干冰冷喷射清洗技术

目录一、干冰清洗介绍 (1)二、干冰清洗原理 (1)三、干冰清洗的作用 (2)四、干冰清洗的优点 (2)五、干冰清洗过程 (3)（一）干冰清洗设备 (3)（二）清洗的污垢 (3)（三）作业分解表 (4)六、干冰清洗技术的应用 (4)七、干冰清洗相关案例 (5)干冰清洗技术介绍一、干冰清洗介绍干冰清洗方式已经在全球范围内得到迅猛的发展，清洗系统通过高压空气将干冰清洗机的干冰粒喷射到需要清洗的工作表面，通过专用的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面，利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化、升华、熔化等能量转换，使被清洗物体表面的污垢、油污、残留杂质等迅速冷冻，从而凝结、脆化、被剥离，且同时随气流清除。

不会对被清洗物体表面，特别是金属表面造成任何伤害，也不会影响金属表面的光洁度，达到快速、高效、安全、节能的清洗效果。

干冰清洗可用于轧钢机、电机、变压器、模具等油污比较严重的设备。

二、干冰清洗原理干冰清洗过程利用压缩空气作为动力，把干冰颗粒以超音速喷射至被清洗对象表面，利用干冰的超低温性能达到除污目。

1.冲击力。

干冰高速撞击到被清洗表面，撞击动能的散逸和干冰粒子与清洗表面极其快速的热转移造成二氧化碳在瞬间由固态转化为气态。

2.“微爆炸”。

当干冰粒钻进污垢的裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬间膨胀近800倍，从而把污垢带离物件表面。

3.“龟裂”。

不同热膨胀系数的两种不同材料,它们之间的温度差会破坏两种材料间的结合。

干冰颗粒温度极低(-78.5℃)，干冰颗粒冲击处理物表面，使污垢冷冻至脆化及爆裂，产生“龟裂”或热冲击现象，影响粘附污垢的机械性能。

三、干冰清洗的作用1.干燥的清洗过程与蒸汽和高压水清洗不同，干冰清洗对电线，控制元件，开关都没有损伤。

清洗后，设备生锈的可能性与水清洗相比也大大降低。

2.环境安全性CO2是一种无毒的物质，符合美国农业部(USDA)，食品与药物管理局(FDA)，环境保护局(EPA)的安全要求。

航空发动机在使用过程中时常会出现积炭现象，导致燃烧不充分，同时也会改变进排气流通面积，影响发动机性能。

现行积炭清洗工艺存在通用性差、经济性低及损伤零件等缺点，严重影响了航空发动机修理和试验的质量。

航空发动机积炭清洗大多以清洗剂泡洗、高温烧结、超声波清洗和手工打磨技术为主。

清洗剂泡洗是利用化学药剂浸泡积炭部件，通过化学反应使得积炭脱落，该方法主要针对叶片等小零件；高温烧结主要针对燃烧室喷嘴等零件，但效果不佳、耗时长、能耗高；超声波方法可去除一些体积较小的零部件，耗时长且不能以部件状态清洗。

发动机修理装配现场的积炭清洗目前还停留在手工打磨与清洗剂并用的方法，通常需要2～3人耗时3天才能完成。

总之，以上方法存在功能单一、设备昂贵能耗高、清洗耗时长和清洁度不高等缺点。

而在汽车、核工业及轨道交通领域广泛应用的干冰射流清洗技术去除污染物，通用性强且具有良好的经济效益。

创新团队从理论、仿真与试验等方面探究了干冰清洗作用机理，开发出适用于航空发动机零部件积炭清洗的工艺方法，并将该技术应用至发动机的修理中。

干冰射流清洗技术机理干冰射流清洗技术也称为干冰冷喷射清洗技术，是一种以干冰微粒的碰撞、高速气流吹扫作用为主的动力学过程，以液态二氧化碳溶解作用为主的化学过程，以热冲击作用、升华作用为主的热力学过程等共同作用的清洗方法，如图1所示。

图1 干冰射流清洗积炭机理分析撞击、吹扫作用干冰微粒伴随压缩空气由喷枪喷射至零件表面，撞击污染物时发生的动量转移，克服了污染物与零件表面的黏结力；过程中的热交换使得污垢层遇冷后急剧收缩、变脆及龟裂，在高速气流的吹扫下易清除。

液态二氧化碳的溶解作用干冰微粒与污染物接触后，二氧化碳微粒喷射流变成了气体、液体、固体三相共存的体系，其中液相二氧化碳是有机污垢的最好溶剂，使得有机污垢更加容易溶解。

