超声波清洗原理1
更新时间:2023-05-18 23:02:01 阅读量: 实用文档 文档下载
超声波的频率就是声源振动的频率。所谓振动频率,就是每秒来回往复运动的次数,单位是赫兹,简称赫。波是振动的传播,即把振动按原有的频率传递出去。所以波的频率就是声源振动的频率。波可以分为三种,即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下;声波的频率为20Hz~20kHz;超声波的频率则为20kHz以上。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能
◆超声波常识:
超声波的频率就是声源振动的频率。所谓振动频率,就是每秒来回往复运动的次数,单位是赫兹,简称赫。波是振动的传播,即把振动按原有的频率传递出去。所以波的频率就是声源振动的频率。波可以分为三种,即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下;声波的频率为20Hz~20kHz;超声波的频率则为20kHz以上。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能力强,这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。
◆基本原理:
超声波清洗机之所以能够起到清洗污垢的作用,其过程是由下列引起的:空化、声流、声的辐射压力和声学毛细效应。
在清洗过程中,不洁物的表面会产生表面污垢膜的破坏、剥落、分离以及乳化、溶解等现象。不同的因素对清洗机的影响也不同。对于那些附着不太紧的污垢,清洗主要靠空化气泡(未爆破的空化气泡)振动力的作用。在污垢的边缘,由于脉冲气泡的强烈振动和爆破,破坏了污垢薄膜与物体表面之间的结合力,起到了扯裂与剥离的作用。声学辐射压力与声学毛细效应,促使洗涤液渗入被清洗物件的微小凹陷表面和微孔,声流可以促使污垢加速从表面脱离。如果污垢与表面的附着比较牢固,则需要用空化气泡的爆破所产生的微冲击波,使污垢从表面上被扯下来。
超声波清洗主要利用了液体的“空化效用”——当超声波在液体中辐射时,液体分子时而受拉,时而受压,形成无数个微小空腔,即所谓“空化泡”。待空化泡瞬间破裂时,会产生局部液力冲击波(压强可高达1000个大气压以上),在这种压力连续冲击下,粘附在工件表面的各类污垢会被剥落;同时,在超声波的作用下,清洗液的脉动搅拌加剧,溶解、分散和乳化加速,从而把工件清洗干净。
◆清洗优点:
a) 清洗效果好,清洁度高且全部工件清洁度一致;
b) 清洗速度快,提高生产效率;
c) 不须人手接触清洗液,安全可靠;
d) 对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净;
e) 对工件表面无损;
f) 节省溶剂、热能、工作场地和人工等。
◆超声波的两个主要参数:
频率:F≥17.6KHz 功率密度ρ=发射功率(w)/发射面积(cm2) 通常ρ≥0.3W/CM2
◆清洗效果及相关参数
①清洗介质:化学溶剂与水基清洗剂
②功率密度
③超声波频率
④清洗温度:采用40℃-60℃的工作温度最佳。温度低会降低溶液化学活性。而温度高则提高了气泡内气体的弹性。
◆超声波的选型计算方法:
通常计算方法为:100W的超声波功率推动8kg以内的水,以此类推。一般每个振子额定功率为50W[峰值功率一般为100W]),经计算可确保有足够的空化强度。用户只需根据欲清洗之工件大小,生产率(一般细小工件每次清洗时间为3-7分钟,粗大得杂工件为10-30分钟),确定洗缸尺寸
◆不同频率的功效比较:
按超声频率分为25KHZ;30KHZ;40KHZ三种机型,其功效如下:
18~25KHZ 30KHZ 40~50KHZ
空化泡较少,但爆破冲击力强,故清洗时间较短 适中 空化泡多,爆破冲击力较弱,但渗透力强,清洗时间较长
噪声较大 同上 噪声较小
适宜清洗污渍较厚或较大较重之工件 同上 适宜清洗较轻便,较精细之工件
频率漂移≤土2KHZ。超声波发生器发出与换能器谐振的频率讯号只有一个,使发挥最高效率并能自动跟踪、稳定在此频率上,免除时时调谐之麻烦。如强迫改变发生器频率,则输出功率大减且特性变坏。故超声波清洗机只能在三种频率中根据需要选定其中一种。
◆超声波清洗机的构成:超波清洗机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成,底部安装有超声波换能器振子;超声波发生器产生高频高压,通过电缆联结线传导给换能器,换能器与振动板一起产生高频共振,从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净
◆ 清洗特点
从超声波清洗机的清洗原理我们不难理解,为什麽它的清洗效率和效果都异常出色。
不论工件形状多麽复杂,将其放入清洗液内,只要是能接触到液体的地方,超声波的清洗作用都能达到; 清洗时,液体内产生的气泡非常均匀,工件的清洗效果也将非常的均匀一致;
配合清洗剂的使用,加速污染物的分离和溶解,可有效防止清洗液对工件的腐蚀;
