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超聲波的原理

超聲波清洗源於二十世紀六十年代,自超聲波技術問世以來,科學家們發現:一定頻率範圍內的超聲波,作用於液體介質裏,可以達到清洗的作用。經過一段時間的研究和試驗,不僅得到了滿意的效果,而且發現其清洗效率極高,由此超聲波清洗機被逐漸運用於各行各業中去。在應用初期,由於電子工業的限製,超聲波清洗設備電源的體積比較龐大,穩定性及使用壽命不太理想,價格昂貴,一般的工礦企業難以承受,但其出色的清洗效率及效果,仍然讓部分實力雄厚的國有企業一見傾心。隨著電子工業的飛速發展,新一代的電子元器件層出不窮,應用新的電子線路以及新的電子元器件,超聲波電源的穩定性及使用壽命進一步的提高,體積減小,價格逐漸降低。二十世紀八十年代末,第三代超聲波電源問世,既逆變電源,應用最新IGBT元件。新的超聲波電源具有體積小,可靠性高,壽命長等特點,清洗效率得以進一步提高,而價格也降到了大部分企業可以接受的程度。
      眾所周知,人們所聽到的聲音是頻率20~20000Hz的聲波信號,高於20000Hz的聲波稱之為超聲波,聲波的傳遞依照正弦曲線縱向傳播,即一層強一層弱,依次傳遞,當弱的聲波信號作用於液體中時,會對液體產生一定的負壓,使液體內形成許許多多微小的氣泡,而當強的聲波信號作用於液體時,則會對液體產生一定的正壓,因而,液體中形成的微小氣泡被壓碎。經研究證明:超聲波作用於液體中時,液體中每個氣泡的破裂會產生能量極大的衝擊波,相當於瞬間產生幾百度的高溫和高達上千個大氣壓,這種現象被稱之為“空化效應”,超聲波清洗正是應用液體中氣泡破裂所產生的衝擊波來達到清洗和衝刷工件內外表麵的作用。
      當超聲波電源將50Hz的日常供電頻率改變為28KHz後,通過輸出電纜線將其輸送給粘接在盛放清洗溶液的清洗槽底部的超聲波發生器(換能器),由換能器將高頻的電能轉換成機械振動並發射至清洗液中,當高頻的機械振動傳播到液體裏後,清洗液內即產生上述空化現象,達到清洗的目的。由於超聲波的頻率很高,在液體中所產生的空化作用可以達到28000次/秒,幾乎可以說是不斷地在進行,在液體中由於空化現象所產生的氣泡數量眾多且無所不在,因此對於工件的清洗可以非常徹底,即使是形狀複雜的工件內部,隻要能夠接觸到溶液,就可以得到徹底的清洗,又因為每個氣泡的體積非常微小,因此雖然它們的破裂能量很高,但對於工件和液體來說,不會產生機械破壞和明顯的溫升。
      一般來說:用於清洗的超聲波,其頻率應在20KHz?80KHz之間,頻率低噪音大,換能器的體積也偏大,高頻率的超聲波通常被應用於探傷,醫療診斷和超聲波加濕。
    超聲波設備概述
      一定頻率範圍內的超聲波作用於液體介質內可起到清洗工件的作用。這一清洗技術自問世以來,受到了各行各業的普遍關注。超聲波清洗機的運用極大地提高了工作效率和清洗精度,以往清洗死角、盲孔和難以觸及的藏汙納垢之處一直使人們備感頭痛,新技術的開發和運用使這一工作變得輕而易舉。近年來,隨著電子技術的日新月異,超聲波清洗機也同我們日常生活離不開的收音機一樣,經過了幾代的演變,技術更加先進,效果更加顯著,同樣,它的價格也越來越多的被社會所接受,在各行各業中逐漸被廣泛運用。
      超聲波清洗設備主要由以下組件構成:
      1、清洗槽:盛放待洗工件
      不鏽鋼製成,可安裝加熱及控溫裝置。
      2、換能器(超聲波發生器):將電能轉換成機械能
      壓電陶瓷換能器,頻率、功率視具體機型。
      3、電源:為換能器提供所需電能
      逆變電源,進口IGBT元件,安裝過流保護線路。
      換能器將高頻電能轉換成機械能之後,會產生振幅極小的高頻震動並傳播到清洗槽內的溶液中,在換能器的作用下,清洗液的內部將不斷地產生大量微小的氣泡並瞬間破裂,每個氣泡的破裂都會產生數百度的高溫和近千個大氣壓的衝擊波,從而將工件衝刷幹淨。
      從超聲波清洗機的清洗原理我們不難理解,為什麽它的清洗效率和效果都異常出色。
      一、不論工件形狀多麽複雜,將其放入清洗液內,隻要是能接觸到液體的地方,超聲波的清洗作用都能達到。
      二、清洗時液體內產生的氣泡非常均勻,工件的清洗效果也將非常均勻一致。
