超声波清洗，去毛刺

jinlihua54 · 发表于 2007-9-15 14:58:14

厂里有用这个工艺处理毛刺。

jinlihua54 · 发表于 2007-9-15 14:59:40

超声波清洗技术

一、被誉为现代清洗手段的超声波清洗是利用超声波在液体介质中的空化效应，对液体介质所到之处拖把体内外表面进行清洗，具有优质、省力、高效和无污染等显著特点，在西方发达工业国家已得到了广泛应用，取得了很大的经济效益。我国也开始逐步推广使用这种新技术。
北京东方康明科技开发有限公司利用丰富的超声波技术经验，并结合了国外先进技术和电子元件，开发了系列化超声波清洗设备。本公司使用的ＩＧＢＴ超声波电源自九十年代初在国内率先投入市场。电源经过多年的不断完善，采用新的控制方法，使该产品在技术上达到领先水平，在汽车制造、电子设备、电镀等行业得到了广泛的应用。目前电源功率可达数十千瓦以上，而价格远低于同类进口设备，且故障率低、性能稳定。
　本公司提供完善的技术咨询和售后服务。其中电源技术已被多家采用。

二、超声波清洗原理

　当液体介质中传入一定强度的超声波时，被清洗物体的表面反复出现加压和减压产生空化效应，液体内出现微小空洞，当声波达到一定强度时，空洞会发生剧烈爆炸，产生强列碰撞，压力达.5-50吨/平方厘米，具有很大的能量，使水分以超过10000G的加速度撞击被清洗物体的表面，将污物撞击下来，从而达到显著的清洗效果，并且这种效果可随液体到达被清洗物体的所有表面，这是手工洗刷，机械振动等常规手段所无法达到的。
　由于空化效应形成时会产生声波压力和热效应，故可对细菌，特别是链状细菌进行打击，达到杀菌消毒的作用。此外，超声波具有强烈的乳化作用，并能起到均匀搅拌、研磨粉碎和加速化学反应的作用。

三、应用

　鉴于上述原理，超声清洗可广泛地应用于各行各业，达到其它清洗手段难以达到的目的。其主要应用列举如下：
（1）机械零部件的清洗（特别是精密零部件）：轴承、油泵、油嘴，汽缸，机械手表芯和汽车部件（不拆卸清洗），纺织锭子，石油钻头的零部件（如齿轮，刀具和刃具）等。
（2）光学零部件的清洗：光学器件、光学纤维等。
（3）液压元件的清洗
（4）机电元件的清洗及处理：触头、半导体管座、高性能电器接头等。
（5）半导体芯片清洗
（6）印刷电路板的清洗
（7）金属制品的表面处理（如除锈，除油，磷化，钝化等）
（8）各种玻璃瓶子及器皿的清洗
（9）过滤器的清洗
（10）各种印章的清洗
（11）贵重金属的清洗
（12）镀前处理
（13）消除高级绘图笔的笔头堵塞
（14）玉器加工后的清洁处理
（15）材料的分散、超精细处理
（16）电炉丝冷拔后的表面处理
（17）餐具清洗
（18）尼龙喷丝板的梳孔清洗
（19）蓄电池橡胶隔板的梳孔清洁处理
（20）柴油和水的乳化
（21）溶剂的均匀混合
（22）酒的陈化处理
（23）种子的超声浮选

　因此，超声技术广泛用于机械电子行业、冶金加工、食品加工、医疗卫生轻工纺织、艺术美术、印刷行业、橡胶行业、医药及家庭领域。此外，超声技术还可用于焊接、金属和宝石的钻孔、金属切削和研磨等加工过程，具有广泛的应用前景。

四、产品技术分析

1、超声电源的发展
　六十年代初，我国就开始研制各种功率的超声波发生器（超声电源），到目前为止，超声电源经历了以电子管，晶闸管，晶体三极管，VMOS和IGBT为开关元件的发展过程。我国电子管组成的发生器在七十年代已形成。但这种电源的设备电能的利用率极低，电源成本高，体积大。七十年代以后到八十年代初晶闸管电路的发生器开始投入使用，这种电源与电子管电源相比其效率有了很大提高，体积和重量有所下降。但由于受开关速度的限制和晶闸管开关特性的影响，这种电源一般工作在20KHZ以下，电源的成本也较高，体积大，工作效率仍然不是很理想。目前仍然有许多公司家生产和使用上述电源。
　为了减小上述电源的不足，人们广泛开始研制和使用VMOS电源，和晶体三管电源相比，VMOS单极型开关管开关速度很高，驱动功率小，由于管子的制造工艺结构限制，其中单管的导通电流较小，耐压较低，抗冲击电流和冲击电压能力较差。晶体三极管的驱动功率较大，采用大功率复合三极管其开关速度会大大降低，这种复合三极管一般只能在20KHZ以下使用。因此，VMOS管和晶体三极管一般适和用于较小的清洗机电源。
　针对上述特点，我们采用了一种开关速度快、导通电流大、耐压高、抗冲击能力强、驱动功率小的新型IGBT器件，并结和现代控制技术率先研制出大功率、系列化超声波电源，使产品的性能有了很大的提高，成本大幅度下降。同时解决了换能器阻抗变化、中心频率漂移等所带来的疑难问题，成为超声电源的更新时代产品。

