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超聲波清洗機的工作原理
點擊率: 更新時間:2016.03.11

  超聲波清洗機的工作原理是怎樣的呢?下面就為大家介紹下其工作的主要環節和步驟,超聲波清洗機如何工作的原理及知識。超聲波清洗機原理主要是將換能器,將功率超聲頻源的聲能,并且要轉換成機械振動,通過清洗槽壁使之將槽子中的清洗液輻射到超聲波。由于受到輻射的超聲波,使之槽內液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下從而保持振動。

超聲波清洗機

當聲壓或者聲強受到壓力到達一定程度時候,氣泡就會迅速膨脹,然后又突然閉合。在這段過程中,氣泡閉合的瞬間產生沖擊波,使氣泡周圍產生1012-1013pa的壓力及局調溫,這種超聲波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使他們分化于溶液中,蒸汽型空化對污垢的直接反復沖擊。

  一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離,氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡立即“鉆入”振動使污層脫落,由于空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化、固體粒子自行脫落,超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件,同時由于非線性效應會產生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流,所有這些作用,能夠破壞污物,除去或削弱邊界污層,增加攪拌、擴散作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。由此可見,凡是液體能浸到且聲場存在的地方都有清洗作用,其特點適用于表面形狀非常復雜的零件的清洗。尤其是采用這一技術后,可減少化學溶劑的用量,從而大大降低環境污染。

結構

  超聲波清洗機由超聲波清洗槽和超聲波發生器兩部分構成。超聲波清洗機槽用堅固彈性好、耐腐蝕的優質不銹鋼制成,底部安裝有超聲波換能器振子;超聲波發生器產生高頻高壓,通過電纜聯結線傳導給換能器,換能器與振動板一起產生高頻共振,從而使超聲波清洗機清洗槽中的溶劑受超聲波作用對污垢進行洗凈。

超聲波如何完成清洗工作

  超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用,使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機中,空化作用和直進流作用應用得更多。

1.空化作用

  空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時,液體中產生真空核群泡的現象,在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎時產生強大的沖擊力,由此剝離被清洗物表面的污垢,從而達到精密洗凈目的。

  在超聲波清洗過程中,肉眼能看見的泡并不是真空核群泡,而是空氣氣泡,它對空化作用產生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走,空化作用的真空核群泡才能達到最佳效果。

2.直進流作用

  超聲波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時,肉眼能看到直進流,垂直于振動面產生流動,流速約為10cm/s。通過此直進流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌,污垢表面的清洗液也產生對流,溶解污物的溶解液與新液混合,使溶解速度加快,對污物的搬運起著很大的作用。

3.加速度

  液體粒子推動產生的加速度。對于頻率較高的超聲波清洗機,空化作用就很不顯著了,這時的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對污物進行超精密清洗。

專業使用方法

1.超聲波清洗機安裝

  請參照超聲波清洗機安裝說明書連接清洗機的電控柜與主機間的溫控傳感器信號線、超聲驅動線、加熱器控制線等線路,并接通380VAC電源,安裝清洗機的上水管、放水管與溢流排放管。

2.超聲波清洗機加水

  向清洗池內加入適量清水,液面高度以浸沒將要清洗的零部件為準,一般不超過清洗池的四分之三。

3.超聲波清洗機加溫

  啟動電控加熱開關,將水溫調節旋鈕上的白色刻度線指向適當的溫度(應為60℃左右)。清洗機在使用過程中,清洗劑的最高溫度不應超過70℃。

4.超聲波清洗機加入清洗劑

  待水溫升至40℃左右時,將UC-O3零部件清洗劑加入清洗池中(一般一次5kg左右),徐徐攪動清水使其充分溶解(此時亦可啟動越聲波或開啟鼓氣裝置進行攪拌)。

5.超聲波清洗機預處理

  清洗之前宜用竹刀先將零部件表面的污垢(如防塵罩任其外表面會有很多塵土、氣缸體類的零件在其外殼曲線變化處會積留很多厚且易除的油泥)簡單清潔一下,以便延長清洗液使用壽命。

  超聲波能夠進行精密清洗,但其對泥類的污物處理能力較弱,故預處理中,應盡量將黃泥或稀泥類的污物去除。

6.超聲波清洗機零件擺放

  將零部件置于鋼筋料筐中輕輕放入清洗池內,當一次性放入的零件很多時,應盡量使它們在料筐中均勻分布,不相重疊。

7.超聲波清洗機開機

  超聲波清洗機正常工作時,超聲波由三個方向同時發射,按下側超聲啟動,兩側的超聲波即己啟動,向右旋轉功率調節旋鈕,按下側超聲啟動.并將其旋至合適的功率,此時LEO顯示器顯示當前底部超聲工作功率值。

