Category
联系我们

电话: 0419-709301

传真: 0419-709301

邮箱: tqtafhrwqm@sun-tiger.com

地址: 辽宁省辽阳市

sider
新闻中心

一种新型金属线材带材在线超声波清洗机设计

一种新型金属线材带材在线超声波清洗机设计

制造技术]工艺装备 现代制造工程( !"#$%& !’&()’*+(%,&- .&-,&$$%,&-) /01/ 年第 2 期一种新型金属线材带材在线超声波清洗机设计4张良栋1,/,廖映华1,/,王春1,/( 1 四川理工学院过程装备与控制工程四川省高校重点实验室,自贡/ 四川理工学院机械工程学院,自贡摘要: 设计了一种结构紧凑“清洗速度快”清洗质量好的新型金属线材带材在线超声波清洗机!该清洗机从 ? 个方面来提高超声波的清洗效率和清洗质量,即采用绕线装置使被清洗件反复在清洗槽中清洗来增加清洗时间; 设置清洗液循环系统及温度控制系统保证清洗液的洁净度和温度; 根据污染物的颗粒大小确定超声波频率及功率!清洗机的清洗槽采用垂直布置方式,使之结构紧凑,占地面积小!

关键词: 金属线材带材; 超声波清洗机; 绕线装置; 清洗液循环系统; 温度控制系统中图分类号: >D1? 文献标志码: 9 文章编号1,/,1,/,1,/,,b,-"&- 5W?000,<,*F(’&,EF,&’; / <*F""N ") !$*F’&,*’N ,,b,-"&- 5W?000,<,*F(’&,,’ F,-F$% *N$’&,&- HS$$#,,@ $@ ,&*%$’H,&- +F$ *N$’&,&- +,M$ KJ ’ *",N,&- #$L,*$,,0 引言线材带材生产是一个连续的过程,加工过程中需要润滑,在进入后续电镀"焊接和冲压等工序之前,表面润滑剂的残留物必须清洗干净!常用的清洗方法有电解清洗[1]"双电极酸洗[/]"高压喷淋[?]及超声波清洗[W]!由于超声波清洗可大大提高被清洗件表面的洁净度,清洗速度快"工效高,解决了线材带材自动化生产线在线清洗的难题[W],因此线材带材超声波清洗机具有广阔的市场前景!

在生产中,为了达到良好的清洗效果,常采用的措施为: 采用专用超声波换能器[W]; 控制清洗液的温度和清洗时间,根据污物的颗粒大小选取合适的超声波频率[2]!为了使被清洗件有足够的清洗时间,保证高速清洗质量,传统的线材带材超声波清洗机通常采用一个很长的清洗槽或几个清洗槽,设备造价高,占地面积大[W]!

本文研究的超声波清洗机通过结构特殊的绕线装置和清洗液循环装置来保证超声波清洗质量,清洗槽垂直布置用来减小超声波清洗机的占地面积,使得设计出的超声波清洗机具有结构紧凑“清洗速度快”

清洗效果好和占地面积小等优点!

1 超声波清洗机的总体设计方案为了使设计出的超声波清洗机占地面积小"清洗速度快和清洗质量好,超声波清洗机设计要求如下:XX4 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室开放基金项目( -R/00X0Z)张良栋,等: 一种新型金属线材带材在线超声波清洗机设计 /01/ 年第 2 期1) 采用%机械擦拭T超声波碱洗T超声波水洗T热风烘干&清洗方案; /) 设置清洗液循环系统使清洗液循环流动,同时保证清洗槽中清洗液的洁净度; ?) 使用清洗液温度控制系统,对清洗液进行温度控制,使得清洗液处于空化强度最强时的温度; W) 增加绕线装置,使被清洗件在绕线轮之间反复绕行,使得被清洗件可以多次通过同一个清洗槽,在不增加清洗槽长度的情况下,增加清洗长度,延长清洗时间,提高清洗质量;2) 合理布置超声波清洗槽,减小超声波清洗机的体积和占地面积!

根据前述的设计要求,超声波清洗机总体设计方案如图 1 所示,主要由清洗槽"超声波系统( 包括换能器和超声波发生器) “绕线装置”供液系统( 包括清洗液循环系统和清洗液温度控制系统) “热风烘干系统”

烘干装置及机械擦拭器等构成!被清洗件依次通过清洗槽 1"/"?"W,实现%超声波碱洗T超声波水洗&的清洗过程!