2、产品结构

　超声波清洗机主要由清洗槽和超声电源两部分组成，由电缆联结。对于槽式清洗机清洗槽的下面装有换能器；对于浸入式的清洗机，换能器密封在不锈钢盒内。换能器将电源送来的电能转换为机械波，达到清洗的目的。
（1）清洗槽：采用SUS304或316L不锈钢，也可根据具体清洗工艺要求选用特种不锈钢氩气保护焊接，必须保证绝对不漏水。
（2）换能器：采用特种锆酸钛铅压电陶瓷片及金属压块组合成的振头，具有效率高、寿命长、不易损坏等优点，粘接剂选用耐高温、耐振动、高强度的树脂胶以防脱落。
（3）超声波发生器：电路结构完善，机箱面板装有电源开关，过载指示，电表等。可根据用户需求，配置数字定时器，加装数字功率指示器和功率调节电路。

3、技术特点

　ECP系列型超声波电源作为一种新型技术产品，其主电路工作于匹配谐振状态
电源具有以下特点：
（1）电路很容易同各种频率和不同阻抗特性的压电陶瓷换能器匹配
（2）工作频率范围宽
（3）单机功率大，可达数千瓦以上
（4）电源输入电压为单相220V或三相380V。大功率时采用380V输入电压可保证三相电网的平衡。
（5）便于模块化设计。数十千瓦以上的清洗机可由数百瓦或数千瓦的功率单元组成，这样有利于换能器的优化组和，保证换能器都工作在最佳状态；同时每个功率模块都有自身的保护和跟踪系统，若一个单元出现故障，其他单元仍能正常工作损坏的单元容易更换，便于维修。
（6）每个IGBT单元可进行快速过流保护，有效地保护开关管，使其避免损坏。
（7）具有频率反馈电路和功率反馈电路，可调节、锁定电路和电压相位关系，避免负载阻抗随环境温度、水位等因素变化而引起的较大功率波动。
（8）电源具有限定最大功率和最大电流的能力，从而降低电源的故障率。
（9）可实现功率调节。
（10）具有软起动和欠压保护功能。
（11）具有快速过载保护和输出短路保护功能。
（12）电源体积小，重量轻。
（13）电源效率高。
（14）电源不仅能够用于超声清洗，而且还可用于其它超声波应用领域，如超声波焊接、超声波打孔、超声波细胞粉碎等。
　超声波换能器：采用夹心结构，胶粘加压组成，使换能器形成一体，工作稳定可

超声是指频率高于20kHz的声音，人耳一般听不见。由于历史原因和工作特点，少数频率低于20kHz的声波的应用也包括在超声应用范围。按照习惯划分，超声在国防和国民经济各个部门的应用可分为两大类，一类是用较弱的超声来采集信息，例如超声无损探伤及超声诊断(如B超)；另一类是用较强的超声，利用它的能量来改变材料的状态或性能，例如超声清洗，超声粉碎固体等等，这类应用需要产生大功率的超声，我们简称为功率超声。功率超声在工业、农业、医疗卫生和环境保护等国民经济各个部门以及国防工业中已得到广泛的应用。除上面提到的超声清洗和粉碎外，还有超声雾化、乳化、匀化、提取和凝聚；超声电镀、搪锡、浸渍、过滤和加速干燥；超声焊接，超声加工和超声研磨、抛光；超声治疗和超声外科术等。近年来功率超声又发展了许多新技术，例如超声“帮助”金属成形(如冷拔金属丝)，超声振动切削，超声疲劳测试，超声悬浮，超声马达和声化学。声化学(Sonochemistry)是近十年来发展最为迅速的新交叉学科，已有一些工业应用。有人预测它可能给化工生产带来变革性的变化。

清洗人人都接触到，似乎是极普通而平凡的工作，但是对一些特殊清洗对象就不是一件容易的事。超声由于它在液体中的空化作用能获得突出的清洗效果，在一些清洗难度大而质量要求高的场合具有独特的地位。

换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射超声波。存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合。在气泡闭合时，产生冲击波，在气泡周围产生1012～1013Pa的压力及局部高温，这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中。蒸汽型空化对污垢层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离。气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡还能“钻入”裂缝作振动，使污层脱落。由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微射流，所有这些作用能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由引可见，凡是液体能浸到、声场存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、质量高，特别适用于清洗件表面形状复杂，如空穴、狭缝等的细致清洗，易于实现清洗自动化。在某些场合下可以用水剂代替有机溶剂进行清洗，或降低酸碱的浓度，对于一些有损人体健康的清洗，如清洗放射性污物可以实现遥控或自动化清洗。超声清洗也有其局限性，例如对声反射强的材料如金属、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而对声吸收大的材料如布料、橡胶以及粘度大的污物清洗效果差。

