超声波清洗机
一、基本介绍：
超声波清洗机机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。优点是：超声波清洗效果好，操作简单。人们所听到的声音是频率0-20000Hz的声波信号，高于20000Hz的声波称之为超声波，声波的传递依照正弦曲线纵向传播，即一层强一层弱，依次传递，当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形成许许多多微小的气泡，而当强的声波信号作用于液体时，则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小，液体中形成的微小气泡被压碎。这种膨胀和破碎的现象即是我们通常所说的空化作用。
超声波清洗机原理由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm 的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压。
1、频率
超声波清洗机工作频率很低（在人的听觉范围内）就会产生噪音。当频率低于20kHz时，工作噪音不仅变得很大，而且可能超出职业安全与保健法或其它条例所规定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考虑工件表面损伤的应用中，通常选择从20kHz到30kHz范围内的较低清洗频率。该频率范围内的清洗频率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。
低频通常被用于清洗较小、较精密的零件，或清除微小颗粒。高频还被用于被工件表面不允许损伤的应用。使用高频可从几个方面改善清洗性能。随着频率的增加，空化泡的数量呈线形增加，从而产生更多更密集的冲击波使其能进入到更小的缝隙中。如果功率保持不变，空化泡变小，其释放的能量相应减少，这样有效地减小了对工件表面的损伤。高频的另一个优势在于减小了粘滞边界层（泊努里效应），使得超声波能够“发现”极细小的微粒。这种情况近似于小溪中水位降低时可以看清溪底的小石子。
2、工作过程
关于“超声波清洗”：超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。
3、空化作用
空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。
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脱走，空化作用的真空核群泡才能达到效果。
4、直进流
超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。
5、加速度
液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。
二、应用领域：
超声波清洗机广泛应用于表面喷涂处理行业、机械行业、电子行业、医疗行业、半导体行业、钟表首饰行业、光学行业、纺织印染行业。其他行业等，超声波清洗机运用具体如下
1、表面喷涂处理行业：
（清洗的附着物：油、机械切屑、磨料、尘埃、抛光蜡）电镀前的清除积炭、清除氧化皮、清除抛光膏、除油除锈、离子镀前清洗、磷化处理，金属工件表面活化处理等。不锈钢抛光制品、不锈钢刀具、餐具、刀具、锁具、灯饰、手饰的喷涂前处理、电镀前清洗。
2、机械行业：（清洗的附着物：切削油、磨粒、铁屑、尘埃、指纹）
防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、发动机零件、变速箱、减振器、轴瓦、油嘴、缸体、阀体、化油器及汽车零件及底盘漆前除油、除锈、磷化前的清洗；过滤器、活塞配件、滤网的疏通清洗等。精密机械部件、压缩机零件、照相机零件、轴承、五金零件、模具、尤其在铁路行业，对列车车厢空调的除油去污、对列车车头各部件的防锈、除锈、除油非常适合。
三、超声波清洗机清洗的技术特点：
清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。清洗速度快，提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠。对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净。对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工。
超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法，特别是工件的表面比较复杂，象一些表面凹凸不平，有盲孔的机械零部件，一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如：钟表和精密机械的零件、电子元器件、电路板组件等，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。
超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来、分散、乳化、脱落。因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥离，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。超声波清洗中清洗液超声振动对污垢的冲击。超声加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。
四、超声波清洗机的主要参数
1.频率：≥20KHz ，可以分为低频，中频，高频3段。
2.清洗介质：采用超声波清洗，一般两类清洗剂：化学溶剂、水基清洗剂等。清洗介质的化学作用，可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物件进行充分、彻底的清洗。
3.功率密度：功率密度=发射功率（W）/发射面积（cm2）通常≥0.3W/cm2，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件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。
4.超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。
5.清洗温度：一般来说，超声波在30℃-40℃时的空化效果。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波时，采用50℃-70℃的工作温度。
五、超声波清洗机使用方法：
1.超声波清洗机外部连接
