超声波清洗技术及其在汽车工业中的应用

　　超声波清洗技术的机理研究、超声波清洗工艺研究及应用,在国外已有近50年的历史,我国起步较晚。上世纪80年代前,我国的超声波清洗研制单位无论从研制队伍还是从生产上讲,有些规模的为数很少。上世纪80年代后,特别是90年代开始,随着我国国民经济的飞速发展,以及科技的不断进步,尤其是先进制造技术的需求,超声波清洗技术的研究与超声波清洗设备的研制得到了迅速发展。

　　超声波清洗属于物理力清洗,其本身为绿色清洗。目前,超声波清洗已成为国内外最有效的清洗手段,并逐步深入到科技领域的诸多方面和各种生产环节,特别是汽车工业领域的应用更为普遍。

　　1 超声波清洗技术内涵

　　1.1 超声波清洗技术的机理

　　当声波的频率高达超过人耳听觉范围的频率极限(20 kHz)时称为超声波,它是一种交变电压,在液体中传播时出现稀疏密集状态。在密集状态时,液体受到正压力,而在稀疏状态时,液体受到拉力即负压力,在介质即清洗液中形成纵向传播的一种机械波。

　　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50~500Lm的气泡,这种气泡中充满着溶液蒸汽。在压缩的半波期间,气泡迅速闭合,以每秒2.5万~2.8万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。超声波清洗主要靠这种/空化0效应,空化效应是主要因素。气泡的爆破产生的高压高温冲击波减小了污垢与被清洗件之间的粘着力,引起污垢的破坏和脱离;同时气泡的振动能对被清洗物表面进行擦洗,气泡还能钻入裂缝中振动,使污层脱落。当某些固体表面被油粘附时,油被超声波乳化,迅速脱离清洗件的表面。超声波空化在清洗件表面会产生很高的速度梯度和声流,能进一步削弱或除去边界层污染,同时超声波振动还会引起介质质点的强烈振动,清洗件表面受到强烈的冲击,使污物迅速脱离表面。

　　1.2 超声波清洗的优点

　　1.2.1 速度快

　　能快速、彻底地清除工件表面上的各种污垢,不必将物件拆开和刷洗,省时省力,降低人工成本,提高了生产效率,一般来说,超声波清洗时间是其它清洗方式的1/4~1/10。

　　1.2.2 清洗效果好

　　就清洗方式而言,在工业中的清洗方式一般为手工清洗、有机溶剂清洗、蒸汽气相清洗、高压水射清洗和超声波清洗。超声波清洗被国际公认为当前效率最高、效果最好的清洗方式。无论工件多么复杂,将其放入清洗液内,只要是能接触到液体的部位,超声波的清洗作用都能达到。尤其是对于形状和结构复杂、手工及其它清洗方式不能完全有效地进行清洗的工件,具有显著的清洗效果。超声波清洗和其它清洗方法的比较,见表1。