超音波清洗設備

超音波清洗設備採用超音波清洗的原理，可以達到物件全面潔淨的清洗效果，特別對深孔，盲孔，凹凸槽清洗是最理想的設備，不影響任何物件的材質及精度的儀器。

基本介紹

• 中文名：超音波清洗設備
• 外文名：Ultrasonic cleaning equipment
• 屬性：機器設備
• 用途：清洗

概述

超音波清洗設備採用超音波清洗的原理，可以達到物件全面潔淨的清洗效果，特別對深孔，盲孔，凹凸槽清洗是最理想的設備，不影響任何物件的材質及精度。同時在生化，物理，化學，醫學，科研及大專院校的實驗中可作提取，脫氣，混勻，細胞粉碎，納米分解之用。

設備簡介

超聲清洗技術的機理研究及設備開發與超聲清洗工藝研究及套用在我國已有近50年的歷史,幾乎與國外同步進行的。80年代前我國超聲清洗研製單位無論從研製隊伍和生產有一定規模的單位為數不多,80年代後特別90年代開始隨著改革開放的深入和國民經濟的飛速發展以及科技的不斷進步，尤其先進制造技術的需求，超聲清洗技術的研究與超聲清洗設備的研製得到了迅速發展，研製隊伍不斷壯大，研製單位不斷增多。

超聲清洗是屬於物理力清洗，其本身為綠色清洗，若在清洗液中添加適宜的清洗劑則屬組合清洗，更具明顯的清洗效果。超聲清洗是功率超聲中套用最為廣泛的一種，超聲清洗與現代科技發展及先進制造工藝密切相關。超聲清洗在各種化學、物理以及機械的清洗中是較為有效的一種，它被廣泛套用於機械、光學、電子、輕工、紡織、化工、航空航天、船舶、原子能以及醫療醫藥等工業部門。

工作原理

超音波清洗設備是利用超音波在液體中的社會化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、超音波清洗間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。超音波清洗所用的超音波清洗機中，空化作用和直進流作用套用得更多。

技術特點

超音波清洗與其它清洗相比具有洗淨率高、殘留物少,清洗時間短,清洗效果好， 凡是能被液體浸到的被清洗件，超聲對它都有清洗作用。不受清洗件表面形狀限止，例深孔、狹縫、凹槽。都能得到清洗。由於超音波發生器採用D類工作放大,換能器的電聲效率高，因此超聲清洗具有高效節能。它是一種真正高速、高質量、能易實現自動化的清洗技術。若清洗劑採用非ODS清洗劑則具有綠色環保清洗作用。超聲清洗對玻璃、金屬等反射強的物體其清洗效果好，而不適宜紡織品、多孔泡沫塑膠、橡膠製品等聲吸收強的材料。

超音波清洗與各種化學的、物理的、電化的和超音波清洗物化的清洗方法比較，具有以下獨特的優點： ·能快速、徹地清除工件表面上的各種污垢。

·能清洗帶有空腔、溝槽等形狀複雜的精密零件。

·對工件表面無損。

·可採用各種清洗劑。

·在室溫或適當加溫（60℃左右）即可進行清洗。

·整機一體化結構便於移動。

·節省溶劑、清潔紙、能源、工作場地和人工等。

套用

超音波在電子行業的套用

電子行業是超音波清洗套用最早，最為普及的行業。

電子零件的清洗：電子零件，如半導體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等。

電子元器件的基體清洗：電子元器件的基體是由半導體材料製成並封裝在金屬或塑膠殼座中形成的，在封裝前，不但對殼座必須清洗，而且也必須對基體進行清洗，如IC晶片、電阻、晶體、半導體、原膜電路等。

PCB板的清洗：我國電子行業中，絕大多數企業都在使用PCB，PCB組件焊接採用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類，使用較多的為前兩種，多採用超音波清洗機，免清洗型原則上應該不清洗，但是，世界各國的大多數廠家即使採用免清洗型焊劑焊接組件，仍需要清洗。特別是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗或不採用超音波清洗，必將導致高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃，一旦環境濕度大，極易發生高密度線間和腳間短路而出現故障，而一旦環境乾燥，短路故障又自行消失，這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機廠均堅持對PCB板作超音波清洗。在我國，軍工電子整機廠已開始推廣，並收到了因此舉既提高了產品可靠性，又降低了售後服務成本的雙重效益。

接外掛程式、連線件、轉接器等器件的生產中，電鍍和組裝前也必須清洗，否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必將影響其導電和絕緣性能，特別是一些複雜的多芯連線器尤其如此。

電子材料加工成型後的清洗：如晶片、矽片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的產品，其產品出廠前必須清洗，特別是作出口業務的廠家，其產品清洗成為一大難題，超音波清洗是最有效的途徑。

