超声波技术在锆管清洗装备中的应用改进.pdf
《超声波技术在锆管清洗装备中的应用改进.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超声波技术在锆管清洗装备中的应用改进.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、装备制造技术 2023 年第 7 期锆材因其具有可加工性能良好、耐腐蚀性能较高、机械强度适中等优点在工业中有着广泛的应用1。在核工业中,核级锆材因其具有热中子吸收截面小的突出优点,对 2200 m/s 的中子,纯锆的俘获截面只有0.18 伊 10-28m2,这就能够保证原子能反应堆中有足够的热中子数量来维持反应堆的正常运转,同时锆合金兼具良好的加工性能、耐腐蚀性及机械性能,因此被广泛用作水堆的结构材料,如包套材料、定位格架及端塞等2。近年来,随着我国核电事业的迅速发展,进一步增加了核级锆材在核电中的潜在需求,仅考虑新建反应堆首炉装料,其锆合金加工材一次性投入量将达约2000 t,同时考虑到堆内
2、核燃料组件每年都得更换,因此锆合金加工材在未来的用量将稳定在 1000 t/a左右3,4。锆合金管材一般采用冷轧方式成型,成型过程中使用乳化液或轧制油进行润滑,因此经过冷轧后的管材表面会形成一层油膜。为保证后工序中管材表面的清洁度,必须对管材内外表面的油膜进行彻底清洗,而核工业中使用的锆合金管材产品一般为外径较小的长管件,因此对其内壁的清洗存在很大困难。主要分析了锆管清洗过程使用的装备及超声波技术在管材清洗中的应用,同时对现有清洗工艺及装备进行改进,进一步提升锆管的清洗效果。1锆管清洗装备1.1 半成品清洗装备半成品清洗装备主要针对 椎20 mm 以上的锆合金管件进行清洗,设备由两个超声波脱脂
3、槽(根据轧制润滑液的种类选用相匹配的清洗剂)、一个奔流热漂槽、一个冷漂洗槽及纯水冲洗区组成。辅助系统含加热系统、恒温控制系统、整机监控系统、电器控制部分及可拆卸的检修门。半成品清洗装备的现行清洗工艺见表 1。超声波技术在锆管清洗装备中的应用改进王旭峰1,2,周军2,薛祥义1,刘海明2,雷江2,杨周通2,崔顺2,马波2(1.西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室,陕西 西安 710072;2.西安西部新锆科技股份有限公司,陕西 西安 710299)摘要:为了进一步提升锆管的清洗效果,在介绍锆管清洗装备的基础上,阐述超声波在锆管清洗中的应用改进。清洗介质、清洗温度、清洗方式、超声波参数等对锆管
4、的表面清洗质量均有较大影响。清洗介质要选择与清洗对象相匹配的介质;清洗温度在 30 50 时超声波的空腔效果最好,配合清洗介质清洗时通常采用 50 80 的工作温度为佳;对外径较大的锆合金管材,可采用超声波加浸入式清洗方式,对外径较小的锆合金管材,可采用超声波加内流动清洗方式;超声波频率越低在液体中产生空腔就越容易,产生的力度大,作用也越强,适用于工件的初洗,超声波频率高则超声波方向性强,适合于精细工件的精密清洗;超声波功率密度越高,空腔效果越强,速度越快,清洗效果越好,但对于精密的、表面光洁度甚高的产品,采用长时间的高功率密度清洗会对产品表面产生“空腔”腐蚀。声波在液体中的传播性很好,超声波
5、技术非常适合锆合金长管件的清洗,选择合适的超声波清洗工艺对锆合金管件的表面质量、加工效率有很大的影响,可根据实际需要选择匹配的清洗装备及清洗工艺。关键词:锆管;超声波;清洗;应用中图分类号:TB559文献标志码:A文章编号:1672-545X(2023)07-0011-03收稿日期:2023-03-11基金项目:陕西省技术创新引导计划(2022CGKC-03);陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设(2022KXJ-145)第一作者:王旭峰(1984-),男,陕西西安人,硕士,高级工程师,研究方向:难熔金属材料学.表 1半成品清洗装备现行清洗工艺序号工序名称处理方式处理温度介质过滤1碱洗28k
6、Hz 超声5080脱脂剂隔网2碱洗28kHz 超声5080脱脂剂隔网3奔流热漂洗奔流循环5060纯水隔网4冷漂洗浸入+提起R.T.纯水无5内外表面冲洗0.5MPaR.T.纯水无装备制造技术 2023 年第 7 期11Equipment Manufacturing Technology No.7袁2023半成品清洗装备示意图见图 1。半成品管材的清洗过程如下:两个浸入式超声波脱脂(针对不同的油污):槽内为专用脱脂剂,将工件浸入槽内进行超声波清洗,并根据管件的污染程度进行提起和浸入的动作,配制气缸盖和通过式加热。浸入式奔流热漂洗:槽内为纯水,将管件放入漂洗槽后,采用大流量的泵使槽体内的液体从管件的
