超声波清洗系统的应用.docx

目 录

1.前言 3
1.1机器人旋杯污染原因分析 4
1.2机器人旋杯污染的不利后果 4
2.旋杯清洗不净原因分析 5
3.清洗设备分析 6
3.1超声波清洗系统优缺点 6
3.2超声波清洗系统的三个作用 6
4.旋杯清洗情况对比 7
5.效益展示 7
6.参考文献 8
致谢 8

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超声波清洗系统的应用

【摘要】针对涂装机器人旋杯污染严重、清洗困难直接影响涂装车身质量这一特点进行分析。由多种原因综合造成车身漆面污物严重其中机器人旋杯污染是其中一主要原因，通过对清洗旋杯方法的改善措施，最终使车身污物得到有效地控制，减少检查场的的修正工作，提高车身的一次合格率。
【关键词】污物 直行率 粘度 附着力 超声波
1.前言
随着涂装车间30万产能的提升，对喷涂后的外观质量要求越来越高。外观灰尘、污物是影响直行率的主要问题点。其中造成车身表面污物较多的主要原因就集中在机器人旋杯清洗不净。通过对车身表面污物的取样调查发现机器人旋杯外观污物占车身整体污物的35%。并且发生频率频繁（图 1-1）。
图 1-1
1.1机器人旋杯污染原因分析
由于机器人长期喷涂高附着力的涂料，旋杯本身接触的是附着力较强的涂料。再加上其本身清洗能力有限，在加上外加高压静电场（图 1-2）和旋杯本身吹扫气（图 1-3）乱流的影响。造成旋杯内部存在集漆现象。较多的集漆直接造成里旋杯喷涂系统的堵塞。涂料在经过旋杯喷涂到车身表面后，由于吐出不均匀长期造成车身表面异色发花等现象。另外涂料在经过旋杯吐出时还会连带将旋杯内部的集漆带出，形成涂料颗粒污染车身表面。造成车身表面污物较多这一现象。
图 1-3
图 1-2
1.2机器人旋杯污染的不利后果
当长期堆积的集漆污染旋杯后对其质量和设备本身也带来了极其不利的后果，另外传统的清洗旋杯方法不但耗时耗力，还要使用大量的有机清洗溶剂。尤其是强溶剂TH0840的使用，不但对人体造成极大的危害。还对环境带来严重的影响。下面我分三个方面对旋杯污染的不利后果加以分析阐述；
1. 产品品质的影响。

图表 1-4
• 涂装车间中上涂涂装为机器人高压静电涂装，为增加机器人工作效率。在机器人喷涂旋杯的选用上使用的是带有BOC自动表面清洗效果的旋杯。但由于油漆的特殊性。在清洗过程中总有一些死角存在残留物。长期堆积造成车身质量下降。旋杯污物较多造成喷涂车身污物较多，经下道工序统计36%车身污物来自油漆污染。（图 1-4）

2. 机器人设备损耗
图表 1-5
• 由于旋杯是直接安装在气动马达上。每周对旋杯进行集中清理。但由于时间较紧清洗总是达不到预想的清洗效果。旋杯内过多的集漆致使旋杯动平衡不稳。加速了机器人气动马达的损坏。旋杯在气动马达上要做4.8万转/分钟的运转，动平衡要求十分严格。经统计机器人故障率发现在机器人故障中。涂装机故障和管路故障占到总故障率的49%。（图 1-5）

