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超聲波清洗機的使用及清洗工藝
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作者:東莞福樂機械設備有限公司
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發布時間: 2020-10-29
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超聲波清洗機的使用及清洗工藝
超聲波清洗是將超聲波的振動能量傳播到清洗液中，利用兩者的綜合作用，來清除被清洗件上的污垢。
超聲波清洗在工業上應用比較廣泛，主要用于對零、部件清洗要求比較嚴格的場合，如零件在精加工過程中的清洗、裝配前的清洗、幾何形狀復雜(多孔、深孔、彎孔、盲孔、微孔)的孔類零件的清洗，以及污垢粘附較牢的中小型零件的清洗。 超聲波清洗除了能清除零、部件表面的油污外，對于零件表面殘留的研磨膏、拋光膏等膏狀污垢也有良好的清洗效果。此外，還可用來清除零件表面輕度的銹蝕層或氧化層。超聲波清洗對于清除積碳效果很好(需采用專門配制的清洗液)，并已有較成熟的使用經驗。 在內燃機車制造及修理部門，已將超聲波清洗應用于一些中、小型零件和精密偶件的清洗，如缸蓋、滾動軸承、齒輪、閥類零件、泵類零件、各種濾清元件、短軸、高壓油泵柱塞副、噴油器針閥副、高壓油泵出油閥副等的清洗。 在國外，已采用大功率的超聲波清洗設備，來清洗柴油機機體及機車上的大型零、部件。我國有的柴油機修理工廠也開始采用大功率的超聲波清洗機來清洗待修理的柴油機機體(缸徑為150～230毫米)，并取得了理想的清洗效果。 采用超聲波清洗，工藝簡單，操作簡便，勞動強度低，清洗質量好，清洗效率高，而且易于實現零、部件清洗自動化，
因而是一種很有發展前途的清洗方法。
一、超聲波清洗原理 超聲波在本質上和聲波是一樣的，都是機械振動在彈性介質中的傳播過程，超聲波和聲波的區別僅在于頻率范圍的不同。 聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認為聲波的頻率在20～20000赫范圍內，而振動頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動頻率在100千赫以下的稱為低頻超聲波；振動頻率在100千赫以上到數十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。 超聲波清洗時，在超聲波的作用下，機械振動傳到清洗槽內的清洗液中，使清洗液體內交替出現疏密相間的振動，液體不斷受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內部受超聲波的振動而頻繁地拉伸和壓縮，其結果使微氣泡不斷地產生和不斷地破裂。微氣泡破裂時，周圍的清洗液以巨大的速度從各個方向伸向氣泡的中心，產生水擊。這種現象可以通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動的氣泡，而且清洗液上下對流。此時若將手指浸入清洗液中，則有強烈針刺的感覺。上述這種現象稱為超聲空化作用。 在超聲空化作用一定時間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當然也有清洗液本身的作用在內)，這就是超聲波清洗的基本原理。 較長時間的超聲空化作用，會使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。 超聲沖擊波能在液體中產生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。 超聲空化的產生是依附于空化核進行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。 總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合表現。其中空化作用在超聲波清洗中是起主要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態。再加上微沖流的作用，使清洗液產生振動和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除干凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。 應當指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，還有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其結果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。
二、超聲波清洗設備 超聲波清洗設備主要由超聲波發生器及清洗槽兩大部分組成。在被清洗件批量較大的情況下，還附有清洗液循環裝置；有時為了實現清洗過程自動化，還附有被清洗件傳送裝置。 一般情況下，超聲波發生器和清洗槽是兩個結構上互相獨立的裝置，它們之間僅用一根電纜線連接起來，以傳送電功率。但也有的超聲波清洗設備是將發生器與清洗槽組合為一體的。 超聲波發生器是產生超聲頻電信號的功率源。常用的超聲波發生器從結構上分為:電子管式、晶體管式、可控硅管式和高頻電機式四種。其中可控硅管式超聲波發生器體積小、效率高、操作簡便。CFS-3型超聲波發生器就屬于這種類型。 超聲波發生器的外部結構為一箱體，內裝有各種電氣元件。為了保證這些電氣元件的正常工作，在功率較大的超聲波發生器內還裝有冷卻風扇。發生器外部設有控制臺，控制臺上設有電源開關、高壓開關、功率調節旋鈕、頻率調節旋鈕以及顯示陰極電流和屏極電壓的電流、電壓表。可控硅管式超聲波發生器無頻率調節旋鈕。 超聲波清洗槽由不銹鋼槽體、換能器及支架等組成。
