面向再制造的超聲清洗研究及應(yīng)用.pdf

1、再制造作為裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，已成為當(dāng)今世界最具前景的技術(shù)領(lǐng)域之一。再制造零部件的清洗技術(shù)、再制造毛坯件無(wú)損檢測(cè)及壽命預(yù)估技術(shù)、零部件缺陷修復(fù)技術(shù)是制約再制造行業(yè)發(fā)展的三個(gè)主要因素。由于清洗速度快、清洗質(zhì)量好、成本低及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，超聲清洗在再制造產(chǎn)業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。聲場(chǎng)分析是超聲清洗科學(xué)研究和工程應(yīng)用中非常重要的內(nèi)容，掌握超聲場(chǎng)的特性對(duì)設(shè)計(jì)高效超聲清洗設(shè)備具有重要的理論指導(dǎo)意義。

2、>　　 超聲清洗是物理作用與化學(xué)作用相結(jié)合的一種清洗方式。物理機(jī)制歸結(jié)為超聲空化及隨空化產(chǎn)生的沖擊波、微聲流、微射流及清洗液振動(dòng)本身的機(jī)械效應(yīng)?；瘜W(xué)作用表現(xiàn)為清洗液中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)污物產(chǎn)生滲透、溶解。通過(guò)對(duì)空化氣泡運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值模擬演算及多物理場(chǎng)耦合計(jì)算，從理論上得到了提高空化效果所需的較佳工藝條件，即在較低超聲頻率、較強(qiáng)超聲功率、較低粘度、較低環(huán)境壓力、氣泡直徑為共振尺寸的工藝參數(shù)條件下，空化效果明顯，清洗效果較好。數(shù)值模擬結(jié)果證明:

3、超聲波功率、氣泡內(nèi)壓、氣泡直徑對(duì)空化氣泡的運(yùn)動(dòng)影響較大。在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體工作情況選擇合適的清洗工藝參數(shù)。另外，振動(dòng)作為一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，在超聲清洗中也發(fā)揮著非常重要的作用。
　　 在COMSOLMultiphysics軟件中建立了超聲清洗的二維和三維模型，對(duì)不同頻率下的清洗效果進(jìn)行模擬，確定了適用于再制造發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的清洗機(jī)振子頻率，通過(guò)特征頻率分析初步確定了振子的排布，基于三維聲壓級(jí)分析確定了三角形非對(duì)稱分布的振子排布設(shè)計(jì)方

4、案，通過(guò)減少駐波和增加振子工作平面，進(jìn)一步提高了聲場(chǎng)分布的均勻性。建立了液面高度變化模型，計(jì)算結(jié)果表明液面高度變化對(duì)聲場(chǎng)分布有顯著影響，在超聲清洗設(shè)備、工作液和工作溫度確定的情況下，可以通過(guò)改變液面的方式來(lái)改變聲場(chǎng)分布，從而達(dá)到更好的清洗效果。
　　 超聲清洗過(guò)程中不同工作平面上的聲場(chǎng)分布，沿軸線方向的聲場(chǎng)分布以及液面高度變化對(duì)聲場(chǎng)分布的影響都是直接制約超聲清洗效果的關(guān)鍵因素，基于Halcon和Matlab等處理軟件，通過(guò)染色法