王自力

（寧波百諾肯軸承有限公司，浙江寧波，315327）

軸承零件清洗中超聲波技術(shù)應(yīng)用探討

王自力

（寧波百諾肯軸承有限公司，浙江寧波，315327）

軸承零件清潔度關(guān)系著軸承運(yùn)行質(zhì)量，是軸承的重要考核指標(biāo)。本文介紹了傳統(tǒng)清洗軸承零件的方式，如煤油清洗、汽油清洗或噴淋清洗等，但都難以達(dá)到高度清潔的清洗水平。針對(duì)上述問題，本文介紹了一種新的清洗方法——超聲波技術(shù)，闡述了其清洗原理，分析了其清洗流程和關(guān)鍵技術(shù)。本文思想對(duì)軸承清洗、延長(zhǎng)使用壽命有幫助作用。

軸承零件；零件清洗；超聲波技術(shù)

引言

軸承零件的清洗方法有很多，常規(guī)的清洗方法主要有浸洗、刷洗、高壓噴洗、噴淋等。影響清洗效果的因素有很多，包括軸承零件的結(jié)構(gòu)和尺寸、清洗劑的性能、清洗的勞動(dòng)要求等。對(duì)于要求不高的軸承，這些清洗便能夠達(dá)到要求，但是對(duì)于要求比較高的軸承，比如低噪聲軸承，就無法達(dá)到清潔度的要求。軸承零件的清潔度影響軸承的使用壽命、振動(dòng)和噪聲等。提高清潔度對(duì)滿足軸承異音、降低噪聲、提高使用壽命有重要作用。

所以軸承零件清洗十分重要，本文探討了使用超聲波技術(shù)清洗軸承零件的清洗原理、關(guān)鍵技術(shù)等，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸承零件清洗有很好的效果。

1 超聲波清洗原理及優(yōu)勢(shì)

1.1超聲波清洗原理

超聲波是指頻率高于20 kHz的聲波，這種聲波既有良好的方向性，又有很強(qiáng)的穿透能力，能夠比較容易地聚焦聲能。超聲波可用于測(cè)量速度、距離、殺菌消毒、碎石、焊接、清洗等；利用超聲波的機(jī)械振蕩可以實(shí)現(xiàn)霧化、粉碎固化、凝聚、勻化或者提取等功能。

利用超聲波震蕩，能夠清洗不容易溶解的污漬，使它們分解、脫落；同時(shí)超聲波又能夠加速可溶解污物的溶解程度，使清洗劑充分發(fā)揮作用，提高清洗的效率和質(zhì)量。

復(fù)雜結(jié)構(gòu)軸承零件的清洗，使用超聲波技術(shù)清洗效果好。超聲波清洗機(jī)實(shí)際上使用的是超聲振動(dòng)的能源。在軸承零件清洗中使用的超聲波清洗機(jī)，主要由超聲波清洗器和超聲波發(fā)生器兩部分組成。通過超聲波發(fā)生器，能夠產(chǎn)生超聲頻帶的電訊號(hào)，為換能器提供超聲頻電功率。超聲頻電功率在換能器的作用下，能夠轉(zhuǎn)化成超聲波能量。在對(duì)軸承零件清洗的過程中，由于超聲波的作用，清洗液會(huì)呈現(xiàn)密集、稀疏的狀態(tài)［1］。液體在密集的狀態(tài)下受正壓力的影響，在稀疏的狀態(tài)下受負(fù)壓力的影響。通過超聲波的振動(dòng)，清洗液會(huì)產(chǎn)生許多微氣泡，一部分附著在固體的表面上，一部分溶在液體中。稀疏狀態(tài)下的氣泡會(huì)不斷增長(zhǎng)，吸收更多的氣泡，密集狀態(tài)下的氣泡相反，是不斷縮小的?？s小的氣泡與液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度成反比關(guān)系，在氣泡閉合的時(shí)候，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)突然停止，就會(huì)發(fā)生空化的作用，即迅速釋放出集中在微小容積內(nèi)的動(dòng)能，從閉合的氣泡中心，會(huì)傳播出一個(gè)球形的沖擊波，在這一點(diǎn)上會(huì)有數(shù)千個(gè)大氣壓?？栈饔玫念l率與超聲波相同，經(jīng)常產(chǎn)生在固體和液體的交界處。因?yàn)槌暡ㄓ泻軓?qiáng)的穿透力，能夠在零件的清洗中穿透到它的另一側(cè)面，尤其是復(fù)雜的軸承零件。對(duì)于狹縫、盲孔、內(nèi)腔等部分，都能有效地清洗污垢。另外，由于超聲波的中和作用和乳化作用，可以在清洗中有效地防止污垢重新附著。

