使用干冰喷射清洗模具方案

POST TIME:2017-09-26 11:23 READ:

干冰清洗技术具有诸多好处,而关键是要找到合适的清洗承包商。

  现在干冰喷射清洗技术已经用于更多企业中,其中包括中小型模具制造厂。这种用干冰喷射清洗受污表面的技术已经使用了大约20年。波音公司用它来清洗注塑模具。星巴克用它来清洗咖啡调制设备。钢铁厂能够用此技术清洗正在运转的温度高达华氏400度的设备,这更能增加热冲击的力量和效率。华氏零下110度的干冰颗粒能够对模具表面产生热冲击,从而清除模具的表面污物。

  最近, 干冰喷射清洗技术由大型化转向小型化,这使得各个独立的公司能够将该技术应用于无数的工业和民用清洗服务。使用强干冰颗粒喷射流清洗模具不再是大型公司的特权。

  今天,这种成熟的技术已经由较小型的公司掌握并且应用于商业,这些小型公司包括从铸造厂、造船厂到塑料和食品行业的一些生产厂家。

  干冰喷射清洗技术在模具清洗中的应用

  干冰喷射清洗模具速度快并且在干冰颗粒蒸发后不会有任何残留物,这比使用化学溶剂、喷砂清洗以及其他模具和设备清洗技术强的多。因此成为将受污或积垢的模具重换新貌的首选技术,而且这种技术能够节省时间、增加产量和提高效益。

  模具对成千上万的企业来说至关重要,但是用化学溶剂进行手工清洗——这是修复模具最常用的办法之一——这个过程非常耗时、成本较高并且会带来环境问题。而且模具如果没有清洗好,就会生产出有问题的或不合格的产品。

  清洗过程中的益处

  干冰喷射清洗技术在清洗各种模具中非常实用有效。请看下面这些优点:

  干冰喷射清洗技术已经被(美国)环境保护局,、(美国)食品及药物管理局和美国农业部批准为可使用的清洗方法。

  干冰喷射清洗技术不会向大气中释放有害气体。

  干冰喷射清洗技术不会产生二次废物。

  干冰喷射清洗技术安全无毒(干冰颗粒打在模具表面后就会在空气中升华消失)。

  干冰喷射清洗技术减少或彻底消除了工人受到化学清洗剂伤害的可能(也减少了由此带来的公司责任)。

  传统模具清洗技术VS干冰喷射清洗技术

  干冰喷射清洗技术非常适合于丰田式精益生产的标准,因为它减少了生产过程中时间和金钱的浪费。使用干冰喷射清洗模具比每次都让工人进行4-8小时的手工清洗要高效的多。并且,这种手工清洗模具的反复运动很容易让工人出现腕管问题。

  干冰喷射清洗技术使工人们免受清洗剂的伤害,同时还省去了处理用过的已污染清洗剂带来的麻烦。这使得干冰喷射清洗技术成为一种非常绿色的模具清洗方式,这个工序已经得到(美国)环境保护局和(美国)食品和药品管理局的批准。

  正如干冰喷射清洗技术能够用于清洗机械或是其他受污表面一样,这项技术也能用来清洗工业生产模具。当干冰颗粒打到较热的物体表面后就升华为气体,整个清洗过程不会有任何的残留物。

  干冰是其他工业过程的副产品。因为是用回收的CO2制作的,所以不会再次产生CO2或是增加大气中的CO2量,因此不会加剧温室效应。

  操作细则

  下面是整个操作工序的流程以及这种技术是如何很好地应用于各种生产过程中的。首先,干冰是通过对液体CO2加压然后将其释放到正常大气压下制成的。这使得液体CO2转化成一种气体和一种固体雪状物。这种雪状物又被压缩成块状或颗粒状物体。生产干冰的设备需要有一个液体CO2容器和一个制粒机或制块器。

  二氧化碳是一种无色气体,是呼吸产生的副产品。它在25摄氏度时的密度是1.98 千克每立方米——大约是空气密度的1.65倍。这意味着CO2气体能够置换氧气(CO2气体下沉,氧气上升)。

  二氧化碳的这个特性非常重要,因此要在通风状况良好的场所使用和储存(无论是固体还是液体CO2)。而且,液体CO2需要被储存在密封加压的容器中,这样就能防止它发生状态变化。因为CO2是完全氧化的产物,它不易产生化学反应,尤其是不易燃烧。

  在温度低于零下78摄氏度时,二氧化碳会通过凝华直接由气态变成被称为干冰的白色固体。二氧化碳只有在气压达到5.1个大气压以上时才会液化;在正常大气压下,它会通过升华过程直接从固态转化为气态。

  在干冰喷射清洗技术中使用的设备能够储存块状干冰颗粒状干冰块状干冰机器用于功率要求较低的清洗过程,这时的压强只有50 psi;压强从120 psi到300 psi的颗粒干冰喷射机器应用于功率要求较高的清洗过程。干冰的应用可以说是不受限制的。在清洗模具时,你不必等到模具冷却后再清洗,在大多数情况下,不用拆卸设备就可清洗。

