軸承超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用探討

薛福德

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 小型球軸承分廠，黑龍江 哈爾濱150036）

軸承超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用探討

薛福德

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 小型球軸承分廠，黑龍江 哈爾濱150036）

對(duì)超聲波清洗技術(shù)從原理、工藝、適用范圍等方面進(jìn)行了分析，比較了超聲波清洗與其它清洗方式的效果,給出了軸承套圈超聲波清洗的具體工藝參數(shù),闡述了超聲波清洗技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景。

軸承; 超聲波清洗;工藝參數(shù)；清潔度

1 前言

清潔度是保證軸承質(zhì)量的指標(biāo)之一，清潔方式是達(dá)到清潔度標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施過(guò)程。本文就清洗方式之一的超聲波清洗技術(shù)進(jìn)行初步探討。

2 清洗在產(chǎn)品質(zhì)量中的地位

清洗在機(jī)械行業(yè)中具有悠久的歷史，但把它作為一門技術(shù)來(lái)深入研究則是近期的事情。這是因?yàn)殡S著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高精產(chǎn)品的發(fā)展，清洗對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命等方面的重要性已被人們所認(rèn)識(shí)。產(chǎn)品的清潔度已不容被忽視。例如，軸承經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)就損壞了，其損壞原因之一就是軸承上殘留著未清洗掉的臟物，它們起著類似磨料的作用。有的微型軸承，1μm的灰塵就足以造成破壞。再如，清潔度不好的軸承噪音值就高。可見，清潔度就是產(chǎn)品質(zhì)量的具體體現(xiàn)，是產(chǎn)品的生命線。

3 超聲波清洗技術(shù)

3.1 各種液相清洗方法的比較

目前，機(jī)械行業(yè)常見的液相清洗方法大致可分為：加熱浸入清洗、加壓噴淋清洗、毛刷清洗、超聲波清洗。

加熱浸入清洗、加壓噴淋清洗的清洗原理就是利用液體在制件表面上的強(qiáng)制流動(dòng)沖走臟物的。毛刷清洗是通過(guò)毛刷在制件面上的揩擦剝離臟物，液體帶走臟物實(shí)現(xiàn)的。上述三種方法均可將經(jīng)各種加工下來(lái)的制件清洗得比較干凈，但對(duì)與制件表面沾附力很強(qiáng)的油垢、微顆粒、研磨膏等雜質(zhì)則很難完全清理干凈，對(duì)盲孔、窄溝槽、小孔處的污物清洗是困難的。超聲波清洗不僅能除去沾附力強(qiáng)的雜質(zhì)，而且能通過(guò)它所具有的強(qiáng)勁穿透力達(dá)到對(duì)盲孔、窄溝槽、小孔等預(yù)期的清洗效果。所以，在上述的清洗方法中，超聲波清洗效果最好。通過(guò)放射性同位素的檢測(cè)結(jié)果可以說(shuō)明這一點(diǎn)，見表1。

表1 各種清洗方法效果比較

3.2 超聲波清洗機(jī)理

超聲波清洗可達(dá)到比較理想的清洗效果，這點(diǎn)可從它的清洗機(jī)理來(lái)理解。

聲波的頻率超過(guò)人耳聽覺(jué)范圍的頻率極限時(shí)叫做超聲波。超聲波的頻率范圍一般是指18～90kHz。超聲波清洗機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)超聲振動(dòng)的能源，它是由超聲波發(fā)生器和超聲波清洗器兩大部分組成。超聲波發(fā)生器是一個(gè)產(chǎn)生超聲頻電訊號(hào)的功率源，它供給清洗器中的換能器工作時(shí)所必須的超聲頻電功率，換能器將這個(gè)超聲頻電功率轉(zhuǎn)換成超聲波能量，即將高頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生超聲振動(dòng)。清洗液在超聲振動(dòng)作用下出現(xiàn)稀疏、密集狀態(tài)，在密集狀態(tài)時(shí)液體受正壓力作用，在稀疏狀態(tài)時(shí)液體受拉力作用，即負(fù)壓力作用。清洗液在超聲振動(dòng)的作用下產(chǎn)生許多微氣泡，溶于液體中和附著在固體表面上。在稀疏狀態(tài)時(shí)氣泡增長(zhǎng)，并吸收液體中更多的氣泡，而當(dāng)密集狀態(tài)時(shí)氣泡縮小。在此過(guò)程中液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度是與逐漸縮小的氣泡半徑成反比。當(dāng)液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)在氣泡閉合時(shí)突然停止，集中在微小容積內(nèi)的動(dòng)能就要迅速釋放出來(lái)，就會(huì)從閉合的氣泡中心向外傳播一個(gè)球形沖擊波，在這一點(diǎn)上的壓力就有數(shù)千個(gè)大氣壓，即發(fā)生空化作用?？栈饔玫拇螖?shù)與超聲波頻率相同，如，超聲波頻率為20kHz，則空化作用將以每秒鐘2萬(wàn)次的沖擊力轟擊物體表面。在這個(gè)壓力作用下，驅(qū)動(dòng)清洗液流入制件，足以使固體表面的污物被剝離，尤如一把強(qiáng)有力的刷子將制件上各處臟物沖刷出來(lái)，特別是手不可及的盲孔、溝槽處污物也被沖洗干凈，這就是空化的侵蝕作用。同時(shí)，空化作用使液 液相界面互相加速、互相分散和在氣泡附近產(chǎn)生高速的微沖流，使沾附在制件表面上的污物更易脫離掉，這分別是空化的乳化作用和攪拌作用。由此可見，超聲波清洗主要是由超聲波空化作用而引起的。

