双金属带材超声波清洗机的设计和制造

２００２正　电工材料　第１期　双金属带材超声波清洗机　的设计和制造。　陆其章欧达强　佛山５２８０００）　（佛山精密电工合金有限公司，广东摘要：本文主要描述双金属带材的连续式超声波清洗机的设计、制造。　关键词：双金属；性能｝超声波；变频器　中圉分类号：ＴＭ２０５．２　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ｆｏｒ　Ｂｉｍｅｔａｌ　Ｓｔｒｉｐ　Ｌｕ　Ｑｉｚｈａｎｇ，Ｏｕ　Ｄａｑｉａｎｇ　（Ｆｏｓｈａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｌｌｏｙ　Ｃｏ．ＬＴＤ．，Ｆｏｓｈａｎ　５２８０００）　Ａｂｓｔｒａｃｌ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｃｌｅａｎｌｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｆｏｒ　ｂｉｍｅｔａｌ　ｓｔｒｉｐ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｉｍｅｔａｌ；ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉ　；ｔｒａｎｓｏｕｃｅｒ　１前言　不宜使用。因为刷洗会划伤带材表面，影响厚　度，还会出现带材在横向和纵向上的性能不　一佛山精密电工合金有限公司是双金属材　料的专业生产厂家，该公司从美国ＰＭＣ公　司引进了一套专门的生产设备。其中，带材的　致等问题。为了防止出现上述的负面影响，　本研究决定采用超声波清洗的方法对产品进　行清洗，并设计制备了双金属带材超声渡清　洗机。　清洗是由连续式机械刷洗清洗机进行清洗，　即将待清洗的带材置于开卷机上，由ｓ型收　卷机拖动，使带材连续均速地通过几个水箱，　通过水喷淋和电机驱动的刷子刷洗的机械方　法洗去带材上面的油污和氧化物，并最后干　燥带材表面。　但是，在～些对厚度精度、物理性能一致　性和表面质量要求高的场合下，该清洗方法　２原理及工艺参数要求　２．１原理　利用高于２０ｋＨｚ的超声频信号，通过换　能器转换成高频机械振荡传入清洗液中，超　声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液　①收稿日期　２００２—０１—１４　１５　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２盎　电工材料　第１期　体流动并产生数　万计的微小气泡，这些气　除油，表面干燥，收卷整齐，具刷洗、超声　泡在超声波纵向传播成的负压区形成，而在　清洗功能　正压区迅速闭合，这种现象称为空化现象　在　空化现象中，这些气泡的闭合形成超过１０００　３设计方案　个大气压的瞬间高压，连续不断的瞬间高压，　连续不断地轰击物体表面，使物体表面及缝　本研究设计的超声波清洗线布置方案示　隙之中的污垢迅速剥落，达到迅速清洗效果。　意图如图１所示，带材从操作者左面向右面　２．２工艺参数要求　运动。　清洗速度：０～ｌＯｍ／ｍｉｎ　各部件简介如下：　带材厚度：０．２～２ｒａｍ，宽度最大　开卷机：最大承重９００ｋｇ，用于放料，其　１０５ｒａｍ。　动作由一个液压系统控制，控制原理图如图　带材最大卷重：９００ｋｇ　２所示　图１超声波清洗线布置方案示意围　围２开卷液压原理围　卷筒可胀缩，便于带材卷的装夹和固定，　分布的连杆机构，使四块卷筒板同时升起或　其功能是由一个液压缸推拉四个沿卷筒圆周　下降以实现卷简直径的大小。开卷机有压臂　１　６　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２盆　电工材料　第１期　装置，用于当带材处于无张力状态时（如上料　时）防止带卷松散，它也由一个液压缸推拉一　在室温～９０　Ｃ范围内，　加强清洗效果。本机　采用浸泡式清洗，带材由导位引入到水中适　当深度下，经超声波清洗后由导位导出槽外，　并由风刀干燥。　个连杆机构，压臂在一定范围内摆动来实现。　卷筒可正反转，用于辅助送料和回收带材时　使用，它由一个ＢＭ一２００摆线针油马达实　现。在整机正常工作时，开卷机必须提供可调　的后张力，以保证清洗的正常运行，该功能由　一蚀印槽主要是利用酸蚀作用在带材上印　上不同的产品标志。　ｓ辊收卷机：执行部件为相互反转的包　胶辊，直径为４００ｍｍ，带材在其上的运动轨　迹如Ｓ形，故称为Ｓ收卷机，它利用辊面与带　个海狮面包车的油压碟刹实现，可通过改　变碟刹油缸的油压来调节后张力。　清洗水箱：本生产线有三个水箱，其结　构完全相同，每个水箱均是各自独立的一个　清洗系统。在水箱内，两个电机（５．５ｋｗ，　材的摩擦力拖动带材，因其直径不变，所以控　制转速就可控制带材的线速度。动力源为电　机（Ｙ１６０Ｍ１－８，４ｋｗ，７２０ｒ／ｍｉｎ）。减速机构为　摆线针减速机（ＸＷ５—８７），速比为８７：１。电机　由变频器（三菱ＦＲ—Ａ５４０—５．５Ｋ—ＣＨ型）驱　动，实现无级调速　带材最高线速为　１４００ｒ／ｒａｉｎ）均装有刷子，分别刷洗带材的上　下表面　用两个６ｋｗ的电加热器和一个温控　器，可使箱内的水处于适合清洗的温度下。水　由一个不锈锕泵（Ｏ．７５ｋｗ，扬程６ｍ）抽取，经　１０．４ｍ／ｍｉｎ，即调速范围为０～１０．