[发明专利]清洗金属工件的工艺及装置

说明书

本发明涉及用液体处理工件的工艺，尤其是为清洗后的热处理作准备的清洗金属工件的工艺，以及实施该工艺的装置。

一种上述类型的工艺和装置已由德国杂志所公开（杂志名称为“HTM”，45（1990）），第5期第273页）。

用液体处理工件（下面称为“清洗”）尤其是对金属工件的清洗和/或冲洗的工艺及装置典型地被用在联锁的热处理设备中。对于该热处理设备譬如人们可以理解为真空热处理设备，连续加热炉，辊底加热炉，竖式蒸罐炉或多功能箱式炉，在这些热处理设备中可以实现光亮热处理，不同程度的退火和淬火，以及扩散处理，如渗氮，氮的气化，氰化和渗碳。

在上棕类型的传统的装置和工艺中，人们同时使用浴槽，这种浴槽大体上只是基于其有效性而被选用，然而，在以前较少意识到原料利用率问题，尤其是与环境协调问题。出于这一原因，以前人们用氯化碳氢化合物（CKW）来洗涤金属工件，譬如用四氯化物（Per）或三氯化物（Tri）虽然它们被用作理想的，洗涤剂，尤其是用来去除油脂和和料，但是，它们对污染环境的影响在以后才被认识和加以考虑。

基于环境保护，其间在许多国家各种规定相继生效，这些规定的目标是急剧减少或完全禁止使用氯化碳氢化合物（CKW），尤其是四氯化物和三氯化物，以及使用卤化碳氢化合物（HKW）。

其间，三氯化物（Tri）被认为诱发癌症，以致于这种洗涤剂在欧洲实际上已不再使用。

其间，在地球上许多国家制订了严格的环境保护法。譬如，在联邦德国由第二条联邦排放保护条例规定，氟化氯化碳氢化合物（FCKW），（至今被用作制冷剂）和1.1.1-三氯化物（至今被用作洗涤剂）在短的宽许期限后完全不应再被使用。

在美利坚合众国于1990年10月27日被充了“净化空气法”，该被充法由总统布什签署于1990年11月15日生效。该法律的修改意味着联邦立法在美国从1977年起获得了巨大的强化。在该修改案的第Ⅲ章规定了具有不同特权的企业。脱脂和金属清洗在特权1中作了说明。以此相关明确列举了氯化碳氢化合物（CKW）尤其是三氯乙烯。该法律修改案规定要严格减少这类产品的生产和销售，譬如这类产品从1989年的基数为100%下降至1997年的15%。该法律修改案对于违法事件规定了严厉的惩罚。

另一方面，在金属工伯的热处理中指示人们在热处理之前或在其它的表面处理之前清洗工件，尤其是当工件事先实施其它类的加工之后，如成形或切削加工之后。

在金属工件上产生的污染是多种多样的。这些污染譬如可以由冷却润滑剂，油脂，研磨膏和涂料构成，或由淬火油，灰尘和金属构成。如果这类工件要进行随后的表面处理，那么却除工件表面的污染是绝对必要的。污染的表面譬如在渗氮，氮的气化或渗碳时将显著影响处理效果。在以前所述的淬火过程中（扩散过程）即从工件的外侧把物质如氮和/或碳经扩散过程渗入金属工件的外层。如果工件表面某处污染，那么譬如在氮气的气化作用时将不能实施从外向里的扩散过程或减慢扩散过程或延长扩散时间。其结果是工件表面被污染处没有或部分被硬化。

清洁的工件表面在真空热处理中，在光亮热处理、涂覆等工艺中也是必要的。

在上面所述的问题的背景前较长时间来人们已经作了巨大的努力，一方面以便创造无环境污染的洗涤溶液，譬如对水无污染的清洗溶液，无需为与这些洗涤溶液接触的人员考虑这些溶液，另一方面，这些洗涤溶液又有好的清洗效果。

这类水溶性洗涤剂，譬如高效洗涤的、通常含有表面活性剂的洗涤剂，相对于氯化碳氢化合物具有较小的油脂溶解性，为些，必须通过相对运动来支持清洗过程，并使用浓度高的这类溶剂的溶液，以及必须用在要清洗的工件与洗涤液之间的相对运动来支持清洗过程。

在已知的清洗金属工件的设备中，工件和洗涤液之间的相对运动是如此实现的，工件用可摆动的臂喷射、并且处理液具有很高的出口速度。用这一方式工件用处理液喷洗，清洗效果显示了机械去除污染物和化学作用的结合。油脂和油的乳化对溶液状态起到不利的影响，乳化由很高的出口速度引起。

人们已经确定，在复杂形状的工件中，譬如曲轴或带轴颈的机壳需要设置费用昂贵的机械装置，如铰接的可摆动的喷射臂，以便能够清洗全部面积。此外，用这些已知的方法很难清洗松散材料或堆积的成批工件，因为，用多个可摆动的喷射臂也很难从各方面到达位于堆积的成批工件内部或中心的工件。其原因在于安置在工件周围的其它工件挡住了中间工件，以致于用高压喷射在成批工件上的洗涤液不能到达所有的表面。