1.2超聲波清洗優(yōu)勢(shì)

軸承生產(chǎn)及使用企業(yè)使用超聲波清洗，在技術(shù)方面有兩大好處：一是對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)軸承清洗效果更好，比如帶牙口的軸承外套，超聲波清洗的潔凈效果是其他清洗方式達(dá)不到的。二是適用性廣，由于超聲波有很強(qiáng)的穿透能力，只要將軸承及零件放在溶液內(nèi)，超聲波就能發(fā)揮清洗作用，而且保證清洗的質(zhì)量。

效益方面也有兩大好處：一是成本低，利用超聲波技術(shù)進(jìn)行軸承零件的清洗，能夠節(jié)約成本。雖然超聲波機(jī)器設(shè)備開始的投入成本比傳統(tǒng)的溶劑清洗和人工清洗都要高，但其使用壽命很長(zhǎng)，至少十年；同時(shí)延長(zhǎng)了軸承的壽命，投入產(chǎn)出比高［2］。二是降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力。用超聲波清洗零件主要是通過超聲波清洗機(jī)進(jìn)行的，機(jī)器設(shè)備的使用滿足了大批量的零部件清洗要求［3］。通過使用機(jī)器設(shè)備，避免了軸承零件清洗中繁重的體力勞動(dòng)。

2 超聲波清洗工藝及應(yīng)用

2.1工藝流程

超聲波清洗包括三要素：清洗液、清洗裝置和清洗工藝。

清洗液和清洗裝置是硬件設(shè)施，在進(jìn)行噴淋清洗時(shí)，應(yīng)使用碳?xì)淙軇?，其清洗效果比煤油更好，而且清洗成本較低［4］。碳?xì)淙軇┑臐B透力強(qiáng)，流動(dòng)性好，而且表面的張力小，對(duì)超聲波非線性產(chǎn)生的微聲流和聲流非常有利。其溶解油脂的能力很強(qiáng)，能夠充分利用超聲波的空化作用，使固體粒子脫落，使不溶性的污物破解，分散在清洗液中。

使用超聲波清洗機(jī)時(shí)，清洗工藝流程與軸承零件數(shù)量、清洗難易程度正相關(guān)［5］。首先進(jìn)行噴洗，或者熱浸洗，將軸承零件上的污垢進(jìn)行溶解、軟化和分離，通過噴洗或者熱浸洗，可以使下一道工序的工量降低，噴洗是利用噴嘴，將清洗液噴射出來沖擊軸承零件的表面，它一般由噴嘴、閥門、泵、電機(jī)、儲(chǔ)液箱、過濾器等組成。接著進(jìn)行超聲波清洗，這一步是關(guān)鍵，通過超聲波的振動(dòng)，以及產(chǎn)生的空化作用，可以使軸承零件表面的銹蝕物、油漬以及其他表面污染物消除［6］。

