超聲波清洗機

一、基本介紹：

超聲波清洗機機主要由超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器兩部分構成。優(yōu)點是：超聲波清洗效果好，操作簡單。人們所聽到的聲音是頻率0-20000Hz的聲波信號，高于20000Hz的聲波稱之為超聲波，聲波的傳遞依照正弦曲線縱向傳播，即一層強一層弱，依次傳遞，當弱的聲波信號作用于液體中時，會對液體產(chǎn)生一定的負壓，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，而當強的聲波信號作用于液體時，則會對液體產(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。這種膨脹和破碎的現(xiàn)象即是我們通常所說的空化作用。

超聲波清洗機原理由超聲波發(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)以萬計的直徑為50-500μm 的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動。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)，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增大，然后突然閉合。并在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓，破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中，當團體粒子被油污裹著而黏附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子及脫離，從而達到清洗件凈化的目的。在這種被稱之為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過1000個氣壓的瞬間高壓。

1、頻率

超聲波清洗機工作頻率很低（在人的聽覺范圍內(nèi)）就會產(chǎn)生噪音。當頻率低于20kHz時，工作噪音不僅變得很大，而且可能超出職業(yè)安全與*法或其它條例所規(guī)定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應用中，通常選擇從20kHz到30kHz范圍內(nèi)的較低清洗頻率。該頻率范圍內(nèi)的清洗頻率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。

低頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應用。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量呈線形增加，從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷。高頻的另一個優(yōu)勢在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應），使得超聲波能夠“發(fā)現(xiàn)”極細小的微粒。這種情況近似于小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子。

2、工作過程

關于“超聲波清洗”：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。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。

3、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(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)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(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到**效果。

4、直進流

超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動的現(xiàn)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(chǎn)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。

5、加速度

液體粒子推動產(chǎn)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。

二、應用領域：

超聲波清洗機廣泛應用于表面噴涂處理行業(yè)、機械行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、半導體行業(yè)、鐘表首飾行業(yè)、光學行業(yè)、紡織印染行業(yè)。其他行業(yè)等，超聲波清洗機運用具體如下

1、 表面噴涂處理行業(yè)：

（清洗的附著物：油、機械切屑、磨料、塵埃、拋光蠟）電鍍前的清除積炭、清除氧化皮、清除拋光膏、除油除銹、離子鍍前清洗、磷化處理，金屬工件表面活化處理等。不銹鋼拋光制品、不銹鋼刀具、餐具、刀具、鎖具、燈飾、手飾的噴涂前處理、電鍍前清洗。

2、 機械行業(yè)：（清洗的附著物：切削油、磨粒、鐵屑、塵埃、指紋）

防銹油脂的去除；量具的清洗；機械零部件的除油除銹；發(fā)動機、發(fā)動機零件、變速箱、減振器、軸瓦、油嘴、缸體、閥體、化油器及汽車零件及底盤漆前除油、除銹、磷化前的清洗；過濾器、活塞配件、濾網(wǎng)的疏通清洗等。精密機械部件、壓縮機零件、照相機零件、軸承、五金零件、模具、尤其在鐵路行業(yè)，對列車車廂空調(diào)的除油去污、對列車車頭各部件的防銹、除銹、除油非常適合。

三、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(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。

超聲波清洗方式超過一般以的常規(guī)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(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。

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(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。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。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。

四、超聲波清洗機的主要參數(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，一般兩類清洗劑：化學溶劑、水基清洗劑等。清洗介質(zhì)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(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）通?！?.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(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，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。

五、超聲波清洗機使用方法：

1.超聲波清洗機外部連接

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．超聲波清洗池加清水

向清洗池內(nèi)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．超聲波清洗機預熱

啟動電控加熱開關，將水溫調(diào)節(jié)旋鈕上的白色刻度線指向適當?shù)臏囟龋☉獮?0℃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.功率選擇

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(shù)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(chǎn)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(chǎn)生空化腐蝕更嚴重，因此要按實際使用情況選擇超聲功率。

7.頻率選擇

在低頻的情況下，液體受壓與受拉的時間變長；因此空化生成的時間也長，體積也長，而空化閉合時所產(chǎn)生的沖擊力又與空化泡的大小成正比。所以頻率越低，空化越強烈。

而我們用于工業(yè)清洗中的頻率一般小于60KHz，用的最多的是在20～40KHz之間。使用20KHz左右的頻率，可以得到相對小數(shù)量的空化泡，但有大的空化強度，并且伴有噪音，可用于清洗大部件表面與物件表面結合強度高的工件。40KHz左右的頻率，在相同的聲壓下，產(chǎn)生的空化泡的數(shù)量大，但破碎時產(chǎn)生的空化強度低，噪音小，穿透能力強，適用于表面復雜、盲孔、污物和表面結合力弱的工件。

