超聲波清洗設(shè)備主要有發(fā)生器、換能器和清洗槽三部分組成。發(fā)生器即電源,產(chǎn)生電磁振蕩信號(hào)并提供能量;換能器即振板,是超聲清洗的關(guān)鍵部分,它把發(fā)生器產(chǎn)生的電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)換成換能器本身的超聲振動(dòng),并傳入清洗槽中產(chǎn)生真空空穴(以下簡(jiǎn)稱空化)作用,通常置于槽底部;清洗槽用來(lái)容納清洗液及待清洗的工件。
超聲波清洗的原理
超聲波清洗的頻率一般為30kHz左右。超聲波清洗主要利用超聲波在液體中產(chǎn)生空化作用,將工件表面油污及氧化皮迅速剝離,達(dá)到清洗的目的。當(dāng)超聲波輻射到液體上時(shí),反復(fù)交替地產(chǎn)生瞬間負(fù)壓力,在振動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓的半周期內(nèi),液體中產(chǎn)生空化,即液體的蒸氣(水蒸氣、溶劑除油時(shí)產(chǎn)生的溶劑蒸氣)或溶解于溶液中的氣體進(jìn)入空穴中,形成大量非穩(wěn)態(tài)的微氣泡和空泡(直徑約50～500μm),接著,在正壓力的半周期,這些氣泡與瞬間產(chǎn)生壓強(qiáng)高達(dá)幾百乃至幾千MPa的微激波,因劇烈碰撞導(dǎo)致破裂,使氣泡周圍產(chǎn)生上百M(fèi)Pa氣壓,對(duì)溶液產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用,并形成沖刷工件表面污物的沖擊力,使零件深凹和孔隙處的污物除去,從而加速清洗過(guò)程。
超聲波清洗的特點(diǎn)
(1)超聲波可應(yīng)用于溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油和酸洗等場(chǎng)合,達(dá)到除油、除銹、除膜效果。
(2)超聲波特別適用于快速、連續(xù)酸洗工藝,如線材(鐵絲)連續(xù)鍍鋅前處理中酸洗等。
(3)超聲波不僅適用于鋼鐵件,還適用于鋁合金件的表面清洗。
(4)超聲波清洗液的濃度和溫度都相應(yīng)比較低,清洗時(shí)間也較短。
(5)超聲波清洗效率高、速度快,尤其能保證基體金屬免受腐蝕,并防止陰極電解除油造成的滲氫。
影響超聲波清洗效果的因素
液體
超聲波清洗所用液體的濃度不宜過(guò)高,否則會(huì)阻礙超聲波的傳播,影響清洗效果。使用比一般除油液濃度更低的溶液,效果更好。但并不是簡(jiǎn)單地把原溶液直接稀釋使用,應(yīng)該合理選擇組分和配比。
溫度
如只用水清洗,約在50°C時(shí),水洗能力強(qiáng),溫度過(guò)高,則因水中產(chǎn)生大量氣泡阻礙超聲波的傳播,以致降低清洗效果。除油液清洗也有類似現(xiàn)象。因此,必須根據(jù)溶液組分,控制溫度在[敏感詞]范圍。
懸浮物
超聲波對(duì)于懸浮于溶液中的粒子具有振動(dòng)和凝集的作用,該作用雖然能提高清洗能力,但也有再次沾污表面而影響清洗效果。因此,必須對(duì)槽液定期過(guò)濾,除去油脂、固態(tài)污物,有條件[敏感詞]設(shè)置連續(xù)過(guò)濾裝置。
金屬雜質(zhì)
特別是對(duì)于酸洗液中的氧化皮或金屬溶解物的積累,使超聲波輻射效果下降,影響清洗質(zhì)量。因此,對(duì)酸洗液應(yīng)經(jīng)常更新。
網(wǎng)筐
對(duì)于小零件,采用網(wǎng)筐孔徑應(yīng)適度,如果網(wǎng)的孔徑或多孔板筐的孔徑過(guò)小,則減弱超聲波強(qiáng)度,降低清洗效果。如果孔徑過(guò)大,工件易漏失。因此,[敏感詞]在網(wǎng)筐底部設(shè)置一無(wú)孔的金屬薄板(約0.5～1mm),超聲波能穿透該薄板來(lái)清洗網(wǎng)筐中的工件。
工件
由于超聲波是直線傳播的,如果工件是靜置的,超聲波對(duì)零件深凹、盲孔處及背面部位往往波及不到,即無(wú)法清洗干凈或清洗不均勻。所以應(yīng)將工件在槽內(nèi)旋轉(zhuǎn),以便各部位都能得到超聲波的輻射,從而達(dá)到理想的效果。
頻率
應(yīng)合理選擇超聲波振蕩頻率和強(qiáng)度等技術(shù)參數(shù),一般對(duì)形狀復(fù)雜的小零件應(yīng)使用高頻率低振輻的超聲波;較大工件則使用低頻率的超聲波。如果超聲波頻率和強(qiáng)度不足,對(duì)溶液就不能形成氣泡,工件表面污物得不到?jīng)_擊而清洗無(wú)效。
綜上所述,超聲波因其頻率高、方向性強(qiáng)、穿透力強(qiáng),在液體中產(chǎn)生空化現(xiàn)象等特點(diǎn),強(qiáng)化清洗過(guò)程,特別是對(duì)形狀復(fù)雜、有細(xì)孔、盲孔、窄縫以及表面前處理要求高的制品更為合適、有效。
