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浅说超声波清洗设备

超声波清洗设备主要由三部分组成:发电机、换能器和清洗槽。发电机是电源,产生电磁振荡信号并提供能量;换能器是振动板,是超声波清洗的关键部分。它将发电机产生的电磁振动转化为换能器本身的超声波振动,并传输到清洗槽中,产生真空洞(以下简称空蚀)效果,一般放置在槽底;清洗槽用于容下清洗液和待清洗工件。

超声波清洗的原理

超声波清洗的频率一般为30kHz上下。超声波清洗的关键是利用超声波在液体中产生空化作用,快速分离工件表面的油渍和氧化皮,达到清洗的目的。当超声波辐射到液体时,反复更换产生瞬时负压。在振动产生负压的半周期内,液体中产生空蚀,即液体蒸汽(水蒸气、溶剂除油时产生的溶剂蒸汽)或溶解在溶液中的气体进入空穴,产生大量不稳定的微气泡和空泡(直径约50~500μm),然后,在正压的半周期中,这些气泡和瞬时压力达到几百甚至几千MPa微激波,由于强烈的冲击而开裂,使气泡周围产生数百个MPa气压对溶液有很强的混合作用,形成冲洗工件表面污垢的冲击力,去除深凹孔中的污垢,加快清洗过程。

超声波清洗的特点

(1)超声波可用于溶剂除油、化学除油、电化学除油、酸洗等场所,达到除油、除锈、除膜的效果。
(2)超声波特别适用于快速、连续的酸洗工艺,如电缆(铁丝)连续镀锌前处理中的酸洗等。
(3)超声波不仅适用于钢件,也适用于铝合金件的表面清洗。
(4)超声波清洗液的浓度和温度都很低,清洗时间也很短。
(5)超声波清洗效率高,速度快,特别能保证基体金属不被侵蚀,避免负极电解油引起的渗氢。

影响超声波清洗效果的因素

液态
超声波清洗中常用液体的浓度不宜过高,否则会阻碍超声波的传播,影响清洗效果。与一般去油浓度较低的溶液相比,应用效果明显。然而,直接稀释原溶液并不容易。应合理选择成分和比例。

温度
如果只用水清洗,约50°C当洗涤能力最强,温度过高时,水中产生的大量气泡阻碍了超声波的传播,从而降低了清洗效果。除了油清洗也有类似的情况。因此,温度必须根据溶液成分控制在最佳范围内。

悬浮物
超声波对漂浮在溶液中的颗粒有振动和凝结的作用。虽然这种效果可以提高清洗能力,但也会再次污染表面,影响清洗效果。因此,必须及时考虑槽液,去除油脂和固体污垢,并在条件允许的情况下设置连续过滤系统。

金属杂质
特别是对于酸洗液中氧化皮或金属溶解物的积累,降低超声辐射效果,影响清洗质量。因此,酸洗液应经常升级。

网筐
对于小零件,选择篮直径应合适。如果网直径或多孔板篮直径过小,超声强度会减弱,清洗效果会降低。如果直径太大,工件很容易泄漏。因此,最好在篮子底部设置一个无孔金属板(约0.5~1mm),超声波可以通过薄板清洗网筐内的工件。

工件
因为超声波是直线传播的,如果工件是静态的,超声波通常不会影响到零件的深凹、埋孔和反面位置,即不能清洗或清洗不均匀。因此,工件应在槽内旋转,以便各部分得到超声波辐射,以达到理想的效果。

频率
应合理选择超声波振荡频率、强度等性能参数。一般来说,形状复杂的小零件应采用高频、低振动辐射的超声波;大型工件应采用低频超声波。如果超声波频率和强度不足,溶液不会产生气泡,工件表面的污垢不会受到冲击,清洗无效。

一般来说,超声波由于其频率高、专一性强、穿透性强、液体空蚀等特点,加强了清洗过程,特别是对形状复杂、孔、埋孔、窄缝及其表面预处理要求较高的产品。

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