耿彥召

（北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司，北京100013）

0 引 言

隨著礦用設(shè)備的使用，零件清潔對(duì)于設(shè)備的重要性不斷地凸顯。在礦用設(shè)備組裝過(guò)程中會(huì)遇到由于零件清洗不徹底，零件內(nèi)壁沾有污染物從而造成產(chǎn)品組裝不合格的問(wèn)題，而影響精密零件清洗的5 個(gè)要素是：污染物、零件、清洗介質(zhì)、清洗工藝，清洗設(shè)備。因此需要迫切尋找一個(gè)更為先進(jìn)和清潔度更高的清洗方法［1-4］。

1 零件清洗對(duì)于設(shè)備的重要性

圖1 是某款液壓產(chǎn)品2013 年度產(chǎn)品周初檢合格率示意圖。

圖1 2013 年度產(chǎn)品周初檢合格率示意圖。

產(chǎn)品第在33 周時(shí)因?yàn)榱慵逑磫?wèn)題，產(chǎn)品初檢合格率出現(xiàn)了嚴(yán)重下滑，使得該產(chǎn)品的初檢合格率下降到72.78%。經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)清洗方法存在問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整清洗方法后，該產(chǎn)品恢復(fù)正常初檢合格率90%。可見(jiàn)清洗方法和工藝對(duì)產(chǎn)品的組裝起著重要作用。

2 零件清洗方法的發(fā)展

2.1 早期零件清洗的方法

初期對(duì)零件的清洗采用煤油浸泡清洗，然后進(jìn)行吹干使用。雖然可以達(dá)到清洗目的，但該方法由于需浸泡后對(duì)金屬表面逐一進(jìn)行刷洗，清理后進(jìn)行吹干處理，耗時(shí)長(zhǎng)，操作危險(xiǎn)，效率低。

2.2 近期零件清洗的方法

超聲波清洗技術(shù)始于20 世紀(jì)50 年代初，近10 年來(lái)，超聲波清洗設(shè)備正在朝兩個(gè)方面發(fā)展。一方面，各種類(lèi)型的多缸或傳動(dòng)鏈?zhǔn)交蛏凳匠暻逑瓷a(chǎn)線相繼面市；另一方面，低頻超聲波清洗機(jī)向高頻超聲波清洗機(jī)發(fā)展。在美國(guó)、日本、歐洲以及亞太市場(chǎng)上，多缸式超聲波清洗設(shè)備總量已呈明顯上升趨勢(shì)，高達(dá)總量的50%，而多工位半自動(dòng)、全自動(dòng)傳動(dòng)鏈?zhǔn)交蛏凳匠暡ㄇ逑淳€設(shè)備也已上升到總量的40%以上［5］。

3 超聲波清洗的原理及應(yīng)用

3.1 超聲波清洗的工作原理

超聲波清洗的換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過(guò)清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡(稱(chēng)為空化核)在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡周?chē)a(chǎn)生很大的壓力及局部高溫，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為超聲空化?？栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能"鉆入"裂縫作振動(dòng)使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊清洗件，同時(shí)由于非線性效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會(huì)產(chǎn)生高速的微聲流，所有這些作用能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用［5］。

3.2 超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用舉例

如今超聲波清洗零件在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)也遇到一些問(wèn)題，如：如何使清洗效果最好、清洗零件需要注意哪些細(xì)節(jié)、清洗方法的合理應(yīng)用、不同類(lèi)型零件如何使用適合的清洗方法等。下面對(duì)超聲波清洗方法在各種情況下進(jìn)行應(yīng)用舉例。

圖2

3.2.1 加工孔對(duì)準(zhǔn)超聲波機(jī)械振動(dòng)清洗槽壁清洗方式

實(shí)驗(yàn)中使用潤(rùn)滑脂及金屬小帽，分別采用正對(duì)、背對(duì)機(jī)械振動(dòng)清洗槽壁方式觀察清洗1 h 后效果，如圖3 所示。

圖3

通過(guò)圖3 對(duì)比可以看到：換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，并通過(guò)清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波，當(dāng)采用正對(duì)方式可以明顯改善清洗效果，同時(shí)超聲波清洗機(jī)內(nèi)水溫達(dá)到45～55 ℃之間清洗效果最好。

3.2.2 網(wǎng)籃方式清洗

在清洗小型物件時(shí)，多使用網(wǎng)籃方式，礦用液壓設(shè)備有相當(dāng)一部分是由微小零件組成，對(duì)該種零件為了方便集中處理，可以根據(jù)它的特點(diǎn)制作工裝，使用專(zhuān)用容器進(jìn)行集中超洗，該容器要保證有一定的通透性方便氣泡進(jìn)入，以免影響清洗效果，如圖4 所示。

圖4

采用此方法，方便小型零件的取放，在清洗數(shù)量得到保證的同時(shí)也能滿(mǎn)足清洗后的使用要求。另外需要注意的是，零件不能擺放超過(guò)兩層，以免影響清洗效果。

3.2.3 銅零件清洗

銅零件清洗溫度不宜超過(guò)50 ℃，清洗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)容易引起銅材料的氧化，清洗銅材料不可超過(guò)40 min。圖5 是水溫50℃時(shí)，清洗時(shí)間為40 min 和60 min的效果圖對(duì)比。通過(guò)對(duì)比可以得出，當(dāng)清洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)在金屬表面產(chǎn)生一層氧化層，對(duì)金屬本身造成影響。

圖5

3.2.4 專(zhuān)用零件的清洗

有些礦用零件，清洗的要求較高，如圖6 所示，需要相互對(duì)應(yīng)，采用一一對(duì)應(yīng)清洗。針對(duì)該工件特點(diǎn)，要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的工裝設(shè)計(jì)，從而使清洗達(dá)到使用要求。

圖6

采用單獨(dú)超洗后，不影響零件的對(duì)應(yīng)性，吹凈效果也可以提高，同時(shí)使用恰當(dāng)?shù)那逑捶椒ê?，可以有效避免零件的相互碰撞，減少對(duì)零件的傷害，而且不影響對(duì)零件的清洗效果。

3.2.5 超聲波清洗后采用輔助方法

這種方法是在超聲波清洗后對(duì)所洗工件進(jìn)行其他處理，如高壓清洗，使用30 MPa 壓力對(duì)閥體內(nèi)孔進(jìn)行高壓噴洗以達(dá)到清潔目的。需注意的是，超聲波清洗后要進(jìn)行沖，洗避免清洗液留在閥體內(nèi)部和表面，清洗后使用高壓風(fēng)槍進(jìn)行吹干，避免殘留物質(zhì)留在零件內(nèi)部影響零件的裝配使用。

4 結(jié) 論

通過(guò)文中實(shí)驗(yàn)舉例，采用合理的超聲波清洗方式可以大大提高清理污染物的效果。同時(shí)也表明超聲波的使用方法和細(xì)節(jié)尚有待完善。隨著科技的發(fā)展，清洗零件的方法也將向著自動(dòng)化和無(wú)污染化邁進(jìn)。

［1］ 魏竹波，周繼維.金屬清洗技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

［2］ 賈亞雷.超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)［D］.保定：河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2007.

［3］ 李雅莉.超聲波清洗的原理和實(shí)際應(yīng)用［J］.清洗世界，2006（7）：31-35.

［4］ 田少陽(yáng).飛機(jī)零件清洗工藝研究及設(shè)備研制［D］.大連：大連理工大學(xué)，2013.

［5］ 閆圣坤.基于單片機(jī)的超聲波清洗機(jī)的設(shè)計(jì)［D］.遼寧：沈陽(yáng)理工大學(xué)，2011：1-6.