图 1 超声波清洗机总体设计方案/ 超声波清洗机设计超声波清洗槽超声波清洗槽是超声波清洗机的主体,如图 / 所示,它主要由清洗槽“换能器”进液口“排液口”清洗液图 / 超声波清洗槽回流盘等部分组成!换能器安装在清洗槽的底部,换能器的进线管从清洗槽侧面穿过!工作时,被清洗件从距离换能器上表面 _ 处水平穿过清洗槽,换能器产生的超声振动传递给清洗液( 碱液或水) ,产生超声空化现象,形成连续不断的局部瞬时高压,轰击物体表面,使得通过工作介质中的被清洗物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥离脱落,从而实现快速清洗!

式中: E 为单个超声波清洗槽的有效清洗长度,一般取为被清洗物件的移动速度,1%0@ 5 M ] H; F 为超声波清洗时间,一般 F)10H 左右为宜; $ 为被清洗件在绕线装置中的绕行次数,一般取本文设计超声波清洗允许的被清洗件的线速度为 0@ ?M]H,取 $ [/,F [1/H!根据式( 1) ,可计算清洗槽的长度超声波系统超声波系统包括换能器和超声波发生器!设计时根据超声波的频率及功率选取与之匹配的超声波系统!超声波频率根据被清洗污染物颗粒大小来确定,通常取 /0 YW0RDU; 超声波功率必须保证产生空化现象,在确定了超声波频率以后,可根据式( /) 确定超声波功率 % 为:% [[;6( /)

临界点与频率之间的关系如表 1 所示!

表 1 水溶液产生超声空化的功率密度临界点与频率之间的关系超声波频率]RDU 功率密度临界点3 /)

绕线装置绕线装置的主要作用是使被清洗物件在绕线轮之间反复绕行,使得被清洗物件可以反复通过同一个清洗槽,在不增加清洗槽长度的情况下,增大清洗长度,延长清洗时间,提高清洗质量!

绕线装置结构如图? 所示,它主要由轮轴"滚动轴承,绕线轮及锁紧螺母等组成!其工作过程为: 被清洗件从绕线轮 2 上部进入,向左经清洗槽 1 到绕线轮年第 2 期 现代制造工程图 ? 绕线装置结构1,/@ 超声波清洗槽 ?@ 轮轴 W@ 滚动轴承 2,5,6,X,Z@ 绕线轮 10@ 锁紧螺母X 上部,经绕线轮 X 绕行从下部经清洗槽 / 向右到绕线轮 5 下部,绕行后从绕线轮 5 上部向左经过清洗槽1 到绕线轮 Z 上部,绕行后从绕线轮 Z 下部向右再次经过清洗槽 / 到绕线轮 6,并向后续工序输送!

绕线轮的个数与被清洗物件绕行次数 $ 有关,在被清洗物件进"出侧( 图 ? 中右侧) 需 $ \1 个绕线轮,在另一侧( 图 ? 中左侧) 需 $ 个绕线轮!如图 ? 所示,绕行次数为 /,则右侧为 ? 个绕线轮,左侧为 / 个绕线轮!绕线轮通过滚动轴承安装在轮轴上,工作时,绕线轮与被清洗物件做纯滚动,无摩擦,不会造成被清洗物件磨损!

图 W 线材带材在线超声波清洗机结构示意图机械擦拭器 /"2@ 绕线轮组 ?"5@ 超声波清洗槽 6"15@ 风刀 Z@ 电阻加热器 10@ 温度传感器过滤器 1/@ 碱液箱 1W@ 水泵 12@ 换能器 16@ 烘干头 1X@ 电阻加热器 1Z@ 鼓风机供液系统供液系统设计时,关键在于确定清洗液温度及清洗液循环系统的流量!

对于线材带材超声波清洗,常用的清洗液有清水"弱碱液或弱酸液!一般清水的最佳温度为 W2l左右,弱碱液或弱酸液的最佳温度为 50l左右!