热冲击作用当干冰微粒射向表面时，由于干冰微粒升华使得气流温度瞬间降低，因零件基体与污染物的热膨胀系数不同，污染物的结合力降低，在低温作用下破裂成碎片，在气流的作用下被吹扫带走。

简述TOOICE干冰清洗是从硅晶片表面去除碳氢化合物和硅油污渍的相对较新的方法。

在该技术中，高纯度液体或气态干冰雪在特殊喷嘴中膨胀以形成高速喷射。

喷射器包含许多小直径的固体二氧化碳颗粒被称为雪的二氧化碳颗粒撞击表面并去除粘附的颗粒（甚至亚微米尺寸），碳氢化合物污渍，如指纹和鼻印，以及硅脂。

实际上，清洁晶圆表面的二氧化碳雪清洁导致了不定碳氢化合物的大量减少; 在一个案例中，减少约60％。

清洁和污染的硅晶片的表面分析表明，二氧化碳雪清洁不会导致明显的化学相互作用，也不会留下可检测到的残留物。

干冰清洗一，导言表面分析中最困难的问题之一涉及样品处理。

一个ASTM标准E1078讨论了保持表面清洁的各种方法和处理样品的技术，以减少或消除空气暴露的有害影响。

然而，许多样品不能以不会发生感兴趣表面的空气暴露的方式处理或分析。

在这些情况下，光谱是富含碳的，并且在许多情况下，该碳层可以隐藏感兴趣的元素或者可以覆盖整个表面到不检测基板的程度。

在其他情况下，分析人员可能会收到带有指纹或其他有机残留物的样本，这些样本必须在不改变目标表面化学成分的情况下被去除。

通常，通过溶剂清洗，氧等离子体或氩离子溅射可以减少表面上的大量烃残留物。

但是，在某些情况下，这些清洁程序可能会留下额外的残留物或去除感兴趣的元素或化合物。

在本文中，讨论了一种相对较新的程序，用于使用清洁去除碳氢化合物和真空润滑脂。

最初使用进行表面清洁。

这个过程进一步开发，使用高速喷射的小二氧化碳颗粒从硅表面去除颗粒和碳氢化合物薄膜。

高速喷射工艺已被证明在颗粒去除方面非常有效，相对去除效率超过99.9％。

如本工作中所应用的二氧化碳雪清洁利用与小颗粒混合的高速CO2气体射流，称为“雪”。

通过在市售的喷嘴内膨胀气态或液态干冰雪来产生雪粒子。

迫使CO2气体和雪混合物通过喷嘴并喷洒在待清洁的表面上。

它是二氧化碳雪和气体的结合，可以从表面去除颗粒和碳氢化合物薄膜。

在这项研究中，原样的硅晶片被故意污染了指纹，男性面部油脂（鼻子）或硅树脂真空润滑脂，以评估二氧化碳雪清洁的有效性。

干冰清洗的操作方法
干冰清洗是一种利用干冰颗粒的冷冻和炸裂效应来清除污垢和杂质的方法。

以下是干冰清洗的操作方法：
1. 准备工作：获取足够的干冰颗粒和专用的干冰清洗设备。

确保操作环境通风良好，并戴上适合的防护装备，如手套、护目镜和口罩。

2. 装填干冰：将干冰颗粒倒入干冰清洗设备的储存箱中。

根据清洗需求调整出气量和工作压力。

3. 定位清洗区域：将清洗目标物置于指定的区域，并为其辅以适当的支撑和固定，确保安全和稳固。

4. 开始清洗：通过喷射枪或喷头将干冰颗粒瞄准目标物的污垢部分，进行均匀的喷射。

注意，避免过度清洗或与目标物太近，以防造成损坏。

5. 清理残渣：在清洗完成后，使用适当的方法清理残渣和杂质，如用吸尘器、抹布或水，以确保清洗区域干净整洁。

6. 检查结果：检查清洗的效果，并视情况进行必要的补洗或维护。

值得注意的是，干冰清洗过程中产生的二氧化碳气体需要妥善处理，确保室内通
风良好，避免二氧化碳积聚达到危险水平。

此外，还需了解清洗目标物的特性和耐受程度，避免清洗过程对其造成损坏。

什么是干冰清洗2009年9月5日●技术组成及原理：◆干冰为二氧化碳固态物，常压下-78.5℃，干冰吸热后升华变为二氧化碳气体。

干冰清洗技术是利用高速流动的压缩空气与干冰颗粒混合，通过喷射枪喷嘴射向应清洁物件表面，使物件表面污垢产生低温龟裂，脱层最后被冲击剥离的一种清洗方法。