分類

1、通用超音波清洗機

超音波清洗機的結構一般有超音波電源和清洗機合為一體或分開布局兩種形式，一般小功率（200W以下）清洗機用

一體式結構，而大功率清洗機採用分體式結構。

超音波清洗機分體式結構由三個主要部分組成（1）清洗缸；（2）超音波發生器；（3）超音波換能器。

超音波清洗機用的超音波發生器，有以下特點：

（1）隨著清洗液深度不同，換能器共振頻率和阻抗變化很大。但是實踐表明，槽內放進適量清洗物後，基本上就

可以穩定在某一定數值上。

（2）一般來說，由於清洗負載變動較小，可以不要求複雜的頻率自動跟蹤電路。

（3）實用超音波發生器，大多數採用大功率自激式反饋振盪器。

2、專用超音波清洗機

一般安裝在某些特定物件清洗的生產流水線上。

典型的軟磁器件超聲

波清洗設備介紹：被清洗物件從進料口可傳動的不鏽鋼專用網帶送人超音波清洗槽清洗，再

經噴淋、烘乾等工序後出料，實現被清洗物件可直接包裝入庫。

各工序簡要說明如下：

①進料：物件進料可採用半自動進料

②壓電式換能器：國內外大多數超音波清洗機用的是壓電式換能器，勘L形結構。這種換能器一般有兩片壓電陶瓷晶片組成。一台清洗機用多個換能器，經粘接劑粘接在清洗缸底部且經並聯聯接組成一台清洗機的換能器。換能器基元之間距（對於頻率20kH4一般在5-10mm為佳，太大了容易產生彎曲振動，且振動板受到腐蝕，同時輻射面相對減少。

通用超聲清洗機清洗零件適用性強，已廣泛套用於電子、鐘錶、光學、機械、汽車、航空、原子能工業、醫療器械等許多行業。專用超音波清洗機一般安裝在某些特定物件清洗的生產流水線上。典型的軟磁器件超音波清洗設備，再經噴淋、烘乾等工序後出料，實現被清洗物件可直接包裝入庫。

還有一種超聲汽相清洗機，它是選用有機溶劑作清洗液，具有極強的溶解污垢的能力，用於清洗半導體晶片等淨治度要求特別高的物件。

設備構成

超音波清洗設備主要由以下組件構成：

1、清洗槽：盛放待洗工件。

不鏽鋼製成，可安裝加熱及控溫裝置。清洗槽底部粘接超音波換能器。

2、換能器（超音波發生器）：將電能轉換成機械能。

壓電陶瓷換能器，頻率、功率視具體機型。

3、電源：為換能器提供所需電能。

逆變電源，進口IGBT元件，安裝過流保護線路。

技術機理

超音波清洗器的原理是由超音波發生器所發出的高頻振盪訊號，通過換能器轉換成高頻機械振盪而傳播到介質－－清洗液中，超音波在清洗液中疏密相間地向彰輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超音波縱向傳播的負壓區形成、生長，而在正壓區迅速閉合，在這種被稱之為“空化”效應的過程中氣泡閉合可能成超過去1000個氣壓的瞬間高壓，連續不斷產生的高壓就象一連串小“爆炸”不斷的衝擊物件表面，使物件表面及縫隙中的污垢迅速剝落。從而達到物件全面潔淨的清洗效果。超音波清洗對任何物件的材質及精度不受影響。

主要參數

1.頻率：≥20KHz ，可以分為低頻，中頻，高頻3段。

2.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。

3.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。

4.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。

設備維護

超音波 清洗設備一般由超音波發生器和超音波換能器組成，超音波換能器是由壓電陶瓷材料製造的夾芯式換能器，壓電陶瓷材料在交變電場的作用下會產生機械振動。

超音波換能器常見問題

1 超音波振子受潮，可以用兆歐表檢查與換能器相連線的插頭，檢查絕緣電阻值就可以判斷基本情況，一般要求絕緣電阻大於5兆歐以上。如果達不到這個絕緣電阻值，一般是換能器受潮，可以把換能器整體（不包括噴塑外殼）放進烘箱設定100℃左右烘乾3小時或者使用電吹風去潮至阻值正常為止。

2 換能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆歐表結合檢查，一般作為應急處理的措施，可以把個別損壞的振子斷開，不會影響到別的振子正常使用。

3 振子脫膠，我們的換能器是採用膠結，螺釘緊固雙重保證工藝，在一般情況下不會出現這種情況。

4 不鏽鋼振動面穿孔，一般換能器滿負荷使用10年以後可能會出現振動面穿孔的情況。

注意事項：

(1)超音波清洗設備電源及電熱器電源必須有良好接地裝置。

(2)超音波清洗設備嚴禁無清洗液開機，即清洗缸沒有加一定數量的清洗液，不得合超音波開關。

(3)有加熱設備的清洗設備嚴禁無液時打開加熱開關。

(4)禁止用重物(鐵件)撞擊清洗缸缸底，以免能量轉換器晶片受損。

(5)超音波發生器電源應單獨使用一路220V/50Hz電源並配裝2000W以上穩壓器。

(6)清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過多的雜物或污垢。

(7)每次換新液時，待超音波起動後，方可洗件

工作流程

超音波清洗是利用超音波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。所用的超音波清洗機中，空化作用和直進流作用套用得更多。

空化作用

空化作用就是超音波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力互動性的高頻變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時，液體中產生真空核群泡的現象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產生強大的衝擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達到精密洗淨目的。

在超音波清洗過程中，肉眼能看見的泡並不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對空化作用產生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走，空化作用的真空核群泡才能達到最佳效果。

直進流作用

超音波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時，肉眼能看到直進流，垂直於振動面產生流動，流速約為10cm/s。通過此直進流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也產生對流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對污物的搬運起著很大的作用。

加速度

液體粒子推動產生的加速度。對於頻率較高的超音波清洗機，空化作用就很不顯著了，這時的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對污物進行超精密清洗。