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超聲波清洗機(jī)作用原理及構(gòu)成


超聲波清洗機(jī)是由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器及清洗槽構(gòu)成，決定超聲波清洗效果的好壞及超聲波清洗機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵在于超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器實(shí)際上就是一臺(tái)大功率逆變電源，它的發(fā)展也經(jīng)歷了電子管式、閘管式、晶體管式及VMOS管式等幾個(gè)階段。電子管式超聲波清洗機(jī)由于管子自身的弱點(diǎn)，已很少生產(chǎn)。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的超聲波清洗機(jī)多為晶閘管式，由于受到器件本身特性的限制，這類清洗機(jī)多為2KW以下，工作頻率也較低，約為20KHZ，而且其效率僅達(dá)80%左右，故障率也較高。晶體管及VMOS管式超聲波清洗機(jī)由于受管子容量的限制，只適用于小功率的超聲波清洗機(jī)，且控制電路也比較復(fù)雜。大功率超音頻IGBT電力電子器件的出現(xiàn)，給超聲波清洗機(jī)帶來了革命性的變化，"英漢"始終走在電力電子行業(yè)的前沿，率先成功地開發(fā)出了IGBT逆變式超聲波清洗機(jī)，該類清洗機(jī)以IGBT作為主功率元件，使得電路大為簡(jiǎn)化，整機(jī)的可靠性大大提高。效率可達(dá)90%，功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便。尤其顯著的是IGBT超聲波清洗機(jī)單機(jī)     可獲得5KW甚至更高的功率，此點(diǎn)對(duì)于大規(guī)模超聲清洗或清洗線具有異乎尋常的意義。此外，"英漢"研制生產(chǎn)的超聲波清洗機(jī)在工藝上也進(jìn)行大膽的創(chuàng)新，從功能上更趨完善。功率調(diào)節(jié)、頻率跟蹤、頻率掃描使得用戶在采用"英漢"超聲波清洗機(jī)方面具有極大的靈活性，從而滿足用戶特定的清洗要求。     超聲 波清洗發(fā)展到今天，已在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域乃至人們的日常生活得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐表明，超聲波清洗是現(xiàn)代工業(yè)中有效和不可缺少的清洗手段，如 汽車工業(yè)的漆前處理、電鍍行業(yè)的鍍前處理、真空離子鍍的鍍前處理等，各種構(gòu)件的清洗，已越來越離不開超聲波清洗機(jī)。"英漢"IGBT系列超聲波清洗機(jī)以其優(yōu)異的品質(zhì)及可靠的質(zhì)量，必將在清洗領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。值得一提的是，采用"英漢"IGBT超聲波清洗機(jī)輔以"英漢"研制成功的先進(jìn)的清洗工藝，將在提高清洗效率尤其是減少環(huán)境污染等方面帶來革命性的變化，因?yàn)椴捎迷撎浊逑醇夹g(shù)，可以用弱酸或無酸取代強(qiáng)酸，卻能得到同等甚至更佳的清洗效果。  
 
二、 超聲波清洗作用原理 
    
超聲波清洗設(shè)備由兩部分組成：超聲波發(fā)生器（又稱超聲波電源）和換能器。超聲波發(fā)生器將工頻電轉(zhuǎn)變成20KHZ以 上的高頻電信號(hào)，通過高頻電纜輸送到換能器上。一般超聲波換能器是固定在清洗槽的底板上，清洗槽內(nèi)裝滿了液體，當(dāng)換能器被加上高頻電壓后，它的壓電陶瓷元 件在電場(chǎng)作用下便產(chǎn)生縱向振動(dòng)。超聲波換能器（又稱聲頭）是一種高效率的換能元件，能將電能轉(zhuǎn)換成強(qiáng)有力的超聲波振動(dòng)，在產(chǎn)生超聲波振動(dòng)時(shí)，仿佛是一個(gè)小 的活塞，振幅很小，約只有幾微米。但這個(gè)振動(dòng)加速度很大（幾十至幾千個(gè)g）；槽上具有許多個(gè)換能器，施加相同的頻率及相位的電能時(shí)，就合成了一個(gè)巨大的活塞進(jìn)行往復(fù)振動(dòng)，這種振動(dòng)通過固定換能器的底板傳播到清洗液中，振動(dòng)在清洗液中傳播就達(dá)到了對(duì)浸入其中的工件清洗的目的。   


1.空化作用
 
 在液體中傳播的超聲波能對(duì)物體表面的污物進(jìn)行清洗，其原理可用"空化"現(xiàn)象來解釋；清洗效果和超聲波在液體中產(chǎn)生的"空化"強(qiáng)度有密切的關(guān)系。超聲波振動(dòng)在液體中傳播，當(dāng)其聲波壓強(qiáng)達(dá)到一個(gè)大氣壓時(shí)，超聲波的功率密度約為0.35瓦/cm2， 這時(shí)在液體中傳播的超聲波的聲波壓強(qiáng)峰值就可以輕易達(dá)到真空或負(fù)壓，但實(shí)際上是無負(fù)壓現(xiàn)象存在的，因而在液體中產(chǎn)生一個(gè)很大的力，將液體分子拉裂成空洞 （空化核），此空洞為真空或非常接近真空，此空洞在信號(hào)電壓（或超聲波壓強(qiáng)）值下一個(gè)半周達(dá)到時(shí)，由于周圍的壓力的增大而被壓碎，此時(shí)液體分子激烈碰 撞產(chǎn)生非常強(qiáng)大的沖擊力，將被清洗物體表面的污物撞擊下來。這些無數(shù)細(xì)小而密集的氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生沖擊波的現(xiàn)象被稱之為"空化"作用。這種空化作用非常容易在固體與液體的交界處產(chǎn)生，因而對(duì)于浸入超聲作用下的液體中的物體具有超乎尋常的清洗作用。另外，由于超聲波具有很強(qiáng)的穿透固體的作用，所以這種"空化"作用對(duì)浸入超聲波作用下的液體中物體內(nèi)外表面（如管件）均能得到清洗，這是超聲波清洗優(yōu)于其它清洗手段的重要方面。

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