超聲波清洗技術

　　一、 被譽為現代清洗手段的超聲波清洗技術，是利用超聲波在液體介質中的空化效應，對液體介質所到之處拖把體內外表面進行清洗，具有優質、省力、高效和無污染等顯著優點，在西方發達工業國家已得到了廣泛應用，并且取得了很大的經濟效益。我國也開始逐步推廣使用這種新技術。

　　微譜技術分析實驗室利用豐富的超聲波技術經驗，采用國際一流的精密分析儀器，并結合了國外先進技術和電子元件，開發了一系列的超聲波清洗劑分析技術。所使用的IGBT超聲波電源自九十年代初在國內率先投入市場。同時這種超聲波電源經過多年的不斷完善，采用新的控制方法，使該技術在國內外技術領域達到領先水平，在汽車制造、電子設備、電鍍、機械設備等行業得到了廣泛的應用。并且這種電源功率可達數十千瓦以上，同時它的故障率低、性能穩定。

　　本公司提供完善的技術咨詢和技術服務。其中超聲波電源清洗劑分析技術已被多家工廠企業采用。

　　二、 超聲波清洗原理

　　超聲波發生器產生的高于20KHZ的超音頻電能，通過換能器轉換成同頻率機械振動機械振動傳入清洗液，超聲波疏密相間地向前傳導，產生無數的微小氣泡，這些氣泡是在超聲波縱向傳播的負壓區形成及生長，而在正壓區迅速破裂。這種微小氣泡的形成、生長、迅速破裂過程稱為“空化效應”。在空化效應中氣泡破裂后產生超過10000個大氣壓的瞬時高壓，連續不斷

　　產生的瞬時高壓就象一連串小爆炸不斷地轟擊物體表面，使物體表面污垢迅速脫落。

　　當液體介質中傳入一定強度的超聲波時，被清洗物體的表面反復出現加壓和減壓產生空化效應，液體內出現微小空洞，當聲波達到一定強度時，空洞會發生劇烈爆炸，產生強烈碰撞，壓力達.5-50噸/平方厘米，具有很大的能量，使水分以超過10000G的加速度撞擊被清洗物體的表面，將污物撞擊下來，從而達到顯著的清洗效果，并且這種效果可隨液體到達被清洗物體的所有表面，這是手工洗刷，機械振動等常規手段所無法達到的。

　　由于空化效應形成時會產生聲波壓力和熱效應，故可對細菌，特別是鏈狀細菌進行打擊，達到殺菌消毒的作用。此外，超聲波具有強烈的乳化作用，并能起到均勻攪拌、研磨粉碎和加速化學反應的作用。

　　三、 應用

　　鑒于上述原理，超聲清洗可廣泛地應用于各行各業，達到其它清洗手段難以達到的目的。其主要應用列舉如下：

　?。?）機械零部件的清洗（特別是精密零部件）：軸承、油泵、油嘴，汽缸，機械手表芯和汽車部件（不拆卸清洗），紡織錠子，石油鉆頭的零部件（如齒輪，刀具和刃具）等。

　?。?）光學零部件的清洗：光學器件、光學纖維等。

　?。?）液壓元件的清洗

　?。?）機電元件的清洗及處理：觸頭、半導體管座、高性能電器接頭等。

　?。?）半導體芯片清洗

　?。?）印刷電路板的清洗

　?。?）金屬制品的表面處理（如除銹，除油，磷化，鈍化等）

　?。?）各種玻璃瓶子及器皿的清洗

　?。?）過濾器的清洗

　?。?0）各種印章的清洗

　?。?1）貴重金屬的清洗

　?。?2）鍍前處理

　?。?3）消除高級繪圖筆的筆頭堵塞

　?。?4）玉器加工后的清潔處理

　?。?5）材料的分散、超精細處理

　?。?6）電爐絲冷拔后的表面處理

　?。?7）餐具清洗

　?。?8）尼龍噴絲板的梳孔清洗

　?。?9）蓄電池橡膠隔板的梳孔清潔處理

　?。?0）柴油和水的乳化

　?。?1）溶劑的均勻混合

　?。?2）酒的陳化處理

　?。?3）種子的超聲浮選

　　因此，超聲技術廣泛用于機械電子行業、冶金加工、食品加工、醫療衛生輕工紡織、藝術美術、印刷行業、橡膠行業、醫藥及家庭領域。此外，超聲技術還可用于焊接、金屬和寶石的鉆孔、金屬切削和研磨等加工過程，具有廣泛的應用前景。

