超聲波清洗技術(shù)工藝研究

劉宏　王赫

摘 要：產(chǎn)品的裝配試驗(yàn)狀態(tài)與產(chǎn)品表面清潔度有直接關(guān)系，尤其對(duì)于高精密產(chǎn)品來(lái)說(shuō)保證產(chǎn)品“潔凈”是十分必要的。此次研究主要針對(duì)管路、復(fù)雜結(jié)構(gòu)殼體及彈簧等部件的清洗情況進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)超聲波下產(chǎn)品表面潔凈度進(jìn)行細(xì)致的分析，以提高產(chǎn)品清洗質(zhì)量。利用新購(gòu)置超聲波清洗機(jī)，通過(guò)開(kāi)展超聲波清洗技術(shù)達(dá)到完善工廠清洗技術(shù)能力，并滿足工藝要求。

關(guān)鍵詞：超聲波清洗 清洗劑 溶液 多余物控制 彈簧清洗

中圖分類號(hào)：TG559 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0089-02

超聲波清洗是基于超聲波的空化作用，即在清洗液中無(wú)數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆[1]。由此產(chǎn)生的沖擊波將浸沒(méi)在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物剝落下來(lái)。隨著超聲頻率的提高，氣泡數(shù)量增加而爆破沖擊力減弱，因此超聲波特別適用于小顆粒污垢的清洗。

超聲波清洗技術(shù)由于能夠穿透細(xì)微的縫隙和小孔，所以能清洗復(fù)雜形狀的零件，適合閥類零件、細(xì)長(zhǎng)零件等[2]。某型號(hào)關(guān)鍵件對(duì)于產(chǎn)品表面質(zhì)量有很高要求，用傳統(tǒng)的工藝方法進(jìn)行清洗費(fèi)時(shí)費(fèi)力且達(dá)不到要求；有些產(chǎn)品形狀特殊，用毛刷等工具無(wú)法清理，如導(dǎo)管等；有些產(chǎn)品形狀不規(guī)則，形成封閉的容腔在加工過(guò)程中就會(huì)有研磨膏、石膏等物質(zhì)殘留，用高壓水槍沖洗、酸洗槽液浸泡等工藝方法很難將其去除，綜上工廠需要一項(xiàng)新的清洗技術(shù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)清洗技術(shù)的不足。

1 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案

1.1 關(guān)鍵技術(shù)

清洗劑是影響超聲波清洗效果的重要因素。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)清洗劑有很多種類，每種清洗劑的黏度、散點(diǎn)、穩(wěn)定性和反應(yīng)活性都不同，通過(guò)對(duì)超聲波清洗機(jī)性能分析，選用合適的水基清洗劑和溶劑清洗劑對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行清洗[3]。由于水基清洗劑在清洗時(shí)有配比要求，可以通過(guò)改變清洗劑配比，提高產(chǎn)品的表面清洗效果。

溶液溫度是影響超聲波清洗質(zhì)量的重要因素之一，溫度越高，空化就越容易發(fā)生，但隨著溫度又與表面張力成反比，在較低溫的水中產(chǎn)生氣泡需要的聲腔值較高，空化現(xiàn)象容易發(fā)生。超聲波聲場(chǎng)分布也是影響清洗效果的重要因素之一，超聲波清洗槽內(nèi)的液體聲場(chǎng)本就是個(gè)混合場(chǎng)，清洗時(shí)會(huì)出現(xiàn)盲點(diǎn)，使物件不能得到有效清洗。因此減少盲點(diǎn)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 配比分析

筆者工廠購(gòu)進(jìn)的超聲波清洗機(jī)是低頻清洗機(jī)，低頻超聲波清洗機(jī)可以用水基清洗劑進(jìn)行清洗，使用超聲波清洗劑進(jìn)行試驗(yàn)。所選清洗劑名稱為特力邦A(yù)，對(duì)特立幫A型水基清洗劑進(jìn)行3種配比，第一種：1∶25；第二種：1∶15；第三種：1∶10。將3種配比清洗劑對(duì)同一種表面狀態(tài)一致產(chǎn)品進(jìn)行清洗，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定在清洗劑配比為1∶15的比例上下范圍效果最好。

