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超声波清洗机主要参数选择分析

2021-06-29 15:28
超声波清洗主要是借助超声空化作用,其空化作用受到工艺参数以及清洗液的物理性质影响,要想保证超声波清洗效果,必须选择合适的清洗液,并明确超声波清洗机清洗工艺参数。与超声波清洗效果有关的物理量有功率密度、 超声波频率、清洗剂的种类、清洗温度等。

第一、工作频率和功率
超声波清洗的主要参数就是功率,或更确切的说,应该指清洗件表面处的功率与密度的大小。它直接影响超声声强的大小。声强大小又直接影响空化效果,所以,在选择超声波清洗的功率时应该特别注意。超声波清洗效果不一定完全与功率×清洗时间成正比。当功率增大时,空化强度将大大增加,清洗效果也提高了。但是,强度过大时,清洗件表面又容易产生空化腐蚀,而且清洗缸底部的振动板也空化严重,水点腐蚀也增大,缩短了超声波清洗机的寿命,因此,要按实际使用情况选择超声波功率,才能获得最有效的清洗。功率一般选择0.1kW~10kW,强度选择为0.1~1.0W/cm2。在相同的强度下,超声波频率越低,在清洗液中产生的空化效果越好。这是因为工作频率低时清洗液中受到压缩和稀疏作用时有更长的时间间隙使气泡能达到较大体积,空化气泡体积较大时,空化强度增加,有利于清洗作用,所以采用较低工作频率可以得到较高清洗能力。但是,工作频率过低时又会引起噪音的增大,对环境造成污染。一般情况选择在15kHz~30kHz之间,而对于一些特殊清洗件或特殊清洗要求可适当提高频率,如表面有小缝隙、深孔等形状,可适当提高频率。当然,对于半导体制造工艺中硅片的清洗,则可以选用兆赫级的超声波清洗设备。
 
第二、清洗液温度

在天冷的时候,清洗液的温度随着气温而降低,直接影响空化效应,进而导致清洗效果不理想。因此,大部分清洗机都要以不同的方式来加热清洗液,并且对清洗液的温度进行控制。若清洗液温度升高则有利于空化效应的发生,当温度继续升高以后,空气泡内气体的蒸汽压也随着温度升高而升高,引起了冲击声压下降,空化强度降低,这又会减弱了空化效果。所以对于每一种清洗液都应选择一个最合适的温度,即空化活跃温度来达到最佳的清洗效果。如水基型清洗液空活跃温度为60℃,因此用60℃水做清洗液较为适宜。
 
第三、清洗液选择

放射性滤芯的清洗通常使用酸、碱等作为清洗剂,其成本相对可控,效果明显。根据滤芯的材质不同,所处的工艺环境不同,其表面黏附的放射性物质成分也有所差异。通过针对性的选择合适的清洗剂,是能够保证清洗效率的主要因素之一。
目前,常用的超声波清洗液有金属清洗剂清洗液、碱性清洗液、混合烃类有机溶剂、卤代烃类有机溶剂等,其中,卤代烃类有机溶剂对油污的溶解效用更高,振荡程度高,更加适宜应用在超声波清洗领域之中。


第四、超声波清洗时间
超声波清洗的还见对清洗效果和质量有着直接影响,时间较短则达不到清洗要求,如果清洗时间过长则影响清洗效率,甚至对工件表面造成空化腐蚀。一般来说,对于一些表面烧结物料比较严重的工件进行清洗时,可以适当增加清洗时间,对于表面较为光洁、烧结物料较轻的工件,需要控制好清洗时间。

超声空化的强弱与声学的技术参数、清洗液的物理和化学性质及环境条件有关,所以,想要获得良好的清洗效果,就必须要选择适当的超声波清洗工艺参数和清洗液。