无锡智研非标自动化设备有限公司提供超声波清洗机资料介绍

一、超声波清洗机工作原理

超声波清洗机原理主要是将换能器，将功率超声频源的声能，并且要转换成机械振动，通过清洗槽壁使之将槽子中的清洗液辐射到超声波。由于受到辐射的超声波，使之槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动。

　　当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这段过程中，气泡闭合的瞬间产生冲击波，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击。

　　一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由此可见，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，其特点适用于表面形状非常复杂的零件的清洗。尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染。

二、超声波清洗机工作流程

　　超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

（1）空化作用：

　　空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。

　　在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到效果。

（2）直进流作用：

　　超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。

（3）加速度：

　　液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。

三、超声波清洗机的构成

　　超波清洗机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。

四、超声波清洗机（Ultrasonic Cleaning Machine）的应用

1、概况：

　　一定频率范围内的声波作用于液体介质内可起到清洗工件的作用，这一清洗技术自问世以来，受到了各行各业的普遍关注。超声波清洗的运用极大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和难以触及的藏污纳垢一直使人们备感茫然，超声波清洗的开发和运用使这一工作变得轻而易举。近年来，随着电子技术的日新月异，超声波清洗也同我们日常工作密不可分，超声波清洗机经过了几代的演变，技术更加先进，效果更加显著，同样，它的价格也越来越多的被社会所接受,在各行各业中逐渐被广泛运用。

　　超声波是以每秒4万6千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。

2、应用范围：

　　在所有的清洗方式中，超声波清洗是效率最高、效果的一种，之所以超声波清洗能够达到如此的效果，是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道，在生产和生活当中，需要清洁的东西很多，需要清洗的种类和环节也很多，如：物件的清除污染物，疏通细小孔洞，常见的手工清洗方法对异型物件以及物件隐蔽处无疑无法达到要求，即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求，超声波清洗对物件还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物、防止过腐蚀等，因此，超声波清洗被日益广泛应用于各行各业：

　　（1）机械行业：防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、化油器及汽车零件的清洗；过滤器、滤网的疏通清洗等。

　　（2）表面处理行业：电镀前的除油除锈；离子镀前清洗；磷化处理；清除积炭；清除氧化皮；清除抛光膏；金属工件表面活化处理等。

　　（3）仪器仪表行业：精密零件的高清洁度装配前的清洗等。

　　（4）电子行业：印刷线路板除松香、焊斑；高压触点等机械电子零件的清洗等。

　　（5）医疗行业：医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。

　　（6）半导体行业：半导体晶片的高清洁度清洗。

　　（7）钟表首、饰行业：清除油泥、灰尘、氧化层、抛光膏等。

　　（8）化学、生物行业：实验器皿的清洗、除垢。

　　（9）光学行业：光学器件的除油、除汗、清灰等。

　　（10）纺织印染行业：清洗纺织锭子、喷丝板等。

　　（11）石油化工行业：金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。

3、超声波清洗的优点：

　　相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化、集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净，对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也能达到高标准，这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。

　　归纳其优点如下：

　　（1）清洗速度快，清洗效果好，清洁度高，工件清洁度一致，对工件表面无损伤。

　　（2）不须人手接触清洗液，安全可靠对深孔、细缝和工件隐蔽处亦清洗干净。

　　（3）节省溶剂、热能、工作场地和人工等。

　　(4) 清洗精度高，可以强有力的清洗微小的污渍颗粒。

4、注意事项：

　　(1)超声波清洗机电源及电热器电源必须有良好接地装置。

　　(2)超声波清洗机严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得合超声波开关。

　　(3)有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。

　　(4)禁止用重物(铁件)撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。

　　(5)超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。

　　(6)清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。

　　(7)每次换新液时，待超声波起动后，方可洗件。

五、超声波清洗中应注意的几个问题

1、功率的选择

　　超声清洗效果不一定与（功率×清洗时间）成正比，有时用小功率，花费很长时间也没有清除污垢。而如果功率达到一定数值，有时很快便将污垢去除。若选择功率太大，空化强度将大大增加，清洗效果是提高了，但这时使较精密的零件也产生蚀点，得不偿失，而且清洗缸底部振动板处空化严重，水点腐蚀也增大，在采用三氯乙烯等有机溶剂时，基本上没有问题，但采用水或水溶性清洗液时，易于受到水点腐蚀，如果振动板表面已受到伤痕，强功率下水底产生空化腐蚀更严重，因此要按实际使用情况选择超声功率。

