汽車零部件的電鍍、磷化、噴涂、焊接以及在生產線裝配時,為確保下道工序的質量,必須除去表面上的油脂、灰塵、銹垢及殘留的溶劑、粘結劑等污物。汽車零部件的檢測與組裝過程中,以常常需要用到清洗技術。零部件表面上的污垢一般是以銹跡和油脂為主,混合有灰塵、顆粒等其他雜質。
傳統的清洗方法分為2類:
1)機械清洗法,即采用刮、擦、刷等手段達到去除表面污物的目的;
2)濕法化學清洗法,它是利用有機清洗劑,通過噴、淋或高頻振動除去油污等表面附著物。
傳統清洗方法盡管還在較大范圍內使用,但其自身的局限性暴露無遺;機械方法無法滿足高清潔度的清洗要求,而化學清洗方法容易導致環境污染,獲得的清潔度也很有限,特別是當污垢成分復雜時,必須重復選用多種清洗劑反復清洗才可能滿足表面清潔度的要求,在這種情況下,需要找到1種高效、快捷的清洗方法。超聲波清洗技術作為1項新興清洗技術,能適應各種表面污物的清洗,對環境污染極小,也不損傷基體,已成為傳統清洗方法的補充和延伸,并因其固有的許多優點而展示了廣闊的應用前景。
超聲波清洗技術具有如下特點:
1)清洗更徹底。超聲波清洗技術的超聲波原理表明該種方式非常適合清洗發動機類形狀復雜的構件;
2)操作安全、節約能源。目前,小型零部件的清洗多使用汽油或柴油刷洗,因此操作安全系數很低,易造成事故。而超聲波技術清洗使用水基清洗劑,絕無事故隱患;
3)工作效率高。只需將零部件解體后放在清洗機的槽中并按一下開關即可,在清洗過程中,維修人員可以做其他工作;
4)清洗成本低。因清洗劑重復使用率高,耗材采購廉價,故清洗成本只有傳統清洗方法的1/8~1/3;
5)能夠降低環境污染。
國內外現狀對超聲波清洗技術的機理研究、工藝研究及應用,在國外已有近50年的歷史,而我國起步較晚。上世紀80年代前,我國的超聲波清洗研制單位無論從研制隊伍還是從生產能力上看,能夠形成規模的為數很少。80年代后,特別是90年代開始,隨著我國國民經濟的飛速發展,以及科技的不斷進步,尤其是先進制造技術的需求,促使超聲波清洗技術的研究與超聲波清洗設備的研制得到了迅速發展。目前,超聲波清洗已成為國內外最有效的清洗手段,并逐步深入到科技領域的諸多方面和各種生產環節,特別是在汽車工業領域的應用更為普遍。
超聲波是一種頻率超出人類聽覺范圍20 kHz以上的聲波。超聲波的傳播要依靠彈性介質,其傳播時,使彈性介質中的粒子振蕩,并通過介質按超聲波的傳播方向傳遞能量,這種波可分為縱向波和橫向波。在固體內,兩者都可以傳送,而在氣體和液體內,只有縱向波可以傳送。超聲波能夠引起質點振動,質點振動的加速度與超聲頻
超聲波清洗
超聲波清洗
率的平方成正比。因此,幾十千赫茲的超聲會產生極大的作用力,強超聲波在液體中傳播時,由于非線性作用,會產生聲空化。在空化氣泡突然閉合時發出的沖擊波可在其周圍產生上千個大氣壓力,對污層的直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動也能對固體表面進行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動,使污物脫落。對于有油脂性污物,由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫落??栈瘹馀菰谡駝舆^程中會使液體本身產生環流,即所謂聲流。他可使振動氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應力,促使清洗件表面污物的破壞和脫落,超聲空化在固體和液體表面上所產生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層,腐蝕固體表面,增加攪拌作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。此外,超聲振動在清洗液中引起質點很大的振動速度和加速度,亦使清洗件表面的污物受到頻繁而激烈的沖擊。
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影響清洗因素
清洗介質:采用超聲波清洗,一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學作用可以加速超聲波清洗效果,超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結合,依對物件進行充分、徹底的清洗。
功率密度:超聲波的功率密度越高,空化效果越強,速度越快,清洗效果越好,但對于精密的表面光潔度甚高的物件,采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生空化、腐蝕。
超聲頻率:適用于工件粗、臟、初洗,頻率高則超聲波方向性強,適合于精細的物件清洗。
清洗高溫:一般來說,超聲波在50°C~60°C時的空化效果最好,清洗劑也不是溫度越高,作用越顯著,有可能會高溫失效,通常超聲波在超過85°C時,清洗效果已變差。所以實際應用超聲波清洗時,采用50°C~70°C的工作溫度。