超音波清洗技術

超音波清洗技術，新興技術，具有優質、省力、高效和無污染等顯著特點，我國現逐步推廣使用這種新技術。

超音波清洗技術
一、 被譽為現代清洗手段的超音波清洗是利用超音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特點，在西方發達工業國家已得到了廣泛套用，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。
北京東方康明科技開發有限公司利用豐富的超音波技術經驗，並結合了國外先進技術和電子元件，開發了系列化超音波清洗設備。本公司使用的ＩＧＢＴ超音波電源自九十年代初在國內率先投入市場。電源經過多年的不斷完善，採用新的控制方法，使該產品在技術上達到領先水平，在汽車製造、電子設備、電鍍等行業得到了廣泛的套用。目前電源功率可達數十千瓦以上，而價格遠低於同類進口設備，且故障率低、性能穩定。
本公司提供完善的技術諮詢和售後服務。其中電源技術已被多家採用。
二、 超音波清洗原理
超音波發生器產生的高於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，超音波疏密相間地向前傳導，產生無數的微小氣泡，這些氣泡是在超音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後產生超過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音波時，被清洗物體的表面反覆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，並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。
由於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，超音波具有強烈的乳化作用，並能起到均勻攪拌、研磨粉碎和加速化學反應的作用。
三、 套用
鑒於上述原理，超聲清洗可廣泛地套用於各行各業，達到其它清洗手段難以達到的目的。其主要套用列舉如下：
（1）機械零部件的清洗（特別是精密零部件）：軸承、油泵、油嘴，汽缸，機械手錶芯和汽車部件（不拆卸清洗），紡織錠子，石油鑽頭的零部件（如齒輪，刀具和刃具）等。
（2）光學零部件的清洗：光學器件、光學纖維等。
（3）液壓元件的清洗
（4）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。
（5）半導體晶片清洗
（6）印刷電路板的清洗
（7）金屬製品的表面處理（如除銹，除油，磷化，鈍化等）
（8）各種玻璃瓶子及器皿的清洗
（9）過濾器的清洗
（10）各種印章的清洗
（11）貴重金屬的清洗
（12）鍍前處理
（13）消除高級繪圖筆的筆頭堵塞
（14）玉器加工後的清潔處理
（15）材料的分散、超精細處理
（16）電爐絲冷拔後的表面處理
（17）餐具清洗
（18）尼龍噴絲板的梳孔清洗
（19）蓄電池橡膠隔板的梳孔清潔處理
（20）柴油和水的乳化
（21）溶劑的均勻混合
（22）酒的陳化處理
（23）種子的超聲浮選
因此，超聲技術廣泛用於機械電子行業、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，超聲技術還可用於焊接、金屬和寶石的鑽孔、金屬切削和研磨等加工過程，具有廣泛的套用前景。
四、 產品技術分析
1、 超聲電源的發展
六十年代初，我國就開始研製各種功率的超音波發生器（超聲電源），到目前為止，超聲電源經歷了以電子管，晶閘管，晶體三極體，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。七十年代以後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。但由於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，人們廣泛開始研製和使用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，由於管子的製造工藝結構限制，其中單管的導通電流較小，耐壓較低，抗衝擊電流和衝擊電壓能力較差。晶體三極體的驅動功率較大，採用大功率複合三極體其開關速度會大大降低，這種複合三極體一般只能在20KHZ以下使用。因此，vmos管和晶體三極體一般適和用於較小的清洗機電源。
針對上述特點，我們採用了一種開關速度快、導通電流大、耐壓高、抗衝擊能力強、驅動功率小的新型IGBT器件，並結和現代控制技術率先研製出大功率、系列化超音波電源，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
超音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。對於槽式清洗機清洗槽的下面裝有換能器；對於浸入式的清洗機，換能器密封在不鏽鋼盒內。換能器將電源送來的電能轉換為機械波，達到清洗的目的。
（1） 清洗槽：採用SUS304或316L不鏽鋼，也可根據具體清洗工藝要求選用特種不鏽鋼氬氣保護焊接，必須保證絕對不漏水。
（2） 換能器：採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。
（3） 超音波發生器：電路結構完善，機箱面板裝有電源開關，過載指示，電錶等。可根據用戶需求，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系列型超音波電源作為一種新型技術產品，其主電路工作於匹配諧振狀態
電源具有以下特點：
（1） 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
（2） 工作頻率範圍寬
（3） 單機功率大，可達數千瓦以上
（4） 電源輸入電壓為單相220V或三相380V。大功率時採用380V輸入電壓可保證三相電網的平衡。
（5） 便於模組化設計。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，這樣有利於換能器的最佳化組和，保證換能器都工作在最佳狀態；同時每個功率模組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，便於維修。
（6） 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。
（7） 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係，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。
（8） 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。
（9） 可實現功率調節。
（10） 具有軟起動和欠壓保護功能。
（11） 具有快速過載保護和輸出短路保護功能。
（12） 電源體積小，重量輕。
（13） 電源效率高。
（14） 電源不僅能夠用於超聲清洗，而且還可用於其它超音波套用領域，如超音波焊接、超音波打孔、超音波細胞粉碎等。
超音波換能器：採用夾心結構，膠粘加壓組成，使換能器形成一體，工作穩定可靠。
4、超音波清洗的主要參數：
頻率：≥20KHz
清洗介質：採用超音波清洗，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，可以加速超音波清洗效果，超音波清洗是物理作用，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，超音波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。但對於精密的、表面光潔度甚高的物件，採用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生“空化”腐蝕。
超音波頻率：超音波頻率越低，在液體中產生的空化越容易，產生的力度大，作用也越強，適用於工件（粗、髒）初洗。頻率高則超音波方向性強，適用於精細的物件清洗。
清洗溫度：一般來說，超音波在30℃-40℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實際套用超音波時，採用50℃-70℃的工作溫度。