影響清洗效果的六大因素詳解

水性清洗劑的清洗原理看似簡(jiǎn)單，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的技術(shù)細(xì)節(jié)卻很復(fù)雜。對(duì)最終清洗效果產(chǎn)生影響的因素非常多，而且并不存在某一種清洗劑和參數(shù)，能夠滿足制造階段或無損檢測(cè)階段所有的應(yīng)用需求。

您需要考慮在一定的時(shí)間要求、清洗質(zhì)量要求和現(xiàn)有的設(shè)備、人員、預(yù)算和維護(hù)成本的條件下，尋找最適合您的解決方案。

影響清洗過程成功與否的六大主要因素及其相互關(guān)系通常稱被表示為一個(gè)"清洗方程式"：

清洗方式 x 清洗劑 x 溫度 x 時(shí)間 + 沖洗 + 干燥 = 清洗

問題的關(guān)鍵就是如何平衡這些因素而獲得所需的結(jié)果！

1. 清洗方式

噴淋和超聲波清洗比單純的浸泡清洗速度更快。

我們將工件在清洗劑溶液中的運(yùn)動(dòng)(或清洗劑相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng))方式統(tǒng)稱為擾動(dòng)。有許多清洗方法可以實(shí)現(xiàn)此擾動(dòng)，具體取決于設(shè)備配置、工件的形狀和排布、以及需要清洗的污垢類型。

清洗方式是清洗方程的第一個(gè)參數(shù)，因?yàn)樗婕巴瓿汕逑垂ば蛩璧脑O(shè)備配置以及投資。同時(shí)，選擇某一種清洗方法也將對(duì)時(shí)間、化學(xué)品和溫度等參數(shù)產(chǎn)生影響。

主要清洗方法包括手動(dòng)擦洗、噴淋、浸泡和超聲洗：

浸泡是最簡(jiǎn)單也是最常用的清洗手段。將待清洗的工件靜置在清洗液槽中，并停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間來去除污垢的方式。

雖然這種方法所需的勞動(dòng)力最少，但通常也意味著更長(zhǎng)的時(shí)間消耗。
 

手動(dòng)擦洗使用蘸了清洗劑溶液的抹布或刷子手動(dòng)擦洗工件，這也是一種簡(jiǎn)易的清洗方法。

清洗劑可令污垢與工件表面疏離，從而便于手動(dòng)地將污垢擦除。

這種方法是最容易實(shí)現(xiàn)的，但需要的人力成本高，且效率低。
 

噴淋通常用于產(chǎn)量較高，對(duì)工藝時(shí)間有要求的生產(chǎn)線。工件被放置在清洗槽內(nèi)，通過噴嘴陣列噴洗工件。

清洗劑的作用與噴淋的物理作用相結(jié)合，可有效地去除表面污垢。

這種方法可以是最快的清洗方法，但需要配備合適的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
 

超聲波清洗使用超聲波在清洗劑中產(chǎn)生微小的氣泡，通過工件的表面上微小氣泡產(chǎn)生的沖力，從而分解并清除污垢。

超聲波清洗設(shè)備的成本通常比較高，但對(duì)于精密零工件上可帶來更好的效果。

增加擾動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

將清洗劑轉(zhuǎn)移到污垢較多的地方
將污垢分解
將污垢移除
提高清洗效率，減少清洗時(shí)間

增加擾動(dòng)的缺點(diǎn)

受設(shè)備類型的限制
可能會(huì)損壞精密工件或特殊涂層及電鍍層
設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)成本增加

2. 化學(xué)品

清洗劑的類型將影響去除污垢的能力。

清洗方案可以非常簡(jiǎn)單(比如肥皂+水)，也可以非常復(fù)雜(如符合航空航天規(guī)范的清洗劑)。

使用何種成分和配方的清洗劑，在很大程度上取決于工件表面狀況、材質(zhì)、污垢類型、清洗方法以及工件的下一道工序。

從廣義上講，清洗劑的成分主要包括基礎(chǔ)溶劑、表面活性劑、助劑和添加劑:
 

溶劑在清洗劑中占了大多數(shù) (水性清洗劑的溶劑是水)。
 

表面活性劑用于確保被清洗的部分能夠被完全浸潤(rùn)，并將污垢帶入到溶液中，或使油污乳化使其能夠從表面沖走。
 

助劑是一種以不同方式協(xié)助表面活性劑的化學(xué)品，例如分解油脂和油，保持溶液中的pH值，隔離硬水礦物質(zhì)或凝固懸浮污垢以進(jìn)行過濾和撇去。
 

添加劑是在清洗劑中發(fā)揮輔助功能的化學(xué)品，例如提供防腐蝕、限制或增強(qiáng)泡沫的形成、增加或降低粘度，甚至是使溶液能具有令人愉悅的氣味或顏色。
 

