超声波清洗技术工艺研究

摘 要：产品的装配试验状态与产品表面清洁度有直接关系，尤其对于高精密产品来说保证产品“洁净”是十分必要的。此次研究主要针对管路、复杂结构壳体及弹簧等部件的清洗情况进行对比研究，对超声波下产品表面洁净度进行细致的分析，以提高产品清洗质量。利用新购置超声波清洗机，通过开展超声波清洗技术达到完善工厂清洗技术能力，并满足工艺要求。

关键词：超声波清洗 清洗剂 溶液 多余物控制 弹簧清洗

中图分类号：TG559 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0089-02

超声波清洗是基于超声波的空化作用，即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆[1]。由此产生的冲击波将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物剥落下来。随着超声频率的提高，气泡数量增加而爆破冲击力减弱，因此超声波特别适用于小颗粒污垢的清洗。

超声波清洗技术由于能够穿透细微的缝隙和小孔，所以能清洗复杂形状的零件，适合阀类零件、细长零件等[2]。某型号关键件对于产品表面质量有很高要求，用传统的工艺方法进行清洗费时费力且达不到要求；有些产品形状特殊，用毛刷等工具无法清理，如导管等；有些产品形状不规则，形成封闭的容腔在加工过程中就会有研磨膏、石膏等物质残留，用高压水枪冲洗、酸洗槽液浸泡等工艺方法很难将其去除，综上工厂需要一项新的清洗技术，弥补传统清洗技术的不足。

1 研究内容与技术方案

1.1 关键技术

清洗剂是影响超声波清洗效果的重要因素。国内市场清洗剂有很多种类，每种清洗剂的黏度、散点、稳定性和反应活性都不同，通过对超声波清洗机性能分析，选用合适的水基清洗剂和溶剂清洗剂对产品进行清洗[3]。由于水基清洗剂在清洗时有配比要求，可以通过改变清洗剂配比，提高产品的表面清洗效果。

溶液温度是影响超声波清洗质量的重要因素之一，温度越高，空化就越容易发生，但随着温度又与表面张力成反比，在较低温的水中产生气泡需要的声腔值较高，空化现象容易发生。超声波声场分布也是影响清洗效果的重要因素之一，超声波清洗槽内的液体声场本就是个混合场，清洗时会出现盲点，使物件不能得到有效清洗。因此减少盲点是一项关键技术。

1.2 配比分析

笔者工厂购进的超声波清洗机是低频清洗机，低频超声波清洗机可以用水基清洗剂进行清洗，使用超声波清洗剂进行试验。所选清洗剂名称为特力邦A，对特立帮A型水基清洗剂进行3种配比，第一种：1∶25；第二种：1∶15；第三种：1∶10。将3种配比清洗剂对同一种表面状态一致产品进行清洗，通过实验确定在清洗剂配比为1∶15的比例上下范围效果最好。

1.3 对不同形状的产品清洗时间、加热温度进行摸索

选取导管等不同材料及不同腔道试件，将其做好标识，详细记录清洁前产品状态。结合传统清洗方式及试件状态给定清洗温度及时间范围，在范围内对清洗温度及时间进行调整，对比试验结果，摸索规律，并固化产品参数，选取某型号导管8件，材料为1Cr18Ni9Ti，管径为φ6.分别标识为件1到件8。对上述8件产品进行清洗时间及加热温度调整，对比结果如表1所示。

由此得出结论：对于导管类产品，根据情况，温度在35℃，时间在40 min范围内调整。选取石墨材料组件2件，结合传统清洗石墨表面的经验，使用超声波进行清洗。选择清洗时间分别为30 min和20 min，对比后得出结论：对于石墨材料的表面清洗，可根据情况温度在20℃，时间在30 min左右调整。选取弹簧8件，材料为碳素钢丝，分别标识为件1至件8全部为油封状态，对8件产品进行清洗时间与加热温度调整，对比后发现：对于弹簧类产品，可根据情况温度在35℃，时间在30 min调整。

2 关键技术解决途径及其实施过程与效果

通过上述试验，对于不同材料、不同形状产品的清洗及操作方案分析如下。

（1）导管类：清洗物质为煤油，在35℃的条件下清洗40 min，清洗效果较好。

（2）壳体组合件类：清洗物质为研磨膏，在40℃的条件下清洗50 min，清洗效果较好。

（3）静环等：清洗物质为多余物，在20℃的条件下清洗30 min，清洗效果较好。

（4）弹簧：清洗物质为润滑脂，在35℃的条件下清洗30 min，清洗效果较好。

3 结语

通过对超声波清洗剂性质、溶剂温度、清洗时间等影响超声波性能的因素的分析与试验，基本上了解超声波清洗的工艺参数范围，为以后推广超声波清洗技术提高生产效率与质量打下基础。通过这次研究，也发现了一些不足，如笔者工厂超声波清洗机现在存在的声场分布不均匀现象，对于分布的盲点掌握得还不是很透彻，随着超声波清洗技术在以后的工作中的应用可以逐渐积累经验。

参考文献

[1]张海燕.超声波清洗技术[J].近代物理知识，2002（6）.

[2]李丙才，傅建青，蒋铭潮.超声波清洗机的自动化控制[J].设计与研究，2008（6）：52-53.

[3]艾小洋.中国工业清洗的领域与发展趋势[J].现代制造，2004（2）：58-60.

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