超声波清洗器知识汇总

第1页共8页超声波清洗器知识汇总第一部分：基本知识及原理声波可以分为三种，即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下；声波的频率为20Hz～20kHz；物理上把频率大于20KHz的机械波称为超声波。超声波频率越低在液体中产生空腔就越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。超声波频率高则超声波方向性强，适合于精细工件的精密清洗。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。超声波清洗器是超声波清洗机的一种，通常人们将小型超声波清洗机称为超声波清洗器。超声波清洗器原理主要是通过换能器，将功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液。由于受到超声波的辐射，槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动，破坏污物与清洗件表面的吸附，引起污物层的疲劳而被驳离，同时气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗。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的压力及局部调温，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。另外，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，第2页共8页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。超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。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拖走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。第二部分：介质与功率一、超声波清洗器清洗介质采用超声波清洗，一般有两种清洗剂：化学清洗剂水基清洗剂超声波清洗一般有化学清洗剂和水基清洗剂两类清洗剂；清洗介质的化学作用可以加速超声波的清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对产品进行充分、彻底的清洗。清洗介质是化学作用，而超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物体进行充分、彻底的清洗。二：超声波清洗器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体，采用长时间的高功率密度清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。第三部分：频率、功率与清洗温度的选择一、超声波频率的选择选择准确工作频率的重要性：随着科技的进步，精密清洗的工件越来越精细，清洁度要求也越来越高。在精密清洗的应用上（如线路板、二极第3页共8页管、液晶体、半导体等）使用传统的频率（20～30KHz），我们会发现不但没法达到清洗的要求，而且还可能造成工件的损伤。最典型的例子就是关于军用电子产品，已明文规定不允许使用传统的频率（20～30KHz）的超声波清洗。其实在一些欧美、日本等发达国家，已通过选用高频（80KHz或以上频率）使这个问题得到了解决。那么为什么高频清洗能避免对工件的损伤呢？大家都知道超声波清洗的基本原理是基于液体的空化效应。事实上空化效应的强度直接跟频率有关，频率越高，空化气泡越小，空化强度越弱，且其减弱的程度非常大。举例说，如将25KHz时的空化强度比作1，40KHz时的空化强度则为1/8，到了80KHz时，空化强度就降到0.02。所以如果频率选择正确，超声波损伤工件的问题就不存在了。这里必须区分二个概念：功率和频率。在精密清洗中，当一定频率的超声清洗后达不到清洁的效果时，如果工件上要去除的杂质颗粒较大，可能是超声功率不足，增加超声功率就可解决该问题；但如果工件上要去除的杂质颗粒非常小，那么无论功率怎么增大，都无法达到清洁的要求。从物理上分析其原因：当液体流过工件表面时，会形成一层粘性膜。低频时该层粘性膜很厚，小颗粒埋藏在里面，无论超声的强度多大，空化气泡都无法与小颗粒接触，故无法把小颗粒除去；而当超声频率升高时，粘性膜的厚度就会减少，空化泡就可以接触到小颗粒，将它们从工件表面剥落。由此可见，低频的超声清除大颗粒杂质的效果很好，但清除小颗粒杂质效果很差。相对而言，高频超声对清除小颗粒杂质则特别有效。在精密清洗的应用上,高频超声波清洗已经成为一种标准,所以超声频率的选择对清洗的效果有决定性的影响。二、超声波功率的选择超声清洗效果不一定于与所加功率和工作时间成正比，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，则有可能很快将污垢去除。若超声功率太大，这时液体中空化强度大大增加，较精密的零件将产生蚀点，造成不必要的损失，同时清洗缸底部振动板空化也十分严重，使缸的寿命缩短。第4页共8页另外一点：超声功率选得太大，使液体中声强过高，会产生大量气泡，在声波表面形成一道屏障，声波不易辐射到整个缸体中，造成远离声源的地方清洗作用减弱。所以选择合适的声强是必须的。鉴于目前混响场声强测量的技术尚不够成熟，目前还是用单位面积上的功率来进行设计，一般一台标准超声清洗器输出功率密度大多选在0.3～0.6瓦/平方厘米左右，脉冲聚焦超声清洗可选得更高。三、超声波清洗温度的选择一般来说，超声波在30-40℃时的空腔效果最好；若使用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℃的工作温度为佳。