1.3 對(duì)不同形狀的產(chǎn)品清洗時(shí)間、加熱溫度進(jìn)行摸索

選取導(dǎo)管等不同材料及不同腔道試件，將其做好標(biāo)識(shí)，詳細(xì)記錄清潔前產(chǎn)品狀態(tài)。結(jié)合傳統(tǒng)清洗方式及試件狀態(tài)給定清洗溫度及時(shí)間范圍，在范圍內(nèi)對(duì)清洗溫度及時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，摸索規(guī)律，并固化產(chǎn)品參數(shù)，選取某型號(hào)導(dǎo)管8件，材料為1Cr18Ni9Ti，管徑為φ6.分別標(biāo)識(shí)為件1到件8。對(duì)上述8件產(chǎn)品進(jìn)行清洗時(shí)間及加熱溫度調(diào)整，對(duì)比結(jié)果如表1所示。

由此得出結(jié)論：對(duì)于導(dǎo)管類產(chǎn)品，根據(jù)情況，溫度在35℃，時(shí)間在40 min范圍內(nèi)調(diào)整。選取石墨材料組件2件，結(jié)合傳統(tǒng)清洗石墨表面的經(jīng)驗(yàn)，使用超聲波進(jìn)行清洗。選擇清洗時(shí)間分別為30 min和20 min，對(duì)比后得出結(jié)論：對(duì)于石墨材料的表面清洗，可根據(jù)情況溫度在20℃，時(shí)間在30 min左右調(diào)整。選取彈簧8件，材料為碳素鋼絲，分別標(biāo)識(shí)為件1至件8全部為油封狀態(tài)，對(duì)8件產(chǎn)品進(jìn)行清洗時(shí)間與加熱溫度調(diào)整，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：對(duì)于彈簧類產(chǎn)品，可根據(jù)情況溫度在35℃，時(shí)間在30 min調(diào)整。

2 關(guān)鍵技術(shù)解決途徑及其實(shí)施過(guò)程與效果

通過(guò)上述試驗(yàn)，對(duì)于不同材料、不同形狀產(chǎn)品的清洗及操作方案分析如下。

（1）導(dǎo)管類：清洗物質(zhì)為煤油，在35℃的條件下清洗40 min，清洗效果較好。

（2）殼體組合件類：清洗物質(zhì)為研磨膏，在40℃的條件下清洗50 min，清洗效果較好。

（3）靜環(huán)等：清洗物質(zhì)為多余物，在20℃的條件下清洗30 min，清洗效果較好。

（4）彈簧：清洗物質(zhì)為潤(rùn)滑脂，在35℃的條件下清洗30 min，清洗效果較好。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)超聲波清洗劑性質(zhì)、溶劑溫度、清洗時(shí)間等影響超聲波性能的因素的分析與試驗(yàn)，基本上了解超聲波清洗的工藝參數(shù)范圍，為以后推廣超聲波清洗技術(shù)提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量打下基礎(chǔ)。通過(guò)這次研究，也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如筆者工廠超聲波清洗機(jī)現(xiàn)在存在的聲場(chǎng)分布不均勻現(xiàn)象，對(duì)于分布的盲點(diǎn)掌握得還不是很透徹，隨著超聲波清洗技術(shù)在以后的工作中的應(yīng)用可以逐漸積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張海燕.超聲波清洗技術(shù)[J].近代物理知識(shí)，2002（6）.

[2] 李丙才，傅建青，蔣銘潮.超聲波清洗機(jī)的自動(dòng)化控制[J].設(shè)計(jì)與研究，2008（6）：52-53.

[3] 艾小洋.中國(guó)工業(yè)清洗的領(lǐng)域與發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代制造，2004（2）：58-60.