光纖陶瓷插芯套管超聲波清洗機解決方案
隨著光纖信息通信技術的飛速發展,光通信中所使用的光纖連接器是把光纖的兩個端面精密地對接起來,使發射光纖輸出的光能量最大限度地耦合到接收光纖中,陶瓷插芯是這種光纖連接器的核心部件。
氧化鋯陶瓷插芯,在經過了各道工序加工后,小孔內殘留了各種污物,有切削加工中產品的陶瓷粉,有用來加工內孔的金剛石粉,粒徑都在0.5μm以下。陶瓷插芯小孔之小,內孔里污物的復雜性,決定了在陶瓷插芯整個制作工藝過程中,內孔污物的有效去除占有舉足輕重的地位。這使得陶瓷插芯的生產設備必須是專業設備,也是只能用于生產陶瓷插芯。光纖陶瓷插芯超聲波清洗機作為生產過程中的一個配套設備,起到重要作用。
技術要求
針對陶瓷插芯產品的結構及污物的特性,以及超聲波清洗在陶瓷插芯制作工藝中的具體應用,決定了超聲波功率密度、頻率、清洗溫度的選擇和產品清洗效果的有密切關系。
功率密度
陶瓷插芯內孔很小,內孔中污垢與內孔表面結合牢固,如果只是利用清洗液的乳化和溶解作用,清洗再長的時間也不能完全去除污垢,必須用一定的壓力和沖擊力,才能迅速地將污垢從內孔表面扯裂和剝離。事實證明,一定的清洗壓力和沖擊力,不但能有效地去除污垢,還大大地縮短了清洗時間。不過,同時也要考慮陶瓷插芯的脆性問題。陶瓷插芯是利用氧化鋯粉粒,經過混煉、注射成型后高溫燒制而成的,其密度為6.0g/cm,硬度為HV1250。極高的密度和硬度特性,使產品在受到較大的碰撞、振動力時,會在外徑和內徑邊緣等尖角處,產生破碎,甚至裂紋。燒制成的毛坯,在經過后加工,擴孔至Ф125.3μm,其孔口邊緣存在較大的加工應力。受到較大的沖擊力時,孔口邊緣材料會部分脫落,造成孔口破碎。所以,在清洗陶瓷插芯內孔污垢時,雖然需要一定的壓力和沖擊力的作用,才能有效地去除內孔中的污物,但所受的壓力和沖擊力并不是越大越好,所以避免造成插芯外徑和內孔尖角處的破碎,甚至出現裂縫。
超聲波頻率
根據陶瓷插芯產品結構和污物的特性,對內孔污物的清洗提出如下要求:清洗液要有足夠的穿透力,能夠進入小孔內進行清洗,并且將清洗掉的污物及時帶出小孔,以免污垢再次結合在內孔的表面,造成重復污染。這就需要更多的空化泡,從而產生更多、更密集的沖擊波才能實現。在功率密度一定的情況下,可以通過選擇合適的超聲波的頻率來達到這一要求。頻率越大,空化泡數量越多,所產生的沖擊波越密集;但是,隨著頻率的增加,空化泡所產生的沖擊波越密集;但是,隨著頻率的增加,空化泡所產生的沖擊力減弱,空化強度變小,又不利于小孔污垢的清洗。在一定的功率密度條件下,可通過選擇超聲波來調整空化泡數量和空化強度,使清洗液既能充分進入到小孔內,又能產生足夠的壓力和沖擊力,將污垢從內孔表面扯裂和剝離。以達到最佳的清洗效果。
清洗溫度
由于陶瓷插芯小孔內的污物特性,對所使用的清洗液有一定的要求:清洗液要能提供一定的堿度,有分散懸浮作用,可防止脫下來的油脂重新吸附在產品內,所使用的堿性一般以Ph9~10為佳,清洗液需具有對污物較強溶解能力。
清洗液的去污能力與溫度密切相關。如果清洗液的溫度過低,會降低溶液的化學活性,同時污物的溶解速度過低,不利于對小孔內污物的清洗;隨著溫度的升高,會明顯朝著有利于清洗方向變化。但是,過高的溫度,溶液中的某些成分受熱分解而失去作用。當清洗溫度高于非離子表面活性劑的濁點時,表面活性劑在水中的溶解度下降,析出上浮,使之失去脫脂能力。同時,過高的溫度,會使溶劑過量蒸發,也影響了污物的溶解速度。
產品特點
光纖陶瓷插芯產品的高質量要求,決定了光纖陶瓷插芯專用超聲波清洗機具有以下優越性:
1、極少會傷害到被清洗零件。
2、能夠洗凈微小的粒子。
3、很少會引超洗凈斑,交有良好的洗凈均一性。
4、不會產生噪音。
5、可清除附近氧化鈰(cerium oxide),二氣化硅(sillicon dioxide)等研磨劑中干燥后的粒子。
6、可良好產生及持續空穴現象(清洗能力強)。
7、表面的交換性(exchange of surface contamination)良好,因為污染擴散快,能加強清洗能力,縮短清洗時間。
8、DI Water的沖洗性能良好,在清洗過程中即使清洗劑干燥,也可以沖洗。
9、可除去固著性的塵埃。
10、可優越清除0.5μ以下的粒子。
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。