      三、配合清洗劑的使用,加速汙染物的分離和溶解,可有效防止清洗液對工件的腐蝕。
      四、無需手工清理,杜絕了手工清洗對工件產生的傷害,避免繁重肮髒的體力勞動。
      在我們所了解到的各行各業中,幾乎每一個行業都有應用到超聲波清洗機的地方,例如:
      機械行業;表麵處理行業;醫療行業;儀器儀表行業;機電電子行業;光學行業;半導體行業;科教文化;鍾表首飾;石油化工行業;紡織印染行業;其他。
      超聲波清洗特點
      1、 清洗特點:
      1)超聲波清洗對於手工及其它清洗方式不能完全有效地進行清洗的工件,具有顯著的清洗效果,可徹底地達到清洗要求。
      2)超聲波清洗對形狀和結構複雜的工件尤為適用。
      3)超聲波清洗可有效地降低汙染,減少有毒溶劑對人類的損害。
      4)超聲波清洗可根據不同的溶劑達到不同的效果,如:除油,除鏽或磷化。
      5)超聲波清洗是目前清洗效率最高的清洗方式,也是清洗效果最好的清洗方式。
      6)超聲波清洗可大幅度降低勞動強度,杜絕勞動隱患。
      2、 清洗效率:
      自超聲波清洗技術問世以來,其出眾的清洗效能深得廣大行業用戶的青睞,其中尤以其顯著地提高了清洗效率及清洗效果而讓人一見傾心。以往在肮髒的環境中通過繁重的體力勞動,需要長時間地進行手工清洗的複雜機械零件,應用了超聲波清洗機以後,不僅改善了勞動環境,減輕了勞動強度,而且在大幅提高清洗精度的基礎上,清洗時間縮短為原來的四分之一。較之現在所有清洗方法,超聲波清洗的效率是最高的。
    3、 清洗成本:
      在所有清洗方式中,清洗成本大體可分為:設備成本和消耗成本。超聲波清洗設備使用壽命約為十年,除設備購置成本高於手工清洗和有機堿性溶劑刷洗外,低於氣相清洗和高壓水射流清洗,對於消耗成本,以有效尺寸為600×400×350mm,功率為1KW,價格約為1萬元的超聲波清洗機為例,工作一小時,耗電1度,費用約為0.5元,堿性金屬清洗劑1公斤,價格約為20元,可反複使用20-50個小時(根據汙染程度而定),相當於0.4-1元/小時,而一般工件清洗時間僅為3-15分鍾即可,且一次清洗可對一定數量及體積的工件同時清洗,因此對於消耗成本而言,采用超聲波清洗,不僅清洗效果最好,而且清洗成本相當於不到0.04元/件,還不算節省的勞動力成本,遠遠低於其他各類清洗方法。
    4、 清洗效果:
      就清洗方式而言,運用於工業清洗的清洗方式一般為手工清洗,有機溶劑清洗,蒸汽氣相清洗,高壓水射流清洗和超聲波清洗,根據清洗效果可以明顯地區分清洗的方式,超聲波清洗被國際公認為當前效率最高,效果最好的清洗方式,其清洗效率達到了98%以上,清洗潔淨度也達到了最高級別,而傳統的手工清洗和有機溶劑清洗的清洗效率僅僅為60%-70%,即使是氣象清洗和高壓水射流清洗的清洗效率也低於90%,因此,在工業清洗中,超聲波清洗機以其效率高,效果好,適用於大工作量清洗的特性無疑是清洗的最佳選擇,這也是為什麽凡是對潔淨度要求高的行業,如:航空儀表,真空鍍膜,光學器材,醫療器械等行業都選擇超聲波清洗的原因。
    超聲波清洗效果
    效果展示I
      采用設備:LTA-300      清洗時間:5分鍾左右      清洗成本:1元錢左右
      效果描述:隻需簡單分解為上下兩部分,便可以在短時間內完全去除各種油汙、油泥,即使是極小的微孔、盲孔也可以有效清洗。與傳統方式相比,清洗效果更好,清洗成本大大降低。
    效果展示II
      采用設備:LTA-1000      清洗時間:15-20分鍾      清洗成本:4-5元錢
      效果描述:可以完全去除發動機缸體、缸蓋、活塞、變速箱、曲軸等部件內外的各種油垢、膠質,以及絕大部分的積炭,有效疏通油路、水道,與傳統方式相比,更加清潔、高效、安全、經濟。
      效果注解:根據多年的使用經驗,對於發動機內部及其厚重的積炭,無法在短時間內徹底清除,請適當延長清洗時間,提高清洗溫度或輔助使用積炭清洗劑。
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