在處理固體或結(jié)塊污垢時(shí)，要求清洗劑具有較強(qiáng)的化學(xué)去污能力。

酸性清洗劑對(duì)礦物類污垢非常有效，但它可能會(huì)氧化工件的金屬表面 (即銹蝕)，甚至對(duì)金屬本體產(chǎn)生腐蝕作用。

堿性清洗劑對(duì)重脂和碳化污垢更有效的，但它有可能會(huì)侵蝕涂層和電鍍層，或腐蝕較軟的金屬。

因此了解腐蝕性化學(xué)品對(duì)被清洗工件的表面的潛在影響是非常重要的。

有些清洗劑還會(huì)在工件表面上形成膜層，特別是是在高溫清洗時(shí)。殘留的膜可能會(huì)干擾未來的加工工序，因此對(duì)整體工序的了解同樣不可或缺。

在化學(xué)品清洗結(jié)束后，需進(jìn)行二次沖洗，將工件表面殘留的化學(xué)物質(zhì)洗去，以防止不必要的損害，同樣非常重要。

不同類型的化學(xué)清洗劑

只要能夠達(dá)到所需的清洗水平，應(yīng)優(yōu)先選擇相對(duì)溫和的化學(xué)清洗劑。
 

中性清洗劑 (ph 值 7-9)

例如：Daraclean 212，Daraclean 235，Daraclean 236

優(yōu)勢(shì)

• 無需二次沖洗，無殘留

• 操作人員更安全

• 適用于精密合金

缺點(diǎn)

• 與強(qiáng)力清洗劑相比，清洗能力略低

• 更有可能產(chǎn)生泡沫，在噴淋清洗時(shí)，需添加消泡劑

堿性清洗劑 (ph 9-12)

例如：Daraclean 282，Daraclean 282GF

優(yōu)勢(shì)

• 通用型清洗劑

• 可安全的用于多種金屬和合金

• 噴淋施加時(shí)，起泡量低

缺點(diǎn)

• 對(duì)重度碳化污垢的清洗效果沒那么好

• 需要二次沖洗，以防止殘留

重堿性清洗劑 (ph 值 12-13)

例如： Daraclean 200，Daraclean 259，Daraclean 283

優(yōu)勢(shì)

• 對(duì)重油脂和碳化污垢清洗能力強(qiáng)

• 在低濃度下效果更好

缺點(diǎn)

• 會(huì)損壞轉(zhuǎn)化涂層和軟金屬

• 必須二次沖洗，以防止腐蝕和殘留

溶劑清洗劑

例如：SKC-S

優(yōu)勢(shì)

• 出色的清洗劑，適用于機(jī)油和潤(rùn)滑油

• 殘留小

• 快速且易于使用

缺點(diǎn)

• 可能對(duì)環(huán)境有害

• 對(duì)礦物質(zhì)污垢無效

• 不可回收及重復(fù)使用

3. 溫度

較高的溫度可提高清洗效率。

一般來說，在高溫下的清洗效果比低溫下要好。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，清洗過程中的幾乎每一步都會(huì)發(fā)生得更快、更容易。

從化學(xué)角度來看時(shí)，溶液和污垢之間的所有反應(yīng)都會(huì)以更快的速度發(fā)生?；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程表明，清洗速率隨溫度呈指數(shù)級(jí)上升，這意味著如果提高溫度，清洗時(shí)間可以顯著降低。

溫度也會(huì)影響污垢的特性。隨著溫度的升高，污垢的粘度會(huì)降低，使其更容易被腐蝕性清洗劑滲透，并更容易通過擾動(dòng)作用從工件表面去除。隨著溫度的升高，油的乳化也變得更容易，懸浮液滴也會(huì)變小。

另一方面，溫度升高卻可能對(duì)工件表面有害。較高的溫度意味著清洗劑中更具腐蝕性，從而加速腐蝕。

此外，高溫還會(huì)增加清洗劑的揮發(fā)，使消耗量增加。當(dāng)溫度超過 125°F/50°C 時(shí)，清洗劑在槽中的蒸發(fā)速率可能會(huì)很大。

在設(shè)計(jì)使用高溫清洗工藝時(shí)，請(qǐng)務(wù)必牢記以下事項(xiàng)。

較高清洗溫度的優(yōu)點(diǎn)

• 更好的清洗效果，清洗更快，更容易

• 提高液槽溫度可減少起泡

較高清洗溫度的缺點(diǎn)

• 較高的設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本

• 增加化學(xué)損害的風(fēng)險(xiǎn)

• 工件從高溫液槽中取出時(shí)，會(huì)加速蒸發(fā)，使殘留增大

4. 時(shí)間

通過調(diào)整清洗公式中的其他因素，可以最大限度地減少清洗工件所需的時(shí)間。

清洗效果在很大程度上取決于清洗的時(shí)間。更長(zhǎng)的清洗時(shí)間通常帶來更好的清洗效果：工件被擦洗或噴灑的時(shí)間越長(zhǎng)，或浸泡更長(zhǎng)的時(shí)間，則清洗劑的化學(xué)品發(fā)揮作用的時(shí)間也越長(zhǎng)，那么更多的污垢可以被清除。

