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| 发布时间：2010.11.23 新闻来源：超声波清洗设备 浏览次数： | |||
超声波清洗设备超声波清洗是将超声波的振动能量传播到清洗液中，利用两者的综合作用，来清除被清洗件上的污垢。超声波清洗设备在工业上应用比较广泛，主要用于对零、部件清洗要求比较严格的场合，如零件在精加工过程中的清洗、装配前的清洗、几何形状复杂(多孔、深孔、弯孔、盲孔、微孔)的孔类零件的清洗，以及污垢粘附较牢的中小型零件的清洗。 超声波清洗机除了能清除零、部件表面的油污外，对于零件表面残留的研磨膏、抛光膏等膏状污垢也有良好的清洗效果。此外，还可用来清除零件表面轻度的锈蚀层或氧化层。超声波清洗设备对于清除积碳效果很好(需采用专门配制的清洗液)，并已有较成熟的使用经验。超声波清洗设备 在内燃机车制造及修理部门，已将超声波清洗应用于一些中、小型零件和精密偶件的清洗，如缸盖、滚动轴承、齿轮、阀类零件、泵类零件、各种滤清元件、短轴、高压油泵柱塞副、喷油器针阀副、高压油泵出油阀副等的清洗。 在国外，已采用大功率的超声波清洗设备，来清洗柴油机机体及机车上的大型零、部件。我国有的柴油机修理工厂也开始采用大功率的超声波清洗机来清洗待修理的柴油机机体(缸径为150～230毫米)，并取得了理想的清洗效果。 采用超声波清洗设备，工艺简单，操作简便，劳动强度低，清洗质量好，清洗效率高，而且易于实现零、部件清洗自动化，因而是一种很有发展前途的清洗方法。 一、超声波清洗原理 超声波在本质上和声波是一样的，都是机械振动在弹性介质中的传播过程，超声波和声波的区别仅在于频率范围的不同。 声波是指人耳能听到的声音，一般认为声波的频率在20～20000赫范围内，而振动频率超过20千赫以上的声波则称为超声波。超声波中振动频率在100千赫以下的称为低频超声波；振动频率在100千赫以上到数十兆赫的称为高频超声波。用于清洗的超声波所采用的频率为20～400千赫，属于低频及高频超声波的范围。 超声波清洗设备作业时，在超声波的作用下，机械振动传到清洗槽内的清洗液中，使清洗液体内交替出现疏密相间的振动，液体不断受到拉伸和压缩。疏的地方受到拉伸，形成微气泡(空穴)；密的地方受到压缩。由于清洗液内部受超声波的振动而频繁地拉伸和压缩，其结果使微气泡不断地产生和不断地破裂。微气泡破裂时，周围的清洗液以巨大的速度从各个方向伸向气泡的中心，产生水击。这种现象可以通过肉眼直接观察到，即在清洗液中可以看到有剧烈活动的气泡，而且清洗液上下对流。此时若将手指浸入清洗液中，则有强烈针刺的感觉。上述这种现象称为超声空化作用。 在超声空化作用一定时间后，被清洗件上的污垢逐渐脱落(当然也有清洗液本身的作用在内)，这就是超声波清洗的基本原理。 较长时间的超声空化作用，会使被清洗件表面的基体金属有一定程度的剥落，这称为空化的浸蚀作用。 超声冲击波能在液体中产生微冲流，具有搅拌作用。在不相溶的两相液体中，微冲流能促使两液相面加速互相分散，具有乳化作用。 超声空化的产生是依附于空化核进行的，而被清洗件表面的缝隙正好是空化核的中心。 总之，超声波清洗是超声空化作用、浸蚀作用、搅拌作用、乳化作用及空化核作用的综合表现。其中空化作用在超声波清洗中是起主要作用的，它能破坏污垢微粒在被清洗件表面的粘附状态。再加上微冲流的作用，使清洗液产生振动和搅拌，将污垢从被清洗件表面清除干净。而乳化作用则使清洗下来的油污很快地分散、乳化在清洗液中。 应当指出，超声波清洗设备清洗过程中，除了超声波的上述作用外，还有所采用的清洗液的浸润、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其结果必然大大加速清洗过程，提高清洗效果。 二、超声波清洗设备 超声波清洗设备主要由超声波发生器及清洗槽两大部分组成。在被清洗件批量较大的情况下，还附有清洗液循环装置；有时为了实现清洗过程自动化，还附有被清洗件传送装置。 