1．前言

    隨著《中國清洗行業(yè)ODS整體淘汰計(jì)劃》的逐步實(shí)施，各類用于機(jī)械加工零件清洗的ODS清洗劑逐漸被淘汰，水基清洗劑以其所具有的不燃、低毒和成本較低等優(yōu)點(diǎn)得到了更廣泛的應(yīng)用，成為主要替代清洗劑之一。隨著各行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，逐步向先進(jìn)的國際標(biāo)準(zhǔn)看齊，國內(nèi)清洗行業(yè)對(duì)零件的清潔度要求也越來越高。對(duì)此，除采用先進(jìn)的清洗工藝處理外，設(shè)計(jì)、制造適合采用先進(jìn)清洗工藝及水基清洗劑的高清潔度零件清洗機(jī)作為替代清洗設(shè)備已非常必要。筆者所在單位通過十幾年設(shè)計(jì)、制造水基清洗設(shè)備，在盡可能降低被清洗零件的可溶性及不可溶性冗余物，有效提高工件清潔度方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，希望能對(duì)同行起到借鑒作用。

2．提高清潔度的主要途徑

2.1 采用沉浸塊式超聲波清洗機(jī)

    用大連超聲波對(duì)工件進(jìn)行清洗是一種比較先進(jìn)的清洗工藝，也是目前在清洗領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的物能器將超音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)傳入到超聲波清洗液中，清洗液體在強(qiáng)烈的超聲波作用下，液體分子時(shí)而受拉，時(shí)而受壓，形成許多微小的空洞（空穴），即一般所說的“空化效應(yīng)”。由于空洞的內(nèi)外壓力相差十分懸殊，空洞破裂時(shí)在一瞬間具有強(qiáng)大的沖擊力，當(dāng)被清洗的工件表面、狹縫、內(nèi)腔、盲孔、小孔等受到這個(gè)沖擊力時(shí)，粘附在其中的各類油污、細(xì)屑等污物就剝落下來。超聲波除了其本身有巨大的能量外，還具有攪拌作用，使清洗液發(fā)生運(yùn)動(dòng)，新鮮清洗液不斷作用于污垢使其加速溶解，從而達(dá)到清洗的目的。

    通常采用沉浸塊式換能器，可根據(jù)工件的清潔度要求采用單塊或多塊布置，單槽或多槽布置。另外可根據(jù)工件的形狀、大小將換能器安排在槽內(nèi)側(cè)壁或底部。

    采用超聲波清洗方式，清洗液的溫度一般為50℃～60℃較為適宜；清洗時(shí)間根據(jù)工藝要求而定，從30s～10 min不等；超聲波強(qiáng)度大約設(shè)定在0.5～1W/cm2。超聲波清洗特別適合多孔性物體和幾何形狀復(fù)雜的小零件，例如類似于壓縮機(jī)中曲軸、連桿、活塞、彈簧和閥板等。我單位為某用戶設(shè)計(jì)、制造的水基零件全自動(dòng)超聲波清洗機(jī)，其清潔度指標(biāo)可達(dá)到：液態(tài)含塵量0.5～15mg/件，固態(tài)含塵量0.1～3mg/件（十幾種零件的材質(zhì)、形狀不同，其清潔度指標(biāo)也不同），

2.2 采用機(jī)械搖動(dòng)清洗在采用上述超聲波清洗的同時(shí)，根據(jù)零件的特點(diǎn)及用戶的要求，可增設(shè)機(jī)械搖動(dòng)清洗，即采用偏心輪或凸輪機(jī)構(gòu)；也可采用氣缸振動(dòng)清洗使工件筐產(chǎn)生上下?lián)u動(dòng)（振動(dòng)），以增強(qiáng)清洗脫污效果。沉浸塊式超聲波清洗及機(jī)械搖動(dòng)清洗適合  于浸泡式的清洗。

2.3采用高壓定點(diǎn)噴淋清洗

    高壓噴淋清洗具有強(qiáng)大的清洗力，能去除頑固附著在物體表面的污垢，特別適合某些形狀特殊、盲孔較深及清潔度要求高的零件（如曲軸箱），同時(shí)還具有一定的去除毛刺、飛邊、焊渣等功能。與低壓噴淋清洗相比，其清潔度指標(biāo)可提高3倍左右。采用定點(diǎn)方式，可清洗傳統(tǒng)方式不易清洗的小孔、盲孔和具有特殊形狀的零件，其傳送方式一般采用間歇運(yùn)行的步進(jìn)式。在工件上料端驅(qū)動(dòng)軸處設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器采集鏈輪的旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)整傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)（在鏈條發(fā)生變形、節(jié)距變化時(shí)能夠相應(yīng)調(diào)整），并以PLC 為核心對(duì)變頻調(diào)速器進(jìn)行控制，從而使傳送鏈平滑啟動(dòng)、快速位移、平穩(wěn)減速、準(zhǔn)確到位，可以實(shí)現(xiàn)±1mm的定位精度。準(zhǔn)確的定位和高壓噴淋相結(jié)合，可以確保高清潔度的清洗效果。

    常用的適合零件清洗的高壓噴淋清洗壓力為3.5MPa～6 MPa，當(dāng)有特殊需要時(shí)，也可選用更高的壓力甚至超高壓力（≈100 MPa）。采用高壓噴淋清洗，除了需要注意壓力及其高壓泵、高壓軟管及附件的選擇外，還要注意噴嘴的材質(zhì)、形狀和噴射距離等，尤其是零件必須有可靠的裝夾方式，同時(shí)設(shè)備還要有較完善的減震、降噪和安全等措施。