8.超聲波清洗機停機

  在清洗過程中若要停機,應先將功率旋鈕調至最小。再按下停止底超聲。清洗時間根據清洗表面情況掌握。

9.超聲波清洗機溢流

  若清洗池液面上存有過多的浮油.應當打開清洗機的溢流裝置將其排除,以防止被清洗工件的二次污染。

  具體操作如下:打開溢流排放閥,向清洗池中注入水或清洗液,直至清洗液開始溢流(建議用刮板類的器具向溢流口方向割涂浮油以促進其快速流出),保持溢流排放閥常關以防上意外溢流造成地面污染。

10.超聲波清洗機后處理

  取出清洗好的零部件,用壓縮空氣將具各孔中的殘留清洗液徹底吹凈,并將表面吹干(建議配備一把吹塵槍配合空氣壓縮機使用)。若有條件,在清洗機附近最好配置水池。以便對取出的零部件進行漂洗。

11.超聲波清洗機清洗劑的處理

  當清洗機洗了過多的零件后,清洗劑中油泥的含量會相當高,加之超聲波的乳化作用。清洗劑會因過臟發粘而減弱空化的能力,不宜繼續使用。建議用戶配置儲水桶與清洗機配合使用,以沉淀過臟的清洗劑,用于再循環使用降低成本。

12.超聲波清洗機浸泡的輔助作用

  很多零部件,如氣缸蓋、活塞、連桿、增壓渦輪、進排氣歧管等都帶這些零部件上的積炭,有一些較輕,很容易就清洗干凈,但有一些則很重,這種情況下,對工件必要的浸泡軟化過程會取得更好的清洗效果。

構成

  超波清洗機主要由超聲波清洗槽和超聲波發生器兩部分構成。超聲波清洗槽用堅固彈性好、耐腐蝕的優質不銹鋼制成,底部安裝有超聲波換能器振子;超聲波發生器產生高頻高壓,通過電纜聯結線傳導給換能器,換能器與振動板一起產生高頻共振,從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對污垢進行洗凈。

  超聲波清洗機(英文注釋Ultrasonic Cleaning Machine)的應用

1.概況

  一定頻率范圍內的聲波作用于液體介質內可起到清洗工件的作用,這一清洗技術自問世以來,受到了各行各業的普遍關注。超聲波清洗的運用極大地提高了工作效率和清洗效果,以往,清洗死角、盲孔和難以觸及的藏污納垢一直使人們備感茫然,超聲波清洗的開發和運用使這一工作變得輕而易舉。近年來,隨著電子技術的日新月異,超聲波清洗也同我們日常工作密不可分,超聲波清洗機經過了幾代的演變,技術更加先進,效果更加顯著,同樣,它的價格也越來越多的被社會所接受,在各行各業中逐漸被廣泛運用。

  超聲波是以每秒4萬6千次的振動在液體中傳導,由于超聲波是一種壓縮縱波,在推動介質的使用下會使液體中壓力變化而產生無數微小真空氣泡,造成空穴效應,當氣泡受壓爆破時,會產生強大的沖擊力,同時超聲波還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體上。

2.應用范圍

  在所有的清洗方式中,超聲波清洗是效率最高、效果最好的一種,之所以超聲波清洗能夠達到如此的效果,是與它獨特的工作原理和清洗方法密切相關的。我們知道,在生產和生活當中,需要清潔的東西很多,需要清洗的種類和環節也很多,如:物件的清除污染物,疏通細小孔洞,常見的手工清洗方法對異型物件以及物件隱蔽處無疑無法達到要求,即使是蒸汽清洗和高壓水射流清洗也無法滿足對清潔度較高的需求,超聲波清洗對物件還能達到殺滅細菌、溶解有機污染物、防止過腐蝕等,因此,超聲波清洗被日益廣泛應用于各行各業:

 。1)機械行業:防銹油脂的去除;量具的清洗;機械零部件的除油除銹;發動機、化油器及汽車零件的清洗;過濾器、濾網的疏通清洗等。

 。2)表面處理行業:電鍍前的除油除銹;離子鍍前清洗;磷化處理;清除積炭;清除氧化皮;清除拋光膏;金屬工件表面活化處理等。

 。3)儀器儀表行業:精密零件的高清潔度裝配前的清洗等。

 。4)電子行業:印刷線路板除松香、焊斑;高壓觸點等機械電子零件的清洗等。

 。5)醫療行業:醫療器械的清洗、消毒、殺菌、實驗器皿的清洗等。

 。6)半導體行業:半導體晶片的高清潔度清洗。

 。7)鐘表首、飾行業:清除油泥、灰塵、氧化層、拋光膏等。

 。8)化學、生物行業:實驗器皿的清洗、除垢。

 。9)光學行業:光學器件的除油、除汗、清灰等。

 。10)紡織印染行業:清洗紡織錠子、噴絲板等。

 。11)石油化工行業:金屬濾網的清洗疏通、化工容器、交換器的清洗等。

3.超聲波清洗的優點

  相比其它多種的清洗方式,超聲波清洗機顯示出了巨大的優越性。尤其在專業化、集團化的生產企業中,已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度,得益于其聲波在介質中傳播時產生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易將帶有復雜外形、內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,其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍,清潔度也能達到高標準,這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合,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果。

