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超声波清洗原理及工艺

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-22 08:56【
   就目前来看,制动阀零件清洁一直都是一个难点问题,制动阀零件内部结构复杂,在运行过程中,容易沾上大量的铁碎与粘砂,清洁起来难度较高。要从本质上解决这一问题,需要创新传统的清洁技术,目前,超声波清洗设备已经开始在制动阀零件清洁中得到了广泛应用,并取得了良好的成效。

1超声波清洗原理分析
  超声波与声波类似,均为机械振动在介质中的传播,只是两者的频率有所差异。利用超声波清洗设备,可以借助于超声波的作用产生振动,通过该种疏密相间的振动来拉伸、压缩液体,在“疏”的位置,形成空穴,“密”的位置则会产生压缩。在超声波的振动下,清洗液内部会频繁拉伸、压缩,促使微气泡产生、破裂,在破裂时,周围清洗液会进入气泡中心,以巨大的速度产生水击。在具体运行过程中,通过肉眼是可以直接观察到整个作用过程的,此时,如果将手指放置在清洗液中,会产生针刺的感觉。这就是超声波的超声空化现象。经过一段时间的清洗之后,外表的污垢会慢慢脱落,达到清洁的目的。

2超声波清洗机的构成分析
 超声波清洗机由如下几个部分构成:
(1)超声波系统。超声波系统包括换能器、超声波发生器两个部分组成。其中,换能器是清洗设备中的核心部件,能够将电功率转化为机械振动,并借助于不锈钢槽体辐射来促使清洗工作的顺利完成。超声波发生器的主要元件为超音频IGBT电力电子器件,在系统的运行过程中,起着重要的辅助作用。
(2)加热与温度控制系统。加热与温度控制系统也是超声波清洗系统中不可或缺的重要组成,加热清洗剂,可以获取满意的洗涤效果,系统在运行过程中可以自动控制温度,根据清洗设备的差异自动来调节温度。
(3)清洗槽。现行的清洗槽多由不锈钢氩弧焊接制作而成,硬度高。
(4)槽液循环过滤系统。在槽液循环过滤系统之中,设置了过滤器,可以实现动态过滤,有效提高了槽液的清洁度。
(5)输送系统。在清洗前,系统可以根据被清洗件的体积、形状、数量等来确定清洗控制和输送方式。
(6)喷淋漂洗系统。喷淋漂洗系统可以根据被清洗件的实际情况,配合相应的漂洗工具,将喷淋清洗工艺与超声波清洗工艺相结合,达到理想的清洗效果。
(7)烘干系统。烘干系统属于清洗设备的辅助系统,主要包括风机、加热器、吹风喷嘴组成。

3超声波清洗工艺的应用
   为了确保超声波清洗的质量,必须要选择适宜的清洗工艺,控制好功率密度、超声波频率、超声波清洗时间等指标,具体来看,需要注意几个事项:
(1)超声波频率的选择。超声波清洗系统中最为关键的就是选择好超声波频率,这对最终的清洗效果起着决定性影响,频率越低,清洗效果越好,但是在清洗过程中会产生较大的噪音。因此,如果没有特殊的要求,超声波频率一般控制在20千赫左右,此时空化效果理想,清洗效果也非常好。
(2)功率密度的选择。在超声波清洗过程中,随着功率密度的增加,清洗效果也会逐渐提高,但是如果功率密度过高,容易对清洗件造成侵蚀影响,损伤清洗件的表面,这就是我们常说的空化腐蚀。这一问题对于各类镀层清洗件的影响非常突出。为了在保证清洗效果的同时避免对清洗件造成损伤,对于形状复杂、油污情况严重、有盲孔或者深孔的被清洗件,可以适当增加功率密度,抵消作用距离短、衰减大的问题。如果清洗液的粘度较小,可以适当减少超声波功率密度。
  (3)清洗时间的控制。超声波清洗时间与清洗效果有着直接关系,如果清洗时间过短,无法达到清洗要求,如果清洗时间过长,不仅影响工效,且会由于清洗的空化腐蚀作用影响了清洗件的表面质量。
(4)清洗时间与放置方式。一般情况下,在清洗方式的选择上,是将被清洗件直接放置在槽内,对于外形尺寸较大的零件,多采用局部清洗法,将被清洗件部分放置在槽内,在清洗完毕后,再将其余部分放置在槽内,直到完全清洗完毕。
(5)清洗液的选择。清洗液的选择,要满足几个要求,对于油脂、油污、膏状粘附物,要起到良好的溶解效果,并具备表面张力,粘度和密度,确保空化作用可以顺利完成。同时,要尽可能减少超声波在清洗液中的能量衰减,安全无毒,对环境的副作用小。
   目前,常用的超声波清洗液有金属清洗剂清洗液、碱性清洗液、混合烃类有机溶剂、卤代烃类有机溶剂等,其中,卤代烃类有机溶剂对油污的溶解效用更高,振荡程度高,更加适宜应用在超声波清洗领域之中。在具体的清洗流程上,可以分为洗涤、漂洗、脱水、干燥四个流程,洗涤是利用有机溶剂的溶解达到去污作用,再借助清洗剂的湿润、渗透以及乳化来完成去污;漂洗则是通过清水的作用将洗涤剂脱离于清洗工件表面;在漂洗之后,清洗物中有大量水分,需要采用脱水机进行脱水处理;最后,利用风速、温度让清洗件表面可以快速干燥,达到清洗效果。

4小结
   超声波清洗具有清洗净度高、速度快和清洗均匀等特点。广泛应用于精密零件装配、成型和加工等生产环节。普遍要求既能够均匀的清洗掉尘埃或颗粒附着物、机油、水点等污物又不能对被清洗工件产生损伤。由于能够穿透细微的缝隙和小孔, 所以能清洗复杂形状的零件, 超声波清洗也被广泛应用于阀类零件。超声波清洗是现代工艺最有效和不可缺少的清洗手段,超声波清洗技术将被更加普遍的应用在生产和生活的各个领域。