無論零件的外形如何復(fù)雜，不僅可以進(jìn)行自動(dòng)化操作，也可以進(jìn)行大批量小型件的清洗。具體步驟如下：（1） 進(jìn)行冷漂洗，主要是使用流動(dòng)的進(jìn)水，清除已經(jīng)脫落，但是浮在零件表面上的污垢；（2） 將軸承零件放在干凈的清水中，進(jìn)行超聲波漂洗，清除零件縫隙或者邊角上的污垢；（3） 用冷或熱的凈水進(jìn)行漂洗，將零件表面的污垢微粒清洗干凈；（4） 進(jìn)入風(fēng)干區(qū)，如果軸承上殘留有清洗劑，會(huì)影響軸承的潤(rùn)滑，使用空氣吹干系統(tǒng)可以解決殘留清洗液的問題，促進(jìn)烘干。根據(jù)軸承零件的實(shí)際情況，通過一定的風(fēng)速和溫度，進(jìn)行熱風(fēng)烘干，快速干燥軸承零件。烘干時(shí)溫度不能過高，主要通過溫度傳感器和PLC裝置，準(zhǔn)確控制風(fēng)的溫度。

2.2關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)的超聲波軸承零件清洗，使用超聲波軸承清洗機(jī)，主要工序是先外圈裝料，在退磁前外圈就可以裝料，退磁之后平鋪在不銹鋼的網(wǎng)帶上。內(nèi)圈是共同進(jìn)入超聲波清洗區(qū)，將軸承零件放在網(wǎng)帶的卡槽內(nèi)進(jìn)入。網(wǎng)帶的傳送速度是可以調(diào)節(jié)的，超聲波清洗的時(shí)間可以調(diào)整，在超聲波清洗區(qū)，網(wǎng)帶的上下都有振板。在清洗區(qū)清洗之后，進(jìn)行噴淋漂洗。為了保證清洗液的潔凈程度，在這兩個(gè)區(qū)域中都有多級(jí)過濾系統(tǒng)。同時(shí)也有冷卻系統(tǒng)，主要是保證清洗液固定的溫度，達(dá)到最佳的清洗效果。超聲波清洗技術(shù)對(duì)軸承零件清洗，尤其是低振動(dòng)值、低噪聲的軸承有重要意義。

隨著時(shí)代的發(fā)展，超聲波清洗技術(shù)不斷進(jìn)步，在設(shè)備上和工藝上都有較大的突破，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的清洗技術(shù)。其中高頻超聲清洗技術(shù)對(duì)超微污染物粒子有明顯的效果。類似硅片表面直徑非常小的污染物，使用常規(guī)的超聲波技術(shù)不能達(dá)到最佳的效果，近年來發(fā)明了高頻的超聲波清洗技術(shù)，這種兆赫級(jí)別的高頻清洗，其關(guān)鍵不是氣泡，也不是利用空化作用，而是使用高頻的壓力波，因?yàn)楦哳l率下空化作用不明顯，使用兆赫級(jí)別的高頻超聲技術(shù)，對(duì)污染物的消除率幾乎可以達(dá)到100%。在陶瓷、硅晶片、超大規(guī)模集成電路的芯片上，一般使用這種高頻清洗技術(shù)。另外還出現(xiàn)了機(jī)械掃描聚焦式超聲清洗技術(shù)，它主要針對(duì)微孔零件的清洗。由于過去超聲波對(duì)此類零件的清洗技術(shù)不太理想，使用這種清洗技術(shù)，能夠明顯使微孔中的污物自行脫離。這種清洗技術(shù)以低頻為主，使用15 kHz或者20 kHz，要求達(dá)到高聲強(qiáng)，并使用600 W左右或更高一點(diǎn)的電功率。機(jī)械掃描聚焦式超聲清洗技術(shù)對(duì)一些微孔物件的清洗有很強(qiáng)的效果。

3 超聲波清洗效果影響因素

（1） 清洗液溫度

清洗液的溫度影響超聲波技術(shù)清洗的效果。清洗液的溫度升高，有利于超聲波空化作用的增強(qiáng)，同時(shí)蒸汽壓也會(huì)相應(yīng)地上升，減弱超聲波的空化作用，影響清洗軸承零件的效果。因此要選擇適宜的溫度，每種清洗液的適合溫度不同，要根據(jù)具體的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證軸承零件的清洗效果。

（2） 清洗時(shí)間

利用超聲波技術(shù)清洗軸承零件時(shí)，要注意清洗的時(shí)間。雖然時(shí)間長(zhǎng)會(huì)提高清洗的效果，但是也會(huì)對(duì)軸承零件造成負(fù)面的影響，例如長(zhǎng)期在清洗液中浸泡可能會(huì)腐蝕軸承零件的表面，影響零件的使用，也降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

