碳氢清洗技术在轴承行业中的应用.pdf

曼 Z鱼 C N 4 1 一l 14 8 T H 轴 承20 10 年7 期 B eari n g 20 10 N o 7 59 6 2 I专题 综述 碳氢清洗技术在轴承行业中的应用 刘宏伟 王连吉 李兴林 王续跃 1 大连理工大学 机械工程学院 辽宁 大连 116024 2 杭州轴承试验研究中心有限公司 杭州 310022 摘要 对比分析传统轴承清洗剂与碳氢清洗剂的特点 详细介绍了碳氢清洗剂的特点及清洗能力 阐述了碳氢 清洗剂对轴承清洗的工艺方法 并对碳氢清洗设备及其典型应用做了详细介绍 关键词 滚动轴承 碳氢清洗 清洗工艺 设备 中图分类号 TH 133 33 TQ4 13 21 文献标志码 B 文章编号 1000 3762 2010 07 0059 04 长期以来 汽油 煤油和水基清洗剂作为传统 的清洗剂 广 泛应用 于轴承行业 但是 随着制造 业的迅速发展 对轴承寿命 振动 噪声 的要求越 来越高 传统 的清洗剂和清洗技术 已难 以满足精 密轴承清洗的质量要求 碳氢清洗剂的出现和碳氢清洗技术的发展很 好地弥补 了传统清洗剂 的不足 在 日本 碳氢清 洗剂广泛应用于工业 清洗 中 以碳氢溶 剂作为清 洗剂 已成为 日本清洗行业 的主流 j 欧美各 国 也早 已积极采用碳 氢清洗技术 用于精密和超精 密机械产 品的清 洗 我 国 引入 碳 氢清 洗技 术较 晚 尤其是在 轴承行 业 碳 氢清 洗技术 的应 用较 少 对碳氢清洗的工艺 清洗能力和优势缺乏足够 的了解 下文对碳氢清洗剂同传统轴承清洗剂进 行了比较 阐述 了碳氢清 洗剂的特点 清 洗力 工 艺以及设备的典型应 用 为轴 承行业 了解和使用 碳氢清洗剂提供参考 1 传统轴承清洗剂与碳 氢清洗剂的 对 比 传统轴承 清洗 剂有汽 油 煤 油 水基 清洗剂 等 汽油的清洗效果较好 清洗后的轴承容 易干 燥 但其易挥发 极易燃烧 危险性较大 对人体和 环境的危害也较为严重 煤油安全性较高 清洗性 能不如汽油 不是专用 清洗剂 成分 复杂 闪点在 42 左右 干燥时间较长 水基清洗剂对有机污物 的清洗效果较差 清洗后 容易有活性剂残 留在轴 承表面 不易干燥 防锈性 能不好 所 以在 清洗轴 承成品时一般不采用水基清洗剂 收稿 日期 2010 01 22 修回 日期 2010 03 25 碳氢清洗剂 同汽油 煤油同属烃类清洗剂 广 义角度讲 三者均属有机化合物 中的碳氢化合物 碳氢清洗剂主要成分 为高纯度烷烃 J 是石油经 精馏塔蒸馏 出来 的更 适合于清洗 的成分 然后再 经过加氢 脱 硫 脱 芳烃 等工艺 处理得 到饱和烷 烃 再复配以稳定 剂等制备而成 碳氢 清洗剂 去 除油脂能力强 清洗效果 干燥效率大大优于煤油 和水基清洗剂 其 闪点在 42 80 不易挥发 安 全性高 是较 为理想的清洗剂 传统轴 承清洗剂 与碳氢清洗剂的性能对 比如表 1 所示 5 表 1 多种清洗剂的部分性能对 比 清洗剂 汽油 煤油 水基清洗剂 碳氢清洗 剂 洗净能力 强 较强 弱 强 干燥性 好 差 差 好 防锈性 好 好 差 好 二次污染 有 有 有 无 出口受限 受 限 受 限 不受限 不受限 有气味 有气 味 取决于 无味或微 弱 毒性 有毒性 有毒性 添加剂 气味 低毒 对环境 对 环境 有污水 环保性 无污染 有污染 有 污染 处理 问题 安全性 特别易燃 易燃 安全 易燃 容易挥发 循 环利 可回收 污 可 回收利 可 回收性 回收利用 用 困难 水处理 困难 用 且回 较为困难 成本高 收成本较低 2 碳氢清洗剂特点及清洗能力 2 1 主 