Dispenseringssystem för optimal smörjmedelsapplicering

Under tillverkningsprocessen installeras ca 1 000 olika komponenter i ett fordon och det utförs fler än 150 smörj- och oljeappliceringar, antalet beror på fordonstyp. Smörjmedlen gör det t ex möjligt för fönster och tackluckor att öppnas och stängas, gör det lätt att vrida på knappar och ser till att motor och växellåda fungerar tillförlitligt. Smörjmedelsapplikationen är alltid direkt kopplad till slutprodukten och dess avsedda användning, vilket definierar funktionskraven för de smörjmedel som används:

• Lätt rörelse, minskad friktion
• Förebyggande av fel
• Kontinuerlig drift och hållbarhet
• Ljudisolering och gnisselreducering
• Toleranskompensation – anti rassel

Kraven på smörjmedelsdispenseringen varierar och beror på detaljens funktion. Flera faktorer påverkar: Ska appliceringen ske i punkt-, sträng- eller sprutform? Inom vilken tidsram ska appliceringen utföras? Hur stora är toleranserna? Hur integreras doseringssystemet i produktionslinjen? Kraven styrs av den aktuella tillverkningsprocessen inom fordonsindustrin.  Kraven innefattar ofta:

• Korta cykler, höga upprepningsfrekvenser
• Definierade toleransområden
• Dokumentation av processkapaciteten.
• Bekräftelse av repeterbarhet
• Materialegenskaper 
• Volym från 0,003 ml eller tidsstyrd dispensering 
• Direkt eller indirekt kontroll (cylinderrörelse, flödesmätning, ljusbarriär).

Klargörande av appliceringskrav

Egenskaperna nedan utgör grunden för att fastställa de krav som ställs och konfigurera ett lämpligt dispenseringssystem. Fyra nyckelfaktorer kan identifieras för att ge ett resultat med maximal precision och repeterbarhet:

Dessa nyckelfaktorer är inte alltid tydliga till en början, och därför är en detaljerad undersökning eller utredning en bra idé för att säkerställa att projektgenomförandet går smidigt.

Materialet: Definiera egenskaperna

Det första som skall göras är att ta reda på smörjmedlets materialdata, eftersom dess specifika fysiska och kemiska egenskaper är avgörande för applikationen och systemutformningen. Detta inkluderar viskositet, densitet, specifika egenskaper t ex är materialet slitande eller innehåller det fyllmedel och hur ser blandningsegenskaperna ut.

I allmänhet kan de flesta smörjmedel bearbetas utan att det innebär några problem för dispenseringssystemet. Det är dock mycket viktigt att beakta den kemiska kompatibiliteten med pumpars och andra komponenters tätningsmaterial, speciellt viktigt är detta vid vissa mineraloljor. En del fett tenderar att lätt blöda vid högt tryck. Denna typ av separation kan uppstå när de hala, flytande komponenterna och de fasta komponenterna i fettet separeras, till exempel på grund av högt tryck i behållaren eller i pumpen. Detta kan leda till haveri om oljan läcker ut från läckande systemkomponenter och förtjockningsmedlet stannar kvar inuti i komprimerad form. I detta fall skulle effekten av smörjningen inte längre vara optimal och man bör installera en tryckreglering i systemet.

Viskositet och konsistensklasser

Viskositeten, eller materialets flödesbeteende, spelar också roll. Viskositeten sträcker sig från vattentunn till "knappt hällbart". T ex har silikonoljor som används i vibrationsdämpare så hög viskositet att de knappt flyter ut ur en upp och nedvänd kopp. Jämfört med oljor har fetter en betydande fördel på grund av sin konsistens: de kan stanna kvar vid friktionspunkten. Fetter består i allmänhet av två grundmaterial: olja och förtjockningsmedel. Fetter har i huvudsak tre egenskaper: basolja, förtjockningsmedel och konsistens.

Fettets konsistens är avgörande för tillämpningen och bör variera så lite som möjligt vid olika temperaturer. Konsistensen hos ett fett beror på basoljans viskositet och respektive förtjockningsmedelstyp och dess fysiska egenskaper, som i sin tur bestäms av kraven på applikationen.

Endast en noggrann genomgång av flödesbeteende eller viskositet kan avgöra om ett smörjmedel är lämpligt för den specifika tillämpningen, i vilken utsträckning det kan pumpas utan problem och vilken appliceringsteknik som på ett tillförlitligt sätt kan genomföra den önskade fett- eller oljeappliceringen.

Processbeskrivning

Den enklaste lösningen omfattar en pump, en ventil och en tryckregulator. Ofta är dock smörningen integrerad i komplexa, helautomatiserade produktionslinjer. En detaljerad beskrivning av processen och produktionslayouten är därför avgörande vid utformningen av ett dispenseringssystem. En specifik beskrivning av tillämpningen omfattar följande frågor:

Det finns vanligtvis bara två alternativ för att applicera materialet.
Antingen rör sig den detalj som skall smörjas eller så rör sig doseringsventilen mot detaljen. Den specificerade cykeltiden spelar också en viktig roll vid utformningen av systemet, dvs den tid som specificeras för appliceringsprocessen. Smörjfettets hållbarhet måste alltid beaktas i förhållande till systemets cykel. Med detta i åtanke bör beräkningar göras i förväg och cykeltiderna bör specificeras exakt för att systemet ska kunna anpassas utefter dessa specifikationer.

Temperaturhänsyn

Som framgår av observationen om fettets konsistensklasser bör denna vara så konstant som möjligt vid olika temperaturer för att få optimalt appliceringsresultat. Bearbetningstemperaturen jämförs alltid med den omgivande temperaturen. Exempel: Om den omgivande temperaturen är ungefär konstant, t.ex. 40 °C, bör materialet värmas till en högre temperatur, 42 °C. Man måste dock också se till att materialet inte förändras vid temperaturökningen och att dess kvalitet inte försämras. Reproducerbarheten kan endast säkerställas genom att observera den omgivande temperaturen och processtemperaturen samt eventuell temperaturkompensation och genom att kontrollera materialkvaliteten.

Kontroll och dokumentation

Kortare cykler och höga upprepningsfrekvenser i produktionsprocessen ställer också höga krav på process- och repeterbarhetskontroll. Det finns olika sätt att tillhandahålla bevis för framgångsrik applicering. Ett sätt är att det tydligt går att spåra att fettet eller oljan har applicertas. Denna indirekta kontroll sker vanligtvis genom Yes/No- eller 1/0-dokumentation. Ett sensorsystem och en styrning av dispenseringsenheten kan därför användas för att dokumentera om applicering har ägt rum. Det gör det möjligt att även dosera de minsta mängderna. Indirekt kontroll kan utföras med hjälp av t.ex. en kamera eller en ljusskärm. Kraven på kontroll och dokumentation är vanligtvis definierade och bör kommuniceras redan i planeringen av appliceringssystemet. 

Slutsats

Materialegenskaper, processbeskrivning, temperatur samt krav på kontroll och dokumentation - genom att analysera dessa fyra nyckelfaktorer och införliva dem i systemutformningen kan de viktigaste kraven på dispenseringssystemet uppfyllas: Tillförlitlig och reproducerbar applicering av fett och olja. Det är på detta sätt som smörjningen i fordon uppfyller huvudfunktionerna: Jämn gång och minskad friktion, förebyggande av fel, kontinuerlig drift och hållbarhet, bullerreducering och gnisselreducering samt toleranskompensation – anti rassel.