先了解金刚石复合片:
金刚石复合片,简称 PDC。
它是一种超硬复合材料,通常由两层组成:
1.顶层(复合层):聚晶金刚石层
成分: 由无数微米级或纳米级的人造金刚石微小颗粒,在超高压高温下,通过金属结合剂(通常是钴)烧结而成的整体。
特性: 具有金刚石极高的硬度、耐磨性和导热性。
这使得PDC在切削和研磨方面性能极其出色。
2.底层(基体):硬质合金层
成分: 通常是碳化钨和钴的合金。
特性: 具有很高的抗冲击韧性和强度,为脆性的金刚石层提供了强有力的支撑,并使PDC能够方便地焊接在各类工具上。
金刚石复合片为什么需要超声波清洗机来清洗:
1.制作中的清洗需求:
在PDC的合成过程中,为了促进金刚石颗粒的烧结,加入了金属结合剂(主要是钴)。
烧结完成后,表层的钴会富集,形成一层“钴疤”。
这些富集的钴会:
降低热稳定性:钴和金刚石的热膨胀系数不同,在高温下(如切削时产生的热量),钴会先膨胀,导致金刚石颗粒过早脱落,工具寿命急剧缩短。
影响性能:表面的钴层会降低PDC的硬度和耐磨性。
为什么必须用超声波?
清洗无死角:PDC表面并非绝对光滑,而是存在微观的凹凸不平。
传统刷洗或浸泡无法有效清除这些缝隙中的污染物。
保护产品:金刚石层很硬但也很脆。
如果用硬物刮擦清洗,可能会造成微观损伤。
超声波清洗是纯物理的,依靠液体的“空化效应”,不会损伤PDC表面。
高效彻底: 超声波在液体中产生无数微小的真空气泡,这些气泡瞬间破裂产生强大的冲击波,能够将附着在任何角落的污染物“轰击”下来,达到手工无法比拟的清洁度。
2、使用后(如钻探后)的清洗需求:
PDC钻头或刀具在使用后,会附着上大量顽固的污染物:
岩屑和泥土: 来自被钻探或切削的地层。
油污和油脂:来自钻井液或冷却液。
金属碎屑:可能与地层中的金属矿物发生摩擦产生。
这些污染物如果不彻底清除,会:
影响下一次使用性能。
妨碍对PDC磨损情况的检查和评估。
在储存过程中可能对工具造成腐蚀。
为什么必须用超声波:
对付顽固污渍:结合专用的清洗剂(如碱性或溶剂型),超声波的“空化效应”能够轻松瓦解和剥离紧紧附着在PDC表面甚至钻头水眼等复杂结构内部的油泥和岩屑。
深入复杂结构: PDC钻头具有非常复杂的水力结构和多个刀翼,内部流道狭小,只有超声波清洗才能实现全面、彻底的清洁。
威固特VGT-909FHA超声波清洗机:
是一款为高端、精密、严苛工业清洗而设计的设备,尤其在处理像金刚石复合片这类高价值、高要求的工件时,其优势体现在从宏观结构到微观技术的每一个环节。
1.技术优势:
精准的频率与功率控制:
优势:清洗PDC需要强大的清洗力,但又不能损伤其精密的聚晶结构。
VGT-909FHA采用了高频和功率可调技术。
例如,使用较低的频率(如25-28kHz)产生较大的空化能量,用于剥离顽固钴层和污垢;同时也可以切换到较高频率(如40-68kHz或更高),产生更密集、更温和的空化泡,用于精细冲洗微观孔隙中的残留物,实现“强力模式”与“精细模式”的切换,避免对PDC造成空化腐蚀。
先进的超声波发生器技术:
优势:采用了数字式超声波发生器和“扫频”技术。
传统的固定频率发生器在液体温度、负载变化时容易失谐,导致清洗效果不稳定。
数字扫频技术能自动追踪换能器的最佳谐振点,使清洗槽内的能量分布更均匀,避免出现清洗死区,确保每一批PDC的清洗效果一致。
加热与温控系统:
优势:清洗PDC常用的酸洗或碱性清洗液,其活性与温度密切相关。
VGT-909FHA内置的高精度加热与温控系统(例如,控温精度可达±2℃)至关重要。
它能将清洗液维持在最佳反应和清洗温度(如40-60℃),既加速了化学反应和清洗剂效率,又提高了空化效应,同时避免了温度过高导致清洗液过快蒸发或对设备部件造成损害。
2.结构优势:
优质的材料与结构:
优势:清洗PDC常会使用酸性或碱性化学试剂。
因此,VGT-909FHA的内槽和外壳必须采用优质不锈钢(如304或316L) 制造,具有极强的耐腐蚀性。
其结构设计必然坚固,能够承受长时间的振动而不变形、不开焊,保证长期使用的稳定性。
专业的槽体设计:
优势:槽体并非一个简单的方盒子。
其内部尺寸经过精心设计,与超声波的波长形成最佳匹配。
底部和侧壁的换能器焊接/粘结位置经过声学仿真优化,确保在槽体内形成均匀的声场,避免出现局部过强或过弱的“驻波点”,从而保证每个位置的PDC都能获得相同的清洗效果。
人性化的操作界面与安全设计:
优势:作为工业设备,其操作界面(可能为数码管或PLC触摸屏)应清晰直观,可方便设置时间、温度、功率等参数。
同时,设备会具备过温、过流、缺液保护等安全功能,防止因误操作或故障导致加热干烧或电路损坏,保护设备和工件安全。
3.配置优势:
内嵌/下沉式槽体与盖板:
优势:VGT-909FHA超声波清洗机机型采用内嵌式槽体并配备密封盖板。
这不仅能减少清洗液的挥发,保持车间空气清洁,更重要的是能降低超声波工作时产生的噪音,改善工作环境。
盖板还能起到一定的保温作用。
完善的排水与过滤系统:
优势:设备配置了快速排水阀,方便更换不同性质的清洗液(如从酸洗槽换到清水漂洗槽)。
更高端的配置还可能集成循环过滤系统,能够持续过滤清洗液中的悬浮颗粒(如被震落下来的钴渣、金刚石微粉等),延长清洗液的使用寿命,避免工件在清洗过程中受到二次污染。
定制的工装夹具:
优势:对于PDC生产商,威固特可提供定制的清洗篮/夹具。
这些工装可以将PDC单片隔离、固定,避免在强烈的超声波作用下相互碰撞,造成刃口崩缺等损伤。
这也是专业清洗与非专业清洗的关键区别之一。