軸承超聲波清洗技術應用探討

薛福德

（哈爾濱軸承集團公司 小型球軸承分廠，黑龍江 哈爾濱150036）

軸承超聲波清洗技術應用探討

薛福德

（哈爾濱軸承集團公司 小型球軸承分廠，黑龍江 哈爾濱150036）

對超聲波清洗技術從原理、工藝、適用范圍等方面進行了分析，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,闡述了超聲波清洗技術的優點及發展前景。

軸承; 超聲波清洗;工藝參數；清潔度

1 前言

清潔度是保證軸承質量的指標之一，清潔方式是達到清潔度標準的具體實施過程。本文就清洗方式之一的超聲波清洗技術進行初步探討。

2 清洗在產品質量中的地位

清洗在機械行業中具有悠久的歷史，但把它作為一門技術來深入研究則是近期的事情。這是因為隨著科學技術的進步，高精產品的發展，清洗對提高產品質量，增加產品的可靠性，延長使用壽命等方面的重要性已被人們所認識。產品的清潔度已不容被忽視。例如，軸承經過一定的循環次數就損壞了，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，清潔度就是產品質量的具體體現，是產品的生命線。

3 超聲波清洗技術

3.1 各種液相清洗方法的比較

目前，機械行業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制流動沖走臟物的。毛刷清洗是通過毛刷在制件面上的揩擦剝離臟物，液體帶走臟物實現的。上述三種方法均可將經各種加工下來的制件清洗得比較干凈，但對與制件表面沾附力很強的油垢、微顆粒、研磨膏等雜質則很難完全清理干凈，對盲孔、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的雜質，而且能通過它所具有的強勁穿透力達到對盲孔、窄溝槽、小孔等預期的清洗效果。所以，在上述的清洗方法中，超聲波清洗效果最好。通過放射性同位素的檢測結果可以說明這一點，見表1。

表1 各種清洗方法效果比較

3.2 超聲波清洗機理

超聲波清洗可達到比較理想的清洗效果，這點可從它的清洗機理來理解。

聲波的頻率超過人耳聽覺范圍的頻率極限時叫做超聲波。超聲波的頻率范圍一般是指18～90kHz。超聲波清洗機實質上是一個超聲振動的能源，它是由超聲波發生器和超聲波清洗器兩大部分組成。超聲波發生器是一個產生超聲頻電訊號的功率源，它供給清洗器中的換能器工作時所必須的超聲頻電功率，換能器將這個超聲頻電功率轉換成超聲波能量，即將高頻電能轉換成機械能，產生超聲振動。清洗液在超聲振動作用下出現稀疏、密集狀態，在密集狀態時液體受正壓力作用，在稀疏狀態時液體受拉力作用，即負壓力作用。清洗液在超聲振動的作用下產生許多微氣泡，溶于液體中和附著在固體表面上。在稀疏狀態時氣泡增長，并吸收液體中更多的氣泡，而當密集狀態時氣泡縮小。在此過程中液體質點運動速度是與逐漸縮小的氣泡半徑成反比。當液體質點運動在氣泡閉合時突然停止，集中在微小容積內的動能就要迅速釋放出來，就會從閉合的氣泡中心向外傳播一個球形沖擊波，在這一點上的壓力就有數千個大氣壓，即發生空化作用。空化作用的次數與超聲波頻率相同，如，超聲波頻率為20kHz，則空化作用將以每秒鐘2萬次的沖擊力轟擊物體表面。在這個壓力作用下，驅動清洗液流入制件，足以使固體表面的污物被剝離，尤如一把強有力的刷子將制件上各處臟物沖刷出來，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，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。在軸承行業清洗劑選擇煤油；超聲波振動頻率選擇25kHz；超聲波清洗的功率選擇7.2kW；超聲波清洗時間選擇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

超聲波無孔不入，能清洗幾何形狀復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、機械、輕紡、光學、電鍍、磁性材料等行業的青睞。如：軸承、儀表及可靠性要求高的產品。

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 超聲波清洗的優點

從上面分析及我廠使用履帶式超聲波清洗機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，具有獨特優越的功能。主要有如下顯著優點：

（1）質量好

采用超聲波清洗技術，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越性。成品振動值明顯降低，見圖1。

圖1 液體強迫流動清洗與超聲波清洗的振動值（加速度）對比

（2）效率高

超聲波清洗機適于大批量生產，清洗速度快，節省了清洗時間。將清洗套圈置于進料區履帶上，經過傳動裝置帶動首先移入清洗槽內，經過上下均有超聲波的清洗區域對工件進行超聲清洗；經超聲清洗后的零件自動移入噴淋區域噴淋，再經壓縮空氣吹干區，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，大大提高了生產效率。

（3）勞動強度低

超聲波清洗能在生產線上一次性完成從套圈清洗到吹干的全過程，減少了中間環節、降低了勞動強度，解除了清洗工搬運、手工擦活的體力勞動。

（4）成本低

超聲波清洗機配有自動循環過濾裝置，保證了清洗質量，延長了清洗液更換周期，節省了清洗劑，又質量好，效率高，清洗工人員減少，顯然使成本降低。需要說明一點，超聲波清洗雖然開始投資較大，但成本很快可以回收，從長期考慮成本仍然低。

（5）保證生產進度

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

4 結束語

超聲波清洗技術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，適用于現代高精密、高清潔度產品發展的要求，必將得到普遍應用。

超聲波清洗技術在軸承行業起步較晚，還有許多課題亟待研究開發。可以肯定，超聲波清洗技術在軸承零件的清洗中將發揮越來越重要的作用，為提高產品質量發揮出越來越強大的威力。

（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 .