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标题: 新技术--模具及产品清洗方法 [打印本页]

作者: swineherd 时间: 2005-4-28 08:50
标题: 新技术--模具及产品清洗方法
干冰清洗技术发展史

早在1930年，制造固体二氧化碳就已成为可能，那时"干冰"只是在实验室中做试验用。随着干冰制作过程变得简单，容易，这种新材料的应用开始增多。很明显，首要的用途是用于冷冻。今天，干冰广泛应用于食品工业，用来包装和保存易腐、易溶化食品。
1945年，美国海军将干冰作为喷射介质，用来清除各种油脂。1963年5月，雷金纳德.林德（Reginald Lindall）利用喷射二氧化碳颗粒的办法"从骨头上剔除肉"，获得专利。1972年11月，埃德温.瑞斯（Edwin Rice）以"喷射高速干冰颗粒从物体上去除残余部分"的办法，而获得专利。与之相似，在1977年8月，卡尔文.冯（Calwin Fong）以"用可挥发性颗粒介质进行喷砂"，获得专利。
这些前人的工作和成功引导了几个公司在二十世纪八十年代早期相继成立，从事干冰清洗技术的研究和发展。
干冰造粒机和干冰清洗设备在二十世纪八十年代晚期进入市场，这时候的干冰清洗设备非常庞大，并且很昂贵，需要很高的空气压力（超过14kg/cm2）。随着干冰喷射清洗设备的尺寸减小，价格也降了下来，现今的喷嘴技术可使设备在5kg/cm2空气压力下有效工作。

干冰的物理特性

干冰是CO2的固态存在形式，CO2常态下是一种无色无味的气体，自然存在于空气中。在-78℃低温，CO2以固体形式存在。在常压下，固体CO2直接升华，没有液化过程。这一特性意味着干冰清洗中喷射介质彻底消失，只留下原有污垢待处理。另外，不能用水清洗的地方，现在用干冰清洗完全可以做到。
CO2是工业生产过程中的一种副产品，如发酵过程和石油精炼过程，均产生高纯度CO2。这些生产过程中产生的CO2被收集、贮存起来待用，当喷射过程中CO2升华排放到大气中时，并没有新的CO2产生，只是原来的CO2副产品被排放掉了。

干冰喷射清洗中，通过干冰造粒机制造坚实的干冰颗粒，这些干冰颗粒可以被马上用掉，也可储存于保温箱中备用。这些颗粒通常直径为3mm，长度为2.5mm-10mm。用这种方法，高压液体CO2从管道中喷出转化为雪状固体CO2，雪状CO2靠液压力通过模具挤出成干冰颗粒。

干冰清洗工作原理

干冰清洗系统一般可分为两个部分，第一部分是干冰制备系统，其作用是将液态CO2制作成一定规格的干冰颗粒或干冰方块；第二部分是干冰喷射清洗系统，该系统利用由专门配制的空压机或利用工厂本身配制的压缩空气系统产生的压缩空气，在清洗设备内装入已制作好的干冰颗粒或干冰块，在压缩空气的驱动下，高密度干冰颗粒或细粉随着压缩空气冲击到被清洗物体表面，从而起到清洗作用。干冰清洗系统可以根据用户的需要，将干冰制备系统与干冰喷射系统配套组装在一起作为一套系统使用，也可以将干冰制备系统与干冰喷射系统分开，干冰制备系统只是作为提供原料的生产设备，干冰喷射系统单独用于清洗工程。

与喷钢砂，喷塑料砂和喷苏打相似，干冰喷射介质干冰颗粒在高压气流中加速，冲击要清洗的表面。干冰清洗的独特之处在于干冰颗粒在冲击瞬间气化。干冰颗粒的动量在冲击瞬间消失。干冰颗粒与清洗表面间迅速发生热交换。致使固体CO2迅速升华变为气体。干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800倍，这样就在冲击点造成"微型爆炸"。由于CO2挥发掉了，干冰清洗过程没有产生任何二次废物，留下需要收集清理的只是清除下来的污垢。

与其它喷射介质不同，干冰颗粒温度极低（-78℃）。这样的低温使干冰清洗具有独特的热力学性能，影响粘附污垢的机械性能。由于干冰颗粒与清洗表面间的温度差,就发生热冲击现象。材料温度降低、脆性增大,干冰颗粒能够将污垢层冲击破碎。

具有不同热膨胀系数的两种不同材料,它们之间的温度差会破坏两种材料间的结合。在从金属物质上清除非金属污垢时,这样的热冲击现象最为明显。

即使在很高的速度下,直接冲击清洗表面，干冰与砂粒相比,动能冲击也是很小的。这是由于干冰硬度不大,并且在冲击瞬间气化。由于没有磨损，干冰清洗可广泛用于各种材料的清洗上。

干冰喷射系统中，需要压力为5bar以上，流量为2m3/min以上的洁净压缩空气气源，干冰颗粒由机械方式供入压缩空气管道，在此管道中干冰颗粒与空气混合、加速，从喷嘴喷出。喷射速度马赫值通常在1.7-3.0之间，取决于设计和空气压力。

