简单高效模具的超声波浸洗屏蔽器

简单、高效--模具的超声波浸洗

简单、高效--模具的超声波浸洗 2011年12月03日 来源： 超声波浸洗在去除油污和残留物时不会对模具造成损伤，也无需操作人员特别注意，可以说是最“完美”的模具清洗系统。通过选择合理的超声波清洗系统不仅能够提高清洗能力，也会使清洗工作更为简单。如果存在这样一种“完美”的模具清洁系统——能够显著降低劳动时间并有效减少模具损坏的同时还具有维持清洁效果的功效，那么它应该达到以下10个标准：● 维修技术人员喜欢使用这一系统；● 不磨损各种模具表面，包括钢、镀层、涂层和抛光表面；● 无需维修技术人员手动控制或密切关注工艺操作；● 确保操作人员、设备和周围环境的安全性；● 用户友好且环境友好；● 清洁系统本身应该易清洁和保养；● 无噪声；● 可在机器上直接清洁模具及其附属设备；● 可除掉90%以上的污垢；● 不会在模具或模板上留下任何残留物或薄膜，且保证清洁部位不被灰尘或磨砂再次污染。超声波浸洗不含研磨剂且具有用户友好性，不仅可有效缩短清洗时间，提高模具清洗的持续性，还有助于减缓模具的损坏程度，几乎能够满足上述所有要求，目前还没有哪种方法能够与之匹敌。

图1 采用超声波振动除去油污和残留物时不会对模具造成损伤，也无需操作人员特别注意。图中所示为采用超声波振动前后的效果对比图（图片来源：Blue Wave Ultrasonics）

工作原理超声波清洁是通过使用高频声波来除去浸泡在热水中（通常为160℉～180℉，即82.2℃～93.3℃）的模具和模板上的残留物及污垢。超声波发生器能将标准的工频电流（50 Hz或60Hz）转换成高频电能（20kHz或更高）。将超声波发生器与安装在清洗槽底部或侧面的小型变频器相连，这样当有电流通过时，变频器便能够以超声波的频率进行振动（20kHz或更高）。就像说话时隔膜会振动一样，这种振动同时会引起清洗槽的底部和侧面振动，从而在清洗槽内形成无数微小的气泡（即气穴现象），气泡破裂的同时会松动并除去模具上的残留物和污垢。从这些微泡中释放出的能量产生的作用力为10000F （压力为7500 psi，1psi=6.89KPa），这一作用力足以在不破坏模具边缘或抛光表面的情况下除去污物。超声波的清洁能力取决于几个关键因素：● 清洗剂。选用何种清洁剂取决于工艺过程和所使用的树脂种类，因为不同的工艺操作和树脂种类会产生不同的残留物。强碱性溶液（如NaOH溶液）能够在不损伤镀层和涂层的同时除去模具和模板上绝大多数的顽固污渍、铁锈和油脂。但是这种溶液具有腐蚀性，存在健康隐患，因而使用后的废液在排放前应当进行中和处理，具体要求视当地法规而定。弱碱性溶液也能很好地除去多数残留物，且没有腐蚀性。弱酸性溶液（如含有低浓度柠檬酸的溶液）易于去除铁锈和进行脱氧，不过一般弱碱性溶液对顽固性污渍的去除效果不佳。对某些模具钢进行清洗时应当慎用，因为这种溶液会与钢中的铁成分发生反应，使之变成灰白色。通常这不会引起技术上的问题，但是对于模具制造商来说并不希望看到模具变成这样。还有几种环保的清洗剂能够除去大多数常见的树脂残留下来的污物，经处理后若还有一些部位仍然污染严重的，也只需稍微进行人工擦洗即可。这些环保型清洗剂因其易处理、干净且安全而备受公司的欢迎。

