Cylinderhead Brush deburring(1)

Many components of the automobile engine are in aluminium .When the aluminium parts are machined it remain on the edges small parts of material that we call burrs.

These burrs have to be removed to avoid problems during the part assembly or for the good mechanical function of the part.

The action to remove these burrs is known as “deburring”. According with the areas where are located these burrs there are several ways to removed it in high production processes: by brush deburring , by abrasive blast , by high water jets, electrolytic, walnut shell, thermal deburring, paste deburring, vibratory bowl abrasive deburring…

The most used in the automotive  industrie for the cylinder heads are the brush deburring and the high pressure water deburring.

There are a lot of suppliers for the deburring equipments but to have a cost productive process the best solution is to include the deburring process on the wash process. Why? . Because the parts after machining or after deburing have to be washed as well and because the brush deburring with aluminum parts has to be made in wet conditions .

The brush deburring and the high pressure deburring have been the two technologies better integrated in the wash lines.

The first integrator of brush deburring in the wash lines was the company AGULLO in the late 70’s. The first machines were supplied to RENAULT in France for the deburring of aluminium cylinder heads at high production (300 p/h). The cylinder head combustion , cam and manifold faces were deburred with automatic brush deburring units located at the entrance of an in line lift and carry transfer washing machine.

The brush deburring units to increase their deburring efficiency have evolved to planetary brushes where several brushes rotated on their shaft at the same time that theirs shafts rotated around the main shaft. These planetary heads have been for many years a reference on the brush deburring having a combined action to remove the burrs of the edges.

In a cylinder head machining line there are normally three wash operations : Primary,intermediate and final . The deburring operations are incorporated generally on the intermediate and the final washers.

 In the  intermediate washer there is the brush deburring of the cylinder head camsahft face , and the complete wash of the cylinder head before the bearing cap assembly .

On the final washer the machine  incorporates the deburring of the remaining faces ( combustion , manifolds, and extremities faces) . According with the production rate and the number of faces to be debured  the final washers became big machines (till  13 mts. long) and the PLC softwares complex. For these reason it was a tendency in late 80’s to separate this last brush deburring operation of the final wash operation in two machines: one machine for deburring with brushes and one for high pressure final wash-deburr.

The cylinder heads had more and more areas to deburr and the final cylinder head deburring became a self transfer complete machine.

 

Late 80’s the high pressure water deburring was also applied in high production cylinder heads . The first high production machine in Europe was supplied by AGULLO in Ford UK with 600 HP power and four high pressure pumps.

The high pressure water deburring can deburr faces but also has the advantage to allow to deburr oil galleries intersections and in the final washers the high pressure wash become also a standard to allow high cleanliness levels . In consequence the high pressure deburr is used in the final washers as a complement of the final wash operation.Having then the high pressure pack on the final washer why not to use the HP water for a complete deburring of the cylinder head? 

Of course this could be an option but the operational cost of a high pressure deburring operation is 2 to 3 times more expensive that for the brush deburring . In consequence anything that can be effectively brush deburred is better to do it with brushes than with high pressure water.

In the present the aluminum cylinderheads or the aluminium cylinder block flat faces are preferably deburred with brushes keeping the high pressure water for the oil galleries intersections , or other small deburring operations (oil galleries , bearing cap intersections, oil feed…)

 For a new part project ( i.e. cylinderhead) is possible to identify areas where the burrs will be present after machining and that have to be removed. But you can not identify 100% of the areas .Some times due to machined areas intersections with cast areas the burrs are present but not  in an predefined position .For this reason is useful on the cylinder head final washers to have a high pressure water jet programable with CNC or robotic  and a reserve of several seconds on the cycle time to can solve these unexpected burrs .

The brush deburring for flat surfaces is the more cost efficient solution compared with the high pressure water , but the high pressure water can reach areas where the brushes can’t.

Now in the market there are several companies proposing the planetary brush deburring heads .

The recommended brushes are the cups with stainless steel wire , but for certain aluminium the abrasive wire is also wellcome.

In  next post we will explain how to manage the brush wire wear compensation.

