超聲波故障診斷及排除

超聲波故障診斷及排除人們所聽到的聲音是頻率20-20000Hz的聲波信號，高于20000Hz的聲波稱之為超聲波，聲波的傳遞依照正弦曲線縱向傳播，即一層強一層弱，依次傳遞，當弱的聲波信號作用于液體中時，會對液體產(chǎn)生肯定的負壓，即液體體積增加，液體中分子空隙加大，形成許很多多微小的氣泡，而當強的聲波信號作用于液體時，則會對液體產(chǎn)生肯定的正壓，即液體體積被壓縮減小，液體中形成的微小氣泡被壓碎。經(jīng)討論證明：超聲波作用于液體中時，液體中每個氣泡的裂開會產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當于瞬間產(chǎn)生幾百度的高溫柔高達上千個大氣壓，這種現(xiàn)象被稱之為“空化作用”超聲波清洗正是用液體中氣泡裂開所產(chǎn)生的沖擊波來達到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的作用。其次超聲波在液體中傳播，使液體與清洗槽在超聲波頻率下一起振動，液體與清洗槽振動時有自己固有頻率，這種振動頻率是聲波頻率，所以人們就聽到嗡嗡聲。

一、定義

什么是超聲波：波可以分為三種，即次聲波、聲波、超聲波。次聲波的頻率為20Hz以下；聲波的頻率為20Hz~20kHz；超聲波的頻率則為20kHz以上。其中的次聲波和超聲波一般人耳是聽不到的。超聲波由于頻率高、波長短，因而傳播的方向性好、穿透力量強，這也就是為什么設計制作超聲波清洗機的緣由。

二、超聲波如何完成清洗工作

超聲波清洗是利用超聲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。目前所用的超聲波清洗機中，空化作用和直進流作用應用得更多。

(1)空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互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(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達到精密洗凈目的。

在超聲波清洗過程中，肉眼能觀察的泡并不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對空化作用產(chǎn)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。

(2)直進流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流淌的現(xiàn)象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時，肉眼能看到直進流，垂直于振動面產(chǎn)生流淌，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(chǎn)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。

(3)加速度：液體粒子推動產(chǎn)生的加速度。對于頻率較高的超聲波清洗機，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

三、超聲波清洗機的構(gòu)成

超波清洗機主要由超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成。超聲波清洗槽用結(jié)實彈性好、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，底部安裝有超聲波振子；超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻高壓，通過電纜聯(lián)結(jié)線傳導給換能器，換能器與振動板一起產(chǎn)生高頻共振，從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對污垢進行洗凈。

1、概況：

肯定頻率范圍內(nèi)的聲波作用于液體介質(zhì)內(nèi)可起到清洗工件的作用，這一清洗技術(shù)自問世以來，受到了各行各業(yè)的普遍關注。超聲波清洗的運用極大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和難以觸及的藏污納垢始終使人們備感茫然，超聲波清洗的開發(fā)和運用使這一工作變得輕而易舉。近年來，隨著電子技術(shù)的日新月異，超聲波清洗也同我們?nèi)粘９ぷ髅懿恍蟹郑暡ㄇ逑礄C經(jīng)過了幾代的演化，技術(shù)更加先進，效果更加顯著，同樣，它的價格也越來越多的被社會所接受,在各行各業(yè)中漸漸被廣泛運用。

超聲波是以每秒4萬6千次的振動在液體中傳導，由于超聲波是一種壓縮縱波，在推動介質(zhì)的使用下會使液體中壓力變化而產(chǎn)生很多微小真空氣泡，造成空穴效應，當氣泡受壓爆破時，會產(chǎn)生強大的沖擊力，同時超聲波還有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物體上。

2、應用范圍：

在全部的清洗方式中，超聲波清洗是效率最高、效果最好的一種，之所以超聲波清洗能夠達到如此的效果，是與它獨特的工作原理和清洗方法親密相關的。我們知道，在生產(chǎn)和生活當中，需要清潔的東西許多，需要清洗的種類和環(huán)節(jié)也許多，如：物件的清除污染物，疏通細小孔洞，常見的手工清洗方法對異型物件以及物件隱藏處無疑無法達到要求，即使是蒸汽清洗和高壓水射流清洗也無法滿意對清潔度較高的需求，超聲波清洗對物件還能達到殺滅細菌、溶解有機污染物、防止過腐蝕等，因此，超聲波清洗被日益廣泛應用于各行各業(yè)：

