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浅析超声清洗技术在汽车涂装预处理中的应用

发表时间：2021/5/6 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：詹立新

[导读] 超声波清洗技术是一种高效环保的清洗方法，尤其适用于具有复杂清洗形状、多孔通道和裂纹的零件。为了提高白车身清洗效率，降低运营成本，节约能源，本文分析了在加工过程中应用超声波清洗技术清洗白车身的可行性，开发了白车身超声波清洗设备及技术。

安徽省合肥市江淮汽车集团股份有限公司詹立新 230601

摘要：超声波清洗技术是一种高效环保的清洗方法，尤其适用于具有复杂清洗形状、多孔通道和裂纹的零件。为了提高白车身清洗效率，降低运营成本，节约能源，本文分析了在加工过程中应用超声波清洗技术清洗白车身的可行性，开发了白车身超声波清洗设备及技术。
关键词：超声清洗；涂装；白车身；原理；优势
        目前，超声波清洗技术已成为工业生产及科学和医学研究许多领域的标准。超声波波长大、能量集中、穿透强等，并且可以在液体中产生真空效应。因此，它可以用于清理复杂的结构零件，而传统的清理方法(例如盲孔、缝隙)则无法执行此操作。与此同时，它的能量可以有效去除高度集中和不溶的斑点，大大提高效率，缩短清理时间，从而减少清理过程中的损坏，保证零件的使用寿命。
        一、超声波清洗技术的应用现状
        超声波清洗广泛应用于制造业。随着技术的不断成熟，出现了新的发展特点。低频超声波清洗已广泛应用于汽车、轴承、纺织品和其他行业。高频超声波清洗也取得了很大进展随着我国电子产业的迅速发展，高频超声波清洗技术已广泛应用于硬盘、半导体、LCD等行业。此外，随着精密金属行业等越来越多的行业要求进行精确清洗，超声波清洗的范围也在不断扩大。超声波清洗技术正在向大规模、高效、环保、精密和自动化发展。
        1.传统超声波清洗的应用越来越深入和广泛，超声波清洗具有清洁度高、清洗速度快、清洗均匀等特点。广泛应用于汽车精密零件的装配、成形和加工，超声波自清洗汽车零件诞生了。在纺织行业，超声波清洗被广泛用于改进理论研究和深入应用。在轴承行业，开发了可以自动控制的超声波清洗产品，实现了生产线与其他设备的连接。在许多行业中，清洁精密零件通常需要均匀地清洁灰尘或污物，如颗粒附件、油、水渍，而不会损坏清洁零件。由于清洁零件是精密零件，超声波清洁是满足特殊技术要求的最佳方式。随着超声波频率的增加，空泡的数量增加，吹气效果降低。因此，高频超声特别适合于在不损害零件表面的情况下去除小颗粒尘埃。该特性使得高频超声波清洗广泛应用于电子设备、精密机械零件、光学部件等对清洗要求严格的企业。超声波清洗还广泛用于阀门零件、细长管配件、热处理和文物清洗。
        2.超声波清洗应用的新进展。随着范围的扩大，超声波清洗技术也发生了变化传统的超声波清洗设备自动化程度较低，难以保证零件清洗的一致性。近年来，高度自动化和灵活的超声波自动清洗设备逐渐出现。不仅实现了自动控制和超声波清洗批量操作，清洗过程稳定，清洗质量提高，这种超声波清洗设备将超声波清洗与化学清洗、冲洗、脱水、干燥等工艺相结合，具有很高的清洗效率通常在运输、干燥和清洗过程中采用PLC控制，实现清洗过程的完全自动化。
        二、超声波清洗白车身设备
        白色车身设备主要由超声波发生器、换能器和清洗槽体三部分组成。产生电磁振动信号并提供能量的超声波发生器。超声波换能器是超声波清洗器的重要组成部分。
        1.清洗槽底部的超声波区域。清洗槽底部的超声波区域由安装在槽底内壁或槽底外壁上的超声波工具生成，根据白车身的实际生产能力和清洁要求创建多个超声波清洗器，如图1所示。安装在槽底底部的换能器将辐射超声声波传播到槽内的清洗液中，其方向是沿容器底部向清洗液水平传播，形成相反液位与空气相交处的声波，并沿清洗液向槽底传播，从而在清洗槽中形成了频率相同、传播方向相反的两行声波。选择合适的超声波频率和功率时，可在清洗液内形成高强度的超声波场，以满足白车身的清洗目的。

