超声波清洗技术的应用(一)

专业评测

超声波清洗技术的应用(一)

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。
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。

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。

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。

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。
　　
超声波除油
　　将黏附有油污的制件放在除油液中，并使除油过程处于一定频率的超声波场作用下的除油过程，称为超声波除油。引入超声波可以强化除油过程、缩短除油时间、提高除油质量、降低化学药品的消耗量。尤其对复杂外形零件、小型精密零件、表面有难除污物的零件及绝缘材料制成的零件有显著的除油效果，可以省去费时的手工劳动，防止零件的损伤。
　　超声波是频率为16kHz以上高频声波，超声波除油是基于空化作用原理。当超声波作用于除油液时，由于压力波(疏密波)的传导，使溶液在某一瞬间受到负应力，而在紧接着的瞬间受到正应力作用，如此反复作用。当溶液受到负压力作用时，溶液中会出现瞬时的真空，出现空洞，溶液中蒸汽和溶解的气体会进入其中，变成气泡。气泡产生后的瞬间，由于受到正压力的作用，气泡受压破裂而分散，同时在空洞周围产生数千大气压的冲击波，这种冲击波能冲刷零件表面，促使油污剥离。超声波强化除油，就是利用了冲击波对油膜的破坏作用及空化现象产生的强烈搅拌作用。
　　超声波除油的效果与零件的形状、尺寸、表面油污性质、溶液成分、零件的放置位置等有关，因此，*佳的超声波除油工艺要通过试验确定。超声波除油所用的频率一般为30kHz左右。零件小时，采用高一些的频率；零件大时，采用较低的频率。超声波是直线传播的，难以达到被遮蔽的部分，因此应该使零件在除油槽内旋转或翻动，以使其表面上各个部位都能得到超声波的辐照，受到较好的除油效果。另外超声波除油溶液的浓度和温度要比相应的化学除油和电化学除油低，以免影响超声波的传播，也可减少金属材料表面的腐蚀。

超声波清洗在铁路段修领域的应用
　　我国铁道部《三机检修规程》以及铁路系统的一些段修技术规程都涉及到清洗。超声波清洗在铁路系统的应用较为普遍，但用于对列车空调机组、柴油发动机组、机车散热器等大型设备的不拆御清洗则是一个崭新的课题。我国检修客车的车辆段，采用超声波清洗设备对列车空调的不拆御清洗实为**之举。其劳动强度的减低、清洗质量的提高、环境保护成本的降低、文明生产、现场管理水平的提升，均开创了一个新的局面，但目前的普及水平很低。

超声波清洗在军事装备领域的应用
　　军事装备不外乎光、机、电类装备或光、机、电一体化装备，军事装备在储备状态下，储存于军事仓库，这些装备在储备、训练、演习状态均免不了尘埃、污垢的吸附、污染，特别是一些复杂的兵器装备靠人工擦拭保养，难度较大，而一旦采用超声波清洗技术保养兵器装备，问题就迎刃而解。《ZG电子报》2001.04.17 文/杜水源超声清洗器的作用：超声波清洗器是一种无损无污染的清洗设备。它是利用超声波在液体中的空化作用，产生非常强大的能量，将污粒从物体上剥落以达到清洗之目的；同时超声波在液体化学反应中还能起到加速溶解和乳化作用，并能有效的脱去液体中的气体。

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。
　　★　对几种常见的工件表面状况，用超声波清洗工艺情况简介：
　　1、抛光件表面抛光膏的清洗
　　一般情况下，抛光膏常常采用石蜡调合，石蜡分子量大，熔点较高，常温下呈固态，是较难清洗的物质，传统的办法是采用有机溶剂清洗或高温碱水煮洗有许多弊病。采用超声波清洗则可使用水基清洗剂，在中温条件下，几分钟内将工件表面彻底清洗干净，常用工艺流程是：①浸泡→②超声波清洗→③清水（净水）漂洗。
　　2、表面有油及少量锈的冷轧钢板
　　冷轧钢板表面一般有油、污或少量铁锈，要洗干净比较容易，但经一般方法清洗后，工件表面仍残留一层非常细薄的浮灰，影响后续加工质量，有时不得不再采用强酸浸泡的办法去除这层浮灰。而采用超声波清洗并加入适当的清洗液，可方便快捷地实现工件表面彻底清洁，并使工件表面具有较高的活性，有时甚至可以免去电镀前酸浸活化工序。
　　3、表面有氧化皮和黄锈的工件　传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡清洗。如采用超声波综合处理技术，可以快捷地在几分钟内同时去除工件表面的油、锈、并避免了因强酸清洗伴随产生的氢脆问题。
　　综上所述，超声波清洗技术在电镀等行业中会有很广泛的应用前景。近年来诸多电镀厂商采用超声波清洗技术设备，替代电镀线原有的酸　碱处理工位获得成功，使电镀件质量及产量较原来有更大提高，并改善了生产环境，取得了良好的经济效益和社会效益。

超声波在塑料焊接方面的应用：
　　超声波塑料焊接机原理：
　　当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个*佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的*佳压力之积。
　　超声波塑料焊接的方法
　　1、熔接法：超声波振动随焊头将超声波传导至焊件，由于两焊件处声阻大，因此产生局部高温，使焊件交界面熔化。在一定压力下，使两焊件达到美观、快速、坚固的熔接效果。
　　2、埋植(插)法：螺母或其它金属欲插入塑料工件。首先将超声波传至金属，经高速振动，使金属物直接埋入成型塑胶内，同时将塑胶熔化，其固化后完成埋插。
　　3、铆接法：欲将金属和塑料或两块性质不同的塑料接合起来，可利用超声波铆接法，使焊件不易脆化、美观、坚固。
　　4、点焊法：利用小型焊头将两件大型塑料制品分点焊接，或整排齿状的焊头直接压于两件塑料工件上，从而达到点焊的效果。
　　5、成型法：利用超声波将塑料工件瞬间熔化成型，当塑料凝固时可使金属或其它材质的塑料牢固。
　　6、切除法：利用焊头及底座的特别设计方式，当塑料工件刚射出时，直接压于塑料的枝干上，通过超声波传导达到切除的效果。

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2007-07-15