2011-02-16
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由于超聲波清洗速度快、質(zhì)量好，又能大大降低環(huán)境污染，因此，超聲波清洗技術(shù)正在越來越多的工業(yè)部門中得到應用。
超聲波在電子行業(yè)的應用
電子行業(yè)是超聲波清洗應用最早，最為普及的行業(yè)。
電子零件的清洗：電子零件，如半導體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等。
電子元器件的基體清洗：電子元器件的基體是由半導體材料制成并封裝在金屬或塑料殼座中形成的，在封裝前，不但對殼座必須清洗，而且也必須對基體進行清洗，如IC芯片、電阻、晶體、半導體、原膜電路等。
PCB板的清洗：我國電子行業(yè)中，絕大多數(shù)企業(yè)都在使用PCB，PCB組件焊接采用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類，使用較多的為前兩種，多采用超聲波清洗（也有不少是采用酒精刷洗），免清洗型原則上應該不清洗，但是，目前世界各國的大多數(shù)廠家即使采用免清洗型焊劑焊接組件，仍需要清洗。特別是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗或不采用超聲波清洗，必將導致高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃，一旦環(huán)境濕度大，極易發(fā)生高密度線間和腳間短路而出現(xiàn)故障，而一旦環(huán)境干燥，短路故障又自行消失，這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機廠均堅持對PCB板作超聲波清洗。在我國，軍工電子整機廠已開始推廣，并收到了因此舉既提高了產(chǎn)品可靠性，又降低了售后服務成本的雙重效益。
接插件、連接件、轉(zhuǎn)接器等器件的生產(chǎn)中，電鍍和組裝前也必須清洗，否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必將影響其導電和絕緣性能，特別是一些復雜的多芯連接器尤其如此。
電子材料加工成型后的清洗：如晶片、硅片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的產(chǎn)品，其產(chǎn)品出廠前必須清洗，特別是作出口業(yè)務的廠家，其產(chǎn)品清洗成為一大難題，超聲波清洗是最有效的途徑。
超聲波清洗在機電行業(yè)中的應用
機電行業(yè)中，從機械零件到機械部件，從電器零件到電器部件都有清洗的要求，如齒輪、曲軸乃至齒輪箱，又如電器零件上機械和電器的組合件，還有一些精密機械零件和電器零件，這些都離不開清洗，大多數(shù)企業(yè)采用的是傳統(tǒng)的清洗方法，諸如浸潤清洗、噴淋清洗。這種清洗方法不但勞動強度大，而且易造成環(huán)境污染和水資源浪費。目前，不少企業(yè)開始進行技術(shù)改造，采用超聲波清洗以消除傳統(tǒng)清洗的弊端，特別是一些形狀復雜的機械零件，是傳統(tǒng)清洗所無能為力的。
超聲波清洗在輕紡行業(yè)中的應用
輕工行業(yè)，如空調(diào)、冷柜、冰箱中的壓縮機；鐘表零件、手表元件等；紡織行業(yè)，如精密紡織器材、噴絲嘴等；珠寶行業(yè)，如金銀首飾、珠寶玉器等，都需要清洗，有些零件、部件和組件，如壓縮機、噴絲嘴等或形狀復雜，或盲孔、微孔，只能由超聲波清洗，有些規(guī)模生產(chǎn)廠甚至采用超聲波鏈式或升降式成套設(shè)備。
超聲波清洗在表面處理行業(yè)的應用
表面處理是輕工行業(yè)的組成部分，包含機械零件電鍍、金屬和非金屬機箱柜涂覆、光學玻璃或鏡片鍍膜等，電鍍前后或涂覆前的清洗采用超聲波清洗技術(shù)已成為一種新的典型工藝，特別是軍工電子產(chǎn)品中的一些多芯插座，因質(zhì)量要求必須進行電鍍，而電鍍后其質(zhì)量要求多芯之間必須絕緣，往往因電鍍后致使多芯間不絕緣，采用丙酮、酒精等方法浸潤清洗后測試其阻值要求無窮大，但達不到質(zhì)量要求，而采用超聲波清洗，經(jīng)烘干后，則完全達到質(zhì)量要求。將超聲波直接引入電鍍還可提高鍍液的勻度和鍍層的密度。
