El chorro de aspersión alcanza lo que ve — y lo que no ve solo se hace visible en la verificación de contaminación residual.
Limpieza de cabezas de cilindros
1 · El reto
Por qué las cabezas de cilindros son difíciles de limpiar
En la cabeza de cilindros, la contaminación se aloja donde no llega el chorro de aspersión: en canales internos ramificados, barrenos transversales y barrenos ciegos. El chorro de aspersión alcanza lo que ve — y lo que no ve solo se hace visible en la verificación de contaminación residual.
Los monoblocks y las cabezas de cilindros son así las piezas más exigentes de limpiar en la fabricación automotriz — no por su tamaño, sino por su estructura interna. Canales de refrigeración y de aceite, barrenos ciegos, barrenos pasantes y roscas atraviesan todo el componente. Un chorro de aspersión alcanza la superficie exterior; no llega al fondo de un barreno profundo.
Lo que se aloja en esos canales — viruta, aceite, emulsión, una rebaba — se aloja en un punto al que no se llega fácilmente. Una rebaba que queda en la cabeza de cilindros no es un error de forma: se desprende después y migra hasta donde trabaja el componente. Una rebaba desprendida en el canal es, por lo tanto, contaminación residual.
En el desbarbado se suma en la cabeza de cilindros una segunda característica: muchos barrenos, muchos cruces de barrenos, y las piezas son pesadas. Desbarbando a mano, cada resultado es distinto — lo que funciona en una pieza de prueba no sostiene una serie.
2 · Consideraciones de ingeniería
En qué basamos el diseño del sistema
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Geometría del componente
Las cabezas de cilindros y los monoblocks son grandes y pesados; en componentes de vehículos comerciales se suman dimensiones mayores y pesos más altos. Ambas cosas actúan sobre los tamaños de cámara y de zona, la capacidad de carga y el sistema de carga — por eso calculamos por separado un componente de vehículo comercial, en lugar de trasladar un diseño del sistema existente. - 02
Geometría interna
Los canales de refrigeración y de aceite, los barrenos ciegos y los barrenos pasantes deciden el método en la cabeza de cilindros: al aplicar aspersión se forma sombra de aspersión, no toda superficie es alcanzable. Donde la aspersión termina en la sombra de aspersión, la inmersión y la inundación llevan al resultado; muchos barrenos hablan además a favor de la tecnología de lanzas — dirigida en lugar de superficial. - 03
Dispositivo portapiezas
El dispositivo portapiezas codecide el resultado en la cabeza de cilindros, porque la lanza tiene que encontrar el barreno — y en cada pieza en el mismo punto. Por eso, el portador de piezas no es un accesorio, sino parte esencial del concepto de sistema. - 04
Requisito de contaminación residual
Lo que hay que verificar en la cabeza de cilindros está al principio del diseño del sistema, no al final: se exigen valores de contaminación residual, limpieza técnica y — según el proceso posterior — la aptitud para el siguiente paso de fabricación. Los valores exigidos actúan al mismo tiempo sobre el método, la técnica de filtración, el secado y el dispositivo portapiezas. - 05
Requisito de desbarbado
Si además hay que desbarbar la cabeza de cilindros se decide en la misma aclaración técnica: si se suma rebaba, el desbarbado por chorro de agua suele ser la mejor solución. La raíz de la rebaba en el cruce de dos barrenos está donde mecánicamente no se llega. - 06
Volumen de producción
Los volúmenes de producción pequeños a medianos hablan en la cabeza de cilindros más bien a favor de un sistema de limpieza de cámara; los altos, más bien de un sistema de limpieza continua. El tipo de máquina sigue así a la producción, no al componente. - 07
Tiempo de ciclo
En la fabricación de motores, la línea marca ciclos de segundos — ahí, la limpieza de la cabeza de cilindros no es un proceso propio, sino un paso entre otros dos, y tiene que ajustarse al ciclo de la línea, no al revés. Decide el orden de magnitud, no el número de segundos: si se admiten varios minutos por ciclo, entra en consideración el sistema de limpieza de cámara; si la fabricación exige ciclos del orden de segundos, más bien el sistema de limpieza continua.
3 · Los conceptos de sistema
Qué conceptos de sistema y métodos entran en consideración
Sistemas de limpieza de cámara
ZKPara cabezas de cilindros y monoblocks, el sistema de limpieza de cámara puede tener sentido cuando corren piezas de trabajo cambiantes, también más complejas, en volúmenes de producción pequeños a medianos y se admiten varios minutos por ciclo. Los componentes grandes, como los monoblocks, los limpiamos en él con tecnología de lanzas.
