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    超聲波清洗機基本設備構成與分類

    發表日期:2015-08-17??? [0人閱讀]

    一、設備的基本構成

    起聲波清洗設備主要由三部分組成,即超聲電源,也稱為超聲頻電(功率)源、超聲換能器和清洗槽,如圖1-1所示。

    超聲波清洗設備基本構成示意圖

    (1)超聲頻電源將工業電轉換成超聲頻電能;超聲換能器是將超聲頻電能轉換成同頻率的機械振動,并通過清洗媒液向清洗工件輻射超聲波,達到清洗的目的。清洗槽是盛清洗媒體的容器,它可以是單槽也可以由多個單槽組合成連續的生產線。

    超聲波清洗的輔助設備因清洗媒體的不同而有所差別。清洗媒體為水基清洗液劑,一般在清洗槽內安裝電加熱器。加熱可大大提高超聲波的清洗效率。別一類超聲波清洗的好東媒液為有機溶劑,如酮、二氯甲烷、還需有冷凝器、油水分離器及過濾回收有機溶劑的裝置?,F在,市場上供應的絕大部分是應用水基清洗媒液的超聲波清洗設備。

    (2)超聲頻電功率源

    超聲頻電功率源是一將工業用電轉換成超聲頻電功率的輸入裝置,又稱超聲電源。早期的超聲電源都用電子管器件,體積大效率低,目前已被晶體管替代。利用晶體管可制成效率高、功率大、體積小的超聲電源。超聲電源可分為振蕩放大型和逆變型兩種類型。振蕩放大型由振蕩器、放大器和匹配電路組成。振蕩器產生一定頻率的信號以便推動放大器。放大器是將振蕩信號放大而達到一定的功率輸出。匹配電路就是通過對輸出變壓器進行阻抗匹配,和通過外加電感器調諧,使換能器獲得最大的電功率。

    逆變型的超聲電源常用可控硅逆變電路,利用電脈沖觸發可控硅元件導通,再利用換向電容使流過可控硅的電流反向來關斷,以超聲頻率使可控硅交替地導通和關斷,使直流電逆變為超聲電能。由于可控硅元件的開關速度受限制,這類電源工作頻率一般低于20kHz。

    (3)超聲波換能器

    超聲換能器有兩種類型,一類是磁致伸縮型;另一類為電致伸縮型,又稱壓電式換能器。磁致伸縮型換能器是利用某些鐵磁體(如純鎳、鎳鈷合金及鐵氧體)材料的磁致伸縮效應制成的。當高頻電流通過線圈時,鐵磁性鐵芯中的磁場強度發生周期性變化,鐵芯長度作周期性伸縮變化,而激發出超聲波。由于使用鎳和鎳鈷合金作鐵芯的造價貴,而且制成的換能器的電聲率較低,日前很少采用。用鐵氧體做成的磁致伸縮換能器機械強度低,使用壽命短,因而較少被應用。

    電致伸縮型即壓電換能器是應用最廣的換能器。這種換能器具有電聲效率高,造價便易,而且便于制造成不同的結構,以適應不同的清洗要求。

    壓電式換能器是用壓電材料(如鋯鈦酸鋁、鈦酸鋇等〕制成的。其換能原理是由這些壓電材料的特殊電學性能所致。當壓電材料受到外部應力作用時,處于壓縮狀態或伸長狀態時會形成電壓,稱為壓電效應。而在這些材料的兩端加電壓時,它又會產生拉伸縮的機械振動,稱為遞壓電效應。當外部加有交變電壓時,它就會產生壓縮式伸張的連續變化,并產生超聲波。圖1-2是壓電式換能器產生超聲波的示意圖。

    電壓式換能器發生超聲波示意圖

    圖1-2 電壓式換能器產生超聲波示意圖

    (a)沒有外加電壓時;(b)上接電源的正極○+下接電源負極○-時;

    (c)上接電源負極○-下接電源正極○+時;(d)外接40kHz交流電源時

    (4)超聲波清洗槽  超聲波清洗槽最基本的要求是透聲。工業上一般都應用既透聲又耐腐蝕的不銹鋼制造,如304、316不銹鋼。其厚度為1.5~3mm之間,過厚會影響聲的輻射,過薄自然強度不夠。同時,為避免超聲空化對槽壁產生空化腐蝕,要求槽壁不銹鋼要平整并拋光。尤其是粘有換能器的輻射板,不能有傷痕。在使用中要防止工件劃傷。

    換能器的電功率也有設計要求。輻射板所承受的電功率強度一般低于1.5W/cm2,大多數應在0.5~1w/cm2之間。過高的強度會加速輻射板表面的空化腐蝕。同時由于過劇烈的空化所產生的氣泡會影響能量傳遞,使遠離輻射面的液體空間的聲強變弱,而達不到均勻清洗的目的。

    二、分類。超聲波清洗機主要根據設備復雜程度和應用領域來分類,一般分為單式、組合式、生產線式和浸入式。

    ①單缸式超聲波清洗機、主要用于小批量的物件的清洗,同時,對于清洗物件的要求不高,不需要進行預處理等工作。

    ②組合式超聲波清洗機。結構較單缸式清洗機復雜,主要是集中了浸泡、清洗和漂洗等功能。它的特點是有一定集成度,清洗效果比單純的超聲波清洗好一點。適用于有較高要求的清洗部件,如汽車發動機零件、中小型電器零部件裝配前的預處理等。

    ③生產線式超聲波清洗機。這種超聲波清洗機己經超出了一般清洗機的概念,而成為一種大的流水生產線式的清洗過程。它可以集成各種外加設備,集浸泡、水漂洗、超聲漂洗、去離子水噴洗、烘干等功能于一身。主要用于滿足大型機械設備零件、鋼板等體積大、批暴大的清洗要求。

    ④投入式超聲波清洗機。投入式清洗機主要指的是超聲換能器的放置方式。主要是因為它的換能器是單獨的結構,并不與清洗缸連在一起,而是可以根據需要放入一個具休地方,以滿足不同的清洗需要。

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