- 超声波清洗 超声波清洗技术在工业产品设计中的应用探索
日常生活中,像眼镜、珠宝首饰等一些小物件成为了生活的必需品,它们精密而昂贵,但会因为岁月的流逝而暗淡无光。随着生活品质的提高,人们对其清洁要求也越来愈高,目前传统用水加洗洁剂的清洗方式不但过程繁琐,还对被洗物有一定损伤,且清洗不到位,因此人们希望运用新的清洗技术来满足人们的生活要求。
1987年,在总结前人理论的基础上,日本的柴野佳英经过研究、整理,发表了超声波清洗器的基本理论,俗称“柴野理论”。由于超声波清洗具有速度快、质量高、容易实现自动化,尤其对表面形状复杂的工件的清洗更具优势等特点,促进了超声波清洗技术的蓬勃发展。
一、超声清洗技术在工业产品中的应用现状
精密的工件用传统的清洗方式很容易损坏,而且当清洁程度要求很高时,传统清洗方式的不足就显而易见了,比如细小缝隙里的赃物、油垢等很难清洗,清洗过程中的搓揉等动作很容易损伤产品表面等。目前,超声波清洗技术在各行各业都有广泛的应用,像珠宝、五金等行业,能清洗的产品也很多,像光学镜头、剃须刀头、徽章、奶嘴等。
二、超声清洗技术的原理及特点
超声波清洗技术属于物理方法,利用超高声波在传递过程中的空化作用,当声压达到一定值,气泡迅速膨胀,然后爆裂,瞬间产生冲击波,使气泡周围产生1012~1013pa的压力,这种超声空化所产生的压力不仅会破坏不溶性污物,还使他们分化于溶液中,使污物被分化、乳化或剥离,以达到清洗的目的(如图1)。
其超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流,破坏污物,增加搅拌,扩散作用,加速可溶性物的溶解,强化化学清洗剂的清洗作用。因此基于超声波的清洗技术会大大降低环境污染。与传统清洗技术相比较,超声波清洗的优点如下:
①清洗速度快,清洗效果好,清洁度高,工件清洁度一致,对工件表面无损伤;
②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能清洗干净;
③节省溶剂、热能、工作场地和人工等;
④清洗精度高,可以清洗微小的污渍颗粒。
三、影响超声波清洗效果的因素
虽然超声波清洗技术有众多优点,但其清洗效果与频率、清洗位置等因素有关,概括起来主要包括以下因素(如图2):
1、频率:一般频率越低,空化效果越明显,但相对在液体中产生空化的声强或声功率也越大,噪声越大,适用于表面较平整的物体;一般频率越高,空化效果越差,但其噪音低,适用于多微孔盲孔的物体。
2、温度和静压力:一般30℃~50℃的介质温度,水清洗效果Z好。清洗液适宜时,当温度升高,对空化产生越有利。温度过高时,空化强度会降低,所以温度的选择要同时考虑对空化强度的影响。每一种清洗液都有一空化活跃的温度。清洗液的静压力大时,不容易产生空化,所以在密闭加压容器中进行超声清洗时效果较差。
3、其它因素:声强或声压、清洗液的物理化学性质和流动速度、清洗液粘稠度、被清洗物体的声学特性及在清洗槽中的深度及清洗位置等。为达到Z佳的清洗目的,在产品开发阶段,对这些因素要加以综合考虑。
四、超声波清洗技术在产品设计中的应用案例
基于超声波清洗技术的产品开发,先要综合考虑影响清洗效果的因素,然后结合产品的成本、市场、生产等条件,合理配置开产设计要素。
针对超声清洗技术应用案例——Jeken洁康公司生产的清洗机进行解读,从实践的角度来揭示超声波清洗技术在实际中的应用。
原有产品中的不足:原有产品在使用过程中,存在很多存在的问题。防水性能不佳,容易使液体渗入机构中去,在设备工作时容易发热,缺乏清洗完之后的后期处理设备,按键操作过多时,会接触不灵,设计上缺乏个性化的设计,不能在清洗的同时增加乐趣,清洗结构单一,没有结构区分。而且在拥有清洗的功能的同时,没有其他的功能,缺乏产品的设计语言,对清洗结构的把握不够jing准,耗电比较大,在工作时机体振动剧烈,噪音很大,影响生活。
解决案例:采用全新的封水技术,在振动槽上加入密封软胶,提高了密闭性同时使共振更稳定,也减少了噪音。在壳体方面采用一次成型工艺,使壳体更牢固,密封性更佳,增加了壳体的厚度使机体在使用过程中减少振动对环境的影响,还可采用组合式模块化设计以方便清洗。先进的超声波清洗工艺,一般还要采用多槽式全自动、联合清洗程序。增加数码显示及自动断电功能,设计线条简约,色彩上运用浅色,给人轻松、洁净、环保的视觉感受,在外型上简约的线条,更稳重、大气饱满,在结构上更切合超声波原理,使清洗效果更佳。此外,可以采用双频、多频和扫频工作方式以避免清洗“盲区”。
五、针对超声清洗技术应用案例得出的结论和展望
将在案例中涉及到的问题及解决方法总结如下:
1、针对超声过大的问题,在使用过程中应注意降噪及封水的问题,关键在于部件的密闭性,在产品与振动片之间应尽量减少振动所产生的噪音,以减少使用中对生活的影响;
2、了解客户需求,针对特定的用户群体经行设计,设计出符合不同群体的外观形态,为各种用户群体量身打造;
3、在设计过程中多加入情趣化设计,使其更适合家庭轻松的环境。
对超声波技术在工业产品中的应用的未来展望:
1、可以在超声波清洗机上增加数码显示及自动断电功能,防止过热引发的机体破坏,同时加入散热装置,保证长时间有效工作;
2、在清洗完毕后加入自动烘干功能,使产品烘干之后可以直接使用;
3、工作时增加音乐播放功能,使清洗过程不再是枯燥乏味的事情,内部设置不同规格的内胆槽,可以对不同的物品进行清洗;
4、外观设计更趋人性化也将是未来超声波清洗机的设计方向。
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
热门关注