山东超声波清洗机原理

济宁恒硕超声机械有限公司  

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产品介绍：HSCX系列清洗机超声波发生器与清洗缸为一体，全不锈钢制作，体积小重量轻,美观实用。主要适用于小批量作业，如电子元件（硅片、晶片、磁性材料等）、线路板、精密机械零件（油泵、油嘴、活塞），纺织化纤（喷丝板、喷丝头），超硬材料（金刚石筛、金刚石微粉），轻工（钟表眼镜、珠宝首饰）等行业的小批量生产的清洗。

技术参数：

 超声波清洗是一种在现代工业中越来越受重视的新工艺，它可以*的提高清洗生产效率，提高产品的档次。 归纳其优点如下： 

清洗效果好 , 清洁度高且全部工件清洁度* ，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、工作场地和人工等 

它和一般常规的清洗方法比较如下表： 

 可以看出：超声波清洗方式超过一般的常规清洗方法，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，一些特别小而对请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。目前我们接触到的应用超声波清洗的行业有电子，机械 ，电气， 玻璃， 眼镜， 钟表， 电镀， 仪器 ， 仪表。 珠宝，医疗，五金，轴承，液压， 航空，陶瓷， 化纤， 制笔 ，电镀前处理等等，可以说覆盖了现代工业的每一个方面、相比其他多种的清洗方式，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、气相清洗和蒸汽清洗等工艺方法。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。

超声波清洗的原理 

由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质 -- 清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过 1000 个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的   。 

上图是一个在水中工作的换能器剖面图： 

在中间是一层一定厚度的不锈钢板，换能头沾结在这一层钢板下，通过超声发生源产生一定频率和电压的交流电信号带动换能头和不锈钢板一起做高频震动，当钢板向上震动时，将水向上推开，当钢板向下震动时，水跟不上钢板的震动速度，在水和钢板之间会形成一个空隙，这样反复震动就会有许多的气泡形成，如图所示：这种气泡就是由“空化效应”产生的，我们称之为空化泡。空化泡顺着震动方向向水中传播，如果水中正好有工件，空化泡撞击到工件表面产生数千个大气压的撞击力，带动工件表面的污垢脱落。 

超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面： 

1. 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。 

2. 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，污垢层一层层被剥开，气泡继续向里渗透，直到污垢层被*剥离。这是空化二次效应。 

3. 超声波清洗中清洗液超声震动对污垢的冲击。 

4. 超声波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。 

超声波清洗的一些相关技术问题 

超声波清洗的两个主要参数：

频率：≥20KHz

功率密度ρ = 发射功率 （W）/ 发射面积 （cm2）  通常ρ≥ 0.3W/CM2 ，我们常用的超声波清洗机的功率密度都在0.5瓦/平方厘米以上。例如：DY-1200型超声波清洗机，功率密度为0.5瓦/平方厘米，这也是国内普通标准超声波清洗机的平均水平，对于普通的工业应用已经可以达到要求。

· 清洗介质：采用超声波清洗，一般有两类清洗剂：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、*的清洗。

· 功率密度：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。

· 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，适合于精细的物件清洗。   

· 清洗温度：一般来说，超声波在 30-40摄氏度 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清洗时，采用 40-60摄氏度 的工作温度。

· 清洗时工件的放置方式及清洗液量的选择，一般清洗液的液面高于振动面100mm以上，对于较大的工件，一般用不锈钢的网笼清洗，网笼的网眼与超声波的工作频率有关，目前的工业清洗频率要求一般网眼大于10mm以上。 

超声波清洗机的构成

上图是一台标准的单槽超声波清洗机的构成图，右图是换能器振动面的放大图 

实际照片如下图