图2 超声波清洗槽需要配备一块不锈钢后挡板（照片来源：Blue Wave Ultrasonics）

● 超声波的功率和频率。清洗重型模板和模具时应当使用重型设备，而不是超声波珠宝清洗设备。超声波的功率（瓦特数）根据清洗槽的尺寸和装载量而定。对于盛装量为70gal（1gal=3.785L），尺寸大约为30in.×30in.×30in.（1in.=2.54cm）的清洗槽，应该设定超声波的功率为3000W，频率为30kHz。频率的等级越高，清洗时可使用的功率就越低。在清洗时，系统所使用的频率通常为40kHz或30kHz，偶尔也有25kHz或20kHz。一般认为，30kHz是平衡噪声和清洁效果最佳的折衷频率，频率再低则会发出极大的噪声，令人难以忍受。● 变频器的类型和结构。变频器是超声波清洗系统的核心，包括磁致伸缩式和压电式两种类型。磁致伸缩式变频器更坚固耐用，并能产生最强烈的气穴现象。好的变频器是与清洗槽之间不存在间隙，且采用银-铜焊接其上的，而不是使用螺栓禁锢或是环氧树脂粘接，因为时间久了很容易发生松动。变频器在清洗槽中放置的位置与所要清洗的模板的大小和结构有关。● 清洗槽的设计和结构。所购买的清洗槽应当能够完全浸没模具商们目前所拥有的最大型的模板。购买较小的清洗槽虽然节省了花销，但在清洗时却要经常翻动模板以确保其完全浸泡。所购买的清洗槽应该至少是厚度为12 Gauge（2.64mm）的不锈钢，并且在清洗槽的底部还应交叉焊接几根支撑杆，以防止槽内模板和模具篮与清洗槽的底部相接触。还应为清洗槽购置或配置一个铰接盖，用以减缓其中装载的热水（180℉，即82.2℃）的挥发。同时还应安装一个高约4ft（1ft=30.48cm）的不锈钢后挡板，以保持墙壁的清洁并使溅出物重新流回清洗槽内。在制造和购置模具篮时，要确保模具篮的把手足够高，能够伸出热清洗液的液面以上，最好还能配置一个眼型钩，以便于清洗完毕后可将模具篮直接提走。经设计的模具篮应能够并排放置于清洗槽内，并确保模具篮的开孔应＞0.25in.，这样才不会阻碍产生气穴现象。

表 超声波清洗的优势与局限性

采购注意事项在实际的操作过程中，模板会猛烈撞击清洗槽的侧壁，载满模具的模具篮的沉降速度也比预想的要快，致使原先露在外面的把手也不知所终。由于可能会突然要清洗模具，因此清洗槽必须一天24h不停运转，而且使用之前也只是草草地取走飘浮在清洗槽表面的污物。另外，超声波高热和不停的振动还会导致系统的部件松散、磨穿和破损。所有这些原因最终都会影响清洗效果，选择合适的超声波系统非常关键。高负荷、防弹、结实和坚固是采购超声波清洗系统首要考虑的因素，这样才能保证清洗系统能够运转可靠。除非绝对必要，不要购买那些附属装置，如自动装载设备、搬运设备、干燥机和别致的柜橱等。在进行采购时，可以按下面的注意事项进行操作：● 变频器确定系统的使用寿命；● 由于气穴现象可极大地削减变频器的使用寿命，因此应当确保清洗槽在被气穴磨穿之前能够使用20年以上；● 清洗槽应当安装过滤泵，且装卸要方便；● 泵的入口应安装滤网，防止杂物（如小暗榫或密封件等）损伤泵的叶轮；● 清洗槽的排污阀装卸方便；● 在控制台上不应有凸出的把手、旋钮、开关和按钮等；● 清洗槽的加热器装卸方便。试验想要确定超声波是否选用正确，可以将受污染的模具样件送至超声设备供应商处做试验。这也同时帮助供应商了解了该模具所产生的特有污渍，从而为其寻找合适的超声设备和有效的清洗剂。由于超声清洁的清洁速度比人工清洁快得多，一旦系统安装完毕，随即就能看到效果：显著缩短了劳动工时，且不会刮掉模具的转角和模具的镀层或涂层。(end)

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