3.3 軸承超聲波清洗工藝

合適的選擇超聲波清洗工藝可以顯著地提高清洗效率及效果。在軸承行業(yè)清洗劑選擇煤油；超聲波振動(dòng)頻率選擇25kHz；超聲波清洗的功率選擇7.2kW；超聲波清洗時(shí)間選擇2.5min；清洗液溫度選擇室溫；油劑清洗液每月更換一次。

3.4 超聲波清洗的適用性

超聲波無(wú)孔不入，能清洗幾何形狀復(fù)雜的物體和各種有微孔、盲孔、窄縫等的零部件。因此，超聲波清洗深受廣大電子、機(jī)械、輕紡、光學(xué)、電鍍、磁性材料等行業(yè)的青睞。如：軸承、儀表及可靠性要求高的產(chǎn)品。

若選擇合適的超聲波清洗工藝，還可用于清洗制件表面的清銹或薄的一層氧化皮。

3.5 超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn)

從上面分析及我廠使用履帶式超聲波清洗機(jī)一年多的效果中看出，超聲波清洗是從清洗原理上另辟清洗新路，具有獨(dú)特優(yōu)越的功能。主要有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）質(zhì)量好

采用超聲波清洗技術(shù)，使軸承的清潔度得到提高，清洗效果好。如前所述，清洗后剩余污物百分比與其它清洗方法相比最小。尤其是帶牙口的軸承外套，超聲波清洗顯示出其明顯的優(yōu)越性。成品振動(dòng)值明顯降低，見圖1。

圖1 液體強(qiáng)迫流動(dòng)清洗與超聲波清洗的振動(dòng)值（加速度）對(duì)比

（2）效率高

超聲波清洗機(jī)適于大批量生產(chǎn)，清洗速度快，節(jié)省了清洗時(shí)間。將清洗套圈置于進(jìn)料區(qū)履帶上，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)首先移入清洗槽內(nèi)，經(jīng)過(guò)上下均有超聲波的清洗區(qū)域?qū)ぜM(jìn)行超聲清洗；經(jīng)超聲清洗后的零件自動(dòng)移入噴淋區(qū)域噴淋，再經(jīng)壓縮空氣吹干區(qū)，吹去零件表面液滴，吹干后的零件至出料處后移至下道工序，大大提高了生產(chǎn)效率。

（3）勞動(dòng)強(qiáng)度低

超聲波清洗能在生產(chǎn)線上一次性完成從套圈清洗到吹干的全過(guò)程，減少了中間環(huán)節(jié)、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，解除了清洗工搬運(yùn)、手工擦活的體力勞動(dòng)。

（4）成本低

超聲波清洗機(jī)配有自動(dòng)循環(huán)過(guò)濾裝置，保證了清洗質(zhì)量，延長(zhǎng)了清洗液更換周期，節(jié)省了清洗劑，又質(zhì)量好，效率高，清洗工人員減少，顯然使成本降低。需要說(shuō)明一點(diǎn)，超聲波清洗雖然開始投資較大，但成本很快可以回收，從長(zhǎng)期考慮成本仍然低。

（5）保證生產(chǎn)進(jìn)度

軸承超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用，有效的改善了裝前清洗的被動(dòng)局面，并為成品清洗打下了良好的基礎(chǔ)，是提高成品軸承清潔度的有效途徑。

4 結(jié)束語(yǔ)

超聲波清洗技術(shù)為提高軸承的清潔度提供了有力保證，是其它清洗方法不可取代的，適用于現(xiàn)代高精密、高清潔度產(chǎn)品發(fā)展的要求，必將得到普遍應(yīng)用。

超聲波清洗技術(shù)在軸承行業(yè)起步較晚，還有許多課題亟待研究開發(fā)。可以肯定，超聲波清洗技術(shù)在軸承零件的清洗中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，為提高產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮出越來(lái)越強(qiáng)大的威力。

（編輯：王立新）

Discussion of bearings ultrasonic cleaning technology

Xue Fude
（Small Ball Bearing Branch,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China）

By analyzing the ultrasonic cleaning technology from the principle, process, scope and other aspects, comparison of the effect of ultrasonic cleaning and other cleaning methods, the specifc parameters of the bearing rings of ultrasonic cleaning were given, the advantages of ultrasonic cleaning technology and development prospects were explained.

bearings; ultrasonic cleaning; process parameters; cleanliness

TH 133.33，TB 559

B

1672-4852（2015）02-0028-02

2015-04-17.

薛福德（1958-），男，工程師 .