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關(guān)于超聲波清洗機(jī)

人們所聽(tīng)到的聲音是頻率20-20000Hz的聲波信號(hào)，高于20000Hz的聲波稱(chēng)之為超聲波，聲波的傳遞依照正弦曲線(xiàn)縱向傳播，即一層強(qiáng)一層弱，依次傳遞，當(dāng)弱的聲波信號(hào)作用于液體中時(shí)，會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的負(fù)壓，即液體體積增加，液體中分子空隙加大，形成許許多多微小的氣泡，而當(dāng)強(qiáng)的聲波信號(hào)作用于液體時(shí)，則會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的正壓，即液體體積被壓縮減小，液體中形成的微小氣泡被壓碎。經(jīng)研究證明：超聲波作用于液體中時(shí)，液體中每個(gè)氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當(dāng)于瞬間產(chǎn)生幾百度的高溫和高達(dá)上千個(gè)大氣壓，這種現(xiàn)象被稱(chēng)之為“空化作用”，超聲波清洗正是用液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的作用。

1、定義

什么是超聲波：波可以分為三種，即次聲波、聲波、超聲波。次聲波的頻率為20Hz以下；聲波的頻率為20Hz~20kHz；超聲波的頻率則為20kHz以上。其中的次聲波和超聲波一般人耳是聽(tīng)不到的。超聲波由于頻率高、波長(zhǎng)短，因而傳播的方向性好、穿透能力強(qiáng)，這也就是為什么設(shè)計(jì)制作超聲波清洗機(jī)的原因。

2、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(jìn)流作用對(duì)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(dá)到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。

（1）空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬(wàn)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(jìn)行透射。在減壓力作用時(shí)，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時(shí)，真空核群泡受壓力壓碎時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達(dá)到精密洗凈目的。

在超聲波清洗過(guò)程中，肉眼能看見(jiàn)的泡并不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對(duì)空化作用產(chǎn)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(dá)到效果。

（2）直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.8W/cm2時(shí)，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng)，流速約為10cm/s。通過(guò)此直進(jìn)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(chǎn)生對(duì)流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對(duì)污物的搬運(yùn)起著很大的作用。

（3）加速度：液體粒子推動(dòng)產(chǎn)生的加速度。對(duì)于頻率較高的超聲波清洗機(jī)，空化作用就很不明顯了，這時(shí)的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對(duì)污物進(jìn)行精密清洗。

3、超聲波清洗機(jī)的構(gòu)成

超波清洗機(jī)主要由超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成。超聲波清洗槽用堅(jiān)固彈性好、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，底部安裝有超聲波換能器振子；超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻高壓，通過(guò)電纜聯(lián)結(jié)線(xiàn)傳導(dǎo)給換能器，換能器與振動(dòng)板一起產(chǎn)生高頻共振，從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對(duì)污垢進(jìn)行洗凈。

超聲波清洗機(jī)（英文注釋Ultrasonic Cleaning Machine）的應(yīng)用

1、概況：

一定頻率范圍內(nèi)的聲波作用于液體介質(zhì)內(nèi)可起到清洗工件的作用，這一清洗技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)，受到了各行各業(yè)的普遍關(guān)注。超聲波清洗的運(yùn)用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(kāi)發(fā)和運(yùn)用使這一工作變得輕而易舉。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的日新月異，超聲波清洗也同我們?nèi)粘９ぷ髅懿豢煞�，超聲波清洗機(jī)經(jīng)過(guò)了幾代的演變，技術(shù)更加成熟，效果更加明顯，同樣，它的價(jià)格也越來(lái)越多的被社所接受,在各行各業(yè)中逐漸被廣泛運(yùn)用。

超聲波是以每秒4萬(wàn)6千次的振動(dòng)在液體中傳導(dǎo)，由于超聲波是一種壓縮縱波，在推動(dòng)介質(zhì)的使用下會(huì)使液體中壓力變化而產(chǎn)生無(wú)數(shù)微小真空氣泡，造成空穴效應(yīng)，當(dāng)氣泡受壓爆破時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，同時(shí)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(yīng)用范圍：

