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如何做好紧固件清洗过程

时间:2015-08-27来源:admin

  清洗是指清除紧固件表面的液体和固体污染物,使紧固件表面达到一定的洁净度,清洗是紧固件生产过程中不可忽视的中间工序。紧固件表面的污染物直接进入热处理炉内或在车间流转、挥发或燃烧,容易造成环境污染。清洗属于清洁生产范畴。清洗过程是清洗介质、污染物及紧固件表面三者之间的相互作用,是一种复杂的物理与化学作用的过程。

  1、清洗方式和方法

  1.1 清洗种类

  紧固件行业的清洗环节主要有两个:一个是热处理前的清洗,主要是清洗前道工序残留的冷却油、冷却液及防锈液等附着物;二是热处理后清洗,主要是清洗淬火后的残留淬火油。按照清洗方法和原理可分为:物理清洗、化学清洗等。

  ①物理清洗 物理清洗是指借助各种机械外力和能量使污垢粉碎、分解并剥离物体表面,从而达到清洗效果。常用的方法有喷淋、高压水射流、搅动、超声波清洗等。

  ②化学清洗 化学清洗是指采用一种或几种化学药剂或其它水溶液,借助清洗剂对物体表面污染物进行化学转化、溶解、剥离并达到清洗效果。常用清洗方法有碱水清洗、溶剂清洗等。

  1.2 常用的清洗方式

  ①浸渍清洗。在清洗槽内加入清洗液,将被清洗的紧固件浸渍其中的清洗方式。由于仅靠清洗液的化学作用清洗,所以洗涤能力弱,需要长时间。

  ②喷气清洗。在清洗槽中安装喷气喷管,用气体将清洗液喷射到被清洗的紧固件表面上的清洗方式,压力大于2MPa。

  ③喷流清洗。从槽的侧面将清洗液在液相中喷出,靠清洗液的搅拌力(物理作用)促进洗涤。洗涤能力比浸渍清洗强。

  ④喷淋清洗。在清洗槽内安装喷淋装置,将清洗液喷射到被清洗的紧固件表面,清洗压力小于0.2MPa。

  ⑤减压清洗。在清洗槽内产生负压,由于减压,洗涤剂能较好地渗透到被清洗的紧固件的缝隙之间。若和超声波配合,清洗效果大大增强。

  ⑥喷雾清洗。在清洗槽内安装喷雾管,在气相中将洗涤剂喷附到被清洗紧固件表面上的清洗方式。压力一般为0.2~2MPa。

  1.3 残油的清洗方法

  残油的清洗主要是针对冷镦加工或切削加工时紧固件表面附着的冷却油、热处理油中淬火后紧固件表面残油的清洗。

  ①碱水清洗法

   简单的碱水清洗是直接加热或间接加热式的清洗槽,清洗液是3%~10%的N2CO3或NaOH水溶液。

  对渗碳或碳氮共渗的自攻螺钉,回火前的中间清洗多用加热到50~70℃的5%~10%的碳酸钠溶液。连接式网带炉即属于此类。紧固件清洗一般采用喷淋和浸入双重方式,若用热水冲洗效果更好, 后利用高压气流进行干燥。

  碱水清洗方法 主要缺点是清洗效果不太好,尤其是紧固件的盲孔和凹槽部易有污斑和残留物。对于碱水清洗产生的废水必须进行中和处理,并回收废油,达到相关环保要求方可排放。

  ②金属清洗剂清洗方法

  为克服碱水清洗方法的缺点,提高清洗效果,目前可采用专用金属清洗剂,将清洗剂在40~70℃的水中稀释成1%~3%溶液,将紧固件在溶液中浸泡15~20min,然后用热水漂洗, 后用脱水机进行脱水处理。可加 入清洗机内使用。

  金属清洗剂清洗方法缺点是价格贵,并有难闻的气味,对紧固件有一定的腐蚀作用,废水污染环境,因此,必须对废水进行处理,并回收废油。

  ③有机溶剂清洗方法

  采用三氯乙烷、三氯乙烯等有机溶剂清洗,清洗效果佳。在常压下以浸泡或喷淋方式清洗淬火紧固件时,有机溶剂的挥发和飞溅污染环境。为此,应用密闭减压溶剂真空清洗法的全套装置,利用真空泵把空气排出,紧固件在没有空气情况下和高密度的溶剂蒸汽接触,进一步提高清洗效果,并靠真空蒸溜回收溶剂和油。回收后的油中溶剂含量由20%降至4%以下,低于三氯乙烯环境卫生规定的50ppm。