第四部分：超声波清洗优点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工艺取代了传统的浸洗、涮洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等等工艺方法；超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其超声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击力，所以很容易将带有复杂外形，内腔和细孔的零部件清洗干净。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，其速度比传统清洗方法可提高几倍，甚至几十倍，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式不能达到或不可取代的结果。归纳其优点如下：①清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致；②清洗速度快，提高生产效率；③不须人手接触清洗液，安全可靠；④对深孔、细缝和产品隐蔽处亦可清洗干净；⑤节省溶剂、热能、工作场地和人工等。第五部分：常见故障超声波清洗机最重要的是效率问题，很多时候我们在使用超声波清洗机时总会有些小问题发生。以下是小编为你整理的超声波清洗机常见故障。第5页共8页首先大家可以通过以下问题以及答案判断出超声波清洗机的故障问题所在，然后根据故障问题进行检查并列出解决方案。1.超声波清洗机打开电源开关，指示灯不亮,没有超声输出。原因：A.电源开关损坏，没有电源输入；B.保险丝ACFU熔断。2.超声波清洗机打开电源开关后，指示灯亮，但没有超声波输出。原因：A.换能器与超声波功率板的连接插头松脱；B.保险丝DCFU熔断；C.超声功率发生器故障；D.换能器故障。3.超声波清洗机直流保险丝DCFU熔断。原因：A.整流桥堆或功率管烧毁；B.换能器故障。4.超声波清洗机打开电源开关后，机器有超声波输出，但清洗效果未如理想。原因：A.清洗槽内清洗液液位不当；B.超声波频率协调没有调好；C.清洗槽内液体温度过高或过低；D.清洗液选用不当；E.超声波发生器老化。第六部分：常见问题解答1.什么是最佳清洗温度？加热通常可以提升清洗的速度，同时大多数清洗液中的化学成分都会在一定温度下达到最佳清洁效果，找到最佳温度的最好方法就是实验。通常，最佳清洗温度会在50℃到60℃之间第6页共8页2.如何进行“颗粒”测试？剪三块4×8的铝箔，分别卷在棒上，将铝箔伸进清洗槽内，就像一个挂着衣服的衣架。清洗机应该充满已脱气的超声波清洗液，溶液温度达到工作温度。悬挂第一根卷有铝箔的棒放在槽中央，其他两根和其有一定距离放置。确定槽内液体达到标准位置，打开超声，十分钟后取下铝箔，可以看到：三块铝箔应该相同程度地被超声波击穿并起皱。3.怎样进行“载波片”测试？用自来水沾湿载波片的毛面，用2号铅笔沿对角画一个“X”。确认清洗槽充满液体并达到液位标准。将载波片的毛面浸没在新装的清洗液中，打开超声，“X”几乎立刻开始消失，所有的铅笔芯印记将在10秒钟内被彻底去除。4.怎么能知道空化作用是否正常？大多数失败的清洗通常是由于对过程中的变化不恰当地进行控制，如选择了错误的清洗液，加热不足或者是没有清洗足够的时间。如果你怀疑你的超声波清洗机没有正常产生空化作用，有两个简单的测试可以检测：“载波片”测试和“颗粒”测试。5.加热装置是做什么用的？空化作用产生的巨大能量会产生热量，加热装置的主要用途是在清洗过程中保持清洗液内的温度。6.什么是清洗时间的长度？清洗时间的变化有赖于污物、清洗液、温度和洁净度要求等因素。当开始超声波清洗后，几乎同时，可以看到明显的污物被去除。调整清洗时间是最简单的（同时也是经常被误用的）方法来补偿过程中发生的变化。虽然有经验的操作员可以尽量保证一个新的清洗过程所需的时间，但通常也需要在实际的应用中通过选择清洗液和污染工件来验证。7.为什么必须使清洗液保持在液位指示器允许的高度内？超声波清洗系统是“调谐”系统，不恰当的液位将改变清洗环境，从而影响系统频率，降低清洗效率且会损伤设备。保持恰当的液位可以使工件处于最佳液流中，且保护加热器和振盒不会因为过热而损坏。第7页共8页8.什么时候该换清洗液？当清洗时，能够看到明显的清洗液减少就应该更换了；或者是当清洗液明显变脏或是失效时，也应该更换清洗液。9.不应该使用什么样的清洗液？不要使用易燃的或低闪点溶液。空化作用释放出的能量被转化成热能和动能并在溶液内产生高温，这对于易燃液体是非常危险的。酸性清洗液、漂白剂通常情况下应当避免使用，因为它们会损坏不锈钢槽或产生危害；但当它们用于间接清洗工艺中，如用大口烧杯作为间接清洗容器时可以使用。10.应该采用什么清洗液？目前经常用的超声波清洗液是含有多种清洁成分、润湿剂和其他反应成分的混合物。选择恰当的清洗液对于有效清洗工件，排除不需要的反应是至关重要的。必能信可以为你提供最佳的清洗液。11.为什么需要特殊的清洗液进行清洗？使用清洗液目的是将污物和工件之间的连接打破，而单独使用水是起不到清洗的效果。超声波空化作用的主要目的也正是辅助清洗液进行清洗。一种清洗液中包含了达到最佳清洗效果的多种成分。例如，减小液体表面张力可以增大空化强度，而一种超声波清洗液中会包含润湿剂或表面活性剂成分。12.什么是“直接”和“间接”清洗？直接清洗通常是指工件在装满清洗液的清洗槽内清洗，工件通常装在带孔的托盘或工装篮内。直接清洗的局限性是需要选择那些不会损伤超声波清洗槽的清洗液。间接清洗则是将待清洗的工件放在烧杯或不带孔的托盘内，烧杯或托盘内装有溶液，而不是直接装在清洗槽内。当选择间接清洗时，确认槽内的水位被保持在标准位置（大概离槽顶1）。13.用超声波清洗会损伤工件么？超声波清洗对大多数工件是安全的。每秒钟数以千计气泡的内爆产生的能量是巨大的，但由于能量集中在极其微小的区域内，因此整个清洗过程是安全的。对安全性最为谨慎的考虑应该是清洗液的选择。清洗液对某第8页共8页些工件表面潜在的伤害性可能会因为使用超声波而增大。超声波清洗不建议应用于下列宝石：猫眼石、珍珠、翡翠、坦桑黝帘石、孔雀石、绿宝石、青金石和珊瑚。14.怎样能实现最佳超声波清洗