要特 点 1 清洗性能好 碳氢 清洗 剂与大多数防锈 油 机加工油等油脂同为非极性 的石油馏分 碳氢 清洗剂清洗这类矿物油效果较好 2 沸点 高 150 190 oC 自然状态下蒸发 损失量小 对包装和设备的密封要求不高 3 干燥后无残 留 碳 氢清洗剂是非常纯净 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 6O 轴承 2ol o 7 的精制溶剂 干燥时可完全挥发 没有任何残留 4 无毒 碳氢清洗剂的吸人毒性 经 口毒性 和皮肤接触毒性均为低毒 且不属 于致癌物质 安 全性高 5 材料相容性好 碳氢清洗剂中不 含水分 和氯 硫等腐蚀物 对各种金属材料不会产生腐蚀 和氧化 6 黏度低 表面张力小 碳氢清洗剂的浸渍 效果特别好 很容易浸渍到被洗工件 的狭小缝隙 中 清洗轴承时 不存在浸渍死角 7 环保 碳氢清洗剂可以 自然降解 也可以 回收利用或焚烧 焚烧的主要生成物为 CO 和水 无污染 尽管碳氢清洗剂有诸 多优点 但其沸点高而 闪点低 40 80 属于易燃物品 沸点高 其 在 自然状态下干燥性不如传统 的卤代烃溶剂 需 要干燥装置 闪点低 需在清洗 干燥和蒸馏再生 中采取消防措施 若采用超声波清洗 必须加装冷 却水装置 以防碳 氢液温度过高 为克服这些缺 点 更好地利用碳氢清洗剂 需要改进工艺装备 这也增大了清洗设备的一次性投入成本 2 2 清洗能力 轴承零件在机械加工 热处理及装配过程中 其表面附有许多无机 和有机污物 J 主要污染 物 包括机加工冷却液 热处理油 切屑及灰尘等 污 物比较复杂 要求碳氢 清洗剂与污物的各种组分 具有 良好的相容性 石油类碳氢化合物为脂肪族 烃 石蜡 脂肪族烃 环烷 及芳香族烃 芳烃 的 混合物 矿物油等组分容易溶解在脂肪族烃中 当污物中含有不易溶于碳氢化合物的水溶性化合 物时 可用酒精类进行溶解 芳香族烃虽然溶解能 力强 但气味大 缺乏安全性 所 以现用的碳氢 清 洗剂中一般不含芳香族烃 碳氢清洗剂清洗性能的衡量指标有 2j 1 苯胺点 衡量石油类碳 氢清洗剂对极性 有机物的溶解能力 苯胺 点越低表示溶剂对极性 有机物溶解能力越强 2 KB 值 是对树脂类物质溶解力的性能指 标 K B 值越大说 明溶剂溶解树脂的能力越强 但 KB 值对油性污垢的清洗能力并无直接关系 3 溶解度参数 SP 值 SP 值可表示为 AE V 式中 AE 为蒸发能 V 为摩尔体积 sP 值相近的物质具有相近的凝集能 因而易 于互相溶解 一般碳氢清洗剂的sP 值为 7 8 此 值因与机械加工油 润滑油等的 SP 值相近 因此 易于将加工后残留的油污溶解 并且具有很高的清 洗能力 因此 碳氢清洗剂对清洗轴承极为有利 碳氢清洗剂具体清洗 能力如图 1 所示 由图 1 可知 用碳氢清洗剂清洗轴承 其表面的机加工 冷却液 热处理油 等均会被碳氢清洗剂很好地溶 解 而尘埃 切屑等不溶组分也失去了黏附能力 很容易被清洗掉 碳氢清洗剂 可溶组分 无极 性化 合 物矿油 油等 I亘鳖堡坌 极性化合物 水溶性化合 物酯 有机 酸等 不溶组分 高分子聚 合物尘埃 切屑等 图 1碳氢清洗剂清洗能力 3碳 氢清洗的工艺 3 1 常规清洗 常规清洗方式包括超声波清洗 喷淋清洗 漂 洗等 3 1 1超声清洗及真空脱气工艺 目前超声波清洗技术 已经广泛应用于轴承行 业 超声波在清洗液中传播 时会产生正负交变声 压 冲击清洗件 非线性效应产生声流和微声 流 超声空化 在固体和液体界 面上会产 生高速微射 流 所有这些作用能够破坏污物 除去或削弱边 界层 增加搅拌 扩散作 用 加速可溶 性污物的溶 