【編者按】本文介紹目前市場上常見的幾種過濾方法并評估了它們對加工工藝的影響庶溶。

　　冷凍劑和潤滑油的高效性能對世界各地的工程師和機床操作員來說都是一個巨大的挑戰(zhàn)锨飞。保持液體清潔無金屬雜質(zhì)對研磨宏动、鉆孔呢旋、珩磨绝开、拋光、EDM和其它精加工等工藝至關(guān)重要奸先。

　　效率低下的過濾嚴重影響生產(chǎn)線的成品質(zhì)量剑督，對制造效率和廢物管理等也有影響。

　　屏障過濾(濾筒币芽、濾袋和濾片)

　　也許最常見的過濾方式就是利用某種形式的屏障菠食，在液體流經(jīng)屏障或循環(huán)時去除液體中的顆粒。屏障有很多種形式西设，不過通常都是濾筒瓣铣、濾袋或濾片的形式。它們都采用了一定長度的介質(zhì)(主要是流延贷揽、編織或紡織聚丙烯坯沪、聚酯或纖維素材料)，可以打褶并做成濾筒的樣子(從而增加表面積)擒滑，展開或繞在軸芯上(用于深度過濾器)腐晾，做成濾袋(便于使用或裝下更多的灰塵)或者干脆在框架上撐起一卷平展的濾片材料∝ひ唬基本原理就是這些屏障上都有很多小孔藻糖，比如40微米大小的孔，在液體流過時其中大于這個尺寸的污染物就會被濾出库车。

　　屏障過濾會導(dǎo)致壓力下降巨柒，這對使用介質(zhì)的過濾既有好處也有壞處。以濾筒為例(當(dāng)然濾袋和濾片的工作原理也是大同小異)柠衍，如果尺寸正確的話洋满，濾筒系統(tǒng)在開始用時的壓差非常小(壓差是指過濾器上游或之前和過濾器下游或之后的壓力之間的差)。隨著污染物從系統(tǒng)中被濾出，這些污染物開始堵塞部分濾筒介質(zhì)居然，導(dǎo)致壓差升高奖肋。這種情況將會持續(xù)，直到壓差高到上游壓力無法克服郑喊，這時濾筒就會被徹底堵塞遣拔。實際使用中，下游壓力會降到一個無法使用的水平阎臂，或是出現(xiàn)斷流的情況嘶刚，而在發(fā)生這種情況之前，通常會設(shè)定一個最大壓差贺勿，當(dāng)達到最大壓差時紧碴，濾筒基本已經(jīng)堵塞，要么加以清潔甩卷，但更多的是取出丟棄并更換新的濾筒膘椿。

　　屏障過濾的主要好處有：

　　易于控制 — 壓差的好處是它能清楚地為操作員或機器制造商指示過濾器的使用壽命，以及何時應(yīng)該取出和更換濾筒林索，還可以使用一個簡單的系統(tǒng)來讀取下游壓力降笙隙，以觸發(fā)自動加工中心繞開過濾器(或在雙工系統(tǒng)中切換至另一個并聯(lián)的過濾器)或關(guān)閉機器。

　　資本成本 — 介質(zhì)過濾的另一個好處是它的價格相對較低(盡管性價比不一定高坎缭！)竟痰。過濾器供應(yīng)商通常會降低過濾器外殼的成本，因為一臺新安裝的機器會在之后很多年里因為一次性介質(zhì)的銷售而帶來豐厚的收入掏呼。在污染水平較低的應(yīng)用中坏快，屏障過濾器能體現(xiàn)出很高的價值。

　　但屏障過濾法也存在缺陷憎夷，主要包括：

　　更換和處置成本 — 濾筒或濾紙被污染顆粒堵塞后需要加以更換莽鸿，久而久之過濾器替換件的購置費用會很高，而且取出和更換舊過濾器還會產(chǎn)生停工時間拾给。在某些工藝中祥得，過濾器可能幾天就要更換一次。

　　此外蒋得，處置成本也是一個越來越受到關(guān)注的問題级及。對于受到油污染的過濾器，處置成本相當(dāng)高额衙。隨著ISO 14001的推出和對企業(yè)社會責(zé)任的重視饮焦，很多公司都制訂了革新的環(huán)保政策，持續(xù)致力于減少工藝廢物氛拜。

　　效率有限 — 這種壓力損失的另一個缺點是甫蚊，它限制了可行條件下可以達到的過濾水平。因此，在兼顧所需的過濾水平和保持流速且經(jīng)濟可行的過濾水平之間即贰，介質(zhì)過濾始終是一種折中途徑个懒。一般為了避免影響流速，過濾能力可以設(shè)為40微米半就。但這就意味著小于這個尺寸的顆粒仍然存在于流動的液體中酌非，從而導(dǎo)致磨損胃肖，降低零件表面加工質(zhì)量吸自，縮短機油/冷凍劑使用壽命。這對于汽車零部件徊激、軸承和醫(yī)療用品等精度要求極高的產(chǎn)品而言窥扭，是個尤為重要的問題。

