轴承超声波清洗技术应用探讨

1 前言

清洁度是保证轴承质量的指标之一，清洁方式是达到清洁度标准的具体实施过程。本文就清洗方式之一的超声波清洗技术进行初步探讨。

2 清洗在产品质量中的地位

清洗在机械行业中具有悠久的历史，但把它作为一门技术来深入研究则是近期的事情。这是因为随着科学技术的进步，高精产品的发展，清洗对提高产品质量，增加产品的可靠性，延长使用寿命等方面的重要性已被人们所认识。产品的清洁度已不容被忽视。例如，轴承经过一定的循环次数就损坏了，其损坏原因之一就是轴承上残留着未清洗掉的脏物，它们起着类似磨料的作用。有的微型轴承，1 m的灰尘就足以造成破坏。再如，清洁度不好的轴承噪音值就高。可见，清洁度就是产品质量的具体体现，是产品的生命线。

3 超声波清洗技术

3.1 各种液相清洗方法的比较

目前，机械行业常见的液相清洗方法大致可分为：加热浸入清洗、加压喷淋清洗、毛刷清洗、超声波清洗。

加热浸入清洗、加压喷淋清洗的清洗原理就是利用液体在制件表面上的强制流动冲走脏物的。毛刷清洗是通过毛刷在制件面上的揩擦剥离脏物，液体带走脏物实现的。上述三种方法均可将经各种加工下来的制件清洗得比较干净，但对与制件表面沾附力很强的油垢、微颗粒、研磨膏等杂质则很难完全清理干净，对盲孔、窄沟槽、 小孔处的污物清洗是困难的。超声波清洗不仅能除去沾附力强的杂质，而且能通过它所具有的强劲穿透力达到对盲孔、窄沟槽、小孔等预期的清洗效果。所以，在上述的清洗方法中，超声波清洗效果最好。通过放射性同位素的检测结果可以说明这一点，见表1。

3.2 超声波清洗机理

超声波清洗可达到比较理想的清洗效果，这点可从它的清洗机理来理解。

声波的频率超过人耳听觉范围的频率极限时叫做超声波。超声波的频率范围一般是指 18～90kHz。超声波清洗机实质上是一个超声振动的能源，它是由超声波发生器和超声波清洗器两大部分组成。超声波发生器是一个产生超声频电讯号的功率源，它供给清洗器中的换能器工作时所必须的超声频电功率，换能器将这个超声频电功率转换成超声波能量，即将高频电能转换成机械能，产生超声振动。清洗液在超声振动作用下出现稀疏、密集状态，在密集状态时液体受正压力作用，在稀疏状态时液体受拉力作用，即负压力作用。清洗液在超声振动的作用下产生许多微气泡，溶于液体中和附着在固体表面上。在稀疏状态时气泡增长，并吸收液体中更多的气泡，而当密集状态时气泡缩小。在此过程中液体质点运动速度是与逐渐缩小的气泡半径成反比。当液体质点运动在气泡闭合时突然停止，集中在微小容积内的动能就要迅速释放出来，就会从闭合的气泡中心向外传播一个球形冲击波，在这一点上的压力就有数千个大气压，即发生空化作用。空化作用的次数与超声波频率相同，如，超声波频率为20kHz，则空化作用将以每秒钟2万次的冲击力轰击物体表面。在这个压力作用下，驱动清洗液流人制件，足以使固体表面的污物被剥离，尤如一把强有力的刷子将制件上各处脏物冲刷出来，特别是手不可及的盲孔、沟槽处污物也被冲洗干净，这就是空化的侵蚀作用。同时，空化作用使液 液相界面互相加速、互相分散和在气泡附近产生高速的微冲流，使沾附在制件表面上的污物更易脱离掉，这分别是空化的乳化作用和搅拌作用。由此可见，超声波清洗主要是由超声波空化作用而引起的。

3.3 轴承超声波清洗工艺

合适的选择超声波清洗工艺可以显著地提高清洗效率及效果。在轴承行业清洗剂选择煤油;超声波振动频率选择25kHz;超声波清洗的功率选择7.2kW;超声波清洗时间选择2.5min;清洗液温度选择室温;油剂清洗液每月更换一次。

3.4 超声波清洗的适用性

超声波无孔不入，能清洗几何形状复杂的物体和各种有微孑L、盲孔、窄缝等的零部件。因此，超声波清洗深受广大电子、机械、轻纺、光学、电镀、磁性材料等行业的青睐。如：轴承、仪表及可靠性要求高的产品。

若选择合适的超声波清洗工艺，还可用于清洗制件表面的清锈或薄的一层氧化皮。

3.5超声波清洗的优点

从上面分析及我厂使用履带式超声波清洗机一年多的效果中看出，超声波清洗是从清洗原理上另辟清洗新路，具有独特优越的功能。主要有如下显著优点：

(1)质量好

采用超声波清洗技术，使轴承的清洁度得到提高，清洗效果好。如前所述，清洗后剩余污物百分比与其它清洗方法相比最小。尤其是带牙口的轴承外套，超声波清洗显示出其明显的优越性。成品振动值明显降低，见图1。

超声波清洗机适于大批量生产，清洗速度快，节省了清洗时问。将清洗套圈置于进料区履带上，经过传动装置带动首先移入清洗槽内，经过上下均有超声波的清洗区域对工件进行超声清洗;经超声清洗后的零件自动移入喷淋区域喷淋，再经压缩空气吹干区，吹去零件表面液滴，吹干后的零件至出料处后移至下道工序，大大提高了生产效率。

(3)劳动强度低

超声波清洗能在生产线上一次性完成从套圈清洗到吹干的全过程，减少了中间环节、降低了劳动强度，解除了清洗工搬运、手工擦活的体力劳动。

(4)成本低

超声波清洗机配有自动循环过滤装置，保证了清洗质量，延长了清洗液更换周期，节省了清洗剂，又质量好，效率高，清洗工人员减少，显然使成本降低。需要说明一点，超声波清洗虽然开始投资较大，但成本很快可以回收，从长期考虑成本仍然低。

(5)保证生产进度

轴承超声波清洗技术的应用，有效的改善了装前清洗的被动局面，并为成品清洗打下了良好的基础，是提高成品轴承清洁度的有效途径。

4 结束语

超声波清洗技术为提高轴承的清洁度提供了有力保证，是其它清洗方法不可取代的，适用于现代高精密、高清洁度产品发展的要求，必将得到普遍应用。

超声波清洗技术在轴承行业起步较晚，还有许多课题亟待研究开发。可以肯定，超声波清洗技术在轴承零件的清洗中将发挥越来越重要的作用，为提高产品质量发挥出越来越强大的威力。