Easy accessibility for maintenance

The washing machines for complex mechanical parts like the automobile cylinder block or cylinder heads are like machine tools with a lot of mechanics , hydraulics , pneumatics and electric components.

The reliability of the machine is directly linked with the good working of these components . These components are submitted to very bad conditions compared with a machine tool.Inside a washing machine there is a lot of bad conditions : dust air, humidity , temperature , vibrations, water spraying , chemicals( detergents) , coolants (coming with the parts to be washed) ,chips ,burrs ,.. The conditions are much worst than in a machine tool.

These conditions are very hard for the machine components and the engineering of a good washing machine has to consider as a first task to limit the components inside the washing machine.

This task is not always 100% possible and inside the machine there are also  mechanic components that have to be easy to maintain and repair. For this reason the second task of a good washing machine engineering is to take care of the accessibility to all the components around the machine.

Easy accessibility of the maintenance operator to all the components located outside the machine ( cylinders , mechanics, switches,valves, check valves , distributors…) and also to the inside the machine.

Depending of the machine size and the components inside the machine the accessibility can be made with large doors in order that the operator can access to the component keeping his foots outside the machine.

But in high production machines ,or big machines the operator has sometime to go inside the machine for the maintenance . For that, late 70’s the company Agullo launch a big innovation . A complete wall of the machine , all along the machine was a door with a vertical opening( big size guillotine door). The door received different names trough the times , vertical door , vertical guillotine door , full access side door, full size door … and was rapidly adapted by others manufacturers .

The first installations with these full size guillotine doors we supplied by Agullo to Peugeot and Renault in France . They were driven by a motoreducer and two chains on the top. The door opening was from the roof till the transfer .

The french competitor Stic Hafroy seen the machines in Peugeot and Renault quickly “adopted” this type of door in their machines.

The dimensions for the doors were growing in length (machines with 12mts doors length) and in heigth allowing to the operator to go and walk  inside the machine . Normally the machines were equipped with only one door in one side of the machine , but Agullo supplied also machines with two doors one in each side of the machine.

 

 

 

 

 

As one of the main customers was Ford Motor co. in UK and Germany the competitors in these countries also adopted the full size access door ( Harry Major  , Beys…).

 

 

 

Harry Major

 

In Italy for Fiat the machines had one full size guillotine door in one side of the machine and one corridor all along the machine in the other side allowing the operators to walk all along the machine both sides of the transfer.Seen the machines supplied to FIAT the local competitors Tecnofirma , and ICOM incorporated the door to their machines.

Agullo

 

 

 

 

 

Icom

 

Tecnofirma

 

 

The driving of these doors was progressing from the double chain and one reductor , to the rack and pinion , or gear and pinion and from the top driving to the floor driving , always by cost reduction reasons because the safety was never a concern .

In the 90’s  and 2000’s a lot of machines were supplied to Ford , Chrysler and GM  USA with these doors been accepted on all the customers safety standards.

 

Agullo-Dürr Ecoclean

 

 

                         Agullo/Dürr Ecoclean

 

 

 

In USA the full size guillotine door was also adapted by competitors like Valiant

 

Valiant

 

 

The challenge of these doors is not only the mechanics for the vertical movement for open/close the door but the water leaks and the noise contention. Any small gap on the adjustment to the machine wall could allow the water leaks outside the machine or to rise the machine noise level. The door construction, the materials used, and the design allows to avoid all those problems.

The high production machining lines in the automotive industry needs high efficiency and reduced cost. Few operators are operating the machining lines , and the first maintenance task are made by themselves . The machine needs to be easily controlled , and maintained . The design of the machine has to take in consideration the easy access to all the machine components , the easy and quick dis-assembly and repair . Full access , illumination , clean air, clean access .

Don’t forget : The washing machine needs maintenance because they work on worst conditions than the machine tools. It is a supplier task to reduce the maintenance time needed and also to allow the easy maintenance.

Crisis, bloody 30%

Today I want to talk of this new alteration of the market : the Economy and Financial Crisis.