(1)機械行業(yè)：防銹油脂的去除；量具的清洗；機械零部件的除油除銹；發(fā)動機、化油器及汽車零件的清洗；過濾器、濾網(wǎng)的疏通清洗等。

(2)表面處理行業(yè)：電鍍前的除油除銹；離子鍍前清洗；磷化處理；清除積炭；清除氧化皮；清除拋光膏；金屬工件表面活化處理等。

(3)儀器儀表行業(yè)：精密零件的高清潔度裝配前的清洗等。

(4)電子行業(yè)：印刷線路板除松香、焊斑；高壓觸點等機械電子零件的清洗等。

(5)醫(yī)療行業(yè)：醫(yī)療器械的清洗、消毒、殺菌、試驗器皿的清洗等。

(6)半導體行業(yè)：半導體晶片的高清潔度清洗。

(7)鐘表首、飾行業(yè)：清除油泥、灰塵、氧化層、拋光膏等。

(8)化學、生物行業(yè)：試驗器皿的清洗、除垢。

(9)光學行業(yè)：光學器件的除油、除汗、清灰等。

(10)紡織印染行業(yè)：清洗紡織錠子、噴絲板等。

(11)石油化工行業(yè)：金屬濾網(wǎng)的清洗疏通、化工容器、交換器的清洗等。

3、超聲波清洗的優(yōu)點：

相比其它多種的清洗方式，超聲波清洗機顯示出了巨大的優(yōu)越性。尤其在專業(yè)化、集團化的生產(chǎn)企業(yè)中，已漸漸用超聲波清洗機取代了傳統(tǒng)浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊波。所以很簡單將帶有簡單形狀、內(nèi)腔和細空的零部件清洗潔凈，對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達到高標準，這在很多對產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不行取代的結(jié)果。

歸納其優(yōu)點如下：

(1)清洗速度快，清洗效果好，清潔度高，工件清潔度全都，對工件表面無損傷。

(2)不須人手接觸清洗液，安全牢靠對深孔、細縫和工件隱藏處亦清洗潔凈。

(3)節(jié)約溶劑、熱能、工作場地和人工等。

(4)清洗精度高，可以強有力的清洗微小的污漬顆粒。

4、留意事項：

(1)超聲波清洗機電源及電熱器電源必需有良好接地裝置。

(2)超聲波清洗機嚴禁無清洗液開機。

(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(zhuǎn)換器晶片受損。

(5)超聲波發(fā)生器電源應單獨使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩(wěn)壓器。

(6)清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過多的雜物或污垢。

四、超聲波清洗中應留意的幾個問題

1、功率的選擇

超聲清洗效果不肯定與(功率×清洗時間)成正比，有時用小功率，花費很長時間也沒有清除污垢。而假如功率達到肯定數(shù)值，有時很快便將污垢去除。若選擇功率太大，空化強度將大大增加，清洗效果是提高了，但這時使較精密的零件也產(chǎn)生蝕點，得不償失，而且清洗缸底部振動板處空化嚴峻，水點腐蝕也增大，在采納三氯乙烯等有機溶劑時，基本上沒有問題，但采納水或水溶性清洗液時，易于受到水點腐蝕，假如振動板表面已受到傷痕，強功率下水底產(chǎn)生空化腐蝕更嚴峻，因此要按實際使用狀況選擇超聲功率。

2、頻率的選擇

超聲清洗頻率從十幾kHz到100kHz之間，在使用水或水清洗劑時由空穴作用引起的物理清洗力明顯對低頻有利，一般使用15-30kHz左右。對小間隙、狹縫、深孔的零件清洗，用高頻(一般40kHz以上)較好，甚至幾百kHz。對鐘表零件清洗時，用400kHz。若用寬帶調(diào)頻清洗，效果更良好。

3、清洗籠的使用

在清洗小零件物品時，常使用網(wǎng)籠，由于網(wǎng)眼要引起超聲衰減，要特殊引起留意。當頻率為28khz時使用10mm以上的網(wǎng)眼為好。

4、清洗液溫度的選擇

水清洗液最相宜的清洗溫度為40-60℃，尤其在天冷時若清洗液溫度低空化效應差，清洗效果也差。因此有部分清洗機在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進行溫度掌握，當溫度上升后空化易發(fā)生，所以清洗效果較好。當溫度連續(xù)上升以后，空泡內(nèi)氣體壓力增加，引起沖擊聲壓下降，反應出這兩因素的相乘作用。

5、關于清洗液量的多少和清洗零件的位置的確定

一般清洗液液面高于振動子表面100mm以上為佳。例300W、24kHz液面約高120mm；600W、24kHz液面約高150mm。由于單頻清洗機受駐波場的影響，波節(jié)處振幅很小，波幅處振幅大造成清洗不勻稱。因此最佳選擇清洗物品位置應放在波幅處。

五、推斷超聲波清洗機的故障

1、超聲波清洗機打開電源開關，指示燈不亮,沒有超聲輸出。緣由：A.電源開關損壞，沒有電源輸入；B.保險絲ACFU熔斷。

2.超聲波清洗機打開電源開關后，指示燈亮，但沒有超聲波輸出。緣由：A.換能器與超聲波功率板的連接插頭松脫；B.保險絲DCFU熔斷；C.超聲功率發(fā)生器故障；D.換能器故障。

3.超聲波清洗機直流保險絲DCFU熔斷。緣由：A.整流橋堆或功率管燒毀；B.換能器故障。

4.超聲波清洗機打開電源開關后，機器有超聲波輸出，但清洗效果未如抱負。緣由：A.清洗槽內(nèi)清洗液液位不當；B.超聲波頻率協(xié)調(diào)沒有調(diào)好；C.清洗槽內(nèi)液體溫度過高或過低；D.清洗液選用不當；E.超聲波發(fā)生器老化。

超聲波換能器常見問題

1、超聲波振子受潮，可以用兆歐表檢查與換能器相連接的插頭，檢查絕緣電阻值就可以推斷基本狀況，一般要求絕緣電阻大于5兆歐以上。假如達不到這個絕緣電阻值，一般是換能器受潮