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精密洗净设备的基本要求
①足清的工艺求,保证工件达到规定的清洁度要求;②求,比较高的清洗效率;③必须满足无故障连续使用的要求,具有比较高的质量可靠性;
④对操作者使用比较安全,工作场所容许的气体浓度符合规定要求;对易燃、易爆类溶剂应有温度、浓度等控制,极限情况有报警或紧急停车装置;
⑤ 污染物的排放符合环境保护法规的要求;
⑥操作简单方便,使用成本比较低,经济合理、性能价格比好;
⑦造型美观,色彩协调。
6.2 精密洗净设备的分类
6.2.1按生产规模分类
(1)批次式清洗设备
生产的批量比较少,工件一般装筐清洗,工件在各清洗工位上停留一定的时间,分步完成清洗作业。不同的工件,可以选择不同的清洗停留时间。工件的输送可以用手工,也可以用机械。适用于品种规格多,工件经常要变动的,生产批量不很大的小规模和中等规模生产。一般设备占地面积不很大,投资相对低一些。
(2)在线式清洗设备
也叫通过式清洗设备,工件连续地通过清洗设备,完成清洗、漂洗、干燥全部作业。工件传输的方式,常用悬挂输送链、单排或双排磙子链输送、水平网带式输送、气动或液压输送以及机械手输送等。生产的节奏快、效率高,适用于大批量生产。一般投资比较大,设备占地面积比较多。
6.2.2按使用的清洗工艺分类
(1)有机溶剂清洗工艺设备
对于不易燃溶剂常用汽相清洗设备,除了氟里昂-113、三氯乙烷以外,新的替代溶剂有HCFC-141bHCFC-123HCFC-225 HFC-4310、HFE-7100、nPB等以及氯化溶剂二氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。其清洗设备的主要结构特点是具有蒸气槽和冷凝回收装置。在清洗槽的上方有冷凝盘管,使溶剂蒸气经冷凝转变成液体而回收下来。因为在溶剂蒸气被冷凝的同时,空气中的水蒸气也被冷凝成水,故设备结构上除了有回液槽以外,还应有水分离装置,使溶剂和水分离开来。冷凝盘管可用制冷机组直接冷却,也可用冷冻水间接冷却。对于使用三氯乙烯和四氯乙烯的因沸点比较高,也可以用自来水冷却。另外,替代溶剂的价格比较高,为了减少溶剂的损耗,还要在结构上采取措施,如采用双层冷凝盘管、双制冷温度、加高自由区等。对于使用氯化溶剂的,因毒性问题工作场所容许的浓度比较低,在设备的结构上要考虑密封设计和通风装置。不同溶剂的材料相容性是不同的,设备上密封材料,尤其是泵密封是必须考虑的,否则会造成泄漏。汽相清洗设备在浸洗槽中可加超声波装置,成为超声汽相清洗设备。汽相清洗工艺中,清洗和干燥几乎是同时完成的,不需要另外的干燥装置。
对于使用烃类清洗剂的清洗设备,其清洗设备的结构特点是:先在烃类溶剂槽中浸洗,也可以加超声波装置;清洗后用烃类漂洗,或用醇类漂洗;最后用热风干燥。烃类溶剂也可以采用减压清洗设备。对于使用高沸点的烃类溶剂,因不容易干燥,故按半水溶剂清洗工艺考虑。烃类溶剂属于易燃性溶剂,防燃、防爆、安全是此类设备考虑的重点。
(2)半水溶剂清洗工业设备
此类清洗工艺要使用两种清洗介质,即溶剂清洗后要用水漂洗,最后要进行干燥。其结构特点是:除了溶剂清洗槽外,还要有水漂洗槽,并且漂洗不是一次,要进行多次。漂洗后还要有干燥装置。半水溶剂一般闪点比较高,还常在其中添加 5%~20%的水,相对来说比较安全。但仍属于可燃性溶剂,同样要考虑安全问题。
(3)水清洗工艺设备
此类清洗设备使用水基清洗剂,不存在燃烧、爆炸、毒性之类的安全问题,其结构特点是:有清洗槽、漂洗槽,还有工件干燥装置。超声波在水基清洗剂中使用效果非常好,所以广泛使用。压力喷洗也用得很普遍。水清洗设备的占地面积比较大,耗能也比较多,还应考虑纯水的处理设备和清洗废水的处理装置。
6.2.3按清洗方式分类
(1)浸洗方式
包括冷浸洗、热浸洗,即将工件浸泡在清洗介质中,依靠清洗介质的物理、化学作用来清除污物。在浸洗时,附加刷洗、擦洗。抹洗等机械力,或增加转动、摇动、抖动、搅动,可明显提高清洗效果和效率。
(2)喷洗、喷流方式
指清洗介质在一定的压力下喷洗工件,既靠清洗介质的物理化学能又附加液体的冲刷动能,来清除工件表面的污染物。水基清洗可以用比较高的压力,大型工件比较适合压力喷洗,大批量流水线也比较适合压力喷洗。但容易挥发的、闪点比较低的有机溶剂不适合压力喷洗,但可以在液下喷流清洗。喷洗指的是在空间进行喷淋,喷流指的是在液下进行的喷淋。对于细小而轻薄的工件,不适合压力喷洗;起泡性很大的清洗剂,也不适合压力喷洗。
(3)超声波清洗方式
利用超声波在清洗介质中传播产生的空化效应或加速度力,使粘附在工件表面上的污染物被剥离下来。超声波清洗的效果十分明显,低频超声(20~50kHz)主要靠空化效应,有利于较大粒子的剥离,在精密洗净中广泛使用,尤其是水基清洗和半水基清洗。高频超声(~兆赫)主要靠加速度力,有利于微小粒子的剥
(4)汽相清洗方式 离,在硅片和薄膜晶体管液晶显示器玻璃基板的清洗中日益得到应用。
利用有机溶剂的蒸气来清洗,热的溶剂蒸气在冷的工件表面产生凝露,溶解工件表面的油脂和污染物,并在下滴时把污染物带走。汽相清洗常和浸洗、超声波清洗、喷洗结合起来,把汽相漂洗和干燥安排在最后工序。因为汽相环境比较洁净,不会二次污染,且漂洗和干燥几乎同时完成,不需要另外的干燥装置,在精密洗净中广泛应用。
(5)组合清洗方式
把浸洗、喷洗、超声波清洗、汽相清洗,刷洗、擦洗、抖动清洗、转动清洗等都组合起来清洗,在精密洗净中广泛使用。
(6)电解清洗方式
利用电能使金属表面产生电化学反应,水被分解成氢气和氧气,阳极产生氧气,阴极产生氢气,气体从表面逸出时使油脂性污染物被剥离。如工件为阴极时,称为阴极脱脂,阴极产生的氢气为阳极产生氧气的2倍,对污染物的剥离效果比较好。但是,工件表面易产生斑点和引起氢脆。如工件为阳极时,称为阳极脱脂,产生的气体和对污染物的剥离效果不如阴极,但在铁的表面会形成氧化膜。因此,应根据工件的材质,选用阴极脱脂、阳极脱脂或两者兼而用之。
(7)干法清洗方式
工件不在液体中清洗,而是用激光、等离子体、紫外线、臭氧、高压惰性气体等清除工件表面的污染物,在精密洗净中日益得到推广应用,并和湿法清洗有机地结合起来。