超声波清洗 | 效率最高、效果最佳的工业清洗方式

发布时间: 2020年12月23日 浏览次数:934

超声波清洗

图源:ZESTRON

我们知道,在生产和生活当中,需要保持清洁的东西很多,需要清洗的种类和环节也很多,常见的手工清洗方法已经无法满足需求,即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求,因此这也是超声波清洗技术被日益广泛应用于各行各业的原因。在工业清洗领域,尤其是在有精细度和清洁度要求的清洗环节,超声波清洗满足了汽车制造、航空航空、仪表仪器、五金机械、电子电器、真空镀膜、光学设备、医疗设备等精密以及个性化清洗要求。这种被国际公认的洁净效率最高、清洗效果最佳的工业清洗方法,清洗效率达到98%以上,得到各行各业的青睐。

超声波清洗技术清洗质量高、清洗速度快,清洗时间短,操作简单。有高清洁度,对于各种污渍去除清洗效果更为彻底。对凹槽、深孔、狭缝细缝和器械隐蔽处、内部细小零件也能清洗干净;同时在除油、除锈和除氧化物等方面也有较好的效果。还可以和全自动清洗消毒器相结合使用,易于实现机械化和自动化。

超声波是一种机械波,是声波的一种。人耳能够听到的声波的频率范围在16~20000Hz左右,因此频率高于20kHz的声波称为超声波。当高于音波(28~40khz)的高频振动传给清洗介质后,超声波以高频次的压力和张力交互性变换方式向水进行透射,在张力作用时,水中产生“真空”核群泡,在压力作用时,“真空”核群泡由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来,表面污垢被剥离,从而达到精密洗净目的,这一过程称为“空化效应”。

超声波传播原理

超声波传播原理:空化作用分四个阶段。一阶段: 随着压力的降低,促使大量气泡的产生;二阶段: 气泡不断增大,根据不同频率气泡增大到不同尺寸;三阶段:压力增加,气泡被压缩;四阶段:温度升高直到气泡爆破,产生微刷效应。

直进流作用

直进流作用:超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时,肉眼能看到直进流,垂直于振动面产生流动,流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌,污垢表面的清洗液也产生对流,溶解污物的溶解液与新液混合,使溶解速度加快,对污物的搬运起着很大的作用。 图源: 昆山市超声仪器有限公司

超声波在液体中传播,使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动,液体与清洗槽振动时有自己固有频率,这种振动频率是声波频率,所以人们就听到嗡嗡声。当达到20-30Khz的超声系统,可应对严重污垢的清洗,适合去除坚硬的污垢、结壳和积碳等,用于清洗机械零件、注塑模具和各种严重污染或者需要高功率处理的零件。当达到30-60kHz,可以解决一些轻微污染清洗问题,如一些医疗、外科、制药、钟表首饰等需要温和处理的零件。

高频超声清洗也适用于计算机、微电子元件的精细清洗,如磁盘、驱动器,读写头,液晶玻璃及平面显示器,微组件和抛光金属件等的清洗。这些清洗对象要求在清洗过程中不能受到空化腐蚀。兆赫超声波清洗适用于集成电路芯片、硅片及簿膜等的清洗,能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤,而不产生空化作用,由于清洗方向性强,被清洗件一般置于与声束平行的方向。

使用20-30Khz的超声系统,产生数量较少尺寸更大的气泡,每个大气泡被压缩产生更大强度的爆破

使用20-30Khz的超声系统,产生数量较少尺寸更大的气泡,每个大气泡被压缩产生更大强度的爆破

使用30-60kHz的超声系统时,清洗中产生大量的小气泡,爆破强度低,是一种温和的清洗过程。

使用30-60kHz的超声系统时,清洗中产生大量的小气泡,爆破强度低,是一种温和的清洗过程。

超声波清洗机又称超声波清洗器,超声波清洗仪等,主要由超声波发生器,超声波换能器及清洗槽构成。其中槽体的主要作用是溶解清洗液和将要清洗的器件,超声波清洗发生器发出的高频震荡信号,通过换能器转换成高频机械震荡,而使之在清洗液中散播,使液体发生空化作用,从而达到全面清洗的效果。根据清洗物件要求的不同,已发展多用途、多规格的清洗机,根据使用的标准不同可分为以下几种常见类别:

  • 根据容积大小:分为微型超声波清洗机,小型超声波清洗机,大型超声波清洗机;
  • 根据超声波频率分类:低频超声波清洗机(20KHz),中频超声波清洗机(28KHz),高频超声波清洗机(60KHz),双频超声波清洗机和多频超声波清洗机等;
  • 根据功率及功率密度大小分类:高功率超声波清洗机,普通超声波清洗机,大功率超声波清洗机等;
  • 根据清洗槽数目可以分为:单槽超声波清洗机,双槽超声波清洗机和多槽超声波清洗机等;
  • 根据结构形式可以分为:全自动超声波清洗机,半自动超声波清洗机,分体超声波清洗机和一体超声波清洗机等。
  • 根据应用范围不同可以分为:工业用超声波清洗机,汽修汽保专用超声波清洗机,实验室用超声波清洗机和医用超声波清洗机等。

单槽式超声波清洗机

单槽式超声波清洗机   图源:苏州市和科达超声设备有限公司

多槽式超声波清洗机

多槽式超声波清洗机   图源:无锡奥环智能科技有限公司

拔叉式、桁架机械手式超声波清洗机:清洗速度快、工效高,设备结构简单,兼容性高、故障率低,易维护。适合表面喷涂处理行业、机械行业、电子行业、医疗行业、半导体行业等。  图源:义乌柯灵自动化科技有限公司