　　四、 產品技術分析

　　1、 超聲電源的發展

　　六十年代初，我國就開始研制各種功率的超聲波發生器（超聲電源），到目前為止，超聲電源經歷了以電子管，晶閘管，晶體三極管，VMOS和IGBT為開關元件的發展過程。我國電子管組成的發生器在七十年代已形成。但這種電源的設備電能的利用率極低，電源成本高，體積大。七十年代以后到八十年代初晶閘管電路的發生器開始投入使用，這種電源與電子管電源相比其效率有了很大提高，體積和重量有所下降。但由于受開關速度的限制和晶閘管開關特性的影響，這種電源一般工作在20KHZ以下，電源的成本也較高，體積大，工作效率仍然不是很理想。目前仍然有許多公司家生產和使用上述電源。

　　為了減小上述電源的不足，人們廣泛開始研制和使用VMOS電源，和晶體三管電源相比，VMOS單極型開關管開關速度很高，驅動功率小，由于管子的制造工藝結構限制，其中單管的導通電流較小，耐壓較低，抗沖擊電流和沖擊電壓能力較差。晶體三極管的驅動功率較大，采用大功率復合三極管其開關速度會大大降低，這種復合三極管一般只能在20KHZ以下使用。因此，VMOS管和晶體三極管一般適和用于較小的清洗機電源。

　　針對上述特點，我們采用了一種開關速度快、導通電流大、耐壓高、抗沖擊能力強、驅動功率小的新型IGBT器件，并結和現代控制技術率先研制出大功率、系列化超聲波電源，使產品的性能有了很大的提高，成本大幅度下降。同時解決了換能器阻抗變化、中心頻率漂移等所帶來的疑難問題，成為超聲電源的更新時代產品。

　　2、 產品結構

　　超聲波清洗機主要由清洗槽和超聲電源兩部分組成，由電纜聯結。對于槽式清洗機清洗槽的下面裝有換能器；對于浸入式的清洗機，換能器密封在不銹鋼盒內。換能器將電源送來的電能轉換為機械波，達到清洗的目的。

　?。?） 清洗槽：采用SUS304或316L不銹鋼，也可根據具體清洗工藝要求選用特種不銹鋼氬氣保護焊接，必須保證絕對不漏水。

　?。?） 換能器：采用特種鋯酸鈦鉛壓電陶瓷片及金屬壓塊組合成的振頭，具有效率高、壽命長、不易損壞等優點，粘接劑選用耐高溫、耐振動、高強度的樹脂膠以防脫落。

　?。?） 超聲波發生器：電路結構完善，機箱面板裝有電源開關，過載指示，電表等?？筛鶕脩粜枨?，配置數字定時器，加裝數字功率指示器和功率調節電路。

　　3、 技術特點

　　ECP系列型超聲波電源作為一種新型技術產品，其主電路工作于匹配諧振狀態

　　電源具有以下特點：

　?。?） 電路很容易同各種頻率和不同阻抗特性的壓電陶瓷換能器匹配

　?。?） 工作頻率范圍寬

　?。?） 單機功率大，可達數千瓦以上

　?。?） 電源輸入電壓為單相220V或三相380V。大功率時采用380V輸入電壓可保證三相電網的平衡。

　?。?） 便于模塊化設計。數十千瓦以上的清洗機可由數百瓦或數千瓦的功率單元組成，這樣有利于換能器的優化組和，保證換能器都工作在最佳狀態；同時每個功率模塊都有自身的保護和跟蹤系統，若一個單元出現故障，其他單元仍能正常工作損壞的單元容易更換，便于維修。

　?。?） 每個IGBT單元可進行快速過流保護，有效地保護開關管，使其避免損壞。

　?。?） 具有頻率反饋電路和功率反饋電路，可調節、鎖定電路和電壓相位關系，避免負載阻抗隨環境溫度、水位等因素變化而引起的較大功率波動。

　?。?） 電源具有限定最大功率和最大電流的能力，從而降低電源的故障率。

　?。?） 可實現功率調節。

　?。?0） 具有軟起動和欠壓保護功能。

　?。?1） 具有快速過載保護和輸出短路保護功能。

　?。?2） 電源體積小，重量輕。

　?。?3） 電源效率高。

　?。?4） 電源不僅能夠用于超聲清洗，而且還可用于其它超聲波應用領域，如超聲波焊接、超聲波打孔、超聲波細胞粉碎等。

　　超聲波換能器：采用夾心結構，膠粘加壓組成，使換能器形成一體，工作穩定可靠。

　　4、超聲波清洗的主要參數：

　　頻率：≥20KHz

　　清洗介質：采用超聲波清洗，一般兩類清洗劑：化學溶劑、水基清洗劑等。

　　清洗介質的化學作用，可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，以對物件進行充分、徹底的清洗。

　　功率密度：功率密度=發射功率（W）/發射面積（cm2）通常≥0.3W/cm2，超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生“空化”腐蝕。

　　超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產生的空化越容易，產生的力度大，作用也越強，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強，適用于精細的物件清洗。

　　清洗溫度：一般來說，超聲波在30℃-40℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實際應用超聲波時，采用50℃-70℃的工作溫度。