超声波清洗技术在制造业中的应用

　　近半个世纪以来,氟氯烃(ODS-Ozone DepletingSubstance臭氧层消耗物质)类清洗技术,它以化学性能稳定、去污力强、毒性低、与金属和非金属材料有极好相溶性及安全速干等独特的优点,在机械制造、电子等行业的清洗领域占据主导地位。但它既是破坏地球表面臭氧层的元凶,又是造成环境污染的源头。出于对保护臭氧层这一人类面临的全球性环境问题的急迫感,联合国决定在2005年全面禁止使用ODS类清洗技术[1]。随之,寻求各种替代ODS清洗工艺的研究和开发成为世界各国关注的热点,而超声波清洗技术采用非ODS水基溶剂,可有效地降低污染,减少有毒溶剂对人类的损害,是绿色环保的清洗技术。

　　1 超声波清洗技术

　　1.1 超声波清洗机理

　　超声波是指频率高于20 kHz的声波,与普通声波相比,它波长很短,频率很高。超声波具有如下特征:

　　1)可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播;

　　2)可传递很强的能量;

　　3)会发生反射、干涉、叠加和共振现象;

　　4)在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

　　超声波的两个主要参数是:频率f≥20kHz;声功率P≥0.3W/cm²。

　　超声波是一种交变电压,在液体中传播时出现稀疏密集状态。超声波发生器经换能器将高频振荡电讯号转换成高频机械振荡,以纵波的形式在清洗液中辐射。在辐射波扩张的半波期间,清洗液的致密性破坏并形成无数直径为50~500μm的气泡。

　　这种气泡中充满着溶液蒸汽。在压缩的半波期间,气泡讯速闭合,以每秒2.5~2.8万次的频率在液体中产生出数千万个大气压的微核波,这种现象称为“空化”效应。清洗液产生空化的最低声强和声压幅值称为空化阈。在0空化0效应的连续作用下,清洗液的渗透作用加强,声学辐射压力与声学毛细效应促使清洗介质渗入工件表面的微小凹陷和微孔,脉动搅拌加剧,溶解、分散和乳化加速。这样,工件表面或隐蔽处的污垢被爆裂、剥落,从而将工件彻底清洗干净。这个过程是一种物理效应,对工件与环境无任何污染。

　　1.2 超声波清洗的特点

　　由于超声波清洗采用非ODS水基清洗剂,所以超声波清洗是绿色清洗。超声波清洗法是一种先进的清洗方法,它具有独特的清洗效果。适用于清洗几何形状复杂的工件(如带有盲孔、深孔、弯孔、狭缝的工件)和不同材料的组合件。尤其适用于精度高、光洁度高、清洗质量要求高的中小型工件的清洗。

　　只要工件浸到声场存在的地方,都可以被清洗。超声波清洗技术的优点归纳如下:清洗速度快,效率高;不需人手接触清洗液,避免繁重肮脏的体力劳动,安全可靠;可延长被清洗部件的使用寿命;节省能耗(与其它清洗设备相比)、工作场地和人工等;对带有深孔、细缝等形状和结构复杂的工件尤为适用;(特别要强调的是)超声波清洗采用非ODS水基溶剂,可有效地降低污染,减少有毒溶剂对人类的损害,是绿色环保的清洗技术。