六、如何判斷超聲波清洗機的故障：

1．超聲波清洗機打開電源開關，指示燈不亮，沒有超聲輸出。原因：

A.電源開關損壞，沒有電源輸入；

B.保險絲ACFU熔斷。

2.超聲波清洗機打開電源開關后，指示燈亮，但沒有超聲波輸出。原因：

A.換能器與超聲波功率板的連接插頭松脫；

B.保險絲DCFU熔斷；

C.超聲功率發(fā)生器故障；

D.換能器故障。

3.超聲波清洗機直流保險絲DCFU熔斷。原因：

A.整流橋堆或功率管燒毀；

B.換能器故障。

4.超聲波清洗機打開電源開關后，機器有超聲波輸出，但清洗效果不理想。原因：

清洗槽內(nèi)清洗液液位不當；

七、維修保養(yǎng)：

1)清洗機由超聲波發(fā)生器和超聲波換能器組成，超聲波換能器是由壓電陶瓷材料制造的夾芯式換能器，壓電陶瓷材料在交變電場的作用下會產(chǎn)生機械振動。

超聲波換能器常見問題

1 超聲波振子受潮，可以用兆歐表檢查與換能器相連接的插頭，檢查絕緣電阻值就可以判斷基本情況，一般要求絕緣電阻大于5兆歐以上。如果達不到這個絕緣電阻值，一般是換能器受潮，可以把換能器整體（不包括噴塑外殼）放進烘箱設定100℃左右烘干3小時或者使用電吹風去潮至阻值正常為止。

2 換能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆歐表結合檢查，一般作為應急處理的措施，可以把個別損壞的振子斷開，不會影響到別的振子正常使用。

3 振子脫膠，我們的換能器是采用膠結，螺釘緊固雙重保證工藝，在一般情況下不會出現(xiàn)這種情況。

4 不銹鋼振動面穿孔，一般換能器滿負荷使用10年以后可能會出現(xiàn)振動面穿孔的情況。

2）超聲波清洗機換能器常見問題有：

⑴超聲波換能器受潮。一般用兆歐表檢查和換能器相連接的插頭，檢查換能器正負極間的絕緣電阻值就可以判斷。一般要求絕緣電阻大于30兆歐以上。如果達不到這個絕緣電阻值，很可能是換能器受潮。維修方法是把換能器整體（不包括噴塑外殼）放進烘箱設定100℃左右，烘干三小時或者使用電吹風去潮至阻值正常為止。換能器振子打火，陶瓷材料碎裂。維修時可以用肉眼和兆歐表結合檢查。一般作為應急處理的措施，可以把個別損壞的換能器斷開，不會影響到別的換能器正常使用。

⑵換能器脫膠。我們知道大多數(shù)廠家采用膠粘的方式固定換能器，但超聲波清洗機的長期使用后由于振動會出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。也有廠家采用膠結加螺釘緊固的方式，一般情況下不會出現(xiàn)脫膠，由于螺釘?shù)淖饔?，振子脫膠后不會從振動面上落下，一般的判斷方法是用手輕搖振子的尾部，仔細觀察振動面的膠水情況做出判斷。

⑶一般振子出現(xiàn)脫膠以后超聲波電源輸出的功率正常，但是由于振子與振動面連接不好，振動面的振動效果不好，長時間后由于能量無法釋放出去，很可能會燒壞振子。振子脫膠對于用戶來說維修起來是比較麻煩的，一般情況只能送回生產(chǎn)廠家進行維修處理。避免振子脫膠最有效的方法是平時使用中注意不撞擊振動面。

⑷振動面穿孔。一般超聲波換能器滿負荷使用數(shù)年以后可能會出現(xiàn)振動面穿孔的情況，這是由于振動面的不銹鋼板長時間高頻振動疲勞所致，振動面穿孔說明換能器的使用壽命已經(jīng)到了，維修上一般只能更換。

3）超聲波清洗機發(fā)生器常見問題有：

⑴超聲波清洗機打開電源開關，指示燈不亮。這種情況維修時必須檢查電源開關是否完好，漏電開關是否合上。如果開關完好再檢查保險絲是否過載熔斷，基本上可以解決。

⑵超聲波清洗機打開電源開關后，指示燈亮，但沒有超聲波輸出。這種情況比較復雜，維修時首先檢查換能器與超聲波功率板的連接插頭是否有松脫，然后檢查保險絲是否熔斷。如果一切正常有可能是超聲功率發(fā)生器內(nèi)部故障，用萬用表打電源線零線，火線是否都通。在排除了發(fā)生器故障后再檢查超聲波換能器是否燒壞，是否需要更換。

⑶超聲波清洗機直流保險絲熔斷?？赡苁钦鳂蚨鸦蚬β使軣龤?，也可能是換能器老化，電流不穩(wěn)，這些都可能造成電源發(fā)生器故障。維修時要多加注意。八、注意事項：

⑴ 超聲波清洗機電源及加熱器電源必須有良好接地裝置。

⑵ 超聲波清洗機嚴禁無清洗液開機，即清洗缸沒有加一定數(shù)量的清洗液，不得開超聲波開關。

⑶ 有加熱設備的清洗設備嚴禁無液時打開加熱開關。

⑷ 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。

⑸ 超聲波發(fā)生器電源應單獨使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩(wěn)壓器。

⑹ 清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過多的雜物或污垢。

⑺ 每次換新液時，待超聲波起動后，方可洗件。

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