在所有的清洗方式中，超聲波清洗是效率高、效果好的一種，之所以超聲波清洗能夠達(dá)到如此的效果，是與它獨(dú)特的工作原理和清洗方法密切相關(guān)的。我們知道，在生產(chǎn)和生活當(dāng)中，需要清潔的東西很多，需要清洗的種類(lèi)和環(huán)節(jié)也很多，如：物件的清除污染物，疏通細(xì)小孔洞，常見(jiàn)的手工清洗方法對(duì)異型物件以及物件隱蔽處無(wú)疑無(wú)法達(dá)到要求，即使是蒸汽清洗和高壓水射流清洗也無(wú)法對(duì)清潔度較高的需求，超聲波清洗對(duì)物件還能達(dá)到殺滅細(xì)菌、溶解有機(jī)污染物、防止過(guò)腐蝕等，因此，超聲波清洗被日益廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)：

（1）機(jī)械行業(yè)：防銹油脂的去除；量具的清洗；機(jī)械零部件的除油除銹；發(fā)動(dòng)機(jī)、化油器及汽車(chē)零件的清洗；過(guò)濾器、濾網(wǎng)的疏通清洗等。

（2）表面處理行業(yè)：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(yè)：精密零件的高清潔度裝配前的清洗等。

（4）電子行業(yè)：印刷線(xiàn)路板除松香、焊斑；高壓觸點(diǎn)等機(jī)械電子零件的清洗等。

（5）醫(yī)療行業(yè)：醫(yī)療器械的清洗、消毒、殺菌、實(shí)驗(yàn)器皿的清洗等。

（6）半導(dǎo)體行業(yè)：半導(dǎo)體晶片的高清潔度清洗。

（7）鐘表首、飾行業(yè)：清除油泥、灰塵、氧化層、拋光膏等。

（8）化學(xué)、生物行業(yè)：實(shí)驗(yàn)器皿的清洗、除垢。

（9）光學(xué)行業(yè)：光學(xué)器件的除油、除汗、清灰等。

（10）紡織印染行業(yè)：清洗紡織錠子、噴絲板等。

（11）石油化工行業(yè)：金屬濾網(wǎng)的清洗疏通、化工容器、交換器的清洗等。

3、超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn)：

相比其它多種的清洗方式，超聲波清洗機(jī)顯示出了巨大的優(yōu)化性。尤其在專(zhuān)業(yè)化、集團(tuán)化的生產(chǎn)企業(yè)中，已逐漸用超聲波清洗機(jī)取代了傳統(tǒng)浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動(dòng)清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機(jī)的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)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(xì)空的零部件清洗干凈，對(duì)一般的除油、防銹、磷化等工藝過(guò)程，在超聲波作用下只需幾鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，這在許多對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的場(chǎng)合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達(dá)到或不可取代的結(jié)果。

歸納其優(yōu)點(diǎn)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(duì)工件表面無(wú)損傷。

（2）不須人手接觸清洗液，對(duì)深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦清洗干凈。

（3）節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工等。

(4) 清洗精度高，可以強(qiáng)有力的清洗微小的污漬顆粒。

4、注意事項(xiàng)：

(1)超聲波清洗機(jī)電源及電熱器電源須有良好接地裝置。

(2)超聲波清洗機(jī)嚴(yán)禁無(wú)清洗液開(kāi)機(jī)，即清洗缸沒(méi)有加一定數(shù)量的清洗液，不得合超聲波開(kāi)關(guān)。

(3)有加熱設(shè)備的清洗設(shè)備嚴(yán)禁無(wú)液時(shí)打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)。

(4)禁止用重物(鐵件)撞擊清洗缸缸底，以免能量轉(zhuǎn)換器晶片受損。

(5)超聲波發(fā)生器電源應(yīng)單獨(dú)使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩(wěn)壓器。

