超声波清洗进修课程

超声波清洗被广泛地接受为随后的整理和加工操作准备表面的手段。工业超声波清洗机产生的声波能快速清除几乎任何表面上的污染物，这些表面可以安全地浸泡在清洗液中。目前的挑战是选择正确的超声波清洗机及其附件、清洗液配方和清洗程序，以最有效的方式完成任务。

超声波清洗机的工作原理

超声波清洗机安装在装有清洗液的容器底部和/或侧面。换能器由发电机供电，使罐底充当振动膜，频率为每秒数千周(千赫)，声波脉冲通过清洗溶液。这些波会产生数百万个充满真空的微小气泡，当它们内爆时，会喷射出强大的液体射流。内爆的力量，称为空化，将污染物从工件上剥离。

内爆气泡产生的冲击波是压力不连续的，在5000到10000°C(~ 9000到18000°F)的温度下，压力可以达到15,000到150,000 psi。然而，这个过程是如此之快，以至于当使用正确的频率时，声波清洗是安全的。

超声波清洁频率

超声波清洗机可用几种超声波频率。频率为37和45千赫是常见的，是理想的大多数清洁任务。低频率如25千赫产生(相对)较大的空化气泡，比在较高频率产生的较小气泡对表面内爆更剧烈。

高频空化气泡能够更好地穿透并协助清洗小开口和盲孔。近似的气泡直径可以用3.28除以超声波清洗机的频率(赫兹)(确定半径)，然后乘以2。例如，80khz的频率= 80000赫兹或周期每秒;3.28除以80,000 = 0.000041 m，即空泡半径约为41微米。对于频率较高的130-kHz清洗机，空泡半径约为0.000025 m或25微米。

超声波清洗机的频率应根据被清洗的物体来选择。机械加工，焊接和冲压钢或合金零件在较低频率安全清洁。具有复杂结构、较软的金属和高度抛光表面的部件应该用更高的频率清洗。

如果一家商店生产或完成多种产品，可以使用双频超声波清洗机，如Elmasonic X-tra basic，在25或45 kHz的频率下工作。一些双频模式可以设置为以30秒的间隔自动切换频率。

罐篮尺寸

清洗槽的尺寸必须大于被清洗的最大部件。在大多数情况下使用的零件清洗篮要比油箱内部尺寸小。另一个重要的考虑因素是清洗方案的工作深度。工作深度是指篮子的内底面到充液槽内液体表面的距离。被清洗的部件必须完全浸泡在液体中。工作深度数据可在设备规格表或可从设备制造商获得。

有些篮子的上缘浸没在溶液中，而另一些可能没有。还有一些可能配备橡胶涂层的脚，放置在水箱底部的角落，那里振动最小。用于小部件的细网篮可以放置在烧杯或标准篮中。工业储罐可配备底部机架来支撑大型部件。在这些情况下，工作深度是从机架表面到液体表面的距离。

使用篮子或机架的另一种选择是将解决方案中的部件从头顶的支架上悬挂起来。在这种情况下，部件不能接触油箱内部表面，否则可能导致设备损坏。

操作模式

超声波清洗机范围从那些简单的开关到高度复杂的可编程单元，其功能有助于效率和彻彻度。以下变体可以在正确的应用程序中提供明显的优势。

• 德加模式用于快速驱除新清洗方案中抑制空化的滞留空气。在没有脱气模式的单元中，可以通过在没有负载的情况下操作清洁器来完成这一步，但在大容量的清洁器中，这可能需要过多的时间。
• 扫描模式提供超声频率的微小变化，以防止热点或强烈的空化区域，以及低空化或无空化的死区。采用扫式操作，零件清洗更加均匀。
• 脉冲模式提供高超声功率的间歇峰值，以去除顽固的污染物。脉冲也有助于脱气过程。
• 当水箱配备加热器时，被冷却剂和其他油性污染物污染的部件的清洗效率会提高。加热器可以恒温调节至最高80°C(176°F)，高于此温度则抑制空化，清洗效率趋于稳定。热也是空化的自然副产品。
• 超声波功率是一个复杂的问题，由于缺乏关于功率如何表达的行业标准，这一问题变得更加复杂。更大的功率(在相同大小的水箱中)通常表明更快和更有效的清洗，但功率越大并不总是越好。过量会损坏软金属表面(如铝)和其他易碎物品。对于清洁各种表面，包括非常敏感的物品，可调节功率是一个有用的功能。例子是双频Elmasonic TI-H和P系列，功率可调，分别从10%到100%和30%到100%。
• 超声波清洗过程中零件的搅拌，提高了清洗速度和效率。在Elmasonic Flex型号中，清洗篮的垂直摆动幅度为±2厘米，可使清洗速度提高10 - 20%，并提高清洗均匀性。

超声波清洗解决方案

清洗液的化学成分与超声频率、功率和本文中涉及的其他考虑因素一样重要。最常用的化学物质分为三类:碱性、酸性和中性。它们通常以浓缩汁的形式供应，所以一点点就够了。当配方中含有无毒的可生物降解成分时，处理问题就会得到缓解。制造商提供稀释和清洗温度的建议。

因为大多数的解决方案是水基的，生锈可能是一个问题。可以添加防锈剂来解决这个问题。

清洗溶液的量也很重要。大多数超声波清洗机都有一个填充线或其他指定最大溶液水平的标识。在满罐的情况下，可达到最佳清洗效果。还需要考虑的重要因素是服务量，即在完全浸没的情况下，为容纳被清洗部件的排水量所需要的溶液量。规格在用户手册中提供。

油箱注满不能提高效率;注油不足不会加强清洗，并可能损坏油箱。业务量统计很重要;它允许安全的溶液混合，脱气和加热时篮子是空的。

当解决方案得到维护时，清洗效果会得到延长。浮到水面的油性污染物应撇去并放在一边。喷杆和堰可以在大型储罐上实现这一功能。过滤系统捕获污染物，如果允许这些污染物沉淀并停留在罐体底部，就会损坏罐体，但最终解决方案必须通过排放罐体并遵守当地的处理规定来替代。应按照用户手册的说明清洗水箱。

清洗喷淋站、清洗槽和热风干燥器可用于产品的清洗和干燥，这可能需要在喷漆、电镀、阳极氧化或随后的完成步骤之前清除溶液残留。

防爆

清洁产品可能需要易燃溶剂，如丙酮、异丙醇、甲基乙基酮和甲苯，这些溶剂必须完全没有残留物。在这种情况下，可以使用符合OSHA标准和NEC和NFPA指南的防爆超声波清洗机(如Electrowave版本)。

这些装置完全隔离潜在的火花产生系统电子接触溶剂蒸汽或溢出的溶剂，可提供容量从少于1加仑到90加仑。他们没有配备加热器。由于溶剂蒸发很快，操作人员必须保持溶剂水平超过罐容量的一半，否则可能损坏传感器。

虽然超声波清洗设备是防爆的，但由于清洗溶剂烟雾，操作它会产生危险区域。必须使用经批准的通风系统排烟。所有电气设备、电线、照明装置、插座和类似设备必须符合美国国家电气规范NFPA-70第500-503条的本质安全标准。

在商店里

生产加工应用可能有不同层次的清洗要求，超声波清洗系统一般能满足这些需求。一旦设备就位，工厂人员将获得为他们的特定应用准备正确数量的清洗液、最佳的清洗液温度和清洗时间的经验。一旦建立了程序，超声波清洗机可以根据设备提供的特性，通过时间、温度、频率和其他变量编程。