drobiny pozostawione na częściach po ich obróbce z pewnością spowodują problemy i stąd konieczność ich usunięcia.
Ma to szczególne znaczenie, gdy dotyczy przedmiotów i produktów, które będą mieć kontakt z ludzkim organizmem, np. tabletek opuszczających maszyny formujące, medycznych przyrządów diagnostycznych czy narzędzi chirurgicznych. Wówczas konieczne jest usunięcie wszelkich zabrudzeń, okruchów i zanieczyszczeń ściernych, a także pleśni i substancji toksycznych, które mogłyby zaszkodzić zdrowiu człowieka.
Dodatkowo, jeśli części muszą zostać poddane powlekaniu galwanizacyjnemu lub malarskiemu, muszą być wyjątkowo czyste, aby powłoka ochronna mogła dokładnie przywrzeć. Wykończone części, na których pozostał płyn obróbkowy, na ogół nie powinny trafiać do użytkowników końcowych.
Sprzęt produkcyjny, który nie został należycie wyczyszczony w trakcie procesu produkcji lub po jego zakończeniu, może działać zawodnie i pogorszyć jakość części, które wytwarza. Z powodu braku przemysłowego czyszczenia utrzymującego sprzęt produkcyjny w stanie wolnym od pyłu i brudu jego części zużywają się szybciej, częściej dochodzi do awarii, a efektywność produkcji maleje.
Gdy części są brudne, pogarsza się przepływ płynów, środków smarnych, ciepła i powietrza. Większe tarcie oznacza silniejsze nagrzewanie, co może prowadzić do awarii.
W przypadku sprzętu poddawanego rutynowej konserwacji gruntowniejsze czyszczenie pozwala wydłużyć czas między planowymi zabiegami konserwacyjnymi, dzięki czemu maszyny mogą pracować dłużej i nie dochodzi do nieplanowych przestojów. Jeśli maszyna lub jej część nie będzie dostatecznie czyszczona podczas rutynowej konserwacji, będzie musiała być czyszczona częściej, a więc czas między planowymi zabiegami ulegnie skróceniu.
Na skutek częstego wyłączania linii produkcyjnej dochodzi do obniżenia wydajności produkcji. Wszyscy dobrzy menedżerowie wiedzą, że dochody ściśle zależą od płynności produkcji, dlatego jakiekolwiek przerwy w procesie produkcji – zwłaszcza długotrwałe – mogą poważnie uszczuplić dochody przedsiębiorstwa.
Różne systemy czyszczenia
Sprzęt do czyszczenia przemysłowego najczęściej znajduje się na końcu linii procesu produkcji lub w miejscach, w których części te muszą być regularnie czyszczone, jeśli mają działać z najwyższą sprawnością.
Zależnie od sposobu wytwarzania elementów lub całych produktów mogą na nich pozostać różne materiały obce, w tym olej maszynowy, piasek odlewniczy, metalowe wióry, materiały polerskie, a nawet drobinki ludzkiej skóry i tłuszcz. Chcąc usprawnić proces czyszczenia części i efektywniej gospodarować czasem pracy pracowników, producenci często korzystają z myjek przemysłowych, aby nie tracić czasu i pieniędzy na ręczne czyszczenie każdej części z osobna.
Różne rodzaje sprzętu do czyszczenia przemysłowego usuwają zanieczyszczenia z różną skutecznością, zależnie od zawiłości kształtu produkowanego przedmiotu. Na przykład niemal każdego rodzaju system potrafi czyścić gładkie powierzchnie polerowane na wysoki połysk, podczas gdy złożone i zawiłe części wymagają bardziej wyrafinowanego procesu czyszczenia. Jeśli dana część ma otwory ślepe lub przelotowe, kanały wewnętrzne, ostre narożniki wewnętrzne lub szorstkie powierzchnie, usunięcie z niej zanieczyszczeń w celu poprawy jej jakości może nastręczać problemów.
Każde zanieczyszczenie może pogorszyć jakość i późniejszą niezawodność, dlatego bezwzględnie należy zaczynać pracę z jak najczystszą powierzchnią, a do wyboru właściwego sprzętu czyszczącego przywiązywać największą wagę.
