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(yīng)用。
超聲波在電子行業(yè)的應(yīng)用
電子行業(yè)是超聲波清洗應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(duì)殼座必須清洗，而且也必須對(duì)基體進(jìn)行清洗，如IC芯片、電阻、晶體、半導(dǎo)體、原膜電路等。
PCB板的清洗：我國(guó)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(yīng)該不清洗，但是，目前世界各國(guó)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(dǎo)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(guó)的電子整機(jī)廠均堅(jiān)持對(duì)PCB板作超聲波清洗。在我國(guó)，軍工電子整機(jī)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(wù)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(dǎo)電和絕緣性能，特別是一些復(fù)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(wù)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(jī)電行業(yè)中的應(yīng)用
機(jī)電行業(yè)中，從機(jī)械零件到機(jī)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(jī)械和電器的組合件，還有一些精密機(jī)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(rùn)清洗、噴淋清洗。這種清洗方法不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且易造成環(huán)境污染和水資源浪費(fèi)。目前，不少企業(yè)開始進(jìn)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(fù)雜的機(jī)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(yīng)用
輕工行業(yè)，如空調(diào)、冷柜、冰箱中的壓縮機(jī)；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(jī)、噴絲嘴等或形狀復(fù)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?zhǔn)交蛏凳匠商自O(shè)備。
超聲波清洗在表面處理行業(yè)的應(yīng)用
表面處理是輕工行業(yè)的組成部分，包含機(jī)械零件電鍍、金屬和非金屬機(jī)箱柜涂覆、光學(xué)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(jìn)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(rùn)清洗后測(cè)試其阻值要求無窮大，但達(dá)不到質(zhì)量要求，而采用超聲波清洗，經(jīng)烘干后，則完全達(dá)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(chǎng)作用下的除油過程，稱為超聲波除油。引入超聲波可以強(qiáng)化除油過程、縮短除油時(shí)間、提高除油質(zhì)量、降低化學(xué)藥品的消耗量。尤其對(duì)復(fù)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(fèi)時(shí)的手工勞動(dòng)，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(dāng)超聲波作用于除油液時(shí)，由于壓力波(疏密波)的傳導(dǎo)，使溶液在某一瞬間受到負(fù)應(yīng)力，而在緊接著的瞬間受到正應(yīng)力作用，如此反復(fù)作用。當(dāng)溶液受到負(fù)壓力作用時(shí)，溶液中會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)的真空，出現(xiàn)空洞，溶液中蒸汽和溶解的氣體會(huì)進(jìn)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(shí)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(qiáng)化除油，就是利用了沖擊波對(duì)油膜的破壞作用及空化現(xiàn)象產(chǎn)生的強(qiáng)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(yàn)確定。超聲波除油所用的頻率一般為30kHz左右。零件小時(shí)，采用高一些的頻率；零件大時(shí)，采用較低的頻率。超聲波是直線傳播的，難以達(dá)到被遮蔽的部分，因此應(yīng)該使零件在除油槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)或翻動(dòng)，以使其表面上各個(gè)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(yīng)的化學(xué)除油和電化學(xué)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(yīng)用
我國(guó)鐵道部《三機(jī)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(yīng)用較為普遍，但用于對(duì)列車空調(diào)機(jī)組、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組、機(jī)車散熱器等大型設(shè)備的不拆御清洗則是一個(gè)嶄新的課題。我國(guó)檢修客車的車輛段，采用超聲波清洗設(shè)備對(duì)列車空調(diào)的不拆御清洗實(shí)為首創(chuàng)之舉。其勞動(dòng)強(qiáng)度的減低、清洗質(zhì)量的提高、環(huán)境保護(hù)成本的降低、文明生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)管理水平的提升，均開創(chuàng)了一個(gè)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(yīng)用
軍事裝備不外乎光、機(jī)、電類裝備或光、機(jī)、電一體化裝備，軍事裝備在儲(chǔ)備狀態(tài)下，儲(chǔ)存于軍事倉(cāng)庫(kù)，這些裝備在儲(chǔ)備、訓(xùn)練、演習(xí)狀態(tài)均免不了塵埃、污垢的吸附、污染，特別是一些復(fù)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(guó)電子報(bào)》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(qiáng)大的能量，將污粒從物體上剝落以達(dá)到清洗之目的；同時(shí)超聲波在液體化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(duì)工件進(jìn)行處理，對(duì)環(huán)境污染較重，工作環(huán)境較差，同時(shí)，最大的弊端是結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈。工件噴涂后，時(shí)間不長(zhǎng)，沿著夾縫出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，破壞涂層表面，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。超聲波清洗技術(shù)應(yīng)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(huì)返銹。
利用超聲波在液體中產(chǎn)生的空化效應(yīng)，可以清洗掉工件表面沾附的油污，配合適當(dāng)?shù)那逑磩梢匝杆俚貙?duì)工件表面實(shí)現(xiàn)高清潔度的處理。
電鍍工藝，對(duì)工件表面清潔度要求較高，而超聲波清洗技術(shù)是能達(dá)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(qiáng)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(yīng)用，可以使許多傳統(tǒng)的清洗工藝得到簡(jiǎn)化，并大大提高清洗質(zhì)量和生產(chǎn)效率。特別是對(duì)那些形狀較為復(fù)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿的作用，大大減少對(duì)環(huán)境的污染，并改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，作出貢獻(xiàn)。
★ 對(duì)幾種常見的工件表面狀況，用超聲波清洗工藝情況簡(jiǎn)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(diǎn)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(jī)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(xì)薄的浮灰，影響后續(xù)加工質(zhì)量，有時(shí)不得不再采用強(qiáng)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(dāng)?shù)那逑匆海煞奖憧旖莸貙?shí)現(xiàn)工件表面徹底清潔，并使工件表面具有較高的活性，有時(shí)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(shí)去除工件表面的油、銹、并避免了因強(qiáng)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(huì)有很廣泛的應(yīng)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(jì)效益和社會(huì)效益。
超聲波在塑料焊接方面的應(yīng)用：
超聲波塑料焊接機(jī)原理：
當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)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(dāng)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(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)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(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)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(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，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(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)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(dòng)隨焊頭將超聲波傳導(dǎo)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(dá)到美觀、快速、堅(jiān)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(dòng)，使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時(shí)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(jiān)固。
4、點(diǎn)焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點(diǎn)焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上，從而達(dá)到點(diǎn)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(dāng)塑料凝固時(shí)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(jì)方式，當(dāng)塑料工件剛射出時(shí)，直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導(dǎo)達(dá)到切除的效果。