(6)清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過(guò)多的雜物或污垢。

(7)每次換新液時(shí)，待超聲波起動(dòng)后，方可洗件。

4、超聲波清洗中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

一、功率的選擇

超聲清洗效果不一定與（功率×清洗時(shí)間）成正比，有時(shí)用小功率，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間也沒(méi)有清除污垢。而如果功率達(dá)到一定數(shù)值，有時(shí)很快便將污垢去除。若選擇功率太大，空化強(qiáng)度將大大增加，清洗效果是提高了，但這時(shí)使較精密的零件也產(chǎn)生蝕點(diǎn)，得不償失，而且清洗缸底部振動(dòng)板處空化嚴(yán)重，水點(diǎn)腐蝕也增大，在采用三氯乙烯等有機(jī)溶劑時(shí)，基本上沒(méi)有問(wèn)題，但采用水或水溶性清洗液時(shí)，易于受到水點(diǎn)腐蝕，如果振動(dòng)板表面已受到傷痕，強(qiáng)功率下水底產(chǎn)生空化腐蝕更嚴(yán)重，因此要按實(shí)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(shí)由空穴作用引起的物理清洗力顯然對(duì)低頻有利，一般使用20-28kHz左右。對(duì)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(duì)鐘表零件清洗時(shí)，用400kHz。若用寬帶調(diào)頻清洗，效果更良好。

三、清洗籠的使用

在清洗小零件物品時(shí)，常使用網(wǎng)籠，由于網(wǎng)眼要引起超聲衰減，要特別引起注意。當(dāng)頻率為28khz時(shí)使用20mm以上的網(wǎng)眼為好。

四、清洗液溫度的選擇

水清洗液適宜的清洗溫度為40-60℃，尤其在天冷時(shí)若清洗液溫度低空化效應(yīng)差，清洗效果也差。因此有部分清洗機(jī)在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進(jìn)行溫度控制，當(dāng)溫度升高后空化易發(fā)生，所以清洗效果較好。當(dāng)溫度繼續(xù)升高以后，空泡內(nèi)氣體壓力增加，引起沖擊聲壓下降，反應(yīng)出這兩因素的相乘作用。

五、關(guān)于清洗液量的多少和清洗零件的位置的確定

一般清洗液液面高于振動(dòng)子表面100mm以上為佳。例300W、28kHz液面約高120mm；600W、28kHz液面約高150mm。由于單頻清洗機(jī)受駐波場(chǎng)的影響，波節(jié)處振幅很小，波幅處振幅大造成清洗不均勻。因此選擇清洗物品位置應(yīng)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(jìn)行預(yù)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(fù)雜的物品（零件）時(shí)，如果采用清洗網(wǎng)或者使清洗物旋轉(zhuǎn)，邊振動(dòng)邊用超聲輻射，能得到均勻清洗。

七、超聲波清洗機(jī)清洗的技術(shù)特點(diǎn)

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(chǎn)效率，不須人手接觸清洗液，安全可靠。 對(duì)深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈。 對(duì)工件表面無(wú)損傷，節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工。

超聲波清洗方式超過(guò)一般以的常規(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(jī)械零部件，一些特別小而對(duì)清潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘表和精密機(jī)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(dá)到很理想的效果。

超聲波清洗的作用機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：因空化泡破滅時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來(lái)、分散、乳化、脫落。因?yàn)榭栈F(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，污垢層一層層被剝離，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應(yīng)。超聲波清洗中清洗液超聲振動(dòng)對(duì)污垢的沖擊。超聲加速化學(xué)清洗劑對(duì)污垢的溶解過(guò)程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過(guò)程。

八、超聲波清洗機(jī)的主要參數(shù)：

1）頻率：≥20KHz ，可以分為低頻，中頻，高頻3段。

2）清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗，一般兩類(lèi)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(duì)物件進(jìn)行充分的清洗。

3）功率密度：功率密度=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）通常≥0.6W/cm2，超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，速度越快，清洗效果越好。但對(duì)于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長(zhǎng)時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。

4）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(qiáng)，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適用于精細(xì)的物件清洗。

5）清洗溫度：一般來(lái)說(shuō)，超聲波在40℃-50℃時(shí)的空化效果好。清洗劑則溫度越高，作用越明顯。通常實(shí)際應(yīng)用超聲波時(shí)，采用50℃-70℃的工作溫度。