超聲波清洗機(jī)的制造

清洗槽

超聲波設(shè)備要求：清洗槽材質(zhì)選用1-3mm厚（根據(jù)功率要求）的SS304或316不銹鋼（進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)），氬弧焊接而成。

（1）超聲波振子的安裝

超聲波振子目前國(guó)內(nèi)外大都采用蘭杰文（P.Langevin）式壓電陶瓷振片型振子。一般采用膠水粘結(jié)或膠水結(jié)合螺栓連接安裝。采用膠水結(jié)合螺栓連接的方式安裝振子，靠螺栓能夠更有效的幫助連續(xù)工作的振子散熱，但一旦有振子發(fā)生故障需要拆卸下來時(shí)，會(huì)非常麻煩。

若單純采用膠水粘結(jié)時(shí)，除了要求膠水的強(qiáng)度（抗剪強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度）要高外，熱傳導(dǎo)性必須也要好。否則，當(dāng)連續(xù)開機(jī)作業(yè)時(shí)，清洗槽內(nèi)液溫達(dá)一定溫度（約攝氏60-80度）后，振子頭部的溫度不能迅速散發(fā)到槽內(nèi)液體中，會(huì)積聚得非常高，容易導(dǎo)致振子故障（如振片燒碎、脫落）。目前通常采用兩組分高強(qiáng)度膠粘劑。若膠水的熱傳導(dǎo)性較差，可采用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)方式幫助散熱。

（3） 加熱器的安裝

加熱器有電熱管式和云母片繞電熱絲式加熱器。

電熱管式加熱器有銅管和不銹鋼管式，安裝在清洗槽內(nèi)，加熱器浸在液體中直接給液體加熱。其導(dǎo)熱性能好、使用壽命長(zhǎng)（電熱絲防氧化）。銅管抗酸堿腐蝕能力及抗超聲波空化腐蝕（超聲波空化作用力對(duì)清洗槽及槽內(nèi)物體的沖擊破壞性，一般稱作空化腐蝕）比不銹鋼管差。
) n9 L) P) r/ @2 Cwww.fhyt.cn云母片繞電熱絲式加熱器，安裝在清洗槽外側(cè)，電熱絲給槽加熱間接將熱能傳播到液體中。云母片起到絕緣作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但電熱絲易氧化（壽命短）、絕緣性能差、易受潮，容易造成安全隱患。

工業(yè)洗凈設(shè)備考慮到安全性，可靠性及使用壽命等因素，國(guó)際上都選用不銹鋼管加熱器。安裝加熱器應(yīng)安在投入式振子盒與清洗槽四周的空間內(nèi)，高度低于振子盒高度，最大限度地避免空化腐蝕的發(fā)生。

2超聲波發(fā)生器

（1）超聲波發(fā)振方式

我國(guó)乃至世界，超聲波洗凈雖然原理都一樣，但超聲波發(fā)生器采用的發(fā)振方式有所不同，主要有下列幾種：

a.   一頻率發(fā)振 只采用單一的振動(dòng)頻率發(fā)振，這種發(fā)振方式雖然能夠產(chǎn)生較強(qiáng)力的超聲波，但可能有超聲波照射不到的盲區(qū)出現(xiàn)。我國(guó)目前生產(chǎn)的超聲波清洗機(jī)主要采用此方式。
    b.變化振幅 洗凈過程中超聲波可發(fā)生振幅變化，一般采用變化電感值大小的方式來實(shí)現(xiàn)，這種發(fā)振方式的洗凈、脫氣效果都很好，但噪音太大。

c. 交互式頻率變化（安裝兩種頻率振子）發(fā)振 最初為了解決洗凈盲區(qū)的問題，在同一振動(dòng)面上安裝兩種不同頻率的振子同時(shí)發(fā)振工作，但經(jīng)驗(yàn)表明頻率高的振子很容易出現(xiàn)故障，所以現(xiàn)在采用交互式工作方式。該方式的優(yōu)點(diǎn)能減少盲區(qū)，但因?yàn)榭偸且话胝褡釉诠ぷ?，聲?qiáng)相應(yīng)降低了，所以不會(huì)獲得強(qiáng)力超聲波。