４ｍ／ｒａｉｎ，　满足设计要求。　收卷机：其结构与开卷机基本一样，仅比　开卷机少了一个刹车装置，控制原理图如图　３所示。　管道进至八个喷嘴，将刷洗出的杂物冲洗掉。　为加强清洗效果，箱内还可加清洗剂。水箱两　端有抹布和风刀，使带材表面干燥　超声波清洗槽：该槽是本设备的核心工　作部件。介质是水，内槽尺寸为６０ＯＯｍｍ×　２００ｍｍ×３２０ｍｍ，超声功率５．４ｋｗ，频率　它同样由一个液压系统控制，把清洗干　净的带材重新卷绕整齐，也为Ｓ收卷提供拖　动带材的磨擦力，改变进入油　（下转第４页）　２５ｋＨｚ。并设有８ｋｗ的电加热器，将水温控制　９，０＝　ｔＩ自＾　ｔ　５ｔ蹦　◇。　ｊ　ｌ　７　２，６　女ｔ　ｌ　３ｔⅡｔ　，４Ｉ‘－　，７．　■　圉３收卷液压原理圉　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２芷　表１压制ＣｕＷ台金的硬度值　电工材料　第１期　（２）随钨含量的增加，ＣｕＷ合金中铜、　钨颗粒的结合状态变好，硬度值升高，耐磨性　提高。　注：表中数据为平均值。　参考文献　１　王平．自力型触头的应用．高压电器，１９９６．２２（８）：４１　～结合状态。颗粒之间结合越好，则材料的强度　和硬度值越高，材料的使用性能也越好。　ＣｕＷ合金中，随钨含量的增加，钨颗粒之间　的固相烧结桥增多，钨颗粒聚集区增大，钨颗　粒之间的孔洞逐渐减少，分布于其中的铜相　逐渐减少且呈不连续分布，有些区域甚至出　现钨颗粒包覆封闭铜相。因此，随钨含量的增　４３．　８　Ｒ．Ｍ．Ｇｅｒｍａｎ．Ｂ．Ｈ．Ｒａｂｉｎ．Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｐｈａｓｅ　Ａｄｄｉｔｉｏｎｓ．Ｐｏｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，　１９８５．２８（１），７～１２　３　Ｂ．Ｌ．Ｍｏｒｄｉｋｅ．Ｊ．Ｋ　ｒ．Ｍ．Ｋｉｅｌｂｉｎｓ　ｋｉ　ｅｔ　ａ１　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｓｔ￣ｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｃｏｌｄ　Ｅｘｔｒｕｄｅｄ　ＣｕＷ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｐｏｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９ｌ，２３（２）：９１～９８．　４　Ｂｉｎ　Ｙａｎｇ．Ｒ．Ｍ．Ｇｅｒｍａｎ．Ｐｏｗｄｅｒ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏａ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｎｆ　Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ　Ｇｒａｉｎ　Ｗ－ｃｕ．　加，ＣｕＷ合金中铜、钨颗粒的结合状态及结　合强度变好，在磨损过程中，一方面铜相减少　引起粘着磨损量减少，另一方面钨颗粒之间　的结合强度增加，钨颗粒脱落较少引起磨粒　Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｄ￣１９９７．３３（４）：５５～６３．　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ．　８范志康，粱教华，肖聃．整体烧结自力型ＣｕＷ／ＣｚＣｕ弧　磨损量减少，从而使得ＣｕＷ合金的耐磨性　逐渐提高。　胜头的静态性能．电工台金，１９９８，（４）　２５～２７．　６范志康，粱淑华，橱红旺．立式烧结熔渗整体式ＣｕＷ／　ＣｒＣｕ自立型胜头的查式试验结果．电工合金．１９９９，　４结论　（２）：２７～２９．　７　王强．熔渗ＣｕＷ／ＣｒＣｕ整体材料的界面行为及ｃｕｗ　合金性能的研究．西安：［西安理工大学研究生论文］．　２００１　（１）ＣｕＷ合金与调质４５钢之间的磨损　机制属于粘着磨损与磨粒磨损共同作用的复　合磨损，且随钨含量的增加，磨损机制由粘着　磨损为主向磨粒磨损为主转变；　８蔡一湘，刘伯武．铜钨复合材料致密化问题和方法．粉　柬冶金技术，１９９９，１７（２）：１　３８￣１４４．　９中国有色金属学会．金属物理性能及测试方法．北京：冶　金工业出版社，１９８７；４３０．　（上接第１７页）　４结论　本研究设计制造的双金属带材超声波清　洗机操作方便，运转稳定，性能达到设计要　求。该生产线目前已能出色地完成现有各种　材料的清洗工作　参考文献　成太先．机械设计手册．北京有色冶金研究总院．１９９３．　国际表面处理２０００，６，第五十四期．　常见机持的原理盈应用机械工业出版社，１９７８　牧野洋．自动机械机持学．科学出版社，１９８０．　马达的油压力，可以调节收卷张力，以适应不　同带材的收卷。　以上各部件的控制是分立的，易于设计、　制造、安装、调试和操作。　按照本设计方案设计的各部件，经安装　调试后，设备性能达到工艺要求。投入运行一　年多来，运行稳定，操作方便。为增加使用的　安全性，在开卷机上加装了带材防倒臂以避　免带材松散时掉落。为增加成品带材的干燥　效果，可更换较大的风机，以改善风刀出风　口。　４