超声波清洗设备

    1.频率：≥20KHz ，可以分为低频，中频，高频3段。

    2.功率密度：功率密度=发射功率（W）/发射面积（cm2）通常≥0.3W/cm2，超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。

    3.超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。

    4.清洗温度：一般来说，超声波在30℃-40℃时的空化效果。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波时，采用50℃-70℃的工作温度。

    超声波清洗器的原理是由超声波发生器所发出的高频振荡讯号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗液中，超声波在清洗液中疏密相间地向彰辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称之为“空化”效应的过程中气泡闭合可能成超过去1000个气压的瞬间高压，连续不断产生的高压就象一连串小“爆炸”不断的冲击物件表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落。从而达到物件全面洁净的清洗效果。超声波清洗对任何物件的材质及精度不受影响。

    超声波清洗设备主要由以下组件构成：

    1、清洗槽：盛放待洗工件。

    不锈钢制成，可安装加热及控温装置。清洗槽底部粘接超声波换能器。

    2、换能器（超声波发生器）：将电能转换成机械能。

    压电陶瓷换能器，频率、功率视具体机型。

    3、电源：为换能器提供所需电能。

    逆变电源，进口IGBT元件，安装过流保护线路。

    1、通用超声波清洗机

    超声波清洗机的结构一般有超声波电源和清洗机合为一体或分开布局两种形式，一般小功率（200W以下）清洗机用

    一体式结构，而大功率清洗机采用分体式结构。

    超声波清洗机分体式结构由三个主要部分组成（1）清洗缸；（2）超声波发生器；（3）超声波换能器。

    超声波清洗机用的超声波发生器，有以下特点：

    （1）随着清洗液深度不同，换能器共振频率和阻抗变化很大。但是实践表明，槽内放进适量清洗物后，基本上就

    可以稳定在某一定数值上。

    （2）一般来说，由于清洗负载变动较小，可以不要求复杂的频率自动跟踪电路。

    （3）实用超声波发生器，大多数采用大功率自激式反馈振荡器。

    2、专用超声波清洗机

    一般安装在某些特定物件清洗的生产流水线上。

    典型的软磁器件超声

    波清洗设备介绍：被清洗物件从进料口可传动的不锈钢专用网带送人超声波清洗槽清洗，再

    经喷淋、烘干等工序后出料，实现被清洗物件可直接包装入库。

    各工序简要说明如下：

    ①进料：物件进料可采用半自动进料

    ②压电式换能器：国内外大多数超声波清洗机用的是压电式换能器，勘L形结构。这种换能器一般有两片压电陶瓷晶片组成。一台清洗机用多个换能器，经粘接剂粘接在清洗缸底部且经并联联接组成一台清洗机的换能器。换能器基元之间距（对于频率20kH4一般在5-10mm为佳，太大了容易产生弯曲振动，且振动板受到腐蚀，同时辐射面相对减少。

    通用超声清洗机清洗零件适用性强，已广泛应用于电子、钟表、光学、机械、汽车、航空、原子能工业、医疗器械等许多行业。专用超声波清洗机一般安装在某些特定物件清洗的生产流水线上。典型的软磁器件超声波清洗设备，再经喷淋、烘干等工序后出料，实现被清洗物件可直接包装入库。

    还有一种超声汽相清洗机，它是选用有机溶剂作清洗液，具有极强的溶解污垢的能力，用于清洗半导体晶片等净治度要求特别高的物件。

    超声波在电子行业的应用

    电子行业是超声波清洗应用最早，最为普及的行业。

    电子零件的清洗：电子零件，如半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座、电子管座等。

    电子元器件的基体清洗：电子元器件的基体是由半导体材料制成并封装在金属或塑料壳座中形成的，在封装前，不但对壳座必须清洗，而且也必须对基体进行清洗，如IC芯片、电阻、晶体、半导体、原膜电路等。

    PCB板的清洗：我国电子行业中，绝大多数企业都在使用PCB，PCB组件焊接采用的助焊剂分为水溶型、松香型和免清洗型三类，使用较多的为前两种，多采用超声波清洗机，免清洗型原则上应该不清洗，但是，世界各国的大多数厂家即使采用免清洗型焊剂焊接组件，仍需要清洗。特别是高密度PCB以及高密度IC出脚不清洗或不采用超声波清洗，必将导致高密度线路之间和IC出脚之间吸附尘埃，一旦环境湿度大，极易发生高密度线间和脚间短路而出现故障，而一旦环境干燥，短路故障又自行消失，这类故障又不易查找。所以世界各国的电子整机厂均坚持对PCB板作超声波清洗。在我国，军工电子整机厂已开始推广，并收到了因此举既提高了产品可靠性，又降低了售后服务成本的双重效益。