一般情况下，超声波发生器和清洗槽是两个结构上互相独立的装置，它们之间仅用一根电缆线连接起来，以传送电功率。但也有的超声波清洗设备是将发生器与清洗槽组合为一体的。 超声波发生器是产生超声频电信号的功率源。常用的超声波发生器从结构上分为:电子管式、晶体管式、可控硅管式和高频电机式四种。其中可控硅管式超声波发生器体积小、效率高、操作简便。CFS-3型超声波发生器就属于这种类型。 超声波发生器的外部结构为一箱体，内装有各种电气元件。为了保证这些电气元件的正常工作，在功率较大的超声波发生器内还装有冷却风扇。发生器外部设有控制台，控制台上设有电源开关、高压开关、功率调节旋钮、频率调节旋钮以及显示阴极电流和屏极电压的电流、电压表。可控硅管式超声波发生器无频率调节旋钮。超声波清洗设备 超声波清洗槽由不锈钢槽体、换能器及支架等组成。 换能器是超声波清洗设备中的主要部件，换能器的功用是将超声波发生器输送过来的电功率转换成超声波的机械振动，然后通过不锈钢槽体的辐射，来促使清洗液也产生超声波的机械振动。 常用的换能器有磁致伸缩型及压电型两种。磁致伸缩型换能器用铁、镍、钻等铁磁性材料或其合金制成，利用其磁致伸缩效应在高频电流所形成的磁场中发生超声波的机械振动。压电型换能器是用压电晶体材料(如锆钦酸铅、钛酸钡等)制成，利用其压电效应，将电能转换为超声波的机械振动。 磁致伸缩型换能器激发的超声机械振动属低频(频率为20～60千赫)，适用于较大型零、部件的超声波清洗。压电型换能器激发的超声机械振动属高频(频率为100千赫～1兆赫)，适用于小型零件及形状复杂零件的清洗。 为了获得较高的转换效率，换能器应尽可能地工作在其固有频率上。因为只有当外加电压的频率与换能器的固有频率相等或相近时，就会产生共振现象，此时输出的超声波有最大的振幅值，方能得到最大的输出功率。超声波清洗设备 压电型换能器的换能效率要较磁致伸缩型换能器为高，而且结构简单，超声波分布均匀，因此被广泛采用。从结构上看，压电型换能器是在两种不同密度的材料——铁块和铝块——之间放置二片锆钛酸铅压电晶体，然后用螺栓将其夹紧连接而成。 一般情况下，在一个清洗槽上往往均匀分布地粘结有若干个换能器，其数量视超声波发生器的输出功率大小而定。同一组各个换能器的阻抗应相等或相近，以便使各个换能器上载荷均衡。同时还要求各个换能器的工作频率一致(频率差应在士0.1%范围内)，这样方能使各个换能器均有较高的转换效率。为此，同一台设备的换能器必须按阻抗及工作频率进行选配，选配好的换能器用E-1胶粘结在清洗槽体槽外底部。换能器与清洗槽体的粘结工艺及E-1胶的配方附于本节末。 为了能满足超声波清洗设备清洗大型零件的需要，还有一种可以浸没在清洗液中工作的所谓浸没式换能器。浸没式换能器外面有密封的壳体，使用时，可以根据大型工件的形状，将换能器自由放置于清洗槽内，以达到用较小功率的换能器，来清洗较大工件的目的。 清洗槽体用不锈钢板焊制而成，具有耐腐蚀、耐疲劳、声导性能好、强度高、重量轻等特点。槽体采用不锈钢材料是因为清洗槽内可能使用各种酸、碱清洗液，而且超声波的能量在超声空化区域内非常集中，对槽体材料的强度要求较高。中、小型清洗槽的槽壁厚度一般为1～2毫米，大型清洗槽的槽壁厚度则为3～4毫米。清洗槽底要求光整平滑，通过槽底进出管道的连接要紧固，以免漏泄和清洗时产生振动噪音。 一般场合下，一台超声波发生器配备一台清洗槽，但是一台大功率的超声波发生器也可以同时配备几台功率较小的清洗槽，只要它们之间功率能匹配相等即可。 在清洗大型零件或使用大型清洗槽时，除了采用大功率的超声波发生器外，还常常将几台中小功率的超声波发生器组合使用。如用三台功率各为2千瓦的超声波发生器组合起来清洗磨床的花键轴即为一例。 为了使超声波清洗设备的工作状态最佳，其发生器的输出阻抗与换能器的总的动态阻抗应相一致，发生器与换能器的工作频率也应相一致。这样，在额定工况下，超声波发生器通过换能器转换出来的声功率最大。 |
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