  ④燃烧脱脂法

  冷镦或机加工的紧固件在进入热处理工序之前,需要清洗掉表面的油类。为此,可把紧固件在脱脂炉内加热至350℃~400℃使油份汽化或燃烧,以达到紧固件去油的目的或表面除磷的效果。

  燃烧脱脂法仅适用于热处理前的清洗,也能清洗冷却油、防锈液等轻质、低粘度及低沸点油类。高粘度、高沸点的重质淬火油燃烧后会有大量残留物和碳黑附着在紧固件表面,达不到清洗目的。

  2、清洗技术简述

  对于要求表面高度清洁的紧固件如航空螺栓、汽车发动机连杆螺栓等,目前采用真空或超声波等 清洗技术,以代替常用的对大气臭氧层具有破坏作用的含氯烃类物质作为溶剂的清洗方法,可以实现高效环保清洗。

  2.1 真空溶剂清洗技术

  真空溶剂清洗由于采用碳氢化合物溶剂作为清洗剂,对淬火油、冷却油及防锈液等具有很强的溶解能力,采用真空溶剂清洗机,在真空状态下,对紧固件进行预洗喷淋、蒸汽喷淋、循环喷淋及真空干燥等清洗流程,具有高效、稳定的清洗能力和 的清洗效果、节能环保。

  2.1.1 真空水基清洗技术

  水系真空清洗是利用淬火油、冷却油等挥发性液体减压后沸点下降,和油、水、水蒸汽等一起加热,其沸点也下降的原理进行清洗。由于是(真空)减压清洗,对杯状或盲孔状异型紧固件清洗效果好,并能够实施真空干燥(脱脂),且清洗温度较高,对渗碳淬火后需进行低温、中温回火的螺钉可实现清洗、、回火一并完成。省略了回火工序,节省了能源,达到了节能和环保的要求。工艺流程及效果:

  ①清洗工艺流程 装入紧固件(约1min)→抽真空(约3min)→预洗喷淋(约1min)→快速蒸汽清洗(约8min)→循环喷淋(约5min)→真空干燥(约7min)→取出紧固件(约2min),整个过程约35min。 ②清洗效果 通过在真空状态下使用碳氢化合物溶剂和溶剂蒸汽对紧固件进行有效清洗,然后真空负压干燥紧固件。同时再生装置在真空负压状态下对溶剂进行蒸馏,并冷凝回收纯净溶剂。分离出的废液收集后单独排放,不但可以获得优质的清洗效果,且环保。

  2.1.2 真空水基清洗过程

  ①前清洗 紧固件被送入真空清洗机前室后,采用微喷射和空气泡洗净技术。首先用不含清洗液的温水进行喷淋粗清洗。然后,用将紧固件入槽浸泡。此时,从底部喷出的空气泡与从侧面出来的喷流相结合,即使不加清洗剂,大部分的油污被清洗干净,与单一浸泡清洗方式相比也能获得满意效果。

  ②真空清洗 在前室清洗后,把紧固件送往真空室,通过真空减压将残存的油和水蒸发。运用真空水蒸汽馏和真空共沸蒸馏原理,解决水类清洗洗净能力差的缺点/

  ③真空干燥 真空清洗后,紧固件上仅有残存的水,已经没有残油。为防止水对紧固件的锈蚀,应进行快速干燥。而真空干燥是快速干燥 有效手段。

  2.2 超声波清洗技术

  超声波清洗技术是利用超声波的空化效应、加速度效应、声流效应,能增强液体和紧固件表面的各种物理作用和化学反应,可降低溶液中化学介质的相对量,或以污染小的弱介质代替污染大的介质,因而超声波技术是一种有应用价值的高效环保表面清洗技术。

