超聲波清洗技術工藝研究

劉宏　王赫

摘 要：產品的裝配試驗狀態與產品表面清潔度有直接關系，尤其對于高精密產品來說保證產品“潔凈”是十分必要的。此次研究主要針對管路、復雜結構殼體及彈簧等部件的清洗情況進行對比研究，對超聲波下產品表面潔凈度進行細致的分析，以提高產品清洗質量。利用新購置超聲波清洗機，通過開展超聲波清洗技術達到完善工廠清洗技術能力，并滿足工藝要求。

關鍵詞：超聲波清洗 清洗劑 溶液 多余物控制 彈簧清洗

中圖分類號：TG559 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0089-02

超聲波清洗是基于超聲波的空化作用，即在清洗液中無數氣泡快速形成并迅速內爆[1]。由此產生的沖擊波將浸沒在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高，氣泡數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。

超聲波清洗技術由于能夠穿透細微的縫隙和小孔，所以能清洗復雜形狀的零件，適合閥類零件、細長零件等[2]。某型號關鍵件對于產品表面質量有很高要求，用傳統的工藝方法進行清洗費時費力且達不到要求；有些產品形狀特殊，用毛刷等工具無法清理，如導管等；有些產品形狀不規則，形成封閉的容腔在加工過程中就會有研磨膏、石膏等物質殘留，用高壓水槍沖洗、酸洗槽液浸泡等工藝方法很難將其去除，綜上工廠需要一項新的清洗技術，彌補傳統清洗技術的不足。

1 研究內容與技術方案

1.1 關鍵技術

清洗劑是影響超聲波清洗效果的重要因素。國內市場清洗劑有很多種類，每種清洗劑的黏度、散點、穩定性和反應活性都不同，通過對超聲波清洗機性能分析，選用合適的水基清洗劑和溶劑清洗劑對產品進行清洗[3]。由于水基清洗劑在清洗時有配比要求，可以通過改變清洗劑配比，提高產品的表面清洗效果。

溶液溫度是影響超聲波清洗質量的重要因素之一，溫度越高，空化就越容易發生，但隨著溫度又與表面張力成反比，在較低溫的水中產生氣泡需要的聲腔值較高，空化現象容易發生。超聲波聲場分布也是影響清洗效果的重要因素之一，超聲波清洗槽內的液體聲場本就是個混合場，清洗時會出現盲點，使物件不能得到有效清洗。因此減少盲點是一項關鍵技術。

1.2 配比分析

筆者工廠購進的超聲波清洗機是低頻清洗機，低頻超聲波清洗機可以用水基清洗劑進行清洗，使用超聲波清洗劑進行試驗。所選清洗劑名稱為特力邦A，對特立幫A型水基清洗劑進行3種配比，第一種：1∶25；第二種：1∶15；第三種：1∶10。將3種配比清洗劑對同一種表面狀態一致產品進行清洗，通過實驗確定在清洗劑配比為1∶15的比例上下范圍效果最好。

1.3 對不同形狀的產品清洗時間、加熱溫度進行摸索

選取導管等不同材料及不同腔道試件，將其做好標識，詳細記錄清潔前產品狀態。結合傳統清洗方式及試件狀態給定清洗溫度及時間范圍，在范圍內對清洗溫度及時間進行調整，對比試驗結果，摸索規律，并固化產品參數，選取某型號導管8件，材料為1Cr18Ni9Ti，管徑為φ6.分別標識為件1到件8。對上述8件產品進行清洗時間及加熱溫度調整，對比結果如表1所示。

由此得出結論：對于導管類產品，根據情況，溫度在35℃，時間在40 min范圍內調整。選取石墨材料組件2件，結合傳統清洗石墨表面的經驗，使用超聲波進行清洗。選擇清洗時間分別為30 min和20 min，對比后得出結論：對于石墨材料的表面清洗，可根據情況溫度在20℃，時間在30 min左右調整。選取彈簧8件，材料為碳素鋼絲，分別標識為件1至件8全部為油封狀態，對8件產品進行清洗時間與加熱溫度調整，對比后發現：對于彈簧類產品，可根據情況溫度在35℃，時間在30 min調整。

2 關鍵技術解決途徑及其實施過程與效果

通過上述試驗，對于不同材料、不同形狀產品的清洗及操作方案分析如下。

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

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

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

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

3 結語

通過對超聲波清洗劑性質、溶劑溫度、清洗時間等影響超聲波性能的因素的分析與試驗，基本上了解超聲波清洗的工藝參數范圍，為以后推廣超聲波清洗技術提高生產效率與質量打下基礎。通過這次研究，也發現了一些不足，如筆者工廠超聲波清洗機現在存在的聲場分布不均勻現象，對于分布的盲點掌握得還不是很透徹，隨著超聲波清洗技術在以后的工作中的應用可以逐漸積累經驗。

參考文獻

[1] 張海燕.超聲波清洗技術[J].近代物理知識，2002（6）.

[2] 李丙才，傅建青，蔣銘潮.超聲波清洗機的自動化控制[J].設計與研究，2008（6）：52-53.

[3] 艾小洋.中國工業清洗的領域與發展趨勢[J].現代制造，2004（2）：58-60.