  干冰喷射清洗过程要包括为处理表面和清除涂料使用的高速(超音速)喷嘴。因为动能冲击力是干冰颗粒质量、速度和作用时间的共同产物,喷射系统只有将固体CO2颗粒以喷砂工艺中最大速度喷出才能获得最大的冲击力。颗粒能够达到每秒钟900英尺的速度。

  即使高速冲击和直角撞击,与其他的介质(钢砂, 砂砾, PMB)相比,固体CO2颗粒的冲击效果也是最小的。这是因为固体CO2颗粒的相对柔软性使其达不到其他冲击物的密度和硬度。

  并且,颗粒几乎在撞击瞬间立刻从固态转化为气态,这使得冲击方程式中的恢复系数几乎为零。这样的优点是几乎没有撞击能传递到涂层或衬底,因此整个喷射过程被认为不会对模具产生磨损。

  干冰喷射清洗技术非常有效,这是因为颗粒的温度极低,并且颗粒在撞击后瞬间从固态升华为气态由此带来了热冲击。这些华氏零下110度的超冷颗粒迅速从受污表面吸收热量,这样就在涂层的连续微量薄层间产生了巨大温差。

  这种热量的巨大梯度变化在微量薄层间产生局部高剪切应力。 剪切应力的产生也有赖于涂层的导热性能和其热胀缩系数,以及衬底的热质量。

  这种在极短的时间内产生的高剪切应力能够在各层间造成微细龟裂的快速增加。这个反应因而导致污染物离子或衬底表面涂层的分解。

  干冰颗粒的这些热能和动能效果基本上能够打碎表面污染物的结合,使得它们从模具上脱落下来。 能量耗散冲击和干冰颗粒与模具表面之间热量的快速传递导致固态CO2迅速升华为气态,这个过程中颗粒的体积在几毫秒内膨胀了近800倍,在撞击点有效地产生了微爆。

  因为这些干冰颗粒没了反弹力,这些微爆使得那些因温差从衬底上分裂下来的涂层颗粒进一步脱离。 CO2气体沿表面向外膨胀,由此带来的爆炸冲击集中在模具表面和因温差而裂开的颗粒之间,有效地制造了高压区。由此产生的有效提升力能够将这些颗粒从模具表面除去。

  模具清洗步骤

  使用干冰喷射清洗生产模具包括以下步骤:

  1.估算模具及其可接近性——是水平放置还是垂直放置。

  2.选择压强为120 psi或300 psi的喷嘴以及能产生最佳干冰流的喷嘴形状——因为有些喷嘴较其他的喷嘴更为合适,这决定于模具表面是扁平还是多角,还是有一些死角。

  3.设置机器和软管。

  4.使用干冰喷射清洗模具表面。如果不用能产生出像雪一样的干冰薄片的削片机,通常会选小干冰颗粒

  如果一个压强为120 psi的干冰喷射机不能有效地清洗某一模具,就要换一个压强更大的大功率机器。即使换成大功率高压机器也不会有对模具造成损伤的危险,因为除去污物的是华氏零下110度的干冰造成的热冲击,而不是压强的大小。增加压强的目的只是为了制造出更低的温度来除去顽固污物。

  因为热冲击是除去致污物的关键,干冰喷射清洗对生锈的机器、木头上的霉菌或各种生产模具同样有效,其中包括不锈钢钢制注塑模具、铝制模具或用于各个行业的其他形式的模具。

  决定是否外包

  这一工序看上去似乎令人难以置信的简单,但是企业若想要购买和操作这套设备,比起将这个工序外包给经专门训练的合格承包商,价格要高的令人望而却步。

  因为工厂需要同时购买低压和高压设备,加上40英尺长的Kevlar软管、喷嘴和为干冰喷射设备提供压力的压缩机,成本太高就成为最大的缺点——在短时间内需对设备进行巨大的投资,姑且不论培训工人使他们熟练操作所有步骤。

  一个合格的经验丰富的干冰喷射清洗承包商具有清洗模具的设备和经验。并且承包商也知道哪里可以找到以及如何运输承包项目所需要的大量干冰。而且干冰喷射清洗需要有专门的合格工人进行操作。很多的企业——无论大小——需要从其他工作岗位抽调工人使用液体溶剂和擦洗垫清洗模具。如果转而使用干冰喷射清洗能为工厂节省30%—70%的劳动力成本。

  如何找到合格的承包商

  如果工厂决定雇佣一家干冰喷射清洗承包商,他们就要按照雇佣其他新工人的步骤进行:找到承包商面谈看他们是否有相关经验,询问证明人并致电国家机关确定他们已经注册,没有被投诉经历。

  因为干冰的使用方式有很大的不同,干冰喷射清洗的价格中有很多待定的变量,比如说工作量,因此价格差异很大,不能一概而论。但是,考虑到公司自己拥有干冰喷射清洗设备、进行培训和操作的成本较高,雇佣一家受过培训的合格的承包商能够节省很大的开支。
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