面向再制造的超聲清洗研究及應用.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)濟提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，已成為當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)、再制造毛坯件無損檢測及壽命預估技術(shù)、零部件缺陷修復技術(shù)是制約再制造行業(yè)發(fā)展的三個主要因素。由于清洗速度快、清洗質(zhì)量好、成本低及易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，超聲清洗在再制造產(chǎn)業(yè)中得到了越來越廣泛的應用。聲場分析是超聲清洗科學研究和工程應用中非常重要的內(nèi)容，掌握超聲場的特性對設(shè)計高效超聲清洗設(shè)備具有重要的理論指導意義。

2、>　　 超聲清洗是物理作用與化學作用相結(jié)合的一種清洗方式。物理機制歸結(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本身的機械效應?；瘜W作用表現(xiàn)為清洗液中的化學物質(zhì)對污物產(chǎn)生滲透、溶解。通過對空化氣泡運動方程的數(shù)值模擬演算及多物理場耦合計算，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、氣泡直徑對空化氣泡的運動影響較大。在實際應用中可根據(jù)具體工作情況選擇合適的清洗工藝參數(shù)。另外，振動作為一種機械運動，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，對不同頻率下的清洗效果進行模擬，確定了適用于再制造發(fā)動機零部件的清洗機振子頻率，通過特征頻率分析初步確定了振子的排布，基于三維聲壓級分析確定了三角形非對稱分布的振子排布設(shè)計方

4、案，通過減少駐波和增加振子工作平面，進一步提高了聲場分布的均勻性。建立了液面高度變化模型，計算結(jié)果表明液面高度變化對聲場分布有顯著影響，在超聲清洗設(shè)備、工作液和工作溫度確定的情況下，可以通過改變液面的方式來改變聲場分布，從而達到更好的清洗效果。
　　 超聲清洗過程中不同工作平面上的聲場分布，沿軸線方向的聲場分布以及液面高度變化對聲場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，通過染色法