解 但是 当碳氢清洗剂 中残存气体较多时 由 于超声波在空气中传播衰减很快 气泡 的存在会 增加超声传播损失 另一方面 液体 中残存气体 越多 空化阈值 就越小 越容易发生 空穴 但随着 空化泡生长过程 中扩散到泡 中的气体增加 在空 化泡崩溃时会降低 冲击 波的强度 从 而削弱超声 波清洗作用 因此 通过对封闭的超声波清洗工 位储液槽抽真空 使储液槽 内的气压降低 残存在 清洗液内部的气体大量析出 以强化超声波的清洗 作用 所以碳氢清洗设备一般配备有真空脱气装 置 真空脱气的真空度约为 一 0 06 一 0 04 M Pa 3 1 2 喷淋清洗 漂洗等工艺 常规的清洗工艺 一般是在 经过超声波清洗 后进行喷淋清洗或者漂洗 因为超声波清洗后 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 刘宏伟等 碳氢清洗技术在轴承行业中的应用 61 有些污物虽然在超声空化的作用下 已经松软和浮 化 但仍然附着在轴承表面 所 以需要经过喷淋冲 洗将 附着在零件表面的污物清除 如果对轴承的 洁净度要求较低 也 可不用超声波清洗而直接 选 用喷淋清洗 所以喷淋清洗可 以作为单独工序也 可作为超声清洗后续工序进行选择使用 漂洗实质上是对残 留在轴承表面的污染清洗 介质进行稀释 轴承从清洗槽 里取出来之前 实 质上是处在已经污染 的清洗剂当 中 取出之后 表 面必然会带出或残 留有污染 的清洗介质 需通 过 漂洗去除 因此 漂洗一般不会单独使用 而是作 为清洗后的工序进行选择使用 3 2 真空状态下的碳氢清洗 真空状态下 的超声 波清洗 漂洗 等工艺对轴 承的清洗经济性不好 应用较多的还是气相清洗 3 2 1 气相 清洗与真空干燥工艺 碳氢液的气相清洗是对清洗槽不断通碳氢蒸 气 碳氢蒸气温度较高 遇到温度低 的轴承时产生 相变 碳氢蒸气 因相变产生 的热量使 轴承温度升 高 由于不断地提供碳 氢蒸气 轴承和碳氢液 的 温度不断升高 碳氢液对 污垢 的溶解力 也随温度 的升高而不断增强 而且总是洁净 的碳氢 液在进 行气相清洗 所 以一般 经过气相清洗后 的轴承洁 净度会达到很高的水平 并且气相清洗在真空槽 内进行 隔绝 了氧气 安全系数高 气相清洗 同真空干燥在 同一槽 内进 行 对 轴 承进行气相清洗 的过程 同时也是对轴 承加 热的 过程 气相清洗在低真空状态下进行 根据清洗轴 承类型的不同 清洗到达一定时间后 停止对干燥 槽通碳氢蒸气 排 出槽 内液体 然后对干燥槽抽高 真空 干燥槽内的真空度急剧下降 而温度却依然 较高 残留的碳氢清洗剂便会在瞬间进入崩沸状 态 成为碳氢蒸气被真空泵吸走 从而实现轴承的 完全干燥 3 2 2 碳 氢液 蒸馏 工 艺 碳氢蒸气一般 由蒸馏机蒸馏 产生 在常 压状 态下 碳氢清洗剂 的沸点 比较高 150 190 qC 但是如果对密 闭的储液槽抽 真空 碳氢清洗 剂的 沸点会显著降低 真空泵将蒸馏罐 内的压力降到 10 m m H g 时 将碳氢清洗剂加热到 80 左右其便 会崩沸而产生大量蒸气 一部分碳氢蒸气可用于 气相清洗 其余的碳氢蒸气可以通过冷却系统 使 之冷凝后重复使用 而沸点高的油污和杂质则存 留在蒸馏装 置内 定期清理 即可 用于气相 清洗 的碳氢蒸气 也可通过真空泵抽入到气液分离装 置进行冷凝后重复使用 从而实现绿色清洗 4碳氢清洗设备分类及典型应用 4 1设备的分类 轴承碳氢清洗设备依据分类方法不同有多种 类型 按被清洗物不同 可分为轴承零件清洗机和 轴承成品清洗机 按被 清洗 轴承成品及零部件 的 外径不同 可分为小型轴承清洗机 中型轴承清洗 