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溶解超声波清理工艺研究

采用溶解超声波的清理工艺清理型芯,试验研究不同NaOH溶液浓度、超声波功率和型芯受热温度对溶解超声波清理效率的影响。型芯受热温度为300℃时,不同的NaOH溶液浓度和超声波功率对溶解超声波清理效率的影响曲线图。


型芯的落砂率随着NaOH溶液浓度的增大而增加,其影响机理与溶解振动时相同;型芯的落砂率随着超声波功率的增大而增大,与溶解振动清理工艺的不同之处是:当清理液为水时,超声波功率的增大会小幅增加型芯的清理效率,这表明清水溶解和超声波清理工艺仍然具有一定的清理效果。在超声清理过程中,随着超声波作用时间和功率的增加,清理液的温度有小幅提高(35℃左右)。
在溶解超声波清理工艺中,超声波清理的主要作用机理是超声波在液体中的“空化效应”。超声“空化效应”是超声波在清理液中传播时,液体中的空化核(微气泡)在超声波的正负声压周期作用下发生超声振动,当声压(能量)达到一定值后,微气泡迅速膨胀然后突然闭合,在微气泡闭合的瞬间会产生冲击波,使液体产生局部高压和局部高温及整体升温,这种现象被称为超声的瞬时“空化效应”‘。高压的冲击作用会破坏型芯的粘结桥,从而达到清理型芯之目的;此外局部高温还可以加快si0.,和NaOH的化学反应速率,可快速清理型芯:超声波功率增大时,声强增加、空化强度增大,从而有利于型芯的清理。
除了超声空化作用对型芯清洗的主要作用外,超声振动本身也起着一定的清理作用。超声振动在清洗液中引起介质较大的振动速度和加速度,使铸件和型芯受到频繁而激烈的冲击作用。此外超声波空化过程中也会引起其他效应,如热效应(局部高温高压甚至整体升温)和活化效应(溶液中产生羟基自由基)等,其中活化效应为清水超声波清理型芯提供了化学反应热力学条件,这也验证了上文所述的清水溶解和超声波清理工艺仍然具有一定清理效果。