  歸納其優點如下:

 。1)清洗速度快,清洗效果好,清潔度高,工件清潔度一致,對工件表面無損傷。

 。2)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清洗干凈。

 。3)節省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

  (4) 清洗精度高,可以強有力的清洗微小的污漬顆粒。

4.注意事項

  (1)超聲波清洗機電源及電熱器電源必須有良好接地裝置。

  (2)超聲波清洗機嚴禁無清洗液開機,即清洗缸沒有加一定數量的清洗液,不得合超聲波開關。

  (3)有加熱設備的清洗設備嚴禁無液時打開加熱開關。

  (4)禁止用重物(鐵件)撞擊清洗缸缸底,以免能量轉換器晶片受損。

  (5)超聲波發生器電源應單獨使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩壓器。

  (6)清洗缸缸底要定期沖洗,不得有過多的雜物或污垢。

  (7)每次換新液時,待超聲波起動后,方可洗件。

編輯本段超聲波清洗中應注意的幾個問題

一、功率的選擇

  超聲清洗效果不一定與(功率×清洗時間)成正比,有時用小功率,花費很長時間也沒有清除污垢。而如果功率達到一定數值,有時很快便將污垢去除。若選擇功率太大,空化強度將大大增加,清洗效果是提高了,但這時使較精密的零件也產生蝕點,得不償失,而且清洗缸底部振動板處空化嚴重,水點腐蝕也增大,在采用三氯乙烯等有機溶劑時,基本上沒有問題,但采用水或水溶性清洗液時,易于受到水點腐蝕,如果振動板表面已受到傷痕,強功率下水底產生空化腐蝕更嚴重,因此要按實際使用情況選擇超聲功率。

二、頻率的選擇

  超聲清洗頻率從十幾kHz到100kHz之間,在使用水或水清洗劑時由空穴作用引起的物理清洗力顯然對低頻有利,一般使用15-30kHz左右。對小間隙、狹縫、深孔的零件清洗,用高頻(一般40kHz以上)較好,甚至幾百kHz。對鐘表零件清洗時,用400kHz。若用寬帶調頻清洗,效果更良好。

三、清洗籠的使用

  在清洗小零件物品時,常使用網籠,由于網眼要引起超聲衰減,要特別引起注意。當頻率為28khz時使用10mm以上的網眼為好。

四、清洗液溫度的選擇

  水清洗液最適宜的清洗溫度為40-60℃,尤其在天冷時若清洗液溫度低空化效應差,清洗效果也差。因此有部分清洗機在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進行溫度控制,當溫度升高后空化易發生,所以清洗效果較好。當溫度繼續升高以后,空泡內氣體壓力增加,引起沖擊聲壓下降,反應出這兩因素的相乘作用。

五、關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動子表面100mm以上為佳。例300W、24kHz液面約高120mm;600W、24kHz液面約高150mm。由于單頻清洗機受駐波場的影響,波節處振幅很小,波幅處振幅大造成清洗不均勻。因此最佳選擇清洗物品位置應放在波幅處。

六、其它

  清洗大量污垢的零件一般要采用浸、噴射等方法進行預清洗。在清除了大部分污垢之后,再用超聲清洗余下的污垢,則效果好。如果清洗小物品及形狀復雜的物品(零件)時,如果采用清洗網或者使清洗物旋轉,邊振動邊用超聲輻射,能得到均勻清洗。

七、超聲波清洗機清洗的技術特點

  清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一致。清洗速度快,提高生產效率,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,節省溶劑、熱能、工作場地和人工。

  超聲波清洗方式超過一般以的常規清洗方法,特別是工件的表面比較復雜,象一些表面凹凸不平,有盲孔的機械零部件,一些特別小而對清潔度有較高要求的產品如: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。

  超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面:因空化泡破滅時產生強大的沖擊波,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。因為空化現象產生的氣泡,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作用于污垢層,污垢層一層層被剝離,氣泡繼續向里滲透,直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲振動對污垢的沖擊。超聲加速化學清洗劑對污垢的溶解過程,化學力與物理力相結合,加速清洗過程。

八、超聲波清洗機的主要參數

  1.頻率:≥20KHz ,可以分為低頻,中頻,高頻3段。

  2.清洗介質:采用超聲波清洗,一般兩類清洗劑:化學溶劑、水基清洗劑等。清洗介質的化學作用,可以加速超聲波清洗效果,超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結合,以對物件進行充分、徹底的清洗。

  3.功率密度:功率密度=發射功率(W)/發射面積(cm2)通!0.3W/cm2,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生“空化”腐蝕。

  4.超聲波頻率:超聲波頻率越低,在液體中產生的空化越容易,產生的力度大,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,適用于精細的物件清洗。

  5.清洗溫度:一般來說,超聲波在30℃-40℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高,作用越顯著。通常實際應用超聲波時,采用50℃-70℃的工作溫度。
 

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