The 10Th January  I read on news papers: “Ssangyon Motor(Korean cars company) collapsed , they stops their payments due to 30% drop on sales and will reduce work forces and costs for 30%”.

On the following days I see : 2008 car sales in USA drop 30 to 40% ; GM -48,8 % , Ford -40,6% , Chrysler -55% , Toyota -34,45% , Honda -30,7%,Nissan -29,7%,Daimler AG -35,5% , Porsche -36%…

The outlook for 2009 is also pesimistic with -30% sales.

In summary I hope that this bloody number “30%” is becoming  more and more familiar in our day to day life.

We have lost in 2008 30% of our homes value , 30% or our wealth , we are 30% poorer , we will reduce our expences by 30% . We will reduce our holidays by 30% …

Your clients have lost 30% of their sales , they are planing to reduce 30% their work forces and expenses , they will drop at least 30% their buys to suppliers.

They will ask for 30% reduction in the machines price to cover a 30% reduction in investments.

The suppliers will reduce by 30% their work forces to reduce costs. The Banks are reducing 30% the credits to the companies , and asking for 30% more coverage for new credits.

This pressure will have the consequence that 30% of the suppliers of the automotive industry ( and also wash-deburr suppliers) will probably disappear in the next months.

All that will come also with a certain “nationalism” on investments to keep working the country,despite the promises to respect  the free market of the politics .

When an American company will make a new invest , the American suppliers will be in advantage against an European or Japanese supplier. When a German company will make a new investment , the German suppliers will be in advantage against the French,Italian, English or other suppliers.

When an English company will make a new investment the English suppliers will be in advantage against a German ,French,Italian …supplier (despite the second advantage of the currency with a low pound against the euro. The Sterling lost 30% against the euro in 18 months)

I remember that in the 1970’s, 1980’s and 1990’s there was also economic crisis producing a reduction in the number of wash-deburr suppliers , but they were “local crisis” focused on one or two countries . Now in this global world , where the suppliers have been pushed  to be also global , the crisis is global and the consequences will be harder.

The clients and the banks will give tough days to the suppliers companies .  Which companies will disappear? Maybe taking in consideration the way that the German Banks have been always involved in their industry and their past experiences , the German Banks will better support the local industry than in France or Italy the other Banks will do .

The reduction of work forces in the wash-deburr manufacturers directly influenced by this economic and financial crisis , and the reduction of the number of suppliers , will fire a lot of knowledge  and experience out of these companies.

The wash-deburr manufacturers work is not a mathematical or ruled work .Is based on the experience of their engineers and fitters . Its a pity to lose all that and the companies making the personnel reductions would have to protect this knowledge , and think that after any storm it comes the calm , and in two or three years if they are still  alive they will need them.

Is also important to consider that in any case the small companies can have also their opportunities against the big companies in this crisis. The flexibility , innovation , quick reaction , relations , financial wellness , and cold blood will continue to be an asset today to defeat this bloody “30%” figure.

Good luck¡

Crisis maldito 30%

Hoy quiero hablar de este nuevo evento que ha aparecido distorsionando el mercado: la crisis Financiera y Económica.

El 10 de enero leí en las noticias: Ssangyon Motor (empresa Coreana del automóvil) hace suspensión de pagos, por la caída del 30% de sus ventas y reducirá un 30% los empleos y los gastos.

Al cabo de unos días veo: 2008 las ventas del automóvil en estados unidos caen un 30 al 40%; GM -48,8 %, Ford -40,6%, Chrysler -55%, Toyota -34,45%, Honda -30,7%, Nissan -29,7%, Daimler AG -35,5%, Porsche -36%…:

Las previsiones para 2009 también son pesimistas con caídas del 30% de las ventas.

En resumen este maldito 30% se está volviendo cada día más familiar en nuestra vida cotidiana.

Hemos perdido en 2008 el 30% del valor de nuestras viviendas, 30% de nuestro patrimonio, somos un 30% más pobres. Reduciremos nuestros gastos un 30%, reduciremos nuestras vacaciones un 30%…

Los clientes han perdido 30% de sus ventas, y están planificando reducir 30% de empleos y gastos y reducirán también 30% las compras hacia sus proveedores.

