本文中國鑄造網小編超對聲波清洗在電鍍金剛石鉆頭預處理中的應用做簡單的分析介紹。

        低溫電鍍金剛石鉆頭技術已被越來越多地應用在鉆頭制造中。金剛石鉆頭的性能很大程度上取決于聯(lián)接金剛石和剛體的胎體鉆進過程中鉆頭受到扭、壓、彎等多種作用，工作狀態(tài)極其復雜。在電鍍金剛石鉆頭工藝中，胎體與剛體的連接強度很大程度上決定于預處理工藝中剛體表面清洗的潔凈程度，高清潔度的剛體表面可保證剛體與胎體間有良好的聯(lián)接力。如連接強度達不到要求，會使胎體從剛體上脫離，導致整個鉆頭報廢。生產中往往要經過若干道預處理清洗工序，但效果仍不盡如意，成為影響鉆頭質量的瓶頸。

　　超聲波清洗：超聲波清洗作為一種物理清洗，對于像金屬這樣質地硬、聲阻抗大(即聲反射強)的材料清洗效果較好。在電鍍金剛石鉆頭的預處理工藝中使用超聲波清洗技術可收到很好的效果。電鍍金剛石鉆頭預處理中的主要對象是：剛體表面的毛刺、型砂、油污以及氧化皮和銹蝕產物。超聲波屬于精清洗，主要處理對象是油污和氧化皮。

　　超聲波的空化作用：超聲波在介質中以疏密波的形式傳播。當一定頻率的超聲波通過液體時，超聲波稀疏階段和稠密階段產生的壓強大于水的結構強度，在水中產生了“空化核”，表現為小氣泡。小氣泡與超聲波發(fā)生共振，在超聲波的稀疏階段，小氣泡膨脹變大;在稠密階段，小氣泡被壓縮，直至崩潰。小氣泡被突然壓縮時，周圍液體以極大速度來填充空穴，附近的液體或固體都受到巨大壓力，即空化作用。空化作用及其附帶作用是超聲波清洗的主要作用機理，其中附帶作用包括振蕩產生的二階現象等。

　　超聲波除氧化皮：鉆頭剛體常采用45號碳素鋼管。碳素鋼加工時會形成結構復雜的氧化皮，從外至內有Fe3O4和FeO三層。占氧化皮90% 的FeO質地疏松，保護作用較弱。Fez03有兩種形式： 一Fez03在常溫下形成，為立方結構，一般機械處理方法就可去除;a—Fez03在400~C以上形成，為菱形六面體結構，結構致密，可防止基體進一步氧化。Fe3O4由FeO和Fez03組成。超聲波的主要清除對象是a—Fe203。常用去除a—Fez03的方法是酸性浸蝕，但無法達到很好的效果。下面討論超聲波和酸陛浸蝕的聯(lián)合作用。

　　超聲波去除氧化皮是在物理和化學聯(lián)合作用下的結果。物理作用主要有：

　　(1)沖擊震蕩作用：小氣泡在巨大的壓力下膨脹壓縮，必然會沖擊剛體表面的油污。在聲場中，媒質受聲波作用所產生的最大沖擊震蕩加速度Amax為：

　　(2)疲勞作用：超聲波在很短的時間里就會對剛體表面進行一次沖擊。常見的金屬疲勞強度是其設計強度的10% ～20% ，氧化皮在超聲波反復地沖擊下，會出現疲勞破裂。

　　(3)環(huán)流作用：空化氣泡本身在振蕩過程中將伴隨著一系列二階現象發(fā)生(如輻射扭力)。輻射扭力在均勻液體中作用于液體本身，導致液體本身的環(huán)流(稱之為聲流)。它可使振動氣泡表面處在很高的速度梯度和粘滯應力下，這種應力在兆帕數量級，足以破壞剛體氧化皮導致其脫落。

　　超聲波清洗氧化皮是與酸性條件聯(lián)合作用的。超聲波強大的沖擊振蕩作用使剛體表面的氧化皮變得疏松、脫落，使浸蝕液能及時滲透到氧化皮內層進行反應。浸蝕液沖破了Fez03的阻擋，就會迅速滲過并不致密的FeO層與基體接觸，產生的氫氣會從氧化膜內部逸出，對氧化皮有機械頂裂和剝落作用。另外超聲波還起著高速攪拌浸蝕液的作用，使處于剛體表面上已失效的浸蝕液離開剛體表面，而使有效浸蝕液及時補充到剛體表面與氧化皮反應。

　　2.3 超聲波除油機理

　　超聲波除油機理包括化學機理和物理機理。化學機理是采用水溶性的金屬清洗劑，主要靠表面活性劑的作用，降低表面張力，對各種污垢產生滲透、乳化、增溶、分散、卷離、溶解等作用。物理機理是利用超聲波能夠強化表面活性劑的化學作用。

　　(1)乳化作用：空化作用中產生的沖擊振蕩力促使油污以極小的粒子分散滲透到清洗液分子間，形成乳狀液，加速了油污的乳化作用。

　　(2)分散作用：空化作用中產生的高溫效應(液體摩擦金屬表面和空化氣泡收縮產生的熱量)和振蕩作用把油污以極小微粒分散到清洗液中形成懸浮體，有助于油污微細地擴散于清洗劑中，加速了清除過程，防止脫離零件表面的污物重新附著在零件上。超聲波的空化作用及其產生的機械、熱學效應，使得無論在液體之問、固體之間還是在固液界面、氣液界面都形成了新的物質特性，在不同程度上增大了表面活性劑的化學作用。

　　3 超聲波清洗工藝

　　超聲波清洗設備主要由超聲波發(fā)生器、換能器和超聲波清洗槽組成。超聲波發(fā)生器作為換能器的功率源，為整個系統(tǒng)提供電磁振蕩能量;換能器將發(fā)生器產生的電能(電磁振蕩)轉化為機械能(超聲波振動);清洗槽用于盛放清洗液和懸掛工件。超聲波清洗的基本方式是槽內清洗，即工件浸入盛有清洗劑的清洗槽內，超聲波發(fā)生器通過換能器產生的超聲振動由清洗槽底部或清洗槽側壁(或底部和側壁兼有)輻射至清洗液內，進行超聲波清洗。中國鑄造網小編推薦大家登錄中國鑄造網技術文獻頻道查看更多鑄造知識。