Sistemas de limpieza continua
ZDSi la línea de motores exige ciclos en el rango de segundos y un flujo continuo, para la cabeza de cilindros y el monoblock entra en consideración en particular el sistema de limpieza continua — el mismo componente, otro concepto viable.
Sistemas de limpieza rotativos indexados
Si en la cabeza de cilindros lo que estorba no es la capacidad de limpieza, sino la carga y la descarga, el sistema de limpieza rotativo indexado puede tener sentido: el proceso se divide en estaciones fijas, y la carga y la descarga se hacen en una sola posición. Eso presupone un proceso en serie definido con una secuencia de proceso constante.
Celda robótica
Si la cabeza de cilindros tiene que moverse entre la limpieza, el enjuague, el secado y una estación de prueba posterior, entra en consideración la celda robótica — el robot se encarga entonces de la manipulación entre las etapas. Hemos construido una celda de limpieza con manipulación robótica para cabezas de cilindros de aluminio.
Sistemas de limpieza por inmersión
Donde la aspersión termina en la sombra de aspersión en la cabeza de cilindros, la inmersión puede llevar al resultado: el componente se introduce por completo en el medio de proceso, en lugar de solo alcanzarlo desde fuera.
Lavado por inundación
En la inundación, el medio de proceso se conduce con volumen en lugar de presión por encima y alrededor de la cabeza de cilindros. Eso entra en consideración en particular cuando los canales y los barrenos ciegos no son alcanzables para el chorro de aspersión.
Tecnología de lanzas
Si en la cabeza de cilindros hay que alcanzar de forma dirigida un barreno individual, se suma la tecnología de lanzas — entonces no trabaja más fuerte todo el sistema, sino una boquilla en el punto correcto.
Desbarbado por chorro de agua
Si en la cabeza de cilindros se aloja una raíz de la rebaba en el cruce de dos barrenos, entra en consideración el desbarbado por chorro de agua: el chorro de agua no necesita un camino para una herramienta, solo uno para el medio de proceso.
El principio
Por qué en la cabeza de cilindros son posibles varias soluciones
Ninguna de estas asignaciones es una regla. Los monoblocks, por ejemplo, pueden limpiarse en un sistema de limpieza de cámara con tecnología de lanzas igual de bien que en un sistema de limpieza continua — el mismo componente, dos conceptos viables. Lo mismo vale para la cabeza de cilindros: según el volumen de producción, el tiempo de ciclo, el requisito de contaminación residual y el flujo de material, puede estar mejor ubicada en otro sistema — no existe una regla «componente X, máquina Y». Lo que ve aquí es la consideración, no su resultado.
4 · Qué más hay que considerar
Qué más hay que aclarar en la cabeza de cilindros además de la limpieza
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La rebaba y la contaminación residual son dos caras de la misma tarea
Una rebaba que queda en el canal de la cabeza de cilindros no es un error de forma, sino contaminación residual. Quien trata la rebaba como tema de desbarbado y el valor de contaminación residual como tema de limpieza separa dos caras de la misma tarea — por eso consideramos ambas en conjunto. - 02
En el desbarbado cuenta la reproducibilidad, no la velocidad
Al desbarbar la cabeza de cilindros, la reproducibilidad es el verdadero argumento: una secuencia programada hace en la pieza mil lo mismo que en la pieza uno. Si de ahí resulta un robot con el componente, un robot con la boquilla o una máquina de desbarbado estacionaria, lo decide después el ciclo. - 03
La verificación forma parte de la tarea
En la cabeza de cilindros no basta con que la pieza se vea limpia. Se exigen valores de contaminación residual, limpieza técnica y — según el proceso posterior — la aptitud para el siguiente paso de fabricación.
Preguntas y respuestas
Preguntas frecuentes sobre la cabeza de cilindros
¿Por qué es difícil limpiar las cabezas de cilindros?
¿Qué sistema entra en consideración para cabezas de cilindros?
¿Por qué una rebaba en la cabeza de cilindros es un tema de limpieza?
¿Por qué es tan importante el dispositivo portapiezas en la cabeza de cilindros?
¿Por qué no se puede desbarbar a mano una cabeza de cilindros?
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