7、一端迅速流向另一端,实现对管件内外表面的快速冲刷,根据实际情需求对管件进行提起和浸入的动作。浸入式冷漂洗:槽内为纯水,主要对管件进行提起和浸入的动作。手动冲洗:冲洗用水为纯水,针对管件的内处表面进行冲洗,并进行简单的沥水动作。半成品清洗装备现行工艺的优点是采用超声波清洗增强了清洗效果,并且对管材的兼容性较强,还可以采用倾斜倒水的方式实现管件内壁的流动冲刷,但因超声波除屑功能未能充分利用,导致奔流冲刷效果不明显,存在管件内表面的灰屑无法彻底清洗干净、蒸汽污染难以有效控制等缺点。1.2 成品清洗装备成品清洗装备主要针对 椎20 mm 以下的管件进行清洗,设备由一个上料工位、一个内流动冲洗和外表面浸
8、洗工位、一个内外表面喷淋漂洗工位及一个下料工位组成。辅助系统由加热系统、恒温控制系统、整机监控系统、电器控制部分、可拆卸的检修门组成。成品清洗装备的现行清洗工艺见表 2。成品清洗装备示意图见图 2。成品管材的清洗过程如下:放料:首先将成捆待加工的管件放到储料的 U型带上,由操作工将管件平铺在喂料的斜台上(管件不允许叠放),搬动调节把手(可根据管径的不同手动调节)保证每次喂料一根。径向步进机构:将放满的管件顶齐排直后,径向步进机构将这组管件一次性移动到清洗槽内托架上,同时将清洗区内的管件移动到漂洗区。清洗工位:压紧气缸将管件压紧在清洗槽的托架上,喷嘴盒(锥型喷嘴针对管件定点定位的内流动冲洗,喷嘴
9、盒可以调整,能适应不同管径)对准管件,对准管口顶紧不漏液后,清洗槽内的升降装置将管件浸入到碱液下,开始内表面冲洗、液下冲洗和外表面的浸洗,清洗完成后,将管件提起并将管件的一端提高,使存在管内的液体流出来,沥水完成后,倾斜机构放水平。喷淋漂洗工位:径向步进机构将这组管件移到漂洗区,同时将待料区的一组工件移到清洗工位,漂洗区的压紧机构将工件压紧,喷嘴盒对准管口顶紧,开始内表面的漂洗,完成后外表面冲洗的机构对管件进行环抱式的外表面冲洗,外表面冲洗一遍后,内外表面吹气。切水完成后,支撑滚轮水平倾倒,使管件落到下料的传动带上,由传动带将工件输送出料到堆料倾台上,再由操作工将工件取下装入料筐,完成清洗过程
10、。现有成品清洗装备的优点在于采用了内流动冲洗的方式和外表面环抱式冲洗,可以对小管径的管材进行内表面强制打压冲洗,但因为未采用超声波技术,存在内表面的灰屑清洗不彻底的缺点。2超声波在锆管清洗中的应用改进管材轧制产生的污物通常为轧制乳液和金属粉末附着物,根据清洗原理须先除油后才能将附着在管件表面的金属附着物清洗掉,超声波技术在清洗过程中起着关键作用。超声波清洗受到温度、液体的表面张力、液位、负载、频率和功率多种因素影响:清洗液的温度并不是越高越好,而是在合适的温度下才能达到最佳的清洗效果;液体具有一定的表面张力,超声波效果会更好;超声波的有效距离为 400 500 mm;清洗液位应该合适,液位太高
11、超声波的效果会差;负载越大超声波效果越差;频率越低超声波的清洗效果越强;功率密度越大超声波效果越好。2.1 超声波清洗原理由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能表 2成品清洗装备现行清洗工艺序号工序压力处理温度介质过滤1碱洗变频可调,流量可调5080脱脂剂隔网2漂洗0.30.5MPa,可调R.T.纯水无3切水0.5MPa 可调R.T.压缩气三联件图 1半成品清洗装备超声波脱脂槽1超声波脱脂槽2热漂洗槽冷漂洗槽冲洗区图 2成品清洗装备示意图上料工位冲洗工位漂洗工位下料工位Equipment Manufacturing Technology No.7袁202312装备制造技术 2023 年第
12、7 期器转换成高频机械振荡而传播到介质-清洗溶剂中,超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空腔”效应的过程中,气泡闭合可形成超过 1000 个大气压的瞬间高压,连续不断地产生瞬间高压就像一连串小“爆炸”不断地冲击对象表面,使对象的表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到清洗对象表面净化的目的。图 3 为超声波清洗原理示意图,位于换能器和清洗液之间清洗槽体即是不锈钢震动面钢板,钢板上安装超声波换能器,通过超声波发生源(电路板)产生一定频率和电压的交流电压信号,带动换能器和不锈钢板一起做高
13、频震动,当钢板向上震动时,将水向上推开,当钢板向下震动时,水跟不上钢板的震动速度,在水和钢板之间会形成一个空隙,这样反复震动就会有许多气泡形成,这种气泡就是由“空腔效应”产生的,称之为空腔泡。空腔泡顺着震动方向向水中传播,如果水中正好有工件,空腔泡撞击到工件表面产生数千个大气压的撞击力,带动工件表面的污垢脱落。2.2 超声波清洗的影响因素超声波频率:物理上把频率大于 20 kHz 的机械波称为超声波,超声波频率越低在液体中产生空腔就越容易,产生的力度大,作用也越强,适用于工件的初洗,超声波频率高则超声波方向性强,适合于精细工件的精密清洗。声功率密度(籽):籽=发射功率(W)/发射面积(cm2)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超声波 技术 清洗 装备 中的 应用 改进
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。