Na rynku dostępne są różne technologie mycia przemysłowego. Spośród nich można wymienić ofertę firmy Dürr Ecoclean, która zapewnia rozwiązania dla wszystkich obszarów chemicznego mycia na mokro. Firma oferuje mycie: mediami wodnymi, przyjaznymi środowisku węglowodorami, modyfikowanymi alkoholami, węglowodorami chlorowanymi czy innowacyjnymi rozpuszczalnikami polarnymi. Technologie mycie Dürr Ecoclean są wynikiem zwiększających się wymagań co do jakości elementów. Stąd też spektrum zastosowania tych rozwiązań obejmuje produkcję komponentów przeznaczonych dla lotnictwa i kosmonautyki, technologii medycznej, a także przemysłu spożywczego, elektronicznego oraz sprzętu laboratoryjnego.
Płuczki natryskowe
Są to maszyny usuwające zanieczyszczenia z powierzchni części lub podzespołów, zanim zostaną przekazane do następnego etapu procesu produkcyjnego. Działają na zasadzie przypominającej zmywarki do naczyń, z wirującymi strugami wody pod wysokim ciśnieniem usuwającymi z części materiały obce. Tego rodzaju przemysłowe urządzenia czyszczące służą do zgrubnego czyszczenia i usuwania największych zanieczyszczeń, takich jak duże ilości brudu lub rdzy z dużych, gładkich i/lub płaskich powierzchni.
Jako dobry przykład efektywnego stosowania płuczki natryskowej można przytoczyć usuwanie smaru i brudu z zewnętrznych powierzchni dużych stalowych form lub z zewnętrznych powierzchni silników samochodowych. Płuczka natryskowa nie umożliwia czyszczenia precyzyjnego, a najlepiej nadaje się do surowych powierzchni zewnętrznych. Użycie płuczki natryskowej nie jest wskazane np. w przypadku czyszczenia wnętrza króćców wydechowych silnika, ponieważ lejąca się strumieniami woda niekoniecznie dostanie się do tych ukrytych miejsc.
Z oferty rynkowej można wymienić np. myjkę/płuczkę ciśnieniową firmy Uni-Masz. Jest to urządzenie przeznaczone do mycia surowców twardych w bębnie prętowym, ustawionym horyzontalnie pod niewielkim kątem. Do bębna częściowo zanurzonego w wodzie doprowadzono dodatkowo natrysk. Brudna woda spływa do wanny ściekowej. Wyjście produktu może być realizowane elewatorem z natryskiem czystej wody lub przez odpowiednio zaprojektowaną zasuwę, którą można regulować intensywność mycia.
Myjki zanurzeniowe
Urządzenia te zanurzają części w roztworze czyszczącym w celu rozpuszczenia zanieczyszczeń obecnych na powierzchni. Czyszczenie zanurzeniowe lepiej nadaje się do kształtów o nieregularnych powierzchniach, do których płuczki natryskowe mogłyby nie sięgnąć. Zwykle części umieszcza się w koszu lub bębnie, a dodatkowo może być stosowane wstrząsanie.
Firma AFC-Holcroft oferuje uniwersalną myjkę natryskową i zanurzeniową (UBW). Urządzenie jest przeznaczone głównie do wstępnego zmywania lekkiego oleju maszynowego przed przeróbką oraz mycia końcowego detali w celu usunięcia oleju hartowniczego po procesie hartowania. Temperatura robocza myjki wynosi 6085°C. Odpowiednio zaprojektowany układ natryskowy zapewnia bardzo dobre wyniki czyszczenia. W urządzeniu zamontowany jest pneumatyczny podnośnik wahliwy z zaworem sterującym. Przydatne rozwiązanie stanowią też pionowe drzwi sterowane pneumatycznie, wykonane z blachy stalowej, z montowanym zaworem sterującym.
Myjki rozpuszczalnikowe
Są przemysłowymi płuczkami zanurzeniowymi szczególnego rodzaju. Części poddawane są kąpieli w rozpuszczalnikach, takich jak aceton czy benzyna lakowa. Tego rodzaju myjka bardzo skutecznie usuwa oleje i smary, przy czym niekiedy wymaga stosowania specjalnej komory umożliwiającej zachowanie kontroli nad niebezpiecznymi oparami i materiałami odpadowymi, które powstają w wyniku procesu.