超聲波除油
將黏附有油污的制件放在除油液中，并使除油過程處于一定頻率的超聲波場作用下的除油過程，稱為超聲波除油。引入超聲波可以強化除油過程、縮短除油時間、提高除油質(zhì)量、降低化學藥品的消耗量。尤其對復雜外形零件、小型精密零件、表面有難除污物的零件及絕緣材料制成的零件有顯著的除油效果，可以省去費時的手工勞動，防止零件的損傷。
超聲波是頻率為16kHz以上高頻聲波，超聲波除油是基于空化作用原理。當超聲波作用于除油液時，由于壓力波(疏密波)的傳導，使溶液在某一瞬間受到負應力，而在緊接著的瞬間受到正應力作用，如此反復作用。當溶液受到負壓力作用時，溶液中會出現(xiàn)瞬時的真空，出現(xiàn)空洞，溶液中蒸汽和溶解的氣體會進入其中，變成氣泡。氣泡產(chǎn)生后的瞬間，由于受到正壓力的作用，氣泡受壓破裂而分散，同時在空洞周圍產(chǎn)生數(shù)千大氣壓的沖擊波，這種沖擊波能沖刷零件表面，促使油污剝離。超聲波強化除油，就是利用了沖擊波對油膜的破壞作用及空化現(xiàn)象產(chǎn)生的強烈攪拌作用。
超聲波除油的效果與零件的形狀、尺寸、表面油污性質(zhì)、溶液成分、零件的放置位置等有關(guān)，因此，最佳的超聲波除油工藝要通過試驗確定。超聲波除油所用的頻率一般為30kHz左右。零件小時，采用高一些的頻率；零件大時，采用較低的頻率。超聲波是直線傳播的，難以達到被遮蔽的部分，因此應該使零件在除油槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)或翻動，以使其表面上各個部位都能得到超聲波的輻照，受到較好的除油效果。另外超聲波除油溶液的濃度和溫度要比相應的化學除油和電化學除油低，以免影響超聲波的傳播，也可減少金屬材料表面的腐蝕。
超聲波清洗在鐵路段修領(lǐng)域的應用
我國鐵道部《三機檢修規(guī)程》以及鐵路系統(tǒng)的一些段修技術(shù)規(guī)程都涉及到清洗。超聲波清洗在鐵路系統(tǒng)的應用較為普遍，但用于對列車空調(diào)機組、柴油發(fā)動機組、機車散熱器等大型設(shè)備的不拆御清洗則是一個嶄新的課題。我國檢修客車的車輛段，采用超聲波清洗設(shè)備對列車空調(diào)的不拆御清洗實為首創(chuàng)之舉。其勞動強度的減低、清洗質(zhì)量的提高、環(huán)境保護成本的降低、文明生產(chǎn)、現(xiàn)場管理水平的提升，均開創(chuàng)了一個新的局面，但目前的普及水平很低。
超聲波清洗在軍事裝備領(lǐng)域的應用
軍事裝備不外乎光、機、電類裝備或光、機、電一體化裝備，軍事裝備在儲備狀態(tài)下，儲存于軍事倉庫，這些裝備在儲備、訓練、演習狀態(tài)均免不了塵埃、污垢的吸附、污染，特別是一些復雜的兵器裝備靠人工擦拭保養(yǎng)，難度較大，而一旦采用超聲波清洗技術(shù)保養(yǎng)兵器裝備，問題就迎刃而解。《中國電子報》2001.04.17 文/杜水源超聲清洗器的作用： 超聲波清洗器是一種無損無污染的清洗設(shè)備。它是利用超聲波在液體中的空化作用，產(chǎn)生非常強大的能量，將污粒從物體上剝落以達到清洗之目的；同時超聲波在液體化學反應中還能起到加速溶解和乳化作用，并能有效的脫去液體中的氣體。
超聲波清洗在電鍍、噴涂前工藝應用
產(chǎn)品噴涂前處理工藝非常重要，一般的傳統(tǒng)工藝使用酸液對工件進行處理，對環(huán)境污染較重，工作環(huán)境較差，同時，最大的弊端是結(jié)構(gòu)復雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈。工件噴涂后，時間不長，沿著夾縫出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，破壞涂層表面，嚴重影響產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。超聲波清洗技術(shù)應用到涂裝前處理后，不僅能使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，而且涂裝件噴涂層牢固不會返銹。