　　當(dāng)然工業(yè)中還有多種其它類型的屏障過濾系統(tǒng)(粉末贿汞、錯流等)逼肯，但是都不如濾筒、濾袋和濾片常見桃煎，而且也具有上述幾項缺點篮幢。粉末或燭形系統(tǒng)還有其它缺點，比如粉末處理以及與此相關(guān)的健康和安全問題为迈，錯流系統(tǒng)(有希望使用數(shù)年后再更換濾筒介質(zhì))是一種減少對耗材依賴性的好方法三椿，而且有很多可重復(fù)使用過濾的好處，但是成本非常高葫辐，而且對能源的依賴性更高搜锰。

　　沉降槽

　　有些工藝沒有特別的過濾介質(zhì)，而是依靠污染顆粒的自然沉降耿战。液體在循環(huán)期間被抽入到一個存儲槽中蛋叼，在那里較大的顆粒會在重力作用下沉降出來。隨后剂陡，在某些情況下狈涮，這些顆粒會由刮板輸送機清除，或在某些情況下直到這些顆粒積累至一定臨界點鸭栖，再通過人工手動清潔策退。

　　沉降的主要好處有：

　　不用一直花錢購買過濾介質(zhì) — 沒有要更換的一次性過濾器，所以持續(xù)運行成本要低于其它方法气穴。

　　缺點如下：

　　污染物去除效率低 — 沉降并非真正的過濾跑腮，沒有屏障或分離顆粒的方法。它依靠的是顆粒自身的重量肉敏，而且取決于液體在沉降槽中停留的時間帮冶。如果液體快速流過，沉降效果則微乎其微。因此沉降只對濾除較大或較重的顆粒有效隧帜。較輕的顆粒仍留在液體中繼續(xù)流通铡暂。這對成品或機器來說存在損壞風(fēng)險。

　　清潔停工時間 — 在沒有任何自動去除污染沉淀物方法的工藝中豫柿，清潔存儲槽是一項成本相當(dāng)高的工作倡油。因為它需要較長的停工時間，并且要徹底更換液體剧灰。

　　氣旋分離

　　氣旋栓栋、離心或旋液分離系統(tǒng)在世界各地都有廣泛應(yīng)用。這些系統(tǒng)的尺寸匣吊、價格和復(fù)雜程度各有不同儒拂，但是通用原理都是利用液體和污染物的密度不同來加速自然沉降。

　　被污染的液體被吸入一個垂直安裝的圓錐形分離器色鸳，液體沿容器壁高速流動社痛。污染顆粒在離心力的作用下被甩出，并受到回壓的作用落下命雀。污染物從液體中分離出來蒜哀，通過下溢口排出，而清潔的液體通過溢出口流入清潔的液槽吏砂。

　　氣旋分離的好處有：

　　不使用過濾介質(zhì) — 沒有更換和維護屏障過濾器的問題撵儿。因此不會產(chǎn)生耗材成本和需要處置的廢棄過濾器。

　　沒有運動部件 — 氣旋過濾通常沒有任何運動部件赊抖，因此出現(xiàn)故障的可能性更小统倒。

　　氣旋系統(tǒng)的缺點有：

　　過濾有限 — 氣旋系統(tǒng)通常只能濾出較大的污染顆粒。受到工藝的限制氛雪，它們對于低密度或5微米以下的小顆粒過濾效果并不好房匆。由于無法濾除小顆粒，所以單獨使用這種方法會給高精度加工帶來問題灶昏。

　　高維護成本 — 很多氣旋系統(tǒng)都需要定期清潔茬麻，除去積累的污染物，防止下溢口堵塞言雀。

　　高投資成本 — 在大型機床應(yīng)用中模譬，氣旋系統(tǒng)的資本投資要高于其它過濾方法。

　　磁過濾

　　磁過濾的基本原理是在液流路徑中所有液流都必須經(jīng)過的位置放置高強度永磁棒刚哼，通過充分的接觸從液體中去除含鐵污染物啥读。磁棒要定期取出清潔，然后再放回原位丹残。

　　從簡單懸掛在機器油箱中的市售磁體然枫，到無需任何操作員干預(yù)夯饲、24小時全天候運轉(zhuǎn)的高強度設(shè)計自動清潔系統(tǒng)，市場上的磁過濾和分離設(shè)備多種多樣雾诈。

　　很多研磨和銑削制造工廠已經(jīng)采用鼓磁撑雨，通常都是搭配介質(zhì)卷系統(tǒng)使用，有些還會把磁棒掛在濾袋中陶店，但是這些系統(tǒng)的效率通常都會受到所用磁體的磁力戴卜、施加的接觸時間(液體在能吸附含鐵顆粒的區(qū)域流過的時間)或?qū)嶋H接觸磁體的液量等因素的限制。