Los clientes pedirán 30% de reducción en los precios de las máquinas a sus proveedores para reducir así un 30% sus inversiones.

Los proveedores reducirán un 30% sus empleados y gastos.

Los bancos están reduciendo un 30% los créditos a las empresas y piden un 30% más de margen de cobertura  en las pólizas de crédito.

Esta presión tendrá como consecuencia que el 30% de los proveedores de la industria mecánica (y en consecuencia también los proveedores de equipos de lavado y desbarbado) probablemente desaparecerán en los próximos meses.

Todo esto vendrá agravado por un cierto “proteccionismo” en las inversiones para dar trabajo al propio país a pesar de las promesas de los políticos de respetar el libre Mercado.

Cuando una empresa americana haga una nueva inversión, los suministradores americanos estarán en ventaja respecto a uno europeo o japonés…

Cuando una empresa alemana haga una nueva inversión, los suministradores alemanes estarán en ventaja respecto a uno francés, italiano, ingles u otros.

Cuando una empresa inglesa haga una nueva inversión los suministradores ingleses estarán en ventaja respecto a los suministradores alemanes, franceses,  italianos  u otros (aparte de la protección adicional de que disfrutan con la situación de la divisa inglesa. La libra inglesa ha perdido un 30% de su valor respecto al euro en los últimos 18 meses)

Recuerdo que en los ‘70, ’80 y ’90 hubo también crisis económicas que fueron la causa del cierre de multitud de empresas y suministradores de equipos de lavado y desbarbado para la industria mecánica, pero fueron unas crisis locales concentradas en uno o dos países al mismo tiempo. Ahora en este Mundo global en el cual los proveedores han sido empujados a ser también globales, la crisis es global y las consecuencias serán mucho más graves.

Los clientes y los bancos serán una pesadilla para los proveedores.

Qué empresas desaparecerán? Quizás teniendo en cuenta cómo los bancos alemanes siempre han estado involucrados en la industria local y de acuerdo con lo sucedido en años pasados, los bancos alemanes se aliarán y soportarán la industria alemana mejor que los bancos franceses, italianos o ingleses harán con su propia industria local.

La reducción de empleos en los proveedores de equipos de lavado y desbarbado directamente afectados por esta crisis económica y financiera y la reducción en el número de proveedores será la causa de la pérdida de experiencia y conocimiento y saber hacer, fuera de estas empresas.

El trabajo de estas empresas de equipos de lavado y desbarbado no es un trabajo matemático, repetitivo o normalizado. Este trabajo esta basado en la experiencia de sus ingenieros y montadores. Es una pena perder todo este conocimiento y experiencia y las empresas que van a reducir personal deberían proteger todo este conocimiento y pensar que después de la tempestad viene la calma y en dos o tres años(si todavía están vivas) tendrán necesidad de ellos.

Es también importante considerar que en cualquier caso en esta crisis,  las pequeñas empresas pueden tener también sus oportunidades frente a las grandes empresas competidoras. La flexibilidad, innovación, rapidez de movimientos, relaciones, salud financiera y sangre fría continuaran siendo unos importantes activos para derrotar este maldito 30% que nos está azotando.

 

De-sanding / Lavado de bloques y culatas(o cabezas) de motor de automóvil después de la fundición y pre-mecanizados (cubing o Hypercubing). 1/2

Edicion en español ( English edition will be edit later)

 

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Recibo la consulta de un manufacturero de culatas y bloques motor en fundición de aluminio que desea limpiar las piezas de las virutas del mecanizado y de la arena procedente de la fundición.

Tiene dudas sobre la utilización de ultrasonidos en vez de la aspersión y alta presión para el lavado de estas piezas.  

Como este tema, es un tema que resurge repetitivamente en el tiempo entre la Industria de la Fundición de Aluminio he decidido publicar mi parecer en el Blog. Este estudio constará de varias partes que irán saliendo en días sucesivos.

