超聲波清洗設備主要有發生器、換能器和清洗槽三部分組成。發生器即電源,產生電磁振蕩信號並提供能量;換能器即振板,是超聲清洗的關鍵部分,它把發生器產生的電磁振動轉換成換能器本身的超聲振動,並傳入清洗槽中產生真空空穴(以下簡稱空化)作用,通常置於槽底部;清洗槽用來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生空化作用,將工件表麵油汙及氧化皮迅速剝離,達到清洗的目的。當超聲波輻射到液體上時,反複交替地產生瞬間負壓力,在振動產生負壓的半周期內,液體中產生空化,即液體的蒸氣(水蒸氣、溶劑除油時產生的溶劑蒸氣)或溶解於溶液中的氣體進入空穴中,形成大量非穩態的微氣泡和空泡(直徑約50～500μm),接著,在正壓力的半周期,這些氣泡與瞬間產生壓強高達幾百乃至幾千MPa的微激波,因劇烈碰撞導致破裂,使氣泡周圍產生上百MPa氣壓,對溶液產生強烈的攪拌作用,並形成衝刷工件表麵汙物的衝擊力,使零件深凹和孔隙處的汙物除去,從而加速清洗過程。
超聲波清洗的特點
(1)超聲波可應用於溶劑除油、化學除油、電化學除油和酸洗等場合,達到除油、除鏽、除膜效果。
(2)超聲波特別適用於快速、連續酸洗工藝,如線材(鐵絲)連續鍍鋅前處理中酸洗等。
(3)超聲波不僅適用於鋼鐵件,還適用於鋁合金件的表麵清洗。
(4)超聲波清洗液的濃度和溫度都相應比較低,清洗時間也較短。
(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,並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高,否則會阻礙超聲波的傳播,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。但並不是簡單地把原溶液直接稀釋使用,應該合理選擇組分和配比。
溫度
如隻用水清洗,約在50°C時,水洗能力強,溫度過高,則因水中產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象。因此,必須根據溶液組分,控製溫度在[敏感詞]範圍。
懸浮物
超聲波對於懸浮於溶液中的粒子具有振動和凝集的作用,該作用雖然能提高清洗能力,但也有再次沾汙表麵而影響清洗效果。因此,必須對槽液定期過濾,除去油脂、固態汙物,有條件[敏感詞]設置連續過濾裝置。
金屬雜質
特別是對於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,影響清洗質量。因此,對酸洗液應經常更新。
網筐
對於小零件,采用網筐孔徑應適度,如果網的孔徑或多孔板筐的孔徑過小,則減弱超聲波強度,降低清洗效果。如果孔徑過大,工件易漏失。因此,[敏感詞]在網筐底部設置一無孔的金屬薄板(約0.5～1mm),超聲波能穿透該薄板來清洗網筐中的工件。
工件
由於超聲波是直線傳播的,如果工件是靜置的,超聲波對零件深凹、盲孔處及背麵部位往往波及不到,即無法清洗幹淨或清洗不均勻。所以應將工件在槽內旋轉,以便各部位都能得到超聲波的輻射,從而達到理想的效果。
頻率
應合理選擇超聲波振蕩頻率和強度等技術參數,一般對形狀複雜的小零件應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度不足,對溶液就不能形成氣泡,工件表麵汙物得不到衝擊而清洗無效。
綜上所述,超聲波因其頻率高、方向性強、穿透力強,在液體中產生空化現象等特點,強化清洗過程,特別是對形狀複雜、有細孔、盲孔、窄縫以及表麵前處理要求高的製品更為合適、有效。
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