    接插件、连接件、转接器等器件的生产中，电镀和组装前也必须清洗，否则吸附在这些组装零件上的灰尘、油污必将影响其导电和绝缘性能，特别是一些复杂的多芯连接器尤其如此。

    电子材料加工成型后的清洗：如晶片、硅片、压电陶瓷片等电子材料是供给元器件厂家的产品，其产品出厂前必须清洗，特别是作出口业务的厂家，其产品清洗成为一大难题，超声波清洗是最有效的途径。

    超声波清洗与其它清洗相比具有洗净率高、残留物少,清洗时间短,清洗效果好， 凡是能被液体浸到的被清洗件，超声对它都有清洗作用。不受清洗件表面形状限止，例深孔、狭缝、凹槽。都能得到清洗。由于超声波发生器采用D类工作放大,换能器的电声效率高，因此超声清洗具有高效节能。它是一种真正高速、高质量、能易实现自动化的清洗技术。若清洗剂采用非ODS清洗剂则具有绿色环保清洗作用。超声清洗对玻璃、金属等反射强的物体其清洗效果好，而不适宜纺织品、多孔泡沫塑料、橡胶制品等声吸收强的材料。

    超声波清洗与各种化学的、物理的、电化的和超声波清洗物化的清洗方法比较，具有以下独特的优点： ·能快速、彻地清除工件表面上的各种污垢。

    ·能清洗带有空腔、沟槽等形状复杂的精密零件。

    ·对工件表面无损。

    ·可采用各种清洗剂。

    ·在室温或适当加温（60℃左右）即可进行清洗。

    ·整机一体化结构便于移动。

    ·节省溶剂、清洁纸、能源、工作场地和人工等。

    超声波清洗设备是利用超声波在液体中的社会化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、超声波清洗间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。超声波清洗所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

    超声清洗技术的机理研究及设备开发与超声清洗工艺研究及应用在我国已有近50年的历史,几乎与国外同步进行的。80年代前我国超声清洗研制单位无论从研制队伍和生产有一定规模的单位为数不多,80年代后特别90年代开始随着改革开放的深入和国民经济的飞速发展以及科技的不断进步，尤其先进制造技术的需求，超声清洗技术的研究与超声清洗设备的研制得到了迅速发展，研制队伍不断壮大，研制单位不断增多。

    超声清洗是属于物理力清洗，其本身为绿色清洗，若在清洗液中添加适宜的清洗剂则属组合清洗，更具明显的清洗效果。超声清洗是功率超声中应用最为广泛的一种，超声清洗与现代科技发展及先进制造工艺密切相关。超声清洗在各种化学、物理以及机械的清洗中是较为有效的一种，它被广泛应用于机械、光学、电子、轻工、纺织、化工、航空航天、船舶、原子能以及医疗医药等工业部门。

    超声波清洗设备采用超声波清洗的原理，可以达到物件全面洁净的清洗效果，特别对深孔，盲孔，凹凸槽清洗是最理想的设备，不影响任何物件的材质及精度。同时在生化，物理，化学，医学，科研及大专院校的实验中可作提取，脱气，混匀，细胞粉碎，纳米分解之用。

    超声波 清洗设备一般由超声波发生器和超声波换能器组成，超声波换能器是由压电陶瓷材料制造的夹芯式换能器，压电陶瓷材料在交变电场的作用下会产生机械振动。

    超声波换能器常见问题

    1 超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。

    2 换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。

    3 振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况。

    4 不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年以后可能会出现振动面穿孔的情况。

    超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

    空化作用

    空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。

    在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到效果。

    直进流作用

    超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。

    加速度

    液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。

    (1)超声波清洗设备电源及电热器电源必须有良好接地装置。

    (2)超声波清洗设备严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得合超声波开关。

    (3)有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。

    (4)禁止用重物(铁件)撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。

    (5)超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。

    (6)清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。

    (7)每次换新液时，待超声波起动后，方可洗件