山東超聲波清洗機原理

濟寧恒碩超聲機械有限公司  

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產(chǎn)品介紹：HSCX系列清洗機超聲波發(fā)生器與清洗缸為一體，全不銹鋼制作，體積小重量輕,美觀實用。主要適用于小批量作業(yè)，如電子元件（硅片、晶片、磁性材料等）、線路板、精密機械零件（油泵、油嘴、活塞），紡織化纖（噴絲板、噴絲頭），超硬材料（金剛石篩、金剛石微粉），輕工（鐘表眼鏡、珠寶首飾）等行業(yè)的小批量生產(chǎn)的清洗。

技術(shù)參數(shù)：

 超聲波清洗是一種在現(xiàn)代工業(yè)中越來越受重視的新工藝，它可以*的提高清洗生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的檔次。 歸納其優(yōu)點如下： 

清洗效果好 , 清潔度高且全部工件清潔度* ，清洗速度快，提高生產(chǎn)效率 ，不須人手接觸清洗液，安全可靠 對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈 ，對工件表面無損傷 ，節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等 

它和一般常規(guī)的清洗方法比較如下表： 

 可以看出：超聲波清洗方式超過一般的常規(guī)清洗方法，特別是工件的表面比較復(fù)雜象一些表面凹凸不平，有盲孔的機械零部件，一些特別小而對請潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘表和精密機械的零件，電子元器件，電路板組件等，使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。目前我們接觸到的應(yīng)用超聲波清洗的行業(yè)有電子，機械 ，電氣， 玻璃， 眼鏡， 鐘表， 電鍍， 儀器 ， 儀表。 珠寶，醫(yī)療，五金，軸承，液壓， 航空，陶瓷， 化纖， 制筆 ，電鍍前處理等等，可以說覆蓋了現(xiàn)代工業(yè)的每一個方面、相比其他多種的清洗方式，超聲波清洗機顯示出了巨大的*性。尤其在專業(yè)化、集團化的生產(chǎn)企業(yè)中，已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統(tǒng)浸洗刷洗、壓力沖洗、氣相清洗和蒸汽清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易將帶有復(fù)雜外形、內(nèi)腔和細空的零部件清洗干凈，對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達到高標(biāo)準(zhǔn)。這在許多對產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結(jié)果。

超聲波清洗的原理 

由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì) -- 清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過程中，氣泡閉合可形成超過 1000 個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到物件表面凈化的目的   。 

上圖是一個在水中工作的換能器剖面圖： 

在中間是一層一定厚度的不銹鋼板，換能頭沾結(jié)在這一層鋼板下，通過超聲發(fā)生源產(chǎn)生一定頻率和電壓的交流電信號帶動換能頭和不銹鋼板一起做高頻震動，當(dāng)鋼板向上震動時，將水向上推開，當(dāng)鋼板向下震動時，水跟不上鋼板的震動速度，在水和鋼板之間會形成一個空隙，這樣反復(fù)震動就會有許多的氣泡形成，如圖所示：這種氣泡就是由“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的，我們稱之為空化泡。空化泡順著震動方向向水中傳播，如果水中正好有工件，空化泡撞擊到工件表面產(chǎn)生數(shù)千個大氣壓的撞擊力，帶動工件表面的污垢脫落。 

超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面： 

1. 因空化泡破滅時產(chǎn)生強大的沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來，分散，乳化，脫落。 

2. 因為空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，象剝皮一樣的物理力反復(fù)作用于污垢層，污垢層一層層被剝開，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被*剝離。這是空化二次效應(yīng)。 

3. 超聲波清洗中清洗液超聲震動對污垢的沖擊。 

4. 超聲波加速化學(xué)清洗劑對污垢的溶解過程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過程。 

超聲波清洗的一些相關(guān)技術(shù)問題 

超聲波清洗的兩個主要參數(shù)：

頻率：≥20KHz

功率密度ρ = 發(fā)射功率 （W）/ 發(fā)射面積 （cm2）  通常ρ≥ 0.3W/CM2 ，我們常用的超聲波清洗機的功率密度都在0.5瓦/平方厘米以上。例如：DY-1200型超聲波清洗機，功率密度為0.5瓦/平方厘米，這也是國內(nèi)普通標(biāo)準(zhǔn)超聲波清洗機的平均水平，對于普通的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)可以達到要求。

· 清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑：化學(xué)溶劑、水基清洗劑等。清洗介質(zhì)的化學(xué)作用，可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結(jié)合，以對物件進行充分、*的清洗。

· 功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。

· 超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物件清洗。   

· 清洗溫度：一般來說，超聲波在 30-40攝氏度 時的空化效果。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實際應(yīng)用超聲波清洗時，采用 40-60攝氏度 的工作溫度。

· 清洗時工件的放置方式及清洗液量的選擇，一般清洗液的液面高于振動面100mm以上，對于較大的工件，一般用不銹鋼的網(wǎng)籠清洗，網(wǎng)籠的網(wǎng)眼與超聲波的工作頻率有關(guān)，目前的工業(yè)清洗頻率要求一般網(wǎng)眼大于10mm以上。 

超聲波清洗機的構(gòu)成

上圖是一臺標(biāo)準(zhǔn)的單槽超聲波清洗機的構(gòu)成圖，右圖是換能器振動面的放大圖 

實際照片如下圖