超聲波清洗是將超聲波的振動能量傳播到清洗液中，利用兩者的綜合作用，來清除被清洗件上的污垢。
超聲波清洗在工業上應用比較廣泛，主要用于對零、部件清洗要求比較嚴格的場合，如零件在精加工過程中的清洗、裝配前的清洗、幾何形狀復雜(多孔、深孔、彎孔、盲孔、微孔)的孔類零件的清洗，以及污垢粘附較牢的中小型零件的清洗。 超聲波清洗除了能清除零、部件表面的油污外，對于零件表面殘留的研磨膏、拋光膏等膏狀污垢也有良好的清洗效果。此外，還可用來清除零件表面輕度的銹蝕層或氧化層。超聲波清洗對于清除積碳效果很好(需采用專門配制的清洗液)，并已有較成熟的使用經驗。 在內燃機車制造及修理部門，已將超聲波清洗應用于一些中、小型零件和精密偶件的清洗，如缸蓋、滾動軸承、齒輪、閥類零件、泵類零件、各種濾清元件、短軸、高壓油泵柱塞副、噴油器針閥副、高壓油泵出油閥副等的清洗。 在國外，已采用大功率的超聲波清洗設備，來清洗柴油機機體及機車上的大型零、部件。我國有的柴油機修理工廠也開始采用大功率的超聲波清洗機來清洗待修理的柴油機機體(缸徑為150～230毫米)，并取得了理想的清洗效果。 采用超聲波清洗，工藝簡單，操作簡便，勞動強度低，清洗質量好，清洗效率高，而且易于實現零、部件清洗自動化，
因而是一種很有發展前途的清洗方法。
一、超聲波清洗原理 超聲波在本質上和聲波是一樣的，都是機械振動在彈性介質中的傳播過程，超聲波和聲波的區別僅在于頻率范圍的不同。 聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認為聲波的頻率在20～20000赫范圍內，而振動頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動頻率在100千赫以下的稱為低頻超聲波；振動頻率在100千赫以上到數十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。 超聲波清洗時，在超聲波的作用下，機械振動傳到清洗槽內的清洗液中，使清洗液體內交替出現疏密相間的振動，液體不斷受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內部受超聲波的振動而頻繁地拉伸和壓縮，其結果使微氣泡不斷地產生和不斷地破裂。微氣泡破裂時，周圍的清洗液以巨大的速度從各個方向伸向氣泡的中心，產生水擊。這種現象可以通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動的氣泡，而且清洗液上下對流。此時若將手指浸入清洗液中，則有強烈針刺的感覺。上述這種現象稱為超聲空化作用。 在超聲空化作用一定時間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當然也有清洗液本身的作用在內)，這就是超聲波清洗的基本原理。 較長時間的超聲空化作用，會使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。 超聲沖擊波能在液體中產生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。 超聲空化的產生是依附于空化核進行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。 總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合表現。其中空化作用在超聲波清洗中是起主要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態。再加上微沖流的作用，使清洗液產生振動和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除干凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。 應當指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，還有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其結果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。
二、超聲波清洗設備 超聲波清洗設備主要由超聲波發生器及清洗槽兩大部分組成。在被清洗件批量較大的情況下，還附有清洗液循環裝置；有時為了實現清洗過程自動化，還附有被清洗件傳送裝置。 一般情況下，超聲波發生器和清洗槽是兩個結構上互相獨立的裝置，它們之間僅用一根電纜線連接起來，以傳送電功率。但也有的超聲波清洗設備是將發生器與清洗槽組合為一體的。 超聲波發生器是產生超聲頻電信號的功率源。常用的超聲波發生器從結構上分為:電子管式、晶體管式、可控硅管式和高頻電機式四種。其中可控硅管式超聲波發生器體積小、效率高、操作簡便。CFS-3型超聲波發生器就屬于這種類型。 超聲波發生器的外部結構為一箱體，內裝有各種電氣元件。為了保證這些電氣元件的正常工作，在功率較大的超聲波發生器內還裝有冷卻風扇。發生器外部設有控制臺，控制臺上設有電源開關、高壓開關、功率調節旋鈕、頻率調節旋鈕以及顯示陰極電流和屏極電壓的電流、電壓表。可控硅管式超聲波發生器無頻率調節旋鈕。 超聲波清洗槽由不銹鋼槽體、換能器及支架等組成。
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