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行业资讯

超声波在应用领域上的划分

时间:2017-07-27   来源:深圳绿源轩

  超声波在应用领域上的划分:

性能要求

用途

工作频率

备注

高温使用

清洗机用

500KHZ—1MHZ

半导体晶元清洗等

200KHZ—500KHZ

电脑硬盘清洗等

70KHZ—250KHZ

电子器件的精密清洗、LCD面板清洗

20KHZ—50KHZ

一般部件的清洗、机械部件的预处理等

高振幅、高出力

工业加工

10KHZ—60KHZ

熔焊机、研磨机等

缝合机用

60KHZ—140KHZ

半导体芯片封装等

医疗器械

20KHZ—50KHZ

超声碎石、洁牙等

  技术特点

  超声波清洗是基於空化作用,即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆。由此产生的冲击将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物剥落下来。随着超声频率的提高,气泡数量增加而爆破冲击力减弱,因此,高频超声特别适用於小颗粒污垢的清洗而不破环其工件表面。

  空化作用:空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时,液体中产生真空核群泡的现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力,由此剥离被清洗物表面的污垢,从而达到精密洗净目的。

  超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法,特别是工件的表面比较复杂,象一些表面凹凸不平,有盲孔的机械零部件,一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如:钟表和精密机械的零件,电子元器件,电路板组件等,使用超声波清洗都能达到很理想的效果。超声清洗的原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质—清洗溶剂中,超声波在清洗液中疏密相同的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区迅速闭合。在这种被称为“空化”效应的过程中,气泡闭合可形成超过1000大气压的瞬间高压,连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面,使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到物件表面净化的目的。

  相比其他多种的清洗方式,超声波清洗具有:清洗效果好,清洁度高且全部工件清洁度一致;清洗速度快,提高生产效率,不须人手接触清洗液,安全可靠;对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净;对工件表面无损伤,节省溶剂、热能、工作场地和人工等优点。

  由于超声波清洗速度快、质量好,又能大大降低环境污染,因此,超声波清洗技术正在越来越多的工业部门中得到应用。在专业化、集团化的生产企业中,己逐渐用超声波清洗机取代了传统的浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法,超声波清洗机的高效率和高清洁度,得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击疚,所以很容易将带有复杂外形,内腔和细空的零部件清洗干净,对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统方法可提高几倍,甚至几十倍,清洁度也能达到高标准,这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合,更突出显示了用其他处理方法难以达到或不可取代的结果。

  作用机理

  超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面:因空化泡破灭时产生强大的冲击波,污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来、分散、乳化、脱落。因为空化现象产生的气泡,由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透,由于这种小气泡和声压同步膨胀,收缩,象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层,污垢层一层层被剥离,气泡继续向里渗透,直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。超声波清洗中清洗液超声振动对污垢的冲击。超声加速化学清洗剂(RT-808超声波清洗剂)对污垢的溶解过程,化学力与物理力相结合,加速清洗过程。

  适用行业

  医疗行业:医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。

  半导体行业:半导体晶片的高清洁度清洗。

  光学行业:光学器件的除油、除汗、清灰等。

  石油化工行业:金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。

  电子行业:电子行业是超声波清洗应用最早,最为普及的行业。

  电子零件如半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座、电子管座等;电子元器件如IC芯片、电阻、晶体、半导体、原膜电路等。电子元器件的基体是由半导体材料制成并封装在金属或塑料壳座中形成的,在封装前,不但对壳座必须清洗,而且也必须对基体进行清洗,

  PCB组件焊接采用的助焊剂分为水溶型、松香型和免清洗型三类,使用较多的为前两种,多采用超声波清洗(也有不少是采用酒精刷洗),免清洗型原则上应该不清洗,但大多数厂家即使采用免清洗型焊剂焊接组件,仍需要清洗。特别是高密度PCB以及高密度IC出脚不清洗或不采用超声波清洗,必将导致高密度线路之间和IC出脚之间吸附尘埃,一旦环境湿度大,极易发生高密度线间和脚间短路而出现故障,而一旦环境干燥,短路故障又自行消失,这类故障又不易查找。所以世界各国的电子整机厂均坚持对PCB板作超声波清洗。

  接插件、连接件、转接器等器件的生产中,电镀和组装前也必须清洗,否则吸附在这些组装零件上的灰尘、油污必将影响其导电和绝缘性能,特别是一些复杂的多芯连接器尤其如此。

  电子材料加工成型后的清洗:如晶片、硅片、压电陶瓷片等电子材料是供给元器件厂家的产品,其产品出厂前必须清洗。

  机电行业:机电行业中,从机械零件到机械部件,从电器零件到电器部件都有清洗的要求,如齿轮、曲轴乃至齿轮箱,又如电器零件上机械和电器的组合件,还有一些精密机械零件和电器零件,都需要清洗,大多数企业采用的是传统的清洗方法,诸如浸润清洗、喷淋清洗。这种清洗方法不但劳动强度大,而且易造成环境污染和水资源浪费。部分企业在技术改造够采用超声波清洗以消除传统清洗的弊端,特别是一些形状复杂的机械零件。