机和大型轴承清洗机 按清洗方式不同 可分为通 过式清洗机 一体式清洗机 多槽式清洗机和组合 式清洗机 4 2 典型应用 4 2 1 通过式碳氢清洗设备 通过式清洗 目前在轴承清洗行业中应用较为 普遍 常用输送链 辊 子 气动或液压输送 以及机 械手输送等 进行流水线式清洗作业 此类 清洗 设备的应用 非常灵 活 可 以根据轴承被清洗污物 的多少及种类 确定不 同的清洗工艺 清洗效率较 高 适合用于大批量生产 但设备 占地面积较大 气动装置输送轴承的通过式清洗机的清洗工 艺为 退磁一粗喷淋一超声 波清洗一 精喷淋一空 气吹干一 热 风烘干 而新 研制 的通过式 清洗 机 其采用输送链带动轴承通过清洗机 清洗工艺 为 退磁一超声波清洗一粗 喷淋一 精喷淋一空气 吹干一下料 4 2 2 多槽式碳氢清洗设备 为应对风 电轴承对洁净度 的更高要 求 发挥 碳氢清洗剂气相清洗和真 空干燥 的优势 研制 了 三槽式真空干燥清洗机 专 门用于风 电轴承 的清 洗 该设备采用超声清洗一摇动漂洗一真空干燥 的清洗工艺 超声清洗采用真空脱气技术 对超 声清洗储液槽进行脱气处理 减少清洗 液 中气体 含量 增强超声 清洗 的效 果 本机接蒸馏 机 对碳 氢清洗液进行蒸馏 完成气相清洗和真空干燥 实 时蒸馏清洗液又可循环使用 5 结束 语 随着碳氢清洗技术与设备发展的不断深入 现 有的成熟技术与设备将在相关行业得到推广应用 碳氢清洗技术在轴承行业的应用优势主要为 1 碳氢清洗剂相比传统清洗剂在清洗能力 环保性等各个方面都具有优势 干燥效果 和干燥 效率也优于煤油和水基清洗剂 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 曼 Z鱼 C N 4 1 1 14 8 T H 轴 承20 10 年7 期 Beari n g 2 010 No 7 62 63 I创新与 革新 应用 PLC 技术解决轴承车加工撞刀问题 王 丽 瓦房店轴承 集团有限责任公 司 辽宁 瓦房店 l 16300 关键词 滚动轴承 车加工 PLC 撞刀保护 编程 中图分类号 TH 133 33 TG519 1 文献标 志码 B 文章编号 1000 3762 2010 07 0062 02 以 C7225 液压多刀仿形半 自动机床为例 说 明应用 PLC 软件解决轴承车加工中一些问题 的可 行性 1控制速度 防止撞 刀 从图 1 车加工动作循环过程图可知 如果工进 开关 坏了或者失灵 了 刀具将以快速进给 的速 度撞到工件上 使刀具 工件及卡具等遭到严重的 损坏 而应用 PLC 的一个小延 时就能解决此 问 题 改进后的车加工动作循环过程图见图 2 原 位开 关 蕊 i 快 速 进 给 工 作 进 给 I L I 快 退 图 1 车加 工动 作 循 环 过 程 图 收稿 日期 2009 11 03 修 回 日期 2010 04 20 原 一 王 堕 羞 堑 羞 i 快 速 进 给 工作 进 给 I L 1 k 一 一 图 2 改进后 的车加工动作循 环过程 图 在图 2 中的工进开关后面多加了一个工作速 度判断开关 D 并将开关 B 与 D 的距离也调整到 2 3 m m 的固定距离 此为快进 变工进 的距离 正常工作时 刀具从 B 点走到 D 点所需 的时间是 一 定的 压合开关 B 时 同时设定一个小延时 将 刀具移动到 D 处的时间与设定的延时时间是否相 符作为速度检测的信号 如果是工艺要求的工作 进给速度 当刀具位移压合开关 D 时 所设定的延 时时间到 机床执行正常的工作进给 如果开关 损坏或者失灵 刀具位移速度很快 压合开关 D