在理想狀態(tài)下，清洗過程可通過延長(zhǎng)時(shí)間，來確保工件已經(jīng)洗干凈了。然而實(shí)際上，可用于清洗的時(shí)間往往是有限的。

時(shí)間限制有多種因素造成。最明顯的限制來自制造過程。生產(chǎn)中的每一步的時(shí)間都會(huì)占用整條生產(chǎn)線，對(duì)產(chǎn)能產(chǎn)生影響，清洗也不例外。

由于在生產(chǎn)中花費(fèi)的時(shí)間直接轉(zhuǎn)化為間接費(fèi)用和人工成本，大多數(shù)公司都努力減少工件或成品的整體生產(chǎn)時(shí)間。因此，我們總是希望盡量壓縮花費(fèi)在清洗工件上的時(shí)間。

另一個(gè)重要的限制可能來自清洗過程本身。為了去除頑固或干燥的污垢，清洗劑通常會(huì)具有一定的腐蝕性，特別是在高溫下。較長(zhǎng)的接觸時(shí)間會(huì)導(dǎo)致工件腐蝕。

在使用強(qiáng)力清洗劑時(shí)，必須在有效的污垢清除和潛在的表面危害之間取得平衡。

對(duì)于既定的清洗工藝和清洗劑，在污垢重新沉積在工件表面之前，就是可實(shí)現(xiàn)的最大清洗度。影響這一限制的因素包括清洗劑中已經(jīng)懸浮的污垢數(shù)量、清洗方法 (噴淋浸泡等) 以及清洗劑的化學(xué)性質(zhì)。在處理此類問題時(shí)，需要考慮整個(gè)清洗方程。

延長(zhǎng)清洗時(shí)間的優(yōu)缺點(diǎn)

• 化學(xué)品有更長(zhǎng)的時(shí)間可以分解污垢，以便進(jìn)行更有效的清洗

• 接觸時(shí)間較長(zhǎng)，增加表面損壞的風(fēng)險(xiǎn)

減少清洗時(shí)間的優(yōu)缺點(diǎn)

• 產(chǎn)能提高

• 分解污垢的化學(xué)作用時(shí)間短了

5. 二次沖洗

充分的二次沖洗，不僅可以去掉污垢，還可以清除清洗劑的化學(xué)殘留。

當(dāng)使用水性清洗劑和水溶性清洗劑時(shí)，適當(dāng)?shù)臎_洗對(duì)工件的最終清潔度至關(guān)重要。原因有幾個(gè)：

首先，沖洗是將污垢從工件表面物理去除的最佳方法，特別是在沒有其他擾動(dòng)的浸泡應(yīng)用中。在噴淋或擦拭應(yīng)用中，沖洗也很重要，對(duì)于干燥后的殘留物可能腐蝕工件表面的化學(xué)品時(shí)，二次沖洗不可省略。

其次，在制造工藝中段清洗時(shí)，二次沖洗可為下一道工序做好表面準(zhǔn)備。如果清洗劑沒有充分沖洗干凈，它可能會(huì)危害下道的涂層、粘合、電鍍或其他工藝。

沖洗的優(yōu)點(diǎn)

• 去除清洗殘留物

• 為下一個(gè)制造步驟做好準(zhǔn)備

• 可在沖洗水中添加防銹劑，以保護(hù)工件

沖洗的缺點(diǎn)

• 沖洗水必須是干凈的水

• 可能需要進(jìn)行一次以上的沖洗

• 自來水會(huì)留下水漬

6. 干燥

干燥不應(yīng)忽視，因?yàn)闅埩舻乃赡軙?huì)產(chǎn)生銹蝕或干擾清洗后的工序。

干燥工件表面與其他步驟一樣，對(duì)良好的清洗過程至關(guān)重要，特別是當(dāng)制造過程的下一步是無損檢測(cè)時(shí)。

對(duì)于液體滲透檢測(cè)而言，表面剩余的水會(huì)干擾滲透劑進(jìn)入缺陷的能力。一個(gè)濕漉漉的表面會(huì)對(duì)滲透檢查的靈敏度產(chǎn)生負(fù)面影響，因此一定要干燥。

表面殘留的水還可能會(huì)污染下一步驟的化學(xué)品，特別是滲透劑或油磁懸液 (如 Carrier II)。此外，長(zhǎng)期存在水滴還會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

干燥的優(yōu)點(diǎn)

• 防止工件腐蝕生銹

• 消除對(duì)滲透檢測(cè)的干擾

• 多種干燥選項(xiàng):

• 吹水

• 烘干(液體滲透檢查前需要)

干燥的缺點(diǎn)

• 較高的設(shè)備費(fèi)用

• 更高的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本

• 長(zhǎng)時(shí)間在烘干箱中加熱，可能對(duì)涂層或精密工件表面造成損害