CN117127243A - 一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈方法及装置，涉及金属表面除锈技术领域，其技术方案要点是：包括电解槽、储液槽、CNC数控中心、直流电源、温控装置、超声发生装置、翻转机构。本发明通过电化学、热、等离子体蚀除活化以及超声空化效应共同作用，除锈效率高，除锈效果好。本发明与机械除锈相比能够处理复杂的零件，并且相比于机械除锈时的噪声低，效率高，与化学除锈不需要进行前期繁琐的除油、脱脂和清洗等预处理工作；翻转机构结构稳定，可承载比大，控制精确。通过数控中心集中控制整套除锈工作流程，减少人力资源浪费；避免了工人与电解槽接触的可能性，降低了生产者触电以及烫伤的风险。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面除锈技术领域，更具体地说，它涉及一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈方法及装置。
背景技术
钢铁材料由于材质均匀、工作可靠性高、经济性好，并且具有良好的延展性、加工性、耐腐蚀性及焊接性能，因此常被用于液压油箱的首选材料。液压油箱箱体结构一般由冷轧钢板焊接制成，而钢板在进行冷轧前需要对其进行酸浸去除表面氧化皮以及冷轧后的防锈处理，该过程中很容易造成钢板材料生锈。此外，液压油箱在储存过程中存放不当也会造成油箱内部以及焊接处局部生锈。铁锈疏松多孔，不仅不能防止钢材与空气、水接触，还会把空气和水分保留在铁锈附近，进一步加剧钢材制品的腐蚀。
从经济型的角度对工件生锈一般处理方法是进行除锈防锈处理再重复使用，目前常用的除锈方法有机械除锈、化学除锈。机械除锈(喷丸、抛丸、喷砂)方法操作简单，但机械除锈具有严重的粉尘污染，同时除锈过程中可能会引入应力，影响被加工件的力学性能从而降低其使用寿命。此外，对于形状复杂的金属表面锈迹特别是内腔比较复杂的零部件，机械除锈方法无法清除掉全部锈迹。对于形状复杂的零部件表面除锈一般采用化学除锈方法，被加工件经处理后锈迹基本能够清除，但是其使用的溶液一般是酸性或碱性溶液，在除锈过程中发生化学反应产生的有害气体极易对生产者带来安全隐患，并且该溶液存在严重的酸雾挥发问题，对车间设备和环境污染造成严重危害。
超声辅助液相等离子体表面除锈方法是一种绿色高效的除锈方法，其电解液采用的是低浓度的盐溶液，加工过程中对环境友好，其产生的废液进行简单过滤直接能达到排放标准，并且除锈过程中不受工件形状的影响，除锈速度是机械除锈、化学除锈的几倍到几十倍不等。此外，超声辅助液相等离子体除锈方法还能够改善被加工件的表面质量，增强其耐腐蚀性。超声辅助液相等离子体除锈方法除锈时需先施加电压和特定频率的超声波，然后将待处理工件侵入一定温度的电解液中，工件侵入液体后，工件周围会在极短的时间内形成等离子体气层，使工件和电解液隔开，然后气层在高压下的作用下会被击穿产生放电等离子体，带电等离子体高速运动撞击工件表面实现材料的去除，同时施加工件上的超声波会使工件附近的电解液产生一个超声空化效应进而持续作用工件表面，金属表面的锈在多能量耦合作用下发生脱落或溶解。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈方法及装置。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置，包括电解槽、储液槽、CNC数控中心、直流电源、加热棒、温控装置、超声发生装置，所述CNC数控中心分别与直流电源、温控装置、超声发生装置电性连接，所述电解槽连接直流电源负极，所述加热棒位于电解槽内，所述温控装置的输出端设于电解槽内部，所述超声发生装置输出端连接电解槽，所述储液槽位于电解槽下方，所述电解槽与储液槽之间设有出水管和进水管，所述进水管上设有单向阀、水泵以及过滤器，所述电解槽上方设有2根导轨，2根所述导轨中部设有翻转机构。
本发明进一步设置为：所述翻转机构包括齿条、2个运动滑块、夹具以及齿轮，所述齿条位于导轨一侧，所述齿轮位于齿条上方，当齿轮运动到齿条处所述齿轮与齿条啮合连接，2个所述运动滑块分别设于2根导轨上方，2个所述运动滑块中部设有轴，所述轴通过轴承和滑块连接，所述轴一端贯穿运动滑块与齿轮连接，所述轴中部设有夹具。
本发明进一步设置为：所述齿条(9)焊接在导轨侧面，所述导轨(7)和运动滑块(11)表面由绝缘材料制成。
本发明还提供了基于该除锈装置的除锈方法，包括以下步骤：