2、频率的选择

　　超声清洗频率从十几kHz到100kHz之间，在使用水或水清洗剂时由空穴作用引起的物理清洗力显然对低频有利，一般使用15-30kHz左右。对小间隙、狭缝、深孔的零件清洗，用高频（一般40kHz以上）较好，甚至几百kHz。对钟表零件清洗时，用400kHz。若用宽带调频清洗，效果更良好。

3、清洗笼的使用

　　在清洗小零件物品时，常使用网笼，由于网眼要引起超声衰减，要特别引起注意。当频率为28khz时使用10mm以上的网眼为好。

4、清洗液温度的选择

　　水清洗液最适宜的清洗温度为40-60℃，尤其在天冷时若清洗液温度低空化效应差，清洗效果也差。因此有部分清洗机在清洗缸外边绕上加热电热丝进行温度控制，当温度升高后空化易发生，所以清洗效果较好。当温度继续升高以后，空泡内气体压力增加，引起冲击声压下降，反应出这两因素的相乘作用。

5、关于清洗液量的多少和清洗零件的位置

　　一般清洗液液面高于振动子表面100mm以上为佳。例300W、24kHz液面约高120mm；600W、24kHz液面约高150mm。由于单频清洗机受驻波场的影响，波节处振幅很小，波幅处振幅大造成清洗不均匀。因此选择清洗物品位置应放在波幅处。

6、其它

　　清洗大量污垢的零件一般要采用浸、喷射等方法进行预清洗。在清除了大部分污垢之后，再用超声清洗余下的污垢，则效果好。如果清洗小物品及形状复杂的物品（零件）时，如果采用清洗网或者使清洗物旋转，边振动边用超声辐射，能得到均匀清洗。

7、超声波清洗机清洗的技术特点

　　清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。 清洗速度快，提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠。 对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净。 对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工。

　　超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法，特别是工件的表面比较复杂，象一些表面凹凸不平，有盲孔的机械零部件，一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如：钟表和精密机械的零件，电子元器件，电路板组件等，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。

　　超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来、分散、乳化、脱落。因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥离，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。超声波清洗中清洗液超声振动对污垢的冲击。超声加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。

8、超声波清洗机的主要参数：

　　1）频率：≥20KHz ，可以分为低频，中频，高频3段。

　　2）清洗介质：采用超声波清洗，一般两类清洗剂：化学溶剂、水基清洗剂等。 清洗介质的化学作用，可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物件进行充分、彻底的清洗。

　　3）功率密度：功率密度=发射功率（W）/发射面积（cm2）通常≥0.3W/cm2，超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。

　　4）超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。

　　5）清洗温度：一般来说，超声波在30℃-40℃时的空化效果。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波时，采用50℃-70℃的工作温度。

　　

六、超声波清洗机维修保养问题

　　清洗机由超声波发生器和超声波换能器组成，超声波换能器是由压电陶瓷材料制造的夹芯式换能器，压电陶瓷材料在交变电场的作用下会产生机械振动。

　　超声波换能器常见问题

　　1 超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。

　　2 换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。

　　3 振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况。

　　4 不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年以后可能会出现振动面穿孔的情况。

七、超声波清洗机在微粉业的应用

众所周知 , 要取得不同大小颗粒 , 是把破碎料放在球磨机 内研磨后 , 经过不同规格筛子层层筛分而得的。筛子长时间使用后 , 筛孔会被堵塞 ( 如金刚石筛） , 用其它人工方法长时间刷洗会破坏饰子 , 且效果不理想 , 经过众多厂家的试验后 , 用超声波清洗 , 不仅不损坏筛子 , 速度快 , 而且筛子上面的堵塞颗粒完全被回收。如果要取得更细的微粒 (500 目以上 ), 就要用微粒大小在水中沉淀速度不同这一特性而取得。　但微粒越细由于自身引力作用越易结团、结块 , 用手工搅拌很难达到理想效果 , 具体操作过程是 : 将微粒以一定的比例放入水中 , 人工搅拌呈悬浮状态 , 将桶没入超声波槽内进行超声处理 , 一定时间后 , 取出让其自然沉淀后 , 取出上面最细的一层 ( 多少靠经验 ), 然后再向桶内加水 , 重复上述过程。因此广泛应用于金刚石筛、金刚石微粉、颜料、铝粉、陶瓷泳样 ( 作用是加速陶瓷胶体溶解 ) 等工艺。

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