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一、超声波清洗原理:
清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力,破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的。
超声波的两个主要参数:频率:F≥20KHz;功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2;在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗,其原理可用“空化”现象来解释:超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时,其功率密度为0.35w/cm2,这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压,但实际上无负压存在,因此在液体中产生一个很大的压力,将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空,它在超声波压强反向达到*大时破裂,由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。太小的声强无法产生空化效应。
二、超声波清洗特点
1.无孔不入。由于超声波作用是发生在整个液体内,所有能与液体接触的物体的表面都能被清洗,而且对形状复杂的缝隙多的物体更有独特功效。
2.秋毫无损。传统的人工或化学清洗常会产生机械磨损或化学腐蚀,而超声波清洗却不会使物体引起丝毫损坏。3.无所不洗,洗无不净。无论附着有何种污垢的硬物,只要物件能被清洗浸没,就不会洗不乾净,另外针对不同性质的物体采用合适的清洗剂时,由于清洗剂的渗透溶解作用得到超声波的加强而发挥得淋漓尽致,因而清洗过后无不焕然一新.
三、超声清洗目前已被认识到的优点如下:
1、高精度.由於超声波的能量能够穿透细微的缝隙和小孔,故可以应用与任何零部件或装配件的清洗。被清洗件为精密部件或装配件时,超声清洗往往成为能满足其特殊技术要求的唯一的清洗方式;
2、快速.超声清洗相对常规清洗方法在工件除尘除垢方面要快得多。装配件无须拆卸即可清洗。超声清洗可节省劳动力的优点往往使其成为*经济的清洗方式;
3、一致.无论被清洗件是大是小,简单还是复杂,单件还是批量或在自动流水线上,使用超声清洗都可以获得手工清洗无可比拟的均一的清洁度。
四、超声波清洗技术的应用
由于超声波清洗速度快、质量好,又能大大降低环境污染,因此,超声波清洗技术正在越来越多的工业部门中得到应用。
1、超声波在电子行业的应用
电子行业是超声波清洗应用*早,*为普及的行业。
电子零件的清洗:电子零件,如半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座、电子管座等。
电子元器件的基体清洗:电子元器件的基体是由半导体材料制成并封装在金属或塑料壳座中形成的,在封装前,不但对壳座必须清洗,而且也必须对基体进行清洗,如IC芯片、电阻、
晶体、半导体、原膜电路等。
PCB板的清洗:我国电子行业中,绝大多数企业都在使用PCB,PCB组件焊接采用的助焊剂分为水溶型、松香型和免清洗型三类,使用较多的为前两种,多采用超声波清洗(也有不少是采用酒精刷洗),免清洗型原则上应该不清洗,但是,目前世界各国的大多数厂家即使采用免清洗型焊剂焊接组件,仍需要清洗。特别是高密度PCB以及高密度IC出脚不清洗或不采用超声波清洗,必将导致高密度线路之间和IC出脚之间吸附尘埃,一旦环境湿度大,极易发生高密度线间和脚间短路而出现故障,而一旦环境干燥,短路故障又自行消失,这类故障又不易查找。所以世界各国的电子整机厂均坚持对PCB板作超声波清洗。在我国,军工电子整机厂已开始推广,并收到了因此举既提高了产品可靠性,又降低了售后服务成本的双重效益。
接插件、连接件、转接器等器件的生产中,电镀和组装前也必须清洗,否则吸附在这些组装零件上的灰尘、油污必将影响其导电和绝缘性能,特别是一些复杂的多芯连接器尤其如此。
电子材料加工成型后的清洗:如晶片、硅片、压电陶瓷片等电子材料是供给元器件厂家的产品,其产品出厂前必须清洗,特别是作出口业务的厂家,其产品清洗成为一大难题,超声波清洗是*有效的途径。
2、、超声波清洗在机电行业中的应用
机电行业中,从机械零件到机械部件,从电器零件到电器部件都有清洗的要求,如齿轮、曲轴乃至齿轮箱,又如电器零件上机械和电器的组合件,还有一些精密机械零件和电器零件,这些都离不开清洗,大多数企业采用的是传统的清洗方法,诸如浸润清洗、喷淋清洗。这种清洗方法不但劳动强度大,而且易造成环境污染和水资源浪费。目前,不少企业开始进行技术改造,采用超声波清洗以消除传统清洗的弊端,特别是一些形状复杂的机械零件,是传统清洗所无能为力的。
3、超声波清洗在轻纺行业中的应用
轻工行业,如空调、冷柜、冰箱中的压缩机;钟表零件、手表元件等;纺织行业,如精密纺织器材、喷丝嘴等;珠宝行业,如金银首饰、珠宝玉器等,都需要清洗,有些零件、部件和组件,如压缩机、喷丝嘴等或形状复杂,或盲孔、微孔,只能由超声波清洗,有些规模生产厂甚至采用超声波链式或升降式成套设备。
4、超声波清洗在表面处理行业的应用
表面处理是轻工行业的组成部分,包含机械零件电镀、金属和非金属机箱柜涂覆、光学玻璃或镜片镀膜等,电镀前后或涂覆前的清洗采用超声波清洗技术已成为一种新的典型工艺,特别是军工电子产品中的一些多芯插座,因质量要求必须进行电镀,而电镀后其质量要求多芯之间必须绝缘,往往因电镀后致使多芯间不绝缘,采用丙酮、酒精等方法浸润清洗后测试其阻值要求无穷大,但达不到质量要求,而采用超声波清洗,经烘干后,则完全达到质量要求。将超声波直接引入电镀还可提高镀液的匀度和镀层的密度。
5、超声波清洗在电镀、喷涂前工艺应用
产品喷涂前处理工艺非常重要,一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理,对环境污染较重,工作环境较差,同时,*大的弊端是结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件喷涂后,时间不长,沿着夹缝出现锈蚀现象,破坏涂层表面,严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到涂装前处理后,不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落,而且涂装件喷涂层牢固不会返锈。
利用超声波在液体中产生的空化效应,可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合适当的清洗剂,可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。
电镀工艺,对工件表面清洁度要求较高,而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术,可以替代溶剂清洗油污;可以替代电解除油;可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。
超声波清洗技术的应用,可以使许多传统的清洗工艺得到简化,并大大提高清洗质量和生产效率。特别是对那些形状较为复杂、边角要求较高的工件更具优越性。利用超声波清洗技术,还可以在很大的范围内替代强酸、强碱的作用,大大减少对环境的污染,并改善工人的劳动环境,降低劳动强度,对保护生态环境,作出贡献。