利用超聲波在液體中產(chǎn)生的空化效應，可以清洗掉工件表面沾附的油污，配合適當?shù)那逑磩梢匝杆俚貙ぜ砻鎸崿F(xiàn)高清潔度的處理。
電鍍工藝，對工件表面清潔度要求較高，而超聲波清洗技術(shù)是能達到此要求的理想技術(shù)。利用超聲波清洗技術(shù)，可以替代溶劑清洗油污；可以替代電解除油；可以替代強酸浸蝕去除碳鋼及低合金鋼表面的鐵銹及氧化皮。
超聲波清洗技術(shù)的應用，可以使許多傳統(tǒng)的清洗工藝得到簡化，并大大提高清洗質(zhì)量和生產(chǎn)效率。特別是對那些形狀較為復雜、邊角要求較高的工件更具優(yōu)越性。利用超聲波清洗技術(shù)，還可以在很大的范圍內(nèi)替代強酸、強堿的作用，大大減少對環(huán)境的污染，并改善工人的勞動環(huán)境，降低勞動強度，對保護生態(tài)環(huán)境，作出貢獻。
★ 對幾種常見的工件表面狀況，用超聲波清洗工藝情況簡介：
1、拋光件表面拋光膏的清洗
一般情況下，拋光膏常常采用石蠟調(diào)合，石蠟分子量大，熔點較高，常溫下呈固態(tài)，是較難清洗的物質(zhì)，傳統(tǒng)的辦法是采用有機溶劑清洗或高溫堿水煮洗有許多弊病。采用超聲波清洗則可使用水基清洗劑，在中溫條件下，幾分鐘內(nèi)將工件表面徹底清洗干凈，常用工藝流程是：①浸泡→②超聲波清洗→③清水（凈水）漂洗。
2、表面有油及少量銹的冷軋鋼板
冷軋鋼板表面一般有油、污或少量鐵銹，要洗干凈比較容易，但經(jīng)一般方法清洗后，工件表面仍殘留一層非常細薄的浮灰，影響后續(xù)加工質(zhì)量，有時不得不再采用強酸浸泡的辦法去除這層浮灰。而采用超聲波清洗并加入適當?shù)那逑匆海煞奖憧旖莸貙崿F(xiàn)工件表面徹底清潔，并使工件表面具有較高的活性，有時甚至可以免去電鍍前酸浸活化工序。
3、表面有氧化皮和黃銹的工件 傳統(tǒng)的辦法是采用鹽酸或硫酸浸泡清洗。如采用超聲波綜合處理技術(shù)，可以快捷地在幾分鐘內(nèi)同時去除工件表面的油、銹、并避免了因強酸清洗伴隨產(chǎn)生的氫脆問題。
綜上所述，超聲波清洗技術(shù)在電鍍等行業(yè)中會有很廣泛的應用前景。近年來諸多電鍍廠商采用超聲波清洗技術(shù)設(shè)備，替代電鍍線原有的酸 堿處理工位獲得成功，使電鍍件質(zhì)量及產(chǎn)量較原來有更大提高，并改善了生產(chǎn)環(huán)境，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
超聲波在塑料焊接方面的應用：
超聲波塑料焊接機原理：
當超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。
超聲波塑料焊接的方法
1、熔接法：超聲波振動隨焊頭將超聲波傳導至焊件，由于兩焊件處聲阻大，因此產(chǎn)生局部高溫，使焊件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達到美觀、快速、堅固的熔接效果。
2、埋植(插)法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，經(jīng)高速振動，使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時將塑膠熔化，其固化后完成埋插。
3、鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質(zhì)不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅固。
4、點焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上，從而達到點焊的效果。
5、成型法：利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型，當塑料凝固時可使金屬或其它材質(zhì)的塑料牢固。
6、切除法：利用焊頭及底座的特別設(shè)計方式，當塑料工件剛射出時，直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導達到切除的效果。