    我單位研制的高壓定點(diǎn)噴淋清洗機(jī)，經(jīng)用戶質(zhì)量檢測(cè)中心嚴(yán)格檢測(cè)，其清潔度可達(dá)到：可溶物≤8mg，不可溶物≤2mg，滿足用戶要求，并優(yōu)于進(jìn)口同類設(shè)備的清潔度指標(biāo)。

2.4設(shè)置油水分離器

    脫脂工序是清洗設(shè)備的重要工序。被清洗零件在脫脂過程中的油污必須及時(shí)清除，否則油分的濃度隨著處理零件量的增加，脫脂能力不斷下降，零件的清潔度也隨之下降，因此除了必須定期更新脫脂液外，還需要對(duì)脫脂液進(jìn)行油水分離處理。當(dāng)脫脂液中油分濃度達(dá)到5～10g/L時(shí)就須進(jìn)行更新，否則脫脂油在脫脂液中將不再以乳化狀態(tài)存在，而重新附著在被清洗零件上，從而影響后續(xù)被清洗零件的清潔質(zhì)量。

油水分離器是一種將乳化油排入集油桶并經(jīng)過自動(dòng)排油處理后，再使去油后的脫脂液回到脫脂槽中的裝置。常用的油水分離器主要由油水分離槽、泵、閥門、管路附件和集油斗等組成。

2.5 設(shè)置磁性分離器

    被清洗的零件往往經(jīng)磨床及其它機(jī)床加工后帶有鐵粉末、切屑，經(jīng)過脫脂清洗后，這些粉末和切屑都渾濁在脫脂液中，只有通過磁性分離器上的磁性滾筒或磁片，才能把脫脂液中的粉末、切屑吸出、排掉，使脫脂液保持干凈，以利于提高零件的清潔度。磁性分離器主要由箱體、磁性滾筒（磁鼓）或磁片、減速機(jī)和刮板等組成。

2.6 設(shè)置過濾循環(huán)裝置

    過濾循環(huán)裝置是將清洗槽內(nèi)較臟的液體（含有不可溶物質(zhì)）抽入附槽進(jìn)行過濾，同時(shí)將附槽內(nèi)經(jīng)過濾的較干凈的液體再泵入清洗槽，該裝置對(duì)提高零件的清潔度有著很重要的作用。

根據(jù)被清洗零件的具體要求，浸漬式、噴淋式的清洗方式均可設(shè)置合適網(wǎng)目數(shù)的網(wǎng)板過濾器、籃筐過濾器、袋式過濾器和濾芯過濾器等。

2.7設(shè)置風(fēng)刀吹水裝置

    對(duì)清潔度要求較高的零件，在清洗、漂洗工序后，常常設(shè)置風(fēng)刀吹水裝置。這不僅有利于零件的最后干燥，而且是解決零件表面產(chǎn)生水斑的途徑。由于漂洗用水含有雜質(zhì)，零件干燥后易在表面留下水斑，即使用純水漂洗，也有生成水斑的可能。采用風(fēng)刀吹水裝置，利用風(fēng)壓可將零件表面的水吹除掉。

2.8 其他方面

    1）對(duì)浸泡式清洗，清洗筐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也很重要。清洗筐與清洗液的接觸面積要小，零件在筐內(nèi)的擺放方式對(duì)清潔度會(huì)產(chǎn)生一定的影響；對(duì)噴淋式清洗，輸送帶、工裝夾具的形式對(duì)清潔度也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

    2）無論是浸泡式清洗還是噴淋式清洗，選擇合適的加熱溫度（電加熱或蒸汽加熱），也有助于清潔度的提高。因?yàn)樗陀袡C(jī)溶劑對(duì)污垢的溶解能力是隨溫度升高而提高的，所以升高溶劑的溫度有利于溶劑發(fā)揮它的溶解作用而使污垢易于去除，升高水的溫度有利于把吸附在零件表面的堿和表面活性劑溶解去除。

     3）設(shè)置攪拌裝置

    設(shè)置攪拌裝置，可提高污垢被解離、乳化、分散的效率，也有助于提高清潔度。常用的攪拌裝置是在清洗槽內(nèi)設(shè)置排氣管，經(jīng)過過濾且有一定壓力的壓縮空氣通過排氣管排向清洗槽，生成的氣泡迅速上升造成清洗液的流動(dòng)，從而起到攪拌作用，這是讓液體流動(dòng)的攪拌方式之一。另外，也可以采用讓零件（清洗筐）運(yùn)動(dòng)的攪拌方式，如前面“2.2 采用機(jī)械搖動(dòng)清洗”所述。

    經(jīng)過多個(gè)用戶使用表明，這種水基清洗設(shè)備在充分考慮到設(shè)備的安全性、可靠性、合理性、方便性以及自動(dòng)化程度、成本、外觀、噪聲等因素的情況下，采用上述適于水基清洗設(shè)備的清洗技術(shù)，對(duì)無氟制冷壓縮機(jī)零件、汽車零件以及電子產(chǎn)品的清洗均達(dá)到了國外著名公司所提出的清潔度指標(biāo)?？蓮V泛用于替代ODS清洗劑的水基清洗。綜上所述，在設(shè)計(jì)水基清洗設(shè)備時(shí)，根據(jù)不同材質(zhì)、不同形狀的零件合理采用不同的清洗工藝和技術(shù)，對(duì)獲得更好的清洗效果至關(guān)重要。