式中: R 为清洗液循环系统的流量,B]M,&; + 为清洗槽有效容积,B; F1为单次循环所需的时间,一般取 F1[? 应用与分析线材带材在线超声波清洗机结构示意图如图W 所示,其主要包括清洗槽"超声波系统( 包括换能器和超声波发生器) “绕线装置”供液系统( 包括清洗液循环系统和清洗液温度控制系统) “风刀”烘干装置及机械Z0张良栋,等: 一种新型金属线材带材在线超声波清洗机设计 /01/ 年第 2 期擦拭器等几部分!图 W 中,件 ?"件 5 为超声清洗槽,清洗槽共需 W 个,即超声波碱洗阶段和超声波水洗阶段各需 / 个; 换能器 12 和超声波发生器( 图中未画出) 构成超声波系统; 绕线装置主要有 W 个绕线轮组组成,即超声波碱洗阶段和超声波水洗阶段各需/ 个;电阻加热器 Z"温度传感器 10 和控制装置( 图中未画出) 构成清洗液温度控制装置; 过滤器 11"1?"碱液箱1/"水泵 1W 构成清洗液循环系统; 件 6"件 15 为风刀;烘干头 16"电阻加热器 1X 和鼓风机 1Z 构成烘干装置; 件 1"件 W"件 X 为机械擦拭器!

该超声波清洗机的清洗过程为%机械擦拭T碱液清洗T风刀T清水清洗T风刀T烘干$!超声波频率为 /5RDU,超声波功率为/@/R_,清洗槽的有效清洗长度为 1@XM,宽为0@2M!对移动速度为 0@ ?M]H 的铜带( 厚 1MM,宽进行清洗,污染物去除率达 ZX^ 以上,同时该清洗机占地面积小( 约 ?M/) !该新型清洗机与同类清洗机相比,具有结构紧凑"清洗速度快及清洗质量好的特点,广泛用于各种金属线材带材高速在线清洗,能够很好地满足金属线材带材自动化生产线对清洗效率和清洗质量的要求,具有广阔的市场前景!

参 考 文 献:[1] 李五田,杨益清,李泉伟@ 镀铜焊丝生产中的电解清洗[C]@ 金属制品,/002,[/] 郑道本( 译) @ 用于线材清洗的双电极酸洗法[C]@ 冶金丛刊,[?] 田营@ 线材连续清洗机在铝包钢丝复合材生产工艺中的应用[C]@ 金属制品,[W] 陆其章,欧达强@ 双金属带材超声波清洗机的设计和制造[C]@ 电工材料,[2] 张宏刚,郭常宁@ 超声波清洗效率探讨[C]@ 中国科技信息,作者简介: 张良栋,讲师,主要从事机械设计制造及其自动化研究!

收稿日期( 上接第 5/ 页)

从图 5 所示可以看出,轿车车门外板的高斯曲率色标图颜色变化均匀,过渡自然,且没有突变的地方,已经达到 */连续的标准,说明曲面整体质量已经达到了 A 级曲面的标准!

W 结语因为曲面的质量决定了产品的外观,所以对曲面进行质量分析是曲面模型创建完毕后的重要工作!

本文详细阐述了 A 级曲面的定义"创建 A 级曲面的数学理论基础以及评价 A 级曲面质量的控制顶点法"多截面曲率梳法"高亮分析法和高斯曲率评价法!利用以上四种 A 级曲面质量分析方法,可以及早地发现曲面存在的问题,然后通过调整控制顶点的排列方式,使曲面模型达到 A 级曲面的标准!曲率梳"斑马线和高斯曲率法只是曲面缺陷问题的表象,而控制点才是曲面问题存在的内因,所以在 A 级曲面质量分析中应特别注重控制顶点排列方式的研究!

参 考 文 献:[1] 李辉,罗龙飞,陈志刚@ EA>PA 的汽车 A 级曲面质量评价方法[C]@ 汽车工程师,[/] 武振锋,贾凡,谢坤,等@ 三厢轿车后背门曲面创建与质量分析[C]@ 机械设计,[?] 徐家川,雷雨成,洪英武,等@ 逆向工程中 A 级曲面的评价方法[C]@ 汽车技术,[W] 张志亮@ 逆向工程技术及其在福田重卡车身开发中应用( 二) [C]@ 轻型汽车技术,[2] 董得义,谢川,李彦生,等@ EBA<< A 曲面研究[C]@ 机械设计与制造,[5][C],/00/,[6] 徐家川,雷雨成,洪英武,等@ 汽车车身 A 级曲面光顺方法[C]@ 汽车技术,[X] 施法中@ 计算机辅助几何设计与非均匀有理 9 样条[!]@ 北京: 北京航空航天大学出版社,[Z] 朱心雄@ 自由曲线曲面造型技术[!]@ 北京: 科学出版社,作者简介: 武振锋,讲师,硕士,研究方向: 三维 EA7 技术与应用!

收稿日期Z1

BACK