无需手工清理,杜绝了手工清洗对工件产生的伤害,避免繁重肮脏的体力劳动。
◆ 清洗效率:
自超声波清洗技术问世以来,其出众的清洗效能深得广大行业用户的青睐,其中尤以其显著地提高了清洗效率及清洗效果而让人一见倾心。以往在肮脏的环境中通过繁重的体力劳动,需要长时间地进行手工清洗的复杂机械零件,应用了超声波清洗机以后,不仅改善了劳动环境,减轻了劳动强度,而且在大幅提高清洗精度的基础上,清洗时间缩短为原来的四分之一。较之现在所有清洗方法,超声波清洗的效率是最高的。
3、清洗成本:
在所有清洗方式中,清洗成本大体可分为:设备成本和消耗成本。超声波清洗设备使用寿命约为十年,除设备购置成本高于手工清洗和有机碱性溶剂刷洗外,低于气相清洗和高压水射流清洗,对于消耗成本,以有效尺寸为600×400×350mm,功率为1KW,价格约为1万元的超声波清洗机为例,工作一小时,耗电1度,费用约为0.5元,碱性金属清洗剂1公斤,价格约为20元,可反复使用20-50个小时(根据污染程度而定),相当于0.4-1元/小时,而一般工件清洗时间仅为3-15分钟即可,且一次清洗可对一定数量及体积的工件同时清洗,因此对于消耗成本而言,采用超声波清洗,不仅清洗效果最好,而且清洗成本相当于不到0.04元/件,还不算节省的劳动力成本,远远低于其他各类清洗方法。
◆ 清洗效果:
就清洗方式而言,运用于工业清洗的清洗方式一般为手工清洗,有机溶剂清洗,蒸汽气相清洗,高压水射流清洗和超声波清洗,根据清洗效果可以明显地区分清洗的方式,超声波清洗被国际公认为当前效率最高,效果最好的清洗方式,其清洗效率达到了98%以上,清洗洁净度也达到了最高级别,而传统的手工清洗和有机溶剂清洗的清洗效率仅仅为60%-70%,即使是气象清洗和高压水射流清洗的清洗效率也低于90%,因此,在工业清洗中,超声波清洗机以其效率高,效果好,适用于大工作量清洗的特性无疑是清洗的最佳选择,这也是为什么凡是对洁净度要求高的行业,如:航空仪表,真空镀膜,光学器材,医疗器械等行业都选择超声波清洗的原因。
◆ 常用超声波的频率是多少?应用上有何不同?
25KHZ 28KHZ 33KHZ 40KHZ 60KHZ
相对来讲,频率越高,作用在被清洗物件上的密度较大,清洁度越高,但力度则较弱。多用于清洗高清
洁度的光学玻璃等产品;频率较低的则反之,多用于普通工件清洗,如五金件的除蜡、除油清洗等。 ◆ 超声波震子的使用寿命有多长?
正常使用的情况下,进口震子(本公司采用美国进口晶片震子)的使用寿命在8年左右。我们所讲的正常使用是指:
1、严禁干震。即无液开启超声工作;
2、严禁踏、击超声震子粘接面,避免震子脱落;
3、超声波发生器的工作环境应通风良好、定期清理保养;
4、不随意更换、调整超声发生器内的元气件
◆ 应用领域
在目前所有的清洗方式中,超声波清洗是效率最高,效果最好的一种,之所以超声波清洗能够达到如此的效果,是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道,在生产和生活当中,需要保持清洁的东西很多,需要清洗的种类和环节也很多,常见的手工清洗方法无疑无法达到要求,即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求,因此这也是超声波清洗被日益广泛应用于各行各业的原因。
1、机械行业:防锈油脂的去除;量具刃具的清洗;机械零部件的除油除锈;发动机、化油器及汽车零件的清洗,过滤器及滤网的疏通清洗等等。
2、表面处理行业:电镀前的除油除锈;离子镀前清洗;磷化处理;清除积炭,氧化皮,抛光膏,金属工件表面活化处理等等。
3、医疗行业:医疗器械的清洗,消毒,杀菌,实验器皿的清洗等等。
4、仪器仪表行业:精密零件的高清洁度清洗,装配前清洗等等。
5、机电电子行业:印刷线路板除松香,焊斑;高压触点,接线柱等机械电子零件的清洗等等。
6、光学行业:光学器件的除油,除汗,清灰等等。
7、半导体行业:半导体晶片的高清洁度清洗。
8、科教文化:化学生物等实验器皿的清洗,除垢。
9、钟表首饰:清除油泥,灰尘,氧化层,抛光膏等。
10、石油化工行业:金属滤网的清洗疏通;化工容器,交换器的清洗等等。
11、纺织印染行业:清洗纺织锭子,喷丝板等。
12、其他:超声清洗:清除污染物,疏通细小孔洞,如清洁印章,古董修复,汽车电喷头疏通等。 超声搅拌:加快溶解,提高均匀度,加快物理化学反应,防止过腐蚀,加速油水乳化,
如溶剂染料混合,超声磷化等。
超声凝聚:加速沉淀,分离,如种子浮选,饮料除渣等。
超声杀菌:杀灭细菌及有机污染物,如污水处理,除气等。
超声粉碎:降低溶质颗粒度,如细胞粉碎,化学检测等。
超声封孔:排除间隙气体,提高整体密度,如工件浸漆等
◆ 如何选用超声波清洗机?
根据超声清洗的经验来看,不同工件、相同工件的不同制作工艺、不同材料、清洁度要求不一、工件几何形状不同、清洗剂选择不同,对清洗工艺均有非常大的影响,从而清洗设备的结构也不相同。有些甚至需通过实验来确定。选择合理的清洗工艺路线,即可收到良好效果,还可以降低设备制造成本。
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