超声清洗始于本世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。目前已广泛地用于电子电器工业，清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其它机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；在光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等；轻纺工业中用来清洗喷丝头，食品瓶、盖，模具及雕刻工艺品等等。

上面所举的超声清洗例子，一般都用20～40kHz的低频超声，近年来美国发展了一种称为Megasonic cleaning的技术，即用1MHz高频超声来清洗大规模集成电路，能除去小于1μm的污物，此时清洗的机理不是超声空化，而主要是粒子的振速及声流。90年代美国Crest公司声称他们发明用68kHz的超声清洗软盘驱动器，效率比用40kHz高一倍。

我国超声清洗在下面几个方面取得较有成效的应用：

1)机械零部件在电镀前后的清洗或喷涂前的清洗，拆修零件的清洗。要求高清洁度如油泵油嘴偶件、轴承的清洗。

2)印刷电路板、硅片、铁路系统用的信号控制继电器、元器件、显像管及电真空器件等的清洗。

3)显微镜、望远镜等光学系统及取样玻璃片的清洗。

4)医用器具如口腔和外科器械的清洗，药瓶及某些食品瓶、配药室、生物化学实验室中所用瓶罐的清洗。

5)喷丝头、眼镜架、模具、雕刻工艺品等的清洗。

最近发展起来的汽车底盘架的超声清洗，配合专用清洗液，将除锈、去氧化膜及磷化一次清洗处理完成，烘干后即可喷漆，克服过去人工擦锈、强酸清洗工艺的特点，既改善劳动条件又减少环境污染。

超声清洗设备有两大类：一类是以水溶液作为清洗剂的设备，这类设备包括超声频电功率源，超声换能器及相应的超声容器和电加热器；一种是单槽式的，另一种是多槽(多工位)连续清洗设备，时常带有定时及自动输送装置。另一类是以挥发性有机溶液，如三氯乙烯、三氯乙烷和氟里昂等作为清洗剂，这类设备除了上述各组成部分外，还需要有冷凝循环、油水分离及过滤回收有机溶液的附加设备。目前国内外主要生产和开发各种专用清洗设备、在线生产的成套设备。也生产台式、小巧的清洗设备，如医用清洗器及小型的首饰眼镜家用清洗器。

超声频率一般在20～50kHz，小型设备的电功率只有几天，大型成套设备达几十千瓦到上百千瓦。超声换能器50～60年代大多采用磁致伸缩换能器，目前大多采用高效率的压电换能器；超声频电功率源过去用电子管器件，目前已被淘汰而采用固态器件，用这种器件制作的设备效率高而体积小，利用组合结构，功率可以做得很大，为大功率超声的扩大应用创造了良好的条件。

美国生产超声清洗设备的公司大约有40多家，比较有名的约有10家，西欧国家生产清洗设备的主要是英、法、德及瑞士等国。我国超声清洗设备的主要厂商约有10家，小规模个体公司不计其数。

国外厂商很注重化学清洗剂的配套供应及清洗工艺的咨询服务，而这正是国内大多数厂商最欠缺的，国内厂商主要考虑超声清洗设备的生产，很少有专门的部门从事清洗剂的研制以适应不同清洗对象的需要。如果能将超声清洗设备和化学清洗剂很好地结合起来定会取得更好的效果，因为超声清洗的主要物理机制是超声的空化现象，而空化强度除与超声功率密度、频率等有关外，还与清洗液的粘滞系数、表面张力、蒸汽压和温度等参数有关。目前从环境保护角度要求以水基清洗剂代替有机溶剂进行超声清洗，而国内许多厂家尚未能适应这种挑战，还需要多方面的合作开发。

zhuojiujinyuhu · 发表于 2007-9-15 20:16:31

这个设备能发个图上来吗

mirrorultrason · 发表于 2007-9-17 14:44:37

超声波的高端应用-超声波去毛刺

专业成就价值-常州密镭超声波设备有限公司

无锡锡通 · 发表于 2007-9-17 14:46:15

针对精密的无毛刺零件

圣无敌 · 发表于 2007-9-17 21:57:04

太高级了，针对普通小型冲压件的便宜的有没有？
几千元的价格

qinjx165 · 发表于 2007-11-3 13:31:49

看楼主的内容，感觉此设备用于清洗比较好。而去毛刺应该不好，如果要用也只能去除一些虚毛刺和微小毛刺。

dylbn · 发表于 2008-5-13 17:08:30

去毛刺也是个让人头痛的问题！

追风传说 · 发表于 2008-5-14 03:18:30

超声波清洗一下工件的表面污垢和精密工件抛光是很好用的，至于去毛刺就不敢恭维了，随便车、铣、遗留的毛刺超声波能去除，我认为不太实际，我买的超声波清洗机回来用了不到一个月就闲置了

原帖由 dylbn 于 2008-5-13 17:08 发表 6 |* ~0 ^; v: M# Y) V+ b0 r) U/ y; z
去毛刺也是个让人头痛的问题！

mubalake3 · 发表于 2008-12-23 13:58:00

厂里也有一台，不知道原理，谢谢楼主了

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