干冰清洗的优势

一、节约费用
干冰在清洗过程中直接挥发，没有清理清洗介质的费用。在线清洗，节约了大量的停机时间，不需增加劳动力和生产设备，产量得以增加。

二、延长设备使用寿命
与砂粒，核桃壳，塑料粒和其它磨损性介质不同，干冰颗粒不具磨损性。干冰清洗不损伤模具，不破坏公差，对轴承和机械都没有损伤。另外，在线清洗避免了模具拆装过程中的意外损伤。

三、干燥的清洗过程
与蒸汽和高压水清洗不同，干冰清洗对电线，控制元件，开关都没有损伤。清洗后，设备生锈的可能性与水清洗相比也大大降低。在食品行业应用中，干冰清洗与水清洗相比大大降低了细菌滋生的可能性。

四、环境安全性
CO2是一种无毒的物质，符合美国农业部（USDA），食品与药物管理局（FDA），环境保护局（EPA）的安全要求。用干冰清洗替代有毒化学物质清洗，员工可以从根本上避免化学物质的侵害。由于CO2比空气重，在封闭空间或下沉部位操作干冰清洗时必须保证通风，注意安全。

目前干冰清洗的应用范围
　　模制品
　　干冰清洗去除模具上的脱模层和残留材料，这些积累起来的污垢在模具处于高温和在线情况下很容易被除掉。这样的清洗方式可使因清洗而停机的时间缩短80%-95%。由于清洗过程没有磨损，不会破坏精密模具的尺寸。另外，"微孔"可以被打通，清洗干净，这样就不再需要人工来钻通排气孔。应用领域包括：
　　●橡胶模具
　　●轮胎模具
　　●聚乙烯模具
　　●PET模具
　　●泡沫模具
　　●铸铝模具
　　●铸造用热芯盒和冷芯盒

　　食品工业
　　烘焙食品企业中，食品模具上残留的糖份，积碳很容易用干冰清洗进行在线清除。在线模具温度高，更有利于提高清洗效率。
　　干冰清洗代替传统清洗（水，清洗剂）在食品工业中应用最大的好处是减轻湿度，这样就抑制了细菌的滋生，通常是沙门氏菌的滋生。典型应用包括： ●面包烤炉，烤盘，支架
　　●威化饼盘-积碳清除。
　　●输送带清洗
　　●储罐，混料器壁上原料的清除
　　●清洗螺杆，丝锥。

　　各种各样的设备
　　现实生产中，有各种各样，名目繁多的设备，它们都是生产过程中的一部分，用传统的方法很难对它们进行在线清洗，而这里可能是干冰清洗很好的应用领域，例如：
　　●传送带部件
　　●漏斗
　　●原材料处理
　　●运输工具
　　●机器人。传送机构、设备上的焊接熔渣。
　　●清除链条，机械上的油脂
　　●清除胶粘剂

　　印刷工业
　　印刷业中，油墨被设计用来粘附在各种表面，耐刮擦，耐水，耐溶剂清洗。这些特性使印刷品很漂亮，同时也使油墨的清除很困难。齿轮和导轨上的积墨会导致低劣的印刷质量，必须定期清除。干冰清洗可精确的对印刷机各部位进行有效清洗。
　　
干冰清洗的市场现状

干冰清洗技术发源于美国，在美国、欧洲、日本等发达地区应用很普遍。美国空军大规模采用干冰清洗进行飞机维修、飞机脱漆。波音公司对飞机进行大修采用干冰清洗技术。固特异轮胎公司世界上的每个工厂均采用干冰清洗技术清洗轮胎模具。沃尔沃、通用、福特、丰田、本田等汽车公司发动机铸件的生产均采用干冰清洗的方法清洗铸造模具。日本把干冰清洗应用在造船业的船体清洗上。

在轮胎、铸造、塑料、橡胶、烘焙食品、航空、汽车内饰件生产等领域，干冰清洗发挥了重要作用，为企业节约了大量的清洗费用，为环境保护带来了巨大益处。

国内干冰清洗技术始于上世纪90年代，国内企业在引进国外成套设备的同时引进了干冰清洗设备，较早采用干冰清洗的上海汽车有色铸造总厂从干冰清洗中获得了巨大效益，有效的保障了铸件的质量，维护了设备的正常运转。天津一家著名的国际轮胎公司在采用干冰清洗之前的一个月，由于模具维护问题，造成产品表面标示模糊不清，导致了8000条轮胎退货。采用干冰清洗技术后，该公司类似的产品质量问题再没有出现，产品质量稳定，效益大副提高。

随着跨国公司在中国投资的不断增多，世界的制造业向中国转移，干冰清洗技术得到了更多的应用和发展。国内有数家公司专业从事干冰清洗技术的推广，代理国外干冰清洗设备的同时，经过消化吸收，国内也已经能够生产干冰清洗设备。国内目前采用干冰清洗技术的企业主要是外资企业，国有大中型企业、民营企业也认识到了干冰清洗的益处，许多国内企业已经采用了干冰清洗技术，还有许多企业将干冰清洗列入技术改造计划。

世界范围的环保行动方兴未艾，有关环境污染方面的立法将对工业排放施加持续的更加严格的管制。企业追求生产过程的更加高效和清洁，追求更高的利润。干冰清洗技术持续向前发展，不断适应这些新的要求，有着广阔而光明的发展前景

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