d. 同時(shí)多種頻率發(fā)振 是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，采用一種振子同時(shí)產(chǎn)生3-5種頻率的超聲波工作，能夠產(chǎn)生均勻的聲場(chǎng)，但也不能獲得強(qiáng)力超聲波。

e. 聚能型發(fā)振 是將振子的發(fā)射端通過工具頭聚集在很小的面積上，功率密度從而增加10倍以上，具有超強(qiáng)的洗凈能力，圖4為聚能型振子（horn type）工作示意圖。我國(guó)在噴絲板的洗凈方面已有了成功的應(yīng)用。

2）超聲波發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)

目前我國(guó)現(xiàn)有的超聲波發(fā)生器形式種類很多，它們大都能夠驅(qū)使超聲波振子工作達(dá)到洗凈目的。但是因?yàn)椴煌碾娐吩O(shè)計(jì)，其傳輸效率不同。表現(xiàn)為：發(fā)生器消耗同樣的電能，而超聲波洗凈能力強(qiáng)弱差異很大。這是因?yàn)槌暡òl(fā)生器自身消耗的電能不同造成的。此外有些發(fā)生器因需要填加將AC220V電壓變170V電壓的變壓器，超聲波發(fā)生器的體積、重量都較大。

超聲波發(fā)生器的電源設(shè)計(jì)分自激方式和他激方式。自激電路沒有信號(hào)源，一般應(yīng)用于振子數(shù)量少的小型設(shè)備；對(duì)于振子數(shù)量多的情況下，無法調(diào)試達(dá)到共振效果，所以目前工業(yè)用超聲波洗凈設(shè)備的超聲波發(fā)生器大都采用他激方式。

他激方式的電路由兩部分組成，既信號(hào)源部分和信號(hào)放大部分。

a.   信號(hào)源部分 采用CPU為核心的信號(hào)發(fā)生和控制部分，一般都采用12-15V電壓驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生方波信號(hào)供給信號(hào)放大電路；超聲波發(fā)生器的定時(shí)控制、調(diào)節(jié)等外加功能都可以通過控制信號(hào)源的信號(hào)輸出方式完成，由于是低電壓控制，安全可靠性肯定高。

b.信號(hào)放大部分 將信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)放大后輸出給超聲波振子。我們認(rèn)為不同電路的超聲波發(fā)生器，其輸出電路、電壓的不同是導(dǎo)致傳播效率高低的重要原因。輸出電壓低，發(fā)生器消耗電能自然就大，同時(shí)振子還容易發(fā)熱，產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電路，增大輸出給振子的電壓可能會(huì)取得很好的效果。

信號(hào)放大部分的電路采用220V電壓整流直接供電，電感及變壓器鐵氧體采用高品質(zhì)的產(chǎn)品，會(huì)對(duì)超聲波發(fā)生器的輕量化起到至關(guān)重要的作用。

3安全接地措施 超聲波電源輸出時(shí)，負(fù)極先接地后再輸出給振子。這樣，清洗槽作業(yè)時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)靜電。否則，清洗槽容易帶電，對(duì)洗凈工程帶來不利影響甚至事故。此外，與洗凈設(shè)備相連的超聲波輸出線最好使用屏蔽電纜；加熱、自動(dòng)化控制系統(tǒng)也要有接地措施。

除安全因素外，感應(yīng)靜電的存在會(huì)在無形中產(chǎn)生不利的影響，生活中的最常見的例子：用電熱杯無法煮荷包蛋等。在洗凈工程方面有對(duì)硅片的洗凈存在潛在破壞性、易吸附灰塵等不利影響，所以有一定的防靜電措施是必要的。