Spośród myjek rozpuszczalnikowych dostępnych na rynku można wymienić urządzenia z oferty firmy New-Tech. Zaprojektowano je z myślą o odtłuszczaniu drobnych przedmiotów w przypadku, gdy wymagany jest wysoki poziom czystości powierzchni. W urządzeniu przewidziano układy kontrolne i sterujące, odpowiedzialne za bezpieczeństwo pracy.
Myjki ultradźwiękowe
Stosuje się je wtedy, gdy część poddawana czyszczeniu ma bardzo złożony kształt lub musi być superczysta bądź gdy producent chce zaoszczędzić na kosztach pracy i energii. W odróżnieniu od płuczek natryskowych, myjek zanurzeniowych czy kąpieli w rozpuszczalnikach, przemysłowe myjki ultradźwiękowe usuwają zanieczyszczenia na poziomie niemal mikroskopowym i czyszczą gwinty, otwory przelotowe i ślepe, ostre wewnętrzne narożniki, szorstkie powierzchnie oraz wewnętrzne wnęki, do których nie sięgają myjki przemysłowe innego rodzaju. Jako niezwykle delikatne ze swej natury czyszczenie ultradźwiękowe może być stosowane w takich dziedzinach przemysłu, jak produkcja płytek drukowanych. Czyszczenie przy użyciu właściwych częstotliwości gwarantuje, że ultradźwięki nie uszkodzą produktu końcowego.
W myjkach ultradźwiękowych z oferty firmy Renex generator ultradźwięków, tworząc fale o wysokich częstotliwościach, wywołuje zjawisko kawitacji. W efekcie cząsteczki cieczy uzyskują bardzo dużą energię i rozpędzone powodują oderwanie wszelkich zabrudzeń od podłoża. Cały proces przebiega zaledwie w ciągu kilku sekund. Jako zalety stosowania tego typu urządzeń wymienia się przede wszystkim wysoki poziom skuteczności przy jednoczesnym wyeliminowaniu możliwości powstawania uszkodzeń mechanicznych, które bardzo często występują podczas oczyszczania przy użyciu metod tradycyjnych.
Przedmioty umieszcza się w wannie napełnionej wodnym roztworem mydeł przyjaznych dla środowiska. Następnie przetwornik energii generuje fale dźwiękowe o częstotliwości sięgającej 40 tysięcy drgań na sekundę. Fale te wytwarzają miliony mikroskopijnych pęcherzyków próżniowych, które w kontakcie z powierzchnią implodują. Na skutek tworzenia się i zapadania (tzw. kawitacji) tych pęcherzyków wyzwalana jest energia. Powstające w ten sposób fale uderzeniowe rozbijają i unoszą zabrudzenia, pozostałości po obróbkach i inne zanieczyszczenia. Implozje działają mniej więcej jak maleńkie myjki próżniowe, które wyrywają zaschnięte resztki z każdego miejsca, usuwając w ten sposób zanieczyszczenia wielkości setnych lub tysięcznych części centymetra.
Czyszczenie ręczne
Polega na czyszczeniu często przy użyciu toksycznych chemikaliów i najrozmaitszych przyborów, w tym ścierek, szczoteczek do zębów, szczotek drucianych, patyczków higienicznych, sprężarek powietrza, czubków palców itd. Praca ręczna jest najbardziej czasochłonną metodą czyszczenia przemysłowego, która wymaga wielu roboczogodzin, a samo czyszczenie często bywa niestaranne – zakamarki, których nie widać lub do których nie można sięgnąć, nie zostaną wyczyszczone.
Niekiedy okazuje się, że nawet te części, które przeszły czyszczenie zanurzeniowe, nie są dostatecznie czyste i należy je doczyścić ręcznie. Czyszczenie ręczne może być najlepszym rozwiązaniem dla producentów, którzy mają bardzo mało części do mycia. Analiza kosztów w stosunku do korzyści może pomóc w ustaleniu, jaka wielkość myjki przemysłowej byłaby rozsądna i mogła zastąpić prace wykonywane ręcznie.
Czyszczenie i bezpieczeństwo
To, jaki rodzaj sprzętu do czyszczenia przemysłowego producenci wybiorą, przełoży się na bezpieczeństwo pracowników. Im mniejsza jest styczność pracowników z czyszczonymi częściami i sprzętem, tym mniejsze jest ryzyko, że w którejś fazie procesu pracownicy odniosą obrażenia.
