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超声波清洗技术发展趋势

2022-02-16 14:50
超声波清洗被公认为是当前效率最高、效果最好的清洗方式,其清洗效率达到了98%以上,清洗洁净度也达到了最高级别。因此,凡是对洁净度要求高的行业,都选择超声波清洗。经过多年超声波清洗技术的发展﹐可以从两个方面展望它的发展方向:其一是超声波清洗设备的发展方向;其二是超声波电源的未来发展趋势。

(1)超声波清洗设备的发展方向


①需求高效﹑经济的清洗专用设备
伴随着超声波清洗设备的应用范围拓展,超声波清洗设备面对新科技急需更新。针对新技术,新材料、新产品的涌现,设计的专用超声波清洗设备应该具有:优异的性价比,与其他清洗方式能高效组合,有一定的自动化程度。

②发展超声波碳氢真空清洗设备
环境保护是我国的一项基本国策﹐清洗行业以前所沿用的ODS有机溶剂被禁止,因此v需要研发使用非ОDS溶剂的新型清洗设备。经济环保的碳氢溶剂超声波清洗设备凸显其优越性能。由于碳氢溶剂闪点低﹐限制了其在超声波清洗方面的应用。在引入超声波碳氢真空清洗技术后,不仅达到了安全,环保的目的,而且在真空状态下进行超声波碳氢清洗还强化了洁净功能。大力发展碳氢真空清洗已成为今后环保型超声波清洗的发展方向。

③研发高频超声波清洗设备?
目前工业上大量使用的为低,中频段超声波清洗机﹐也即20~50kHz频段﹐而现在急需研发50~200kHz高频以及兆赫级超声波清洗设备。
兆赫级超声波清洗技术有以下的主要优点:一是避免对器件表面清洗时带来损伤;二是更加精准地去除附着在器件表面的亚微米级的污垢。
兆赫级超声波清洗设备在目前市场上已经存在,产品主要来自国外。我国研制的兆赫级超声波清洗设备还未从实验室走到工程应用之中。兆赫级超声波清洗设备主要应用在半导体生产线,用于对100~300mm硅片的清洗,既可以除去硅片表面0.15pm的颗粒,又可以阻止漂洗过程中颗粒的重新附着。可见,兆赫级超声波清洗设备已经是大规模集成电路制造生产过程中不可缺少的。

④开拓超声波清洗特殊应用
超声波清洗通常是对零部件的清洗﹐随着工艺的不断完善,出现了一些特殊应用,如超声波防垢在线清洗等。超声波防垢清洗主要是利用超声波强声场处理流体,使流体中成垢物质在超声场的作用下,其物理形态和化学性能发生一系列变化,使之分散,粉碎、松散,松脱而不易附着管﹑器壁形成积垢。超声波强声场处理流体不仅有防垢的作用,而且能加快液体表面传热速率,提高液体的传热效率。这些新应用的出现更大地发挥了超声波清洗的功能,开拓了超声波应用的新领域。


(2)超声波电源的未来发展趋势


随着半导体技术的发展,将不断会有新的电力电子器件出现,新的控制理论被提出,超声波电源的发展趋势主要有如下几个方面:

1高功率因数﹑低谐波污染
随着IEC61000-3-2标准的颁布和强制执行,引人功率因数校正,提高系统的输入功率因数,减小输入电流谐波分量,改善电网侧电流波形,提高电网效率,成为当前电力电子技术应用的发展趋势。

2大容量化,通用化
超声波电源的大容量化仍是当前的研究目标之一,而且,为了满足各行业的需求,超声波电源的通用化成为新的发展要求。


3小型化,低成本
本着节约原材料、降低成本﹑提高性价比的目的,超声波电源的小型化,低成本也是一个发展方向。

4扫频、跳频多功能化
发生器的多功能化﹐目的是要与压电换能器有效匹配。扫频和跳频清洗都是为了改善槽中的声场结构。前者解决了槽中的不均匀驻波场,使清洗均匀。而后者和多频一样,兼顾到高低频清洗。不同的是,跳频用的是一个换能器和一个发生器,其换能器本身有两个谐振频率,在第一谐振点带宽内做连续的频率变化,然后跳到另一带宽内进行扫频清洗,进行高低频交替清洗﹐目的是克服了单频清洗驻波场造成的清洗不均匀问题。

5智能化,集成化
随着工业产品向微型化,智能化、长寿命,高可靠性发展,在“互联网+制造”的大变局中,超声波清洗技术也与时俱进,在工业生产与社会生活的许多方面﹐都有它活跃的舞台。将各种新型处理器逐渐应用到超声波电源中,使整个超声波系统具有优良稳定性,可靠性,并可集成多种功能,如频率自动跟踪﹑故障在线检测﹑远程控制﹑组网集中控制等。因此智能化﹑集成化也是新型超声波电源的发展趋势之一。

超声波清洗作为一门新兴的多学科应用技术,在当今工业科技迅速发展的背景下,有着巨大的市场需求,我国部分高等院校和研究机构也开始从理论上和应用上投入研究,行业协会与国际同行的交流在不断增强,可以预见,超声波清洗将伴随着低碳经济的蓬勃发展,延伸到更广阔的新兴工业领域里。