 Voy a intentar ayudar en sus decisiones:

 El lavado de piezas metálicas por ultrasonidos, es un método utilizado industrialmente desde hace unos 50 años y que da buenos resultados especialmente en piezas pequeñas y con cantidades de contaminación reducidas comparadas con el peso de la pieza, asimismo los sistemas están concebidos para tiempos de ciclo de varios minutos. 

En lo que respecta al lavado de piezas de grandes dimensiones y masa tal como es el caso de culatas(cabezas) o bloques de motor, las dificultades aparecen como consecuencia de la industrialización del proceso, es decir el tratar altas producciones del orden de 80 piezas / hora o superiores y con cantidades de contaminación horaria elevadas.

  

Las Instalaciones de Ultrasonidos en estas aplicaciones según mi parecer presentan varios problemas  

 

 

Ø       Calentamiento progresivo del baño de ultrasonidos.

Ø       Necesidad de rotar las piezas en inmersión en la cuba.

Ø       Acumulación de contaminación en el fondo de la cuba

Ø       Generación de ondas de frecuencia audible

Ø       Fiabilidad de los sistemas de transporte continuo.

Ø       Fiabilidad de los sistemas de carga/descarga para producción elevada.

Ø       Alta energía instalada.

Ø       Imposibilidad de control automático de la eficiencia de los transductores

 

Veamos uno a uno estos problemas: 

1) Calentamiento progresivo del baño.

Para el funcionamiento de la limpieza con  ultrasonidos es necesario que el baño de lavado esté caliente y por lo tanto es necesario calentar el baño hasta una temperatura determinada a partir de la cual se tiene el efecto limpiador de la  cavitación.

Sin embargo esta temperatura tiende a aumentar con el funcionamiento de la máquina.

Esto se produce debido a que la energía necesaria para generar los ultrasonidos que hacen entrar en vibración la pieza a lavar se transforma en calor (ley de Joule) y teniendo en cuenta que la energía es proporcional a la masa de las piezas y a la producción, cuanta más masa o producción se tenga más energía se necesitará y más calor se generará en el baño.

Las piezas que se lavan absorben una parte de este calentamiento calentándose ellas mismas pero si la producción es elevada no es suficiente y los baños tienden a aumentar de temperatura.

Evidentemente hay soluciones diversas para resolver este problema pero todas tienen sus inconvenientes.

Si se aumenta el volumen del baño, para tener la misma intensidad de energía ultrasónica (Watios/litro) como hay más liquido, hay más volumen y masa, y por lo tanto es necesario aumentar la potencia de ultrasonidos con lo que el problema subsiste.

Si se instala un intercambiador de calor en el baño, aparte de aumentar la masa del mismo, el intercambiador sufre las consecuencias de los ultrasonidos con lo que su vida es corta.

La solución más simple es la de bombear el líquido a un intercambiador exterior a la cuba, pero con objeto de no distorsionar las ondas ultrasónicas, la bomba de trasvase solo puede funcionar durante el tiempo de transferencia de las piezas, con lo cual hay que hacerlo cíclicamente, perdiendo eficacia. 

 

2) Necesidad de rotar las piezas en inmersión. 

Los ultrasonidos deben tener la energía suficiente para que la energía vibrante llegue al interior de las cámaras de las piezas (cámara de agua y conductos de aceite). Por otra parte es necesario que la suciedad desprendida de las paredes de la pieza sea conducida al exterior de las cámaras y otras cavidades de la pieza, para ello es necesario una rotación de la pieza durante la inmersión en la cuba.

Frecuentemente para extraer esta suciedad desprendida por los ultrasonidos, hacia el exterior de las piezas se utilizan una o dos fases suplementarias en cubas separadas que se pueden llamar enjuagues ( “rinse “ ) y cuya función es con una corriente de liquido en forma de turbulencia o por aspersión el arrastrar la suciedad desprendida por los ultrasonidos pero que continua en el interior de las piezas.

Estas etapas de enjuague están también dotadas de rotación de las piezas.

Estas rotaciones, debido a efectuarse con la pieza en inmersión pueden crear problemas de fiabilidad y mantenimiento si la máquina es de alta producción.

Fin post 1/2

( continuará)