  2.2.1 超声波清洗技术

  超声波清洗是把每分钟高达几十(20~33)KHz的超声波交变信号,通过换能器(超声波发生器,将电能转换成机械能)转化成上下运动的振动波,并通过清洗机槽底部或侧面,甚至上面作用于清洗液中。在清洗液中产生数以万个微电子小气泡,这些气泡在超声波不停的作用下,会不断产生,又不断地闭合。在闭合时,会在液体间相互碰撞而产生上千个大气压力的冲击波(这就是超声“空化”效应),从而破坏不溶性污物,使它们分散于清洗液中。当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗紧固件上时。污油被乳化,固体粒子脱离,从而达到表面净化的目的。

  2.2.2 超声波清洗工艺参数

  ①清洗介质:超声波清洗介质一般采用化学溶剂和水基清洗剂,液体清洗剂一般由表面活化剂、赘合剂及其他助剂等组成。清洗介质的化学作用可加速超声波清洗效果,超声波清洗是物理作用,两种作用相结合,可达到充分、彻底的清洗。②功率密度:超声波的功率密度越高,空化效果越强,速度越快,清洗效果越好。③超声波频率:超声波频率越低,在液体中的空化越容易,适合于精密的紧固件清洗。④清洗温度:一般来说,超声波在30~40℃时的空化效果 好,温度越高,清洗剂作用越显著。通常超声波清洗时,采用40~60℃的工作温度。⑤超声波清洗工艺流程:超声波清洗→超声波漂洗→喷淋漂洗→烘干等工序。

  2.2.3 超声波清洗技术的应用

  超声波清洗技术是一种高效、环保表面清洗技术。目前应用已相当成熟、广泛,国外已超过80%的相关企业采用此技术。同其它清洗方式相比,超声波清洗显示了巨大的优越性,用超声波清洗逐渐取代传统的清洗工艺,很容易将复杂外形的紧固件清洗干净。对一般除油、防锈等工艺过程,在超声波作用下只需二三分钟即可完成,速度比传统方法提高几倍,甚至几十倍。对航空紧固件、汽车发动机连杆螺栓及摩托车发动机螺栓等,采用超声波清洗清洁度完全达到标准,可获得良好效果且节省溶剂、热能、工作场地和人工等。

  3、清洗剂的种类

  可根据紧固件污物的种类及采用的清洗工艺(如喷射、浸洗、超声波等)选择合适的清洗剂。常用清洗剂有水溶性清洗剂、有机溶剂清洗剂及碳氢类清洗剂等。

  3.1 水溶性清洗剂

  ①碱性清洗剂 这是一种 广泛的清洗剂。由增洁剂和表面活性剂的碱土金属盐混合配置而成。能够除去可溶性油脂、切削冷却液及带腐蚀性污物,其价格相对低廉。

  ②合成清洗剂 合成清洗剂是一种含胺基物质的有机碱性清洗剂。可用于清除紧固件表面的淬火油和聚合物溶液。

  3.2 高效环保清洗剂

  ①水基清洗剂点 采用水基清洗剂,具有较强的去油污能力,洗涤性能好,能够代替汽油、丙酮、四氯乙烯等有机溶剂。该系列清洗剂无毒,且即有一定的防锈能力。如常温除油水基清洗剂。

  ②真空油基清洗剂 利用轻质溶剂油对淬火油、切削冷却油等重质油污染的溶解能力,进行洗净。利用负压(6.6×102pa)和150℃以下低温进行干燥。该方法完全可以达到三氯乙烷等有机溶剂的清洗效果。其清洗介质经回收后,反复使用,没有废水废液排放。因清洗、干燥的全部过程是在负压下进行,没有空气接触,因此,运行安全可靠。

  ③碳氢化合物溶剂 碳氢化合物溶剂清洗剂具有良好的洗净能力及环保性能,克服了常规清洗的缺点。碳氢化合物溶剂的溶剂类型为第四类第3石油类碳氢化合物。它与油污的渗透性能力强,洗涤效果好,无毒性,无气味,可再生利用。对环境没有影响,是一种高效环保的清洗剂。

  如强力型碳氢清洗剂,适用于热处理前、后的清洗,对冷却油、淬火油、回火油具有强劲的清洗力,保证清洗质量。强力型碳氢清洗剂的安全性能高,回收性能好,能反复使用,能实现零排放,对环境无污染,无废水处理之忧。主要用于渗碳淬火的多用炉、网带炉或真空超声波清洗机。

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