  制药工业:超声波清洗技术经过众多制药企业的应用而得到广泛使用,特别是对西林瓶、口服液瓶、安瓶、大输液瓶的清洗以及对丁基胶塞、天然胶塞的清洗。对于瓶类的清洗,是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机,它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、翻转等流程而实现的。

  轻纺行业:轻工行业,如空调、冷柜、冰箱中的压缩机;钟表零件、手表元件等;纺织行业,如精密纺织器材、喷丝嘴等;珠宝行业,如金银首饰、珠宝玉器等,都需要清洗,有些零件、部件和组件,如压缩机、喷丝嘴等或形状复杂,或盲孔、微孔,只能由超声波清洗,有些规模生产厂甚至采用超声波链式或升降式成套设备。

  表面处理行业:表面处理是轻工行业的组成部分,包含机械零件电镀、金属和非金属机箱柜涂覆、光学玻璃或镜片镀膜等,电镀前后或涂覆前的清洗采用超声波清洗技术已成为一种新的典型工艺,特别是军工电子产品中的一些多芯插座,因质量要求必须进行电镀,而电镀后其质量要求多芯之间必须绝缘,往往因电镀后致使多芯间不绝缘,采用丙酮、酒精等方法浸润清洗后测试其阻值要求无穷大,但达不到质量要求,而采用超声波清洗,经烘干后,则完全达到质量要求。将超声波直接引入电镀还可提高镀液的匀度和镀层的密度。

  铁路段修领域:中国铁道部《三机检修规程》以及铁路系统的一些段修技术规程都涉及到清洗。超声波清洗在铁路系统的应用较为普遍,但用于对列车空调机组、柴油发动机组、机车散热器等大型设备的不拆御清洗则是一个崭新的课题。中国检修客车的车辆段,采用超声波清洗设备对列车空调的不拆御清洗实为首创之举。其劳动强度的减低、清洗质量的提高、环境保护成本的降低、文明生产、现场管理水平的提升,均开创了一个新的局面,但目前的普及水平很低。

  军事装备领域:军事装备包括光、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、演习状态均会受到尘埃、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,使用超声波清洗可以较为容易清洁军事装备。

  电镀、喷涂前工艺应用:产品喷涂前处理工艺,一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理,对环境污染较重,工作环境较差,同时结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件喷涂后,时间不长,沿着夹缝出现锈蚀现象,破坏涂层表面,严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到涂装前处理后,不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落,而且涂装件喷涂层牢固不会返锈。

  利用超声波在液体中产生的空化效应,可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合适当的清洗剂,可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。

  电镀工艺,对工件表面清洁度要求较高,而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术,可以替代溶剂清洗油污;可以替代电解除油;可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。

  其他:感光材料制造、造纸、某些食品领域的液体消泡(去除溶解的空气)。

  应用举例

  珠宝行:项链、耳环、手镯、钱币、剃须刀头、钟表、笔尖、钱币、徽章、五金零件。

  眼镜行:眼镜、镜片、玻璃、隐型眼镜附件等。

  其它:假牙、打印机墨头、证章、餐具、超声波清洗剂。

  工艺介绍

  1.抛光件表面抛光膏的清洗:一般情况下,抛光膏常常采用石蜡调合,石蜡分子量大,熔点较高,常温下呈固态,是较难清洗的物质,传统的办法是采用有机溶剂清洗或高温碱水煮洗有许多弊病。采用超声波清洗则可使用水基清洗剂,在中温条件下,几分钟内将工件表面彻底清洗干净,常用工艺流程是:①浸泡→②超声波清洗→③清水(净水)漂洗。

  2.表面有油及少量锈的冷轧钢板:冷轧钢板表面一般有油、污或少量铁锈,要洗干净比较容易,但经一般方法清洗后,工件表面仍残留一层非常细薄的浮灰,影响后续加工质量,有时不得不再采用强酸浸泡的办法去除这层浮灰。而采用超声波清洗并加入适当的清洗液,可方便快捷地实现工件表面彻底清洁,并使工件表面具有较高的活性,有时甚至可以免去电镀前酸浸活化工序。

  3.表面有氧化皮和黄锈的工件:传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡清洗。如采用超声波综合处理技术,可以快捷地在几分钟内同时去除工件表面的油、锈、并避免了因强酸清洗伴随产生的氢脆问题

上一个:X6系列全数字超声波发生器批量生产

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