超聲波清洗機(jī)

一、基本介紹：

超聲波清洗機(jī)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。優(yōu)點(diǎn)是：超聲波清洗效果好，操作簡(jiǎn)單。人們所聽到的聲音是頻率0-20000Hz的聲波信號(hào)，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(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。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(jī)原理由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)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(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)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(chǎng)的作用下振動(dòng)。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長(zhǎng)，而在正壓區(qū)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增大，然后突然閉合。并在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓，破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中，當(dāng)團(tuán)體粒子被油污裹著而黏附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子及脫離，從而達(dá)到清洗件凈化的目的。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過程中，氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過1000個(gè)氣壓的瞬間高壓。

1、頻率

超聲波清洗機(jī)工作頻率很低（在人的聽覺范圍內(nèi)）就會(huì)產(chǎn)生噪音。當(dāng)頻率低于20kHz時(shí)，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(yīng)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(yīng)用。使用高頻可從幾個(gè)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(jìn)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(yīng)減少，這樣有效地減小了對(duì)工件表面的損傷。高頻的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應(yīng)），使得超聲波能夠“發(fā)現(xiàn)”極細(xì)小的微粒。這種情況近似于小溪中水位降低時(shí)可以看清溪底的小石子。

2、工作過程

關(guān)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(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。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。

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(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(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。

4、直進(jìn)流

超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.5W/cm2時(shí)，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面生流動(dòng)，流速約為10cm/s。通過此直進(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。

5、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)，空化作用就很不顯著了，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)行超精密清洗。

二、應(yīng)用領(lǐng)域：

超聲波清洗機(jī)廣泛應(yīng)用于表面噴涂處理行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、鐘表首飾行業(yè)、光學(xué)行業(yè)、紡織印染行業(yè)。其他行業(yè)等，超聲波清洗機(jī)運(yùn)用具體如下

1、 表面噴涂處理行業(yè)：

（清洗的附著物：油、機(jī)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(jī)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(jī)械零部件的除油除銹；發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)械部件、壓縮機(jī)零件、照相機(jī)零件、軸承、五金零件、模具、尤其在鐵路行業(yè)，對(duì)列車車廂空調(diào)的除油去污、對(duì)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(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、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)污垢的溶解過程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過程。

四、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、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）通常≥0.3W/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：一般來說，超聲波在30℃-40℃時(shí)的空化效果最好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實(shí)際應(yīng)用超聲波時(shí)，采用50℃-70℃的工作溫度。

五、超聲波清洗機(jī)使用方法：

1.超聲波清洗機(jī)外部連接

參照超聲波清洗機(jī)安裝說明書連接清洗機(jī)的電控柜與主機(jī)間的溫控傳感器信號(hào)線、超聲驅(qū)動(dòng)線、加熱器控制線等線路，并接通380VAC電源，安裝清洗機(jī)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(zhǔn)，一般不超過清洗池的四分之三。

3．超聲波清洗機(jī)預(yù)熱

啟動(dòng)電控加熱開關(guān)，將水溫調(diào)節(jié)旋鈕上的白色刻度線指向適當(dāng)?shù)臏囟龋☉?yīng)為60℃左右）。清洗機(jī)在使用過程中，清洗劑的最高溫度不應(yīng)超過70℃。

4．超聲波清洗機(jī)加入清洗劑

待水溫升至40℃左右時(shí)，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(dòng)清水使其充分溶解（此時(shí)亦可啟動(dòng)越聲波或開啟鼓氣裝置進(jìn)行攪拌）。

5．超聲波清洗機(jī)預(yù)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(huì)有很多塵土、氣缸體類的零件在其外殼曲線變化處會(huì)積留很多厚且易除的油泥）簡(jiǎn)單清潔一下，以便延長(zhǎng)清洗液使用壽命。