S1、配置4％～5％的硫酸铵溶液或氯化铵溶液作为除锈所需的电解液；
S2、将预先配置好的电解液装在电解槽中，并通过电解槽中的加热棒和温控装置将电解液加热至60～90℃，温度根据材料属性调节；
S3、工件接电源正极，作为加工阳极，电解槽接电源负极，作为加工阴极，阴阳极之间通过可调直流电源施加一个200～400V的高压；
S4、接通高压直流电源，当工件浸入电解液后，工件表面会形成约0.1～2mm的等离子体气层，气层在高压作用下被击穿形成带电等离子体轰击金属表面实现材料的去除；
S5、超声发生装置给电解槽施加一个20～40kHz的超声振动从而使电解液产生超声空化效应形成高压、高温或冲击波作用于工件表面，去除工件表面等离子放电过程中产生的钝化膜和加速表面锈的脱落，加速气体放电进程；此外，超声振动高频的扰动会促进等离子体气层气液相界面处反应产物和热量的排出，促进气层的稳定。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过电化学、热、等离子体蚀除活化以及超声空化效应共同作用，除锈效率高，除锈效果好。
2.本发明与机械除锈相比能够处理复杂的零件，并且相比于机械除锈时的噪声低，效率高。
3.本发明与化学除锈不需要进行前期繁琐的除油、脱脂和清洗等预处理工作；且抛光液使用的是低浓度盐溶液，除锈过程中对生产者、环境以及设备无危害。
4.本发明中的翻转机构结构稳定，可承载比大，控制精确。
5.本发明通过数控中心集中控制整套除锈工作流程，减少人力资源浪费。
6.本发明能够实现工厂大型工件、大批量的除锈。
7.本发明避免了工人与电解槽接触的可能性，降低了生产者触电以及烫伤的风险。
附图说明
图1是本发明实施例中除锈装置结构示意图；
图2是本发明实施例中主要装置图；
图3是本发明实施例中主要装置俯视图；
图4是本发明实施例中主要装置右视图。
图中：1、储液槽；2、出水管；3、过滤器；4、水泵；5、单向阀；6、进水管；7、导轨；8、电解槽；9、齿条；10、轴；11、运动滑块；12、齿轮；13、夹具；14、加热棒；15、温控装置；16、直流电源；17、超声发生装置；18、CNC数控中心。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的实施例及附图，对本发明的技术方案进行进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例：
如图1-图4所示，一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置，包括电解槽8、储液槽1、CNC数控中心18、直流电源16、加热棒14、温控装置15、超声发生装置17，CNC数控中心18分别与直流电源16、温控装置15、超声发生装置17电性连接，电解槽8连接直流电源16负极，加热棒14位于电解槽8内，温控装置15的输出端设于电解槽8内部，超声发生装置17输出端连接电解槽8，储液槽1位于电解槽8下方，电解槽8与储液槽1之间设有出水管2和进水管6，进水管6上设有单向阀5、水泵4以及过滤器3，电解槽8上方设有2根导轨7，2个运动滑块11分别设于2根导轨7上方，2个运动滑块11中部设有轴10，轴10通过轴承与运动滑块11连接，轴一端贯穿运动滑块11与齿轮12连接，但齿轮齿条接触时，齿轮12与齿条9啮合连接，轴10中部设有夹具13。
在本实施例中，选取45钢制油箱作为实施对象，配置4％的硫酸铵溶液作为除锈液。将预先配置好的电解液装在电解槽8中，并通过电解槽8中的温控装置15将电解液加热至75℃左右；导轨7位于电解槽8上方，齿条9焊接在导轨7上，将齿条9连接到直流电源16正极，将电解槽8连接到直流电源16负极。
连接工件和电源：将工件接到电源的正极，工件在此过程中作为加工阳极。将电解槽8连接到电源的负极，电解槽8作为加工阴极。
施加高压直流电源16：通过可调直流电源16施加一个350V的高压。当工件浸入电解液后，工件表面会形成约0.1～2mm的等离子体气层。气层在高压作用下被击穿，形成带电等离子体轰击金属表面，实现材料的去除。
超声波辅助：通过超声发生装置17施加一个40kHz的超声振动，使电解液产生超声空化效应，形成高压、高温或冲击波作用于工件表面。这有助于去除工件表面等离子放电过程中产生的钝化膜和加速表面锈的脱落，加速气体放电进程。