　　為了實現(xiàn)最有效的亞微米級過濾琢岩，設(shè)計的過濾系統(tǒng)必須能夠確保所有污染液能在磁體環(huán)境中暴露足夠長的時間投剥，而且磁體的磁力強度足以吸出液體中的污染物。這種系統(tǒng)還必須易于清潔(如果是手動系統(tǒng))或能夠可靠地進行自動清潔粘捎。

　　為了達到所需的磁場強度薇缅，從而達到理想的過濾效果危彩，首選的磁體材料是釹鐵硼(俗稱“稀土”)攒磨。由于這是一種在液體中會快速腐蝕的不穩(wěn)定材料，所以一般都經(jīng)過鍍鎳處理汤徽，而且為了便于清潔并避免與正在過濾的液體接觸娩缰，這種材料密封在不銹鋼管中。稀土的磁場強度可以達到12000高斯(在不銹鋼外殼之外測得 — 直接在鍍鎳磁體上測量沒有意義谒府，因為磁體并不是這樣直接使用的)拼坎。這種強度比音箱、閂鎖完疫、開關(guān)等常見陶瓷磁體的磁場強6到7倍泰鸡。

　　為了正確選擇系統(tǒng)的規(guī)格和尺寸，無論是哪種系統(tǒng)躯饿，都必須了解流速和壓力障翼、預(yù)期污染等級和污染類型。磁過濾可以用于各種可能存在鐵質(zhì)顆粒的液體犯弯。目前最常見的此類應(yīng)用主要針對鑄鐵或鋼鐵谚茅，不過也能用于磁吸力更小以及更難吸附的材料，例如不銹鋼和碳化物意澡。

　　工業(yè)中最常見的300號不銹鋼普遍沒有磁性昙椭，但在硬化后會具有順磁性，然后便可以從液體中濾除蒜丙。磨損或切削(研磨因饥、銑削等)工藝都會引起硬化，因此液體中的零散顆粒就有可能帶有順磁性溯童，在足夠強的磁力下可以被濾出请立。這些磁吸力較小的材料需要以較低流速進行過濾奉堵，以便有足夠的接觸時間有效去除污染。

　　現(xiàn)代的高強度磁性系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)點：

　　效率高 — 高強度磁過濾器可以濾除小到亞微米級的極小顆粒刚垦「Ю可以提高系統(tǒng)中的機油/冷凍劑質(zhì)量，為零件質(zhì)量趟大、表面加工帶來積極影響鹤树，最終達到減少不良產(chǎn)品的目的。這在高精度工藝中尤其具有優(yōu)勢逊朽。更清潔的液體還能顯著延長機床的使用壽命罕伯，從而縮短因機床/機輪溫度過高或毀壞引起的停工時間和清潔機器所需的定期停工時間。采用磁過濾的投資回報通常也非常迅速叽讳。

　　全天候運轉(zhuǎn) — 現(xiàn)代的磁過濾系統(tǒng)可以配備全自動清潔系統(tǒng)追他，確保最大程度縮短維護停工時間。

　　經(jīng)濟 — 磁過濾采用永磁芯或永磁棒岛蚤，無需更換或處置邑狸，同時節(jié)省濾芯替換成本和舊污染濾芯的處置成本。由于磁過濾的效率得到提升涤妒，機油/冷凍劑的清潔效率也隨之提高单雾，機油更換頻率降低，因而還節(jié)省了機油更換成本和“舊”污染機油的處置成本她紫。

　　環(huán)保 — 由于磁過濾器不需要使用任何消耗性介質(zhì)乐慌，因此不會產(chǎn)生與介質(zhì)過濾有關(guān)的廢物。此外泣幼，機油更清潔飘含，而且無需冷凍劑，不必再像從前一樣頻繁更換几垃。如今鼓笨，從成本及企業(yè)形象的角度考慮，大多數(shù)現(xiàn)代企業(yè)都非常重視環(huán)境保護在缆。

　　磁過濾的主要缺點在于它無法濾除非磁性顆粒与钳。不過這些顆粒在金屬加工應(yīng)用中構(gòu)成的污染比例非常小。磁過濾還可以搭配其它類型的過濾使用茫失，從而確保徹底濾除各種污染精柒。

　　總結(jié)

　　隨著大部分制造工藝面臨的降低成本和提高產(chǎn)量的壓力日益增大，制造工藝中采用恰當(dāng)?shù)倪^濾系統(tǒng)會給工作效率帶來顯著的影響真王。因此權(quán)衡每一種過濾的優(yōu)缺點探九、投資成本及其對工藝的改善程度都變得非常重要。

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