超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
工作原理
全自动超声波清洗机原理主要是将换能器,将功率超声频源的声能,并且要转换成机械振动,通过清洗槽壁使之将槽子中的清洗液辐射到超声波。由于受到辐射的超声波,使之槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动。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。一方面破坏污物与清洗件表面的吸附,另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离,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,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
一、功率的选择
超声波清洗效果不一定与(功率×清洗时间)成正比,有时用小功率,花费很长时间也没有清除污垢。而假如功率达到一定数值,有时很快便将污垢往除。若选择功率太大,空化强度将大大增加,清洗效果是进步了,但时使较精密的零件也产生蚀点,得不偿失,而且清洗缸底部振动板处空化严重,水点腐蚀也增大,在采用三氯乙烯等有机溶剂时,基本上没有题目,但采用水或水溶性清洗液时,易于受到水点腐蚀,假如振动板表面已受到伤痕,强功率下水底产生空化腐蚀严重,因此要按实际使用情况选择超声功率。
二、频率的选择
超声清洗频率从28kHz到120kHz之间,在使用水或水清洗剂时由空穴作用引起的物理清洗力显然对低频有利,一般使用28-40kHz左右。对小间隙、狭缝、深孔的零件清洗,用高频(一般40kHz以上)较好,甚至几百kHz。对钟表零件清洗时,用400kHz。若用宽带调频清洗,效果更良好。
三、清洗篮的使用
在清洗小零件物品时,常使用网篮,由于网眼要引起超声衰减,要特别引起留意。当频率为28khz时使用10mm以上的网眼为好。
四、清洗液温度的选择
水清洗液较为适宜的清洗温度为40-60℃,尤其在天冷时若清洗液温度低空化效应差,清洗效果也差。因此有部分清洗机在清洗缸外边绕上加热电热丝进行温度控制,当温度升高后空化易发生,所以清洗效果较好。当温度继续升高以后,空泡内气体压力增加,引起冲击声压下降,反应出这两因素的相乘作用。
五、清洗液量的多少和清洗零件的位置的确定
一般清洗液液面高于振动子表面100mm以上为佳。由于单频清洗机受驻波场的影响,波节处振幅很小,波幅处振幅大造成清洗不均匀。因此较佳选择清洗物品位置应放在波幅处。
六、超声清洗工艺及清洗液的选择
在购买清洗系统之前,应对被清洗件做如下应用分析:明确被洗件的材料构成、结构和数目,分析并明确要清除的污物,这些都是决定所要使用什么样的清洗方法,判定应用水性清洗液还是用溶剂的先决条件。终极的清洗工艺还需做清洗实验来验证。只有这样,才能提供合适的清洗系统、设计公道的清洗工序以及清洗液。考虑到清洗液的物理特性对超声清洗的影响,其中蒸汽压、表面张力、黏度以及密度应为最显着的影响因素。温度能影响这些因素,所以它也会影响空化作用的效率。任何清洗系统必须使用清洗液。
选择清洗液时,应考虑以下三因素:
1、清洗效率:选择比较有效的清洗溶剂时,一定要做实验。如在现有的清洗工艺中引进超声,所使用的溶剂一般不必变更;
2、操纵简单:所使用的液体应安全无毒、操纵简单且使用寿命长;
3、本钱:较为廉价的清洗溶剂的使用本钱并不一定最低。使用中必须考虑到溶剂的清洗效率、安全性、一定量的溶剂可清洗多少工件利用率最高等因素。当然,所选择的清洗溶剂必须达到清洗效果,并应与所清洗的工件材料相容。水为最普通的清洗液,故使用水基溶液的系统操纵简便、使用本钱低、应用广泛。然而对某些材料以及污垢等并不适用于水性溶液,那么还有很多溶剂可供选用。
那么用户在选择超声波清洗器时需要考虑哪些因素呢?下面为大家介绍几个主要的检验超声波清洗器性能的因素:
1、工艺:超声波清洗、鼓泡清洗和高压喷淋清洗相互组合,亦可以单独使用,具体视工件和污渍而设计不同的工艺。
2、清洗槽尺寸:根据工件大小和清洗量决定。
3、清洗剂:以传统方法用到的清洗剂是一样的,不需要更换。
4、频率:常规的是28KHZ和40KHZ,28KHZ的特点是超声威力大,超声次数少,适合清洗清洁度有一定要求的工件。40KHZ的特点是超声威力小,超声次数多,适合清洗清洁度要求不高的工件。
5、功率:根据清洗槽的尺寸来确定功率大小。每个50W的换能器之间的距离为80mm,根据这个行业标准,可以算出功率大小。
6、配件:韩国逸山超声波换能器、第六代超声波发生器、SUS304槽体、进口胶水和种钉双重固定。
7、清洗液温度:常温-100度,具备恒温系统,一直保持这样的温度。比如:可以在60度的时候,去油效果更佳。
8、安装方式:超声波安装方式有:底部安装、两侧安装、底部和两侧三面同时安装。底部安装又叫做底震式,超声波的有效作用高度为500mm,两侧安装是侧震,超声波的有效作用长度为1000mm,有效作用高度与换能器的位置有关。底部和两侧三面同时安装,是三面震,超声波的有效作用长度不能超过1000mm,高度可以调整。