W płuczkach rozpuszczalnikowych stosowane są toksyczne rozpuszczalniki, groźne z kilku powodów. Po pierwsze są wysoce lotne. Pracownicy wystawieni na działanie oparów mogą ponieść krótko- lub długotrwałe szkody na zdrowiu. Ponadto opary są łatwopalne, co oznacza, że przypadkowy kontakt z jakimkolwiek źródłem ciepła może wywołać ogień lub spowodować wybuch.
Z rozpuszczalnikami należy się obchodzić w szczególny sposób, wymagają też szczególnego sposobu przechowywania, dokumentowania i stosowania środków ochrony osobistej przy ich użytkowaniu. Działają toksycznie na środowisko w razie przypadkowego rozpryskania lub wylania, wywołują skażenie powietrza atmosferycznego. Gdy płuczka jest w użyciu, opary muszą być odprowadzane i wychwytywane, a zużytych rozpuszczalników należy się pozbywać tak jak odpadów niebezpiecznych, co podnosi koszty eksploatacji urządzenia.
Żaden z tych problemów nie dotyczy natomiast czyszczenia ultradźwiękowego, ponieważ zwykle odbywa się ono przy użyciu wodnych roztworów detergentów, które są nietoksyczne i niepalne.
Kolejną kwestią bezpieczeństwa są narzędzia. Ręczne czyszczenie często wymaga używania szczotek drucianych, bardzo szybkich elektronarzędzi, skrobaków, pilników, szlifierek, noży użytkowych i szpikulców. Wszystkie te narzędzia mogą spowodować urazy u pracowników, od otarć po rany cięte i kłute. Nie wspominając o tym, że czyszczenie ręczne wymaga też używania rozpuszczalników w sprayu, odtłuszczaczy, żrących zasad oraz kwasów.
Większość tych chemikaliów jest szkodliwa dla organizmu – uszkadza skórę, płuca, inne organy i oczy – a jeszcze groźniejsze są wtedy, gdy zostają użyte w niewłaściwej kombinacji.
Odpowiedni poziom czystości wymagany jest również w samym miejscu mycia części oraz w jego otoczeniu. Warto zadbać o profesjonalne środki czystości w tym zakresie. Na rynku dostępne są np. profesjonalne środki utrzymania czystości firmy Voigt. Wśród nich znajdują się m.in. preparaty do mycia powierzchni podłogowych, czyszczenia powierzchni, płyny do powierzchni ponadpodłogowych oraz środki dezynfekcyjno-myjące.
Outsourcing
Zlecenie czyszczenia części firmie zewnętrznej to droga, którą wybiera część producentów, stwierdziwszy, że czyszczenie ręczne własnymi siłami jest nieekonomiczne. Outsourcing ma też pewne wady. Przede wszystkim producenci, chcąc uzyskać rabat z tytułu dużego zlecenia, muszą gromadzić części, zanim wyślą je do firmy zewnętrznej. Czas, jaki zajmuje gromadzenie dostatecznej ilości części, może spowalniać realizację zamówień i powodować opóźnienia w produkcji, nie mówiąc o czasie, jaki personel musi poświęcić na pakowanie, wysyłanie i papierkową robotę oraz o związanych z tym kosztach.
Podsumowanie
Mimo że czyszczenie sprzętu i części wydaje się zadaniem banalnym, stanowi zasadniczy warunek dochodowości przedsiębiorstwa. Producenci muszą uwzględnić wiele zmiennych, m.in. wpływ czyszczenia części na niezawodność produktu, produktywność i bezpieczeństwo pracowników.
Każdy z producentów musi przeprowadzić własne analizy, aby ustalić, które rozwiązanie najlepiej się u niego sprawdzi, czyli krótko mówiąc, co ułatwi mu życie i maksymalnie podniesie dochodowość.
Autorzy:
Frank Pedeflous jest prezesem firmy Omegasonics, produkującej systemy czyszczenia ultradźwiękowego.
Damian Żabicki – dziennikarz, redaktor, autor tekstów, specjalizujący się w tematyce technicznej i przemysłowej. Specjalista public relations firm z branży technicznej.
Tekst pochodzi z nr 6/2015 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