随着工业清洗成为现代工业生产活动中不可缺少的重要环节,越来越多的行业和企业运用到了超声波清洗机。操作简单、投入成本低、可与传统工艺复合。本文列举以下重要行业的清洗应用,如当遇到高度清洗困难时,不妨使用超声波清洗设备一扫污垢。

家庭应用:金银珠宝、首饰、头饰、胸针、眼镜、手表、水笔、光碟、刮须刀、梳子、牙刷、假牙、茶具等,还有奶瓶、奶咀及水果,这些饰物、工具和水果在被清洗的同时还进行了消毒杀菌。

汽车工业:汽车缸体、缸盖、转向机构、发动机、变速箱、减振器、轴瓦、油嘴、阀体、化油器、底盘漆前除油除尘除锈,磷化前的清洗,各种机加工零件表面、内腔进行除污、除氧化皮的清洗,以达到零部件表面、内腔颗粒度、清洁度要求,实现对各种零部件配件内外部油污、积炭、胶质等污物充分、彻底地清洗。

铁路机车:各种闸阀、制动阀、刹车管道、减震器、车轮轴承、空调系统的冷凝器、散热器、内燃机、电器等零部件的除污、除尘、除锈。对列车车头、车厢连接处各部件的防锈、除锈、除油。

全自动超声波清洗机

全自动超声波清洗机   图源:上海先予工业自动化设备有限公司

旋转紊流式超声波清洗机

旋转紊流式超声波清洗机:用于高清洁度要求的产品,适合精密、外形结构复杂的工件(阀体、泵体、壳体等),高品质不锈钢制造,清洗、漂洗、精漂、热风烘干、真空干燥于一个腔体内完成。 图源:无锡杰瑞德自动化科技有限公司

全密闭真空溶剂清洗系列

全密闭真空溶剂清洗系列,采用真空+高温超声波清洗,清洗效果佳。工艺采用喷淋+超声浸泡粗洗,粗洗自循环,粗洗回液,粗洗完成;或者喷淋+超声浸泡精洗,精洗自循环,精洗回液,精洗完成。  图源:科威信(无锡)洗净科技有限公司 

航空航天:燃料计量仪表、注入喷嘴、旋转翼、流量控制装置、机械控制装置,飞机轮毂、刹车系统、空调热交换器、散热片、轴承,各种金属件等精密清洗。清除物包括磨蚀和抛光残渣、型砂、灰尘;除油脂、冷却剂、抛光膏\蜡、研磨膏\蜡;除毛刺;除积碳等。

光学器件:树脂镜片、相机镜头组、眼镜、放大镜、显微镜、望远镜、钟表玻璃、镀膜玻璃、棱镜等各种光学透镜的研磨后以及镀膜前清洗,需要清除清附着物有:油漆、凡立水、油脂、染料、锈、塑胶残留物、尘埃、指纹等。LCD基板镀、ITO膜前清洗,、LCD基片刻蚀、灌注液晶的前道、后道工序清洗。液晶片封装后残留液晶清洗。

电子电器:各种电阻、电容壳体、电子器件、低压电器壳体与金属制品的清洗。包括半导体、晶体、电阻、电容、PCB板、SMT贴片、IC芯片、接插件、连接件、转接器、硅片、三极管、二极管、电子线路板、电脑主板、压电陶瓷基片、显象管、电真空器件等电子器件生产加工过程工序间的杂质、助剂、粉屑清洗。微电子单晶硅片,集成电路光刻与封装工序过程清洗。

珠宝首饰钟表:戒指、项链、黄金\钻石\银制品、各类装饰品和工艺品、发夹饰品等精密配件生产过程中附着物(油漆、凡立水、油脂、染料、塑胶残留物、尘埃、指纹)、油污与抛光蜡松香助焊剂去除,以及计器、表带、表壳、表针、数字盘、齿轮、螺丝、游丝发条等生产中的灰尘、氧化层、抛光膏的精密清洗。

医疗器具:附着物(血液、明胶、尘、指纹、血渍、蛋白)清洗、注射器、手术器械、滴管、生化检验容器、玻璃容器、牙科用具、食道镜、气管支镜、内窥镜、显微镜的消毒、杀菌、清洗等。

实验室:由于超声波的能量能够穿透玻璃器皿的内壁和细微的缝隙、小孔、死角,故可以应用于任何玻璃器皿、试管、仪器、容器、烧杯的清洗。也可以用来混匀、萃取、乳化等辅助实验。

五金机械工业:电镀件、真空镀饰件、锁具、压缩机、钟表零部件、精密纺织器材、精密模具、马达零件、轴承、压铸件、冲压件、眼镜架、不锈钢餐具、齿轮、曲轴、阀门、散热器等精密零部件生产加工过程中的除油、除屑、除切削液、除污、除尘的清洗。

中药材有效成份萃取:超声波替代水煮萃取工艺,高效并保护有效成份。

回收再利用/维修清洗:汽车、航天发动机、盾构机等回收再利用的零部件,要对废机油、润滑油和沉积粉尘做彻底清洗,对发动机、传动机、轮毂等核心机械部位的零件做精密清洗。ATM机维护保养。汽车后市场维修保养。

纺织印染行业:设备表面和内部附着物(指纹、尘、油墨、染料、塑胶残留物、橡胶残渣)清洗,胶辊、喷丝板、拉丝板,纺织锭子、丝印网、纤维丝(不锈钢丝、镍丝、铜丝等)、打印机喷头除油去污。

军工: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,超声波清洗技术保养兵器装备,清洗问题迎刃而解。