礦用液壓設備清洗方法

耿彥召

（北京天地瑪珂電液控制系統有限公司，北京100013）

0 引 言

隨著礦用設備的使用，零件清潔對于設備的重要性不斷地凸顯。在礦用設備組裝過程中會遇到由于零件清洗不徹底，零件內壁沾有污染物從而造成產品組裝不合格的問題，而影響精密零件清洗的5 個要素是：污染物、零件、清洗介質、清洗工藝，清洗設備。因此需要迫切尋找一個更為先進和清潔度更高的清洗方法［1-4］。

1 零件清洗對于設備的重要性

圖1 是某款液壓產品2013 年度產品周初檢合格率示意圖。

圖1 2013 年度產品周初檢合格率示意圖。

產品第在33 周時因為零件清洗問題，產品初檢合格率出現了嚴重下滑，使得該產品的初檢合格率下降到72.78%。經過分析和試驗發現清洗方法存在問題，及時調整清洗方法后，該產品恢復正常初檢合格率90%。可見清洗方法和工藝對產品的組裝起著重要作用。

2 零件清洗方法的發展

2.1 早期零件清洗的方法

初期對零件的清洗采用煤油浸泡清洗，然后進行吹干使用。雖然可以達到清洗目的，但該方法由于需浸泡后對金屬表面逐一進行刷洗，清理后進行吹干處理，耗時長，操作危險，效率低。

2.2 近期零件清洗的方法

超聲波清洗技術始于20 世紀50 年代初，近10 年來，超聲波清洗設備正在朝兩個方面發展。一方面，各種類型的多缸或傳動鏈式或升降式超聲清洗生產線相繼面市；另一方面，低頻超聲波清洗機向高頻超聲波清洗機發展。在美國、日本、歐洲以及亞太市場上，多缸式超聲波清洗設備總量已呈明顯上升趨勢，高達總量的50%，而多工位半自動、全自動傳動鏈式或升降式超聲波清洗線設備也已上升到總量的40%以上［5］。

3 超聲波清洗的原理及應用

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換成機械振動并通過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(稱為空化核)在聲波的作用下振動，當聲壓或聲強達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合。在氣泡閉合時，產生沖擊波，在氣泡周圍產生很大的壓力及局部高溫，這種物理現象稱為超聲空化。空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對污垢層的直接反復沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能"鉆入"裂縫作振動使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓，沖擊清洗件，同時由于非線性效應會產生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會產生高速的微聲流，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、擴散作用，加速可溶性污物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用［5］。

3.2 超聲波清洗技術的應用舉例

如今超聲波清洗零件在生產中得到廣泛應用的同時也遇到一些問題，如：如何使清洗效果最好、清洗零件需要注意哪些細節、清洗方法的合理應用、不同類型零件如何使用適合的清洗方法等。下面對超聲波清洗方法在各種情況下進行應用舉例。

圖2

3.2.1 加工孔對準超聲波機械振動清洗槽壁清洗方式

實驗中使用潤滑脂及金屬小帽，分別采用正對、背對機械振動清洗槽壁方式觀察清洗1 h 后效果，如圖3 所示。

圖3

通過圖3 對比可以看到：換能器將超聲頻電能轉換成機械振動，并通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波，當采用正對方式可以明顯改善清洗效果，同時超聲波清洗機內水溫達到45～55 ℃之間清洗效果最好。

3.2.2 網籃方式清洗

在清洗小型物件時，多使用網籃方式，礦用液壓設備有相當一部分是由微小零件組成，對該種零件為了方便集中處理，可以根據它的特點制作工裝，使用專用容器進行集中超洗，該容器要保證有一定的通透性方便氣泡進入，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，在清洗數量得到保證的同時也能滿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50 ℃，清洗時間不宜過長，時間太長容易引起銅材料的氧化，清洗銅材料不可超過40 min。圖5 是水溫50℃時，清洗時間為40 min 和60 min的效果圖對比。通過對比可以得出，當清洗時間過長時，會在金屬表面產生一層氧化層，對金屬本身造成影響。

圖5

3.2.4 專用零件的清洗

有些礦用零件，清洗的要求較高，如圖6 所示，需要相互對應，采用一一對應清洗。針對該工件特點，要進行專門的工裝設計，從而使清洗達到使用要求。

圖6

采用單獨超洗后，不影響零件的對應性，吹凈效果也可以提高，同時使用恰當的清洗方法后，可以有效避免零件的相互碰撞，減少對零件的傷害，而且不影響對零件的清洗效果。

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所洗工件進行其他處理，如高壓清洗，使用30 MPa 壓力對閥體內孔進行高壓噴洗以達到清潔目的。需注意的是，超聲波清洗后要進行沖，洗避免清洗液留在閥體內部和表面，清洗后使用高壓風槍進行吹干，避免殘留物質留在零件內部影響零件的裝配使用。

4 結 論

通過文中實驗舉例，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。同時也表明超聲波的使用方法和細節尚有待完善。隨著科技的發展，清洗零件的方法也將向著自動化和無污染化邁進。

［1］ 魏竹波，周繼維.金屬清洗技術［M］.北京：化學工業出版社,2007.

［2］ 賈亞雷.超聲波清洗機的設計［D］.保定：河北軟件職業技術學院，2007.

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

［4］ 田少陽.飛機零件清洗工藝研究及設備研制［D］.大連：大連理工大學，2013.

［5］ 閆圣坤.基于單片機的超聲波清洗機的設計［D］.遼寧：沈陽理工大學，2011：1-6.