3. 安全/环境保护
图表 1-6
• 每周进行旋杯清洗时都要把污染的旋杯浸泡在高溶解性的稀释剂中。长时间的浸泡不但使溶剂大量挥发污染环境。还给车间安全带来了严重的安全隐患。员工清洗时也十分不方便。费时费力。清洗效果不明显。旋杯在溶剂中浸泡2周后BOC内部集漆才会软化。在清洗旋杯时需要员工直接接触高挥发性溶剂TH0840对人身体直接带来伤害。每月还要向外面排放20升的污染溶剂。对环境带来极大地危害。（图 1-6）
2.旋杯清洗不净原因分析
图表 2-1
依据6M分析方法和IE管理思理念，在对旋杯清洗不干净的分析中（图 2-1），可以得出：目前条件下涂料和ROBOT无法更换优化，只能从清洗方法上探索新的途径，改进旋杯清洗方法，配合人员培训熟练操作等多种手段，提高旋杯的清洗效率；保证机器人旋杯清洁干净。
3.清洗设备分析
通过对现有的清洗设备分析得出。现在的清洗方法优缺点如下原理：采用强溶剂（含甲苯和二甲苯）浸泡使附着的涂料溶解；优点：原料来源方便，操作简单；缺点：原料毒性大，易发生火灾；清洗效果受浸泡时间的限制，旋杯内部清洗不彻底；ABB机器人厂家推荐的方法又存在着以下优缺点，优势：配套BOC水性专用旋杯清洗机；优点：安全、操作简单、清洗彻底；缺点：设备投入成本较高；专业人员操作，设备操作及配料繁琐；后期维护成本高，需要从ABB购买专用配件 ；通过方法分析对比试想，有没有既安全又方便的方法呢；旋杯内部缝隙清洗能否保证；我们通过猜想分析是否可以通过催化清洗溶剂从而来加快旋杯清洗呢！通过对溶剂催化这方面的设想我们发现对溶剂进行加热、搅拌、和添加催化剂的方法都能有助于溶剂溶解能力的提升。最后我们把清洗方法确定在超声波清洗旋杯上。
3.1超声波清洗系统优缺点
优点：1.超声波清洗可大大提高被清洗制件表面的洁净度。据资料报道，若超声清洗的效果为100%，则刷洗(用化学试剂)为90%，蒸汽清洗(化学溶剂)为35%，溶剂压力清洗为30%，溶剂浸洗为15%。2.清洗速度快、工效高，大大降低清洗作业的劳动强度，特别是大批量的小制件(或部件)，尤其适用于超声波清洗，超声波清洗机的应用便于清洗工艺的实施及工艺过程的连续自动化。 例如：以IGBT作为主功率元件的超声波清洗机(频率20-50KHZ)，其电路简化，整机可靠性高，效率可达90%，功率因素达0.95以上，体积小，重量轻，功率可调，且可频率跟踪，扫描，操作灵活方便，尤其是单机功率可达5KW以上，这对大规模超声波清洗具有十分重要的意义3.不宜用其它清洗工艺清洗的易碎物品或制件,或者外形结构比较复具有狭小缝隙、孔洞的制件(或部件),可用超声波清洗法进行较好的清洗。另外一些有害人体健康而难于清洗的场合，如核工业及医疗中的放射性污染物的清洗也可超声清洗。
缺点：正如前面所说，在发生空化作用时会产生上千个大气压力，破坏不溶性污物，但同时也会对物件产生破坏，所以超声太厉害，会对物件有划痕。
3.2超声波清洗系统的三个作用
1. 空化作用
图表 3-1
超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。
2. 直进流作用
在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流；垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。使被清洗物表面的微油污垢溶解速度加快，搬运污物的作用。
3. 加速度作用
液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。（图 3-1）
4.旋杯清洗情况对比
旋杯清洗实验（图 4-1）
图表 4-1
经过清洗实验对比不难看出，利用超声波清洗旋杯不但提高了工作效率。还使旋杯的洁净程度得到了充分的保证。经过实验结果对比，我们标准化了旋杯的清洗流程。另外利用清洗旋杯后的残液我们还可以对车间内的金属过滤网（涂胶过滤网）喷枪等金属工件进行清洗。充分发挥了超声波清洗机的使用率。做到了车间利益的最大化。
5.效益展示
图表 5-1
经过改善实施，污物等质量问题明显降低，由改善初期污物TOP排名第1项降为TOP10以后问题项，综合效益可达30万元以上其中直接经济效益就高达101840.4元/年（图 5-1）。涂装车间在使用超声波清洗旋杯后，车身表面由于油漆颗粒带来的污物同比降低了10%。相应车间直行率提高了3-4%。（图 5-2）机器人的运转率也相应的提升了15%。极大地保证了车间的生产。

图表 5-2
6.参考文献
1. О.И.巴比科夫主编.《超声波及其在工业上的应用》.北京：科学出版社。
2. 程能林主编. 《溶剂手册》. 化学工业出版社。