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超声波清洗机在网带炉清洗中的应用

金属零件在渗碳前需要表面干净,但现有网带炉的前清洗效果不佳。为改善网带炉前清洗的去油去污效果,在网带炉前清洗安装超声波清洗机。结果证明,增加超声清洗机后,零件清洗效果得到改善,零件热处理后渗层厚度更加均匀。

可控气氛网带炉是当前应用最为广泛的热处理设备之一,它适合中小零件的批量、连续热处理,可用于钢的淬火、回火和渗碳等多种工艺。网带炉一般由送料机构、前清洗、淬火炉、后清洗、回火炉等几部分构成,其中前清洗的目的是清洗掉零件表面的油污、铁屑和灰尘,以免淬火后产生硬度不均和软点等缺陷。前清洗的主要组成部分为水槽、清洗剂和送料网带,零件由送料机送入水槽中的送料网带上,在清洗剂中浸泡一段时间,然后被送料网带送入网带炉中。清洗剂一般由去油剂和水混合而成,通常,清洗剂在40~80℃使用。目前,网带炉前清洗效果不够理想,因清洗不干净而导致零件渗碳层偏浅的现象时有发生,研究发现,零件表面残留的油污是造成零件渗层不均的主要原因。因前清洗效果不理想,通常零件在热处理前需要附加一步独立的去油工序。

超声波清洗原理

超声波清洗技术是一种高效、环保的清洗方法,尤其适合于清洗表面具有孔、缝或者形状复杂的零件。通常,频率高于20kHz的声波称为超声波。超声波在液体当中传播时,在声波周期内会交替产生负压和正压。在超声波达到负压时,液体中产生了大量极微小的气泡,即空化泡,这些微小的气泡在超声波产生的负压中急速振荡、长大,随后在超声波产生的正压中急速收缩直至破裂。小气泡破裂的刹那,在微小的空间内将形成高温和高压,并形成强烈的冲击波和速度高达110m/s的微射流,这些小气泡的破裂作用给清洗液带来了巨大的机械振动效应、热效应及化学效应。这些强冲击波将会破坏油污、灰尘等在零部件表面的吸附,引起脏物层的脱附、剥落,有的气泡还能“钻入”脏物缝隙使之振动,从而引起油污、灰尘等脱落,达到清洗的目的。另外,超声波对油具有乳化中和作用,可以有效防止被清洗掉的油污再次附着在零件上。
超声波清洗机主要由3部分组成,分别是超声波发生器(即超声波电源)、换能器和清洗槽。超声波发生器是将交流电转换成超声频电振荡信号并将其传送给超声换能器。超声换能器将超声波发生器产生的超声频电振荡信号转换成同频率的机械振动,继而在液体中传播,利用产生的空化效应来清洗物件。
网带炉前清洗增加超声清洗装置后,对零件进行清洗,验证其有效性。首先对经过和未经过超声清洗的套筒零件进行了外观和清洁度对比。两种套筒的外观如图所示,由图可以看出,经超声清洗后,零件表面更亮,脏污明显减少。

零件超声清洗前后对比

超声清洗机用于网带炉前清洗,可以有效去除零件上附着的油污、灰尘,超声清洗后的零件经渗碳处理,渗层更加均匀。

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