夹具13翻转机构：使用齿条9、2个运动滑块11、夹具13以及齿轮12组成翻转机构，当运动滑块11运动到一定位置，齿轮12和齿条9啮合运动，齿轮12旋转，齿轮12和轴10一端连接，齿轮12带动轴10转动，从而使夹具13夹持的工件实现翻转。
工件处理：当齿轮12和齿条9刚接触时，工件初始状态在液面上方，随着运动滑块11的移动，齿轮12的旋转会带动夹具13的转动，工件缓慢浸入电解液直至完全浸没，当齿轮12和齿条9脱离啮合时，工件刚好高于电解槽，运动滑块11带动工件脱离电解槽8范围。
工作导轨7和滑块11设计：工作导轨7和运动滑块11表面由绝缘材料组成。
液面控制：油箱在翻转上升阶段，型腔中的电解液会由于夹具13的翻转基本能够沥干。
电解液循环：储存槽中的电解液为室温温度。打开水泵4，电解液依次流过过滤器3、水泵4、单向阀5，最后经入口管流入电解槽8。电解槽8中的水通过液面高度差的连通器原理回流到储液槽1中。
流量控制：根据实际需求，通过控制阀门或流量计调整进水口和出水口的流量大小。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到发明法的保护。
Claims (4)
1.一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置，其特征是：包括电解槽(8)、储液槽(1)、CNC数控中心(18)、直流电源(16)、加热棒(14)、温控装置(15)、超声发生装置(17)，所述CNC数控中心(18)分别与直流电源(16)、温控装置(15)、超声发生装置(17)电性连接，所述电解槽(8)连接直流电源(16)负极，所述加热棒(14)位于电解槽(8)内，所述加温控装置(15)的输出端设于电解槽(8)内部，所述超声发生装置(17)输出端连接电解槽(8)，所述储液槽(1)位于电解槽(8)下方，所述电解槽(8)与储液槽(1)之间设有出水管(2)和进水管(6)，所述进水管(6)上设有单向阀(5)、水泵(4)以及过滤器(3)，所述电解槽(8)上方设有2根导轨(7)，所述两根导轨(7)上设有翻转机构。
2.根据权利要求1所述的一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置，其特征是：所述翻转机构包括齿条(9)、2个运动滑块(11)、夹具(13)以及齿轮(12)，所述齿条(9)位于导轨(7)一侧，所述齿轮(12)位于齿条(9)上方，所述齿轮(12)与齿条(9)啮合连接，2个所述运动滑块(11)分别设于2根导轨(7)上方，2个所述运动滑块(11)中部设有轴(10)，所述轴(10)通过轴承与运动滑块(11)连接，所述轴(10)一端贯穿运动滑块(11)与齿轮(12)连接，所述轴(10)中部设有夹具(13)。
3.根据权利要求2所述的一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置，所述齿条(9)焊接在导轨侧面，所述导轨(7)和运动滑块(11)表面由绝缘材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种液压油箱的超声辅助液相等离子体表面除锈装置的除锈方法，包括以下步骤：
S1、配置4％～5％的硫酸铵溶液或氯化铵溶液作为除锈所需的电解液；
S2、将预先配置好的电解液装在电解槽(8)中，并通过电解槽(8)中的加热棒(14)和温控装置(15)将电解液加热至60～90℃，温度根据材料属性调节；
S3、齿条(9)接电源正极，当齿轮(12)和齿条(9)接触时，正电压传递给液压油箱，油箱工件作为加工阳极，电解槽(8)接电源负极，作为加工阴极，阴阳极之间通过可调直流电源(16)施加一个200～400V的高压；
S4、齿条(9)接通高压直流电源(16)，当工件浸入电解液后，工件表面会形成约0.1～2mm的等离子体气层，气层在高压作用下被击穿形成带电等离子体轰击金属表面实现材料的去除；
S5、超声发生装置(17)给电解槽(8)施加一个20～40kHz的超声振动从而使电解液产生超声空化效应形成高压、高温或冲击波作用于工件表面，去除工件表面等离子放电过程中产生的钝化膜和加速表面锈的脱落，加速气体放电进程；此外，超声振动高频的扰动会促进等离子体气层气液相界面处反应产物和热量的排出，促进气层的稳定。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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