参照超声波清洗机安装说明书连接清洗机的电控柜与主机间的温控传感器信号线、超声驱动线、加热器控制线等线路，并接通380VAC电源，安装清洗机的上水管、放水管与溢流排放管。
2．超声波清洗池加清水
向清洗池内加入适量清水，液面高度以浸没将要清洗的零部件为准，一般不超过清洗池的四分之三。
3．超声波清洗机预热
启动电控加热开关，将水温调节旋钮上的白色刻度线指向适当的温度（应为60℃左右）。清洗机在使用过程中，清洗剂的温度不应超过70℃。
4．超声波清洗机加入清洗剂
待水温升至40℃左右时，将UC-O3零部件清洗剂加入清洗池中（一般一次5kg左右），徐徐搅动清水使其充分溶解（此时亦可启动越声波或开启鼓气装置进行搅拌）。
5．超声波清洗机预处理
清洗之前宜用竹刀先将零部件表面的污垢（如防尘罩外表面会有很多尘土、气缸体类的零件在其外壳曲线变化处会积留很多厚且易除的油泥）简单清洁一下，以便延长清洗液使用寿命。
超声波能够进行精密清洗，但其对泥类的污物处理能力较弱，故预处理中，应尽量将黄泥或稀泥类的污物去除。
6.功率选择
超声清洗效果不一定与（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。而如果功率达到一定数值，有时很快便将污垢去除。若选择功率太大，空化强度将大大增加，清洗效果是提高了，但这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，基本上没有问题，但采用水或水溶性清洗液时，易于受到水点腐蚀，如果振动板表面已受到伤痕，强功率下水底产生空化腐蚀更严重，因此要按实际使用情况选择超声功率。
7.频率选择
在低频的情况下，液体受压与受拉的时间变长；因此空化生成的时间也长，体积也长，而空化闭合时所产生的冲击力又与空化泡的大小成正比。所以频率越低，空化越强烈。
而我们用于工业清洗中的频率一般小于60KHz，用的最多的是在20～40KHz之间。使用20KHz左右的频率，可以得到相对小数量的空化泡，但有大的空化强度，并且伴有噪音，可用于清洗大部件表面与物件表面结合强度高的工件。40KHz左右的频率，在相同的声压下，产生的空化泡的数量大，但破碎时产生的空化强度低，噪音小，穿透能力强，适用于表面复杂、盲孔、污物和表面结合力弱的工件。
六、如何判断超声波清洗机的故障：
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，但清洗效果不理想。原因：
清洗槽内清洗液液位不当；
七、维修保养：
1)清洗机由超声波发生器和超声波换能器组成，超声波换能器是由压电陶瓷材料制造的夹芯式换能器，压电陶瓷材料在交变电场的作用下会产生机械振动。
超声波换能器常见问题
1 超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。
2 换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。
3 振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况。
4 不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年以后可能会出现振动面穿孔的情况。
2）超声波清洗机换能器常见问题有：
⑴超声波换能器受潮。一般用兆欧表检查和换能器相连接的插头，检查换能器正负极间的绝缘电阻值就可以判断。一般要求绝缘电阻大于30兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，很可能是换能器受潮。维修方法是把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃左右，烘干三小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。换能器振子打火，陶瓷材料碎裂。维修时可以用肉眼和兆欧表结合检查。一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的换能器断开，不会影响到别的换能器正常使用。
⑵换能器脱胶。我们知道大多数厂家采用胶粘的方式固定换能器，但超声波清洗机的长期使用后由于振动会出现脱胶现象。也有厂家采用胶结加螺钉紧固的方式，一般情况下不会出现脱胶，由于螺钉的作用，振子脱胶后不会从振动面上落下，一般的判断方法是用手轻摇振子的尾部，仔细观察振动面的胶水情况做出判断。
⑶一般振子出现脱胶以后超声波电源输出的功率正常，但是由于振子与振动面连接不好，振动面的振动效果不好，长时间后由于能量无法释放出去，很可能会烧坏振子。振子脱胶对于用户来说维修起来是比较麻烦的，一般情况只能送回生产厂家进行维修处理。避免振子脱胶最有效的方法是平时使用中注意不撞击振动面。
⑷振动面穿孔。一般超声波换能器满负荷使用数年以后可能会出现振动面穿孔的情况，这是由于振动面的不锈钢板长时间高频振动疲劳所致，振动面穿孔说明换能器的使用寿命已经到了，维修上一般只能更换。
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⑴超声波清洗机打开电源开关，指示灯不亮。这种情况维修时必须检查电源开关是否完好，漏电开关是否合上。如果开关完好再检查保险丝是否过载熔断，基本上可以解决。
⑵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。这种情况比较复杂，维修时首先检查换能器与超声波功率板的连接插头是否有松脱，然后检查保险丝是否熔断。如果一切正常有可能是超声功率发生器内部故障，用万用表打电源线零线，火线是否都通。在排除了发生器故障后再检查超声波换能器是否烧坏，是否需要更换。
⑶超声波清洗机直流保险丝熔断。可能是整流桥堆或功率管烧毁，也可能是换能器老化，电流不稳，这些都可能造成电源发生器故障。维修时要多加注意。
八、注意事项：
⑴超声波清洗机电源及加热器电源必须有良好接地装置。
⑵超声波清洗机严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得开超声波开关。
⑶有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。
⑷禁止用重物（铁件）撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。
⑸超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。
⑹清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。
⑺每次换新液时，待超声波起动后，方可洗件。
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