（3） 清洗工作頻率和功率

超聲波工作時(shí)的頻率和功率對(duì)清洗效果有很大的影響。超聲波的清洗力主要來源于兩種清洗劑，即水分劑和化學(xué)溶劑，超聲波技術(shù)清洗的原理主要是空化的作用，前者提供了化學(xué)作用力，后者提供了物力作用力，相互配合，完成軸承零件的有效清洗［5］。超聲波工作頻率在固定的情況下需要恒定的聲強(qiáng)度，但是如果超過這個(gè)固定值，空化作用所需要的聲強(qiáng)度就會(huì)增加。同樣的聲強(qiáng)度狀態(tài)下，當(dāng)工作頻率低時(shí)，空化氣泡的體積比較大，微激波的沖擊力也就比較強(qiáng)，空化的效果好，清洗的效果比較高。同時(shí)工作頻率也不能過低，否則會(huì)使噪聲增大。另外，不同軸承零件的體積也不同，超聲功率要隨之發(fā)生變化，使用最適宜的超聲功率，才能達(dá)到最好的清洗效果。

4 結(jié)束語

綜合全文所述，超聲波技術(shù)在軸承零件的清洗中具有重要的作用。軸承零件的清潔度關(guān)系著軸承的質(zhì)量，利用超聲波技術(shù)，可以達(dá)到最佳的清洗效果。隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超聲波技術(shù)會(huì)越來越成熟，軸承零件的清洗效率和質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高，并將被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。

［1］朱曉松， 王連吉， 李興林， 等. 一種成品軸承高效清洗方式［J］.軸承， 2016（01）: 18-20.

［2］燕喜春. 超聲波清洗機(jī)在制造業(yè)中的應(yīng)用［J］. 橡塑技術(shù)與裝備，2015（16）: 36-37.

［3］劉宏， 王赫. 超聲波清洗技術(shù)工藝研究［J］. 科技資訊， 2015，13（30）: 89.

［4］盧陽， 李澤強(qiáng)， 王玉良， 等. 碳?xì)涑暡ㄇ逑摧S承試驗(yàn)［J］. 軸承，2015（3）: 43-45.

［5］楊培發(fā). 軸承內(nèi)外圈轉(zhuǎn)籠式自動(dòng)清洗機(jī)， CN103506344A［P］. 2014.

［6］趙文華， 董翠艷. 鐵路客車分體軸承清洗工藝分析與改進(jìn)［J］.科海故事博覽·科技探索， 2014（2）.

王自力（1969-），大學(xué)本科學(xué)歷，浙江大學(xué)工商管理專業(yè)，總經(jīng)理，研究方向：技術(shù)開發(fā)與銷售管理。

E-mail: npz@paragonbearing.com

Ultrasonic Technology of Bearing Parts Cleaning

Zili Wang（Ningbo PARAGON Bearing Co.， Ltd.， Ningbo， Zhejiang， 315327， China）

The cleanliness of bearing parts is related to the quality of the bearing. It is an important evaluation index of the bearing. In the process of bearing production， it is important to pay attention to the cleaning of bearing parts and improve the quality of cleaning. The traditional way of cleaning bearing parts is mainly using kerosene cleaning agent， gasoline cleaning agent， or spraying. It is not only difficult to achieve the requirements of cleaning， but also high cost， low efficiency， causing damage to the environment. It is necessary to find a new way to clean the bearing parts. Ultrasonic technology， as a new cleaning method， is paid more and more attention to the bearing industry. This paper mainly discusses the application of ultrasonic technology in the cleaning of bearing parts， by elaborating its cleaning mechanism， analyzing its cleaning procedure and key techniques. The idea of this paper will help a lot for bearing parts cleaning and working life extension.

Bearing Parts； Parts Cleaning； Ultrasonic Technology

TM611

A

2095-8412 （2016） 04-656-03

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.020