图1清洗槽底部超声场产生示意
        2.清洗槽两侧的超声波区域。清洗槽两侧的超声波由封闭式超声波振动板和发生器装置组成，其中安装了多个超声波换能器，清洗槽两侧安装了多个超声振板。布置清洗槽两侧的声波振板很灵活，通过改变振动板与车身之间的相对位置，能够在多个方向和角度进行清洗，从而获得不同方向和强度的超声场。为了避免清洗在两侧面距离时产生的辐射干扰，影响超声波换能器的使用寿命和白车身的清洗效果，可以交错放置两侧超声波振板。
        3.设备超声波清洗槽。清洗白色车身的主要超声波清洗器包括主槽体、超声波清洗器、机械驱动器、清洗剂、温度和液位控制、除油装置等。清洗剂还包括用于旋液分离器、磁场和板框压滤，该设备依靠磁场分离清洁液中的铁粉、屑等金属颗粒，并在铁屑、粉泥较多时板框压滤打开除渣阀门装置。超声波还具有从白车身上除去油的能力，从而产生了除油装置。
        三、超声波清洗白车身工艺条件
        由于超声波技术在白车身清洗生产线上的应用，需要考虑影响超声波清洗效率的参数。
        1.洗涤剂。超声波清洗使用多种清洁剂。选择简单工业用水作为白车身应用前的预吸脂脱胶解决方案。这避免大量的化学物质，例如冲洗液，大幅度改善生产环境，高效处理废水，并作为环境清洁过程的一部分予以处置。同时，选择工业用水作为清洁方法可以大大节约洗涤剂的费用。
        2.清洁液体温度。清洁液的温度是影响超声波清洁速度的重要因素。从化学动力学角度看，温度升高降低了净化液系数的表面张力和粘度，便于微气泡的生长、收缩和断裂。同时，随着温度的升高，清洁液中抗锈油和拉延油溶解速度也在提高。清洁液温度越高，烧蚀效率越高。但是，温度不应太高，温度越高，清洗液中的蒸汽压力越大，清洗液中气泡过多，从而减少声波的分布，从而减少超声波清洗，因此，清洁液的温度为40-60qC。
        3.超声波频率。对于带有凹槽、狭缝和深孔的白色车辆，超声波频率较高时，微气泡在超声波条件下迅速增大，超声波正压下迅速缩小，从而产生局部热点和高压。释放高压后，清洁液中可能会产生强烈的冲击波或高速喷射，多次撞击白色污染物层中的物体，中断吸收污染物，并导致固体液体系湍流与固体颗粒之间的高度碰撞。声波的传播特性表明，随着声波频率的增加，声波的传播也在增加，从而降低了粒子的破裂效果。因此，超声波清洗的工作频率为20至40kHz。
        4.超声波功率。清洗效果不一定与所应用的性能和运行时间成正比。有助于降低功耗和延长清洁时间。当性能达到一定的值时，污垢可以迅速清除。超声波性能过高时，清洗液中微气泡的断裂强度强度提高，导致白色车身表面出现腐蚀斑点。同时，清洗槽板下部或侧面振动板腐蚀严重，缩短了振动板的寿命。超声波处理过高时，清洁液中的声音太强，产生大量气泡，形成声波屏障时，整个清洗槽内的声波只能发出很重辐射，清洁效果下降。因此，相应的功率密度必须介于0.3和0.6W／cm之间。
        总之，超声波清洗技术的应用机制和技术取得了长足进步，超声波清洗的理论研究得到了完善和深入，在应用中，超声波清洗的独特优势也促进了超声波清洗在更广泛领域的应用，在经济建设中发挥着越来越重要的作用
参考文献：
[1]马壕平.声场模拟方法在大功率低频超声工程中的应用[J].化学工程,2019(12):75-78.
[2]张建.超声空化泡初期结构及其声场模拟研究进展[J].声学技术,2019(增刊):318-320.
[3]王汉振.超声清洗槽内空化强度的测量[J].应用声学,2019(5):188-191.
[4]任明勇.改善大功率超声清洗声场均匀性的一种方法[J].压电与声光,2019(8):347-350.
[5]梁光慧.低频超声清洗中声压的时域特征及发生器对其的影响[J].清洗世界,2019,22(5):1-6.
[6]张常.超声波清洗效率探讨[J].中国科技信息,2019(24):114.