超聲波能夠進(jìn)行精密清洗，但其對(duì)泥類的污物處理能力較弱，故預(yù)處理中，應(yīng)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(shí)間）成正比，有時(shí)用小功率，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間也沒有清除污垢。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)，基本上沒有問題，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。

7.頻率選擇

在低頻的情況下，液體受壓與受拉的時(shí)間變長(zhǎng)；因此空化生成的時(shí)間也長(zhǎng)，體積也長(zhǎng)，而空化閉合時(shí)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(qiáng)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(duì)小數(shù)量的空化泡，但有大的空化強(qiáng)度，并且伴有噪音，可用于清洗大部件表面與物件表面結(jié)合強(qiáng)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(shí)產(chǎn)生的空化強(qiáng)度低，噪音小，穿透能力強(qiáng)，適用于表面復(fù)雜、盲孔、污物和表面結(jié)合力弱的工件。

六、如何判斷超聲波清洗機(jī)的故障：

1．超聲波清洗機(jī)打開電源開關(guān)，指示燈不亮，沒有超聲輸出。原因：

A.電源開關(guān)損壞，沒有電源輸入；

B.保險(xiǎn)絲ACFU熔斷。

2.超聲波清洗機(jī)打開電源開關(guān)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(xiǎn)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(jī)直流保險(xiǎn)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(jī)打開電源開關(guān)后，機(jī)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(dāng)；

七、維修保養(yǎng)：

1)清洗機(jī)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(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。

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(dá)不到這個(gè)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(jìn)烘箱設(shè)定100℃左右烘干3小時(shí)或者使用電吹風(fēng)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(jié)合檢查，一般作為應(yīng)急處理的措施，可以把個(gè)別損壞的振子斷開，不會(huì)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(jié)，螺釘緊固雙重保證工藝，在一般情況下不會(huì)出現(xiàn)這種情況。

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

2）超聲波清洗機(jī)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(fù)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(dá)不到這個(gè)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(jìn)烘箱設(shè)定100℃左右，烘干三小時(shí)或者使用電吹風(fēng)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(shí)可以用肉眼和兆歐表結(jié)合檢查。一般作為應(yīng)急處理的措施，可以把個(gè)別損壞的換能器斷開，不會(huì)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(jī)的長(zhǎng)期使用后由于振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。也有廠家采用膠結(jié)加螺釘緊固的方式，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)脫膠，由于螺釘?shù)淖饔?，振子脫膠后不會(huì)從振動(dòng)面上落下，一般的判斷方法是用手輕搖振子的尾部，仔細(xì)觀察振動(dòng)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(dòng)面連接不好，振動(dòng)面的振動(dòng)效果不好，長(zhǎng)時(shí)間后由于能量無法釋放出去，很可能會(huì)燒壞振子。振子脫膠對(duì)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(jìn)行維修處理。避免振子脫膠最有效的方法是平時(shí)使用中注意不撞擊振動(dòng)面。

⑷振動(dòng)面穿孔。一般超聲波換能器滿負(fù)荷使用數(shù)年以后可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)面穿孔的情況，這是由于振動(dòng)面的不銹鋼板長(zhǎng)時(shí)間高頻振動(dòng)疲勞所致，振動(dòng)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(jī)發(fā)生器常見問題有：

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

⑵超聲波清洗機(jī)打開電源開關(guān)后，指示燈亮，但沒有超聲波輸出。這種情況比較復(fù)雜，維修時(shí)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(xiǎn)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(jī)直流保險(xiǎn)絲熔斷?？赡苁钦鳂蚨鸦蚬β使軣龤В部赡苁菗Q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(shí)要多加注意。八、注意事項(xiàng)：

⑴ 超聲波清洗機(jī)電源及加熱器電源必須有良好接地裝置。

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

⑶ 有加熱設(shè)備的清洗設(shè)備嚴(yán)禁無液時(shí)打開加熱開關(guān)。

⑷ 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。

⑸ 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。

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(shí)，待超聲波起動(dòng)后，方可洗件。

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