该清洗方法为干式除污，干冰喷打后，瞬间汽化，毫无残留，不产生二次废料，可直接在生产线上除污，不影响生产；打击力相对喷砂小，为非破坏性除污，不伤设备，不损模具。

●干冰清洗机的原理：依据干冰颗粒料与压缩空气混合方式不同，大致有两种形式：◆采用文丘里（venturi）负压原理：供料器下部喷出高速气流柱，形成负压，将料斗中的干冰吸出，然后随气体带走，从喷枪口喷出。

该形式又有单管―文丘里‖型喷射机和双管―文丘里‖喷射机。

此类机型制造简单，但由于供料器部位依靠高速气流产生负压将料吸入，干冰料粒与高速气流柱碰撞厉害，大量干冰被破碎且混合不均匀，干冰粒子不能充分获得加速度，干冰动能减小，造成打击力度弱，效率低，而且输冰距离大于10米后，无喷打能力。

为了提高打击力，只能采用0.9～1.5 MPa压缩空气，耗气量5～10m3/min。

增加了用户负担。

◆采用特殊正压旋转供料器原理（资阳市四达低温机械有限公司专利技术）：该专利采用特殊旋转供料器，供料器下部充满压力气流，无高速气柱，干冰通过旋转供料器直接与带压气体混合，该方式混合均匀，无气流柱碰撞，保持料粒不破碎，使干冰颗粒在低速低压下充分混合并流动到喷嘴处加速而喷出。

此法能实现长距离（50米）输冰喷射。

该方法气压在0.3～0.7MPa，耗气量2～4 m3/min时，相当于―文丘里‖机型压力0.5～1.5 MPa，气量5～10 m3/min，节能明显，而且一般工厂动力配气0.3～0.7 MPa，都能满足要求，减轻用户负担。

何谓“干冰”2009年9月5日干冰即是在大气压下以零下摄氏78.5度存在的固体二氧化碳。

干冰清洗技术应用于点焊电阻清洗工艺2019.06.04点焊电阻两种最常见的焊接工艺是：通过材料的电阻与焊接过程中用于将材料保持在一起的力相结合，产生形成焊接的热量的点焊和缝焊。

点焊工艺使用两个成形的铜合金电极将焊接电流集中到一个小“点”并同时将板夹在一起。

在“焊接手册”中详细阐述了焊接是一种制造或雕塑工艺，通过引起聚结来连接材料，通常是金属或热塑性塑料。

这通常通过熔化工件并添加填充材料以形成熔融材料池（熔池）来完成，所述熔融材料冷却成为强接合，压力有时与热一起使用，或者单独使用以产生焊接。

这与焊接和钎焊形成对比，焊接和钎焊涉及熔化工件之间的低熔点材料以在它们之间形成粘合，而不会熔化工件。

在“焊接手册”中阐述的点焊，电阻点焊（RSW）是一种通过耐电流获得的热量使金属表面接触的工艺。

工件在电极施加的压力下保持在一起。

通常，片材的厚度范围为0.5至3毫米（0.020至0.12英寸）。

该工艺使用两个成形的铜合金电极将焊接电流集中到一个小的“点”中，并同时将这些板夹在一起。

迫使大电流通过该点将熔化金属并形成焊缝。

点焊的吸引人的特点是可以在很短的时间内（大约10毫秒）将大量能量输送到现场。

这样就可以在不过度加热到板材的其余部分的情况下进行焊接。

在点焊过程中，大电流引起大磁场，电流和磁场相互作用产生大的磁力场，驱动熔化的金属以高达0.5 m的速度快速移动/秒。

因此，熔化金属的快速运动可以显着改变点焊中的热能分布。

传递到光斑的热量（能量）由电极之间的电阻和电流强度以及电流的持续时间决定。

选择能量以匹配片材的材料特性，厚度和电极类型。

施加太少的能量不会使金属熔化或焊接不良。

施加过多的能量会熔化太多的金属，喷射熔化的材料，并形成一个洞而不是一个焊缝。

点焊的另一个吸引人的特点是可以控制输送到现场的能量以产生可靠的焊接。

焊接和装配的工业机器人工业机器人是可编程的多功能操纵器，设计用于通过可变编程运动自动执行诸如焊接或材料移动之类的任务。