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超声波清洗设备的发展

时间:2021-11-04  编辑:网络字体:
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超声波清洗技术的研究和应用,我国始于20世纪50年代.几乎与国外同步进行。80年代以前发展比较缓慢,80年代以后.特别是改革开放以来,这一新技术得到很快的发展,己经广泛地应用于电子电器工业,光学光电工业,钟表首饰工业,化工和纺织工业,汽车摩托车工业,机械工业.金属制品工业,原子能和航天航空工业,造船工业.制药工业和医疗器械等的清洗。超声清洗设备己由单缸标准机型向多缸、成套、专用和半自动及自动化超声清洗设备发展。为适应不同清洗对象,工作频率除己有的低频(40kHz以下)超声清洗外,还发展了高频(60 ^-200kHz以上)超声清洗及多频率同时工作的超声清洗设备。超声频电源  (又称超声波发生器)在20世纪80年代国际上普遍采用自激式D类晶体管开关功率放大器,线路比较简单,具有频率跟踪功能,通过多路合成,容易得到大功率的超声发生器,但在国内使用时曾用庞大的铁芯变压器降压.甚为笨重。21世纪以来,逐渐采用他激式开关电源.采用脉宽调制方式,输出功率可调。由于采用高压,大电流的IGBT器件或MOS模块,大功率的超声频电源体积较小,可靠性进一步提高.控制电路采用数字技术可以得到性能优越、运行更可靠、可以遥控的超声频电源。
近年来瑞士MPI公司推出一种新型的超声发生器,称为rAM (Multi-frequency, Multimode,Modulated)发生器,是多频、多模调制发生器。它不仅能够解决复杂结构机械负载系统的驱动,而且对液体处理设备.如超声清洗及声化学反应设备的驱动更具有突出的优点。传统的超声清洗系统一般是采用固定频率驱动,不考虑清洗槽形状、液面高低、液体温度及被清洗件等对换能器最佳工作频率的影响。这样会降低空化强度及可能产生驻波而降低清洗效果。MMM技术是用一种专门的反馈系统产生最佳而复杂的驱动信号以适应负载的变化,即用先进的数字信号来处理技术监控换能器对负载变化的响应,用实时反馈环产生复杂的多模调制驱动信号以激励机械负载(如换能器清洗缸系统)的谐波以产生一种宽频的多频声场 (由次声到兆赫声).因此能产生尺寸范围很宽且较大密度的空化泡,这对于超声清洗及声化学反应是很有利的。
超声清洗设备用的换能器.国内外普遍采用压电换能器。我国自主创新的半穿孔结构宽频带压电换能器,生产实践表明,性能优于国外产品。其优点是频带宽,效率高,尤其是换能器的频率较高或其辐射面积较大,能减少横向振动,提高辐射效率.提高工作稳定性。为适应多频清洗,国内也开始生产双频或多频换能器,并用于超声清洗设备。20世纪末国外发展了管状和棒状换能器,其辐射面积大,效率高,使用寿命长,便于清洗管道及筒状容器。国内虽有产品,但尚未大量应用。在高声强清洗方面我国发展了一种聚能于长方形辐射面的高声强清洗器,用于清洗喷丝板、钢带、钢丝及一些难以清洗的工件。另一种聚能的棒状换能器可用于清洗油泵油嘴及深螺纹孔的清洗等。
微电子工业生产过程中,要求清洗掉亚微米级以下的污物而不损坏器件,由此国外发展了兆赫级的超声清洗设备和喷淋式兆声清洗设备。
超声波清洗机己广泛应用于清洗机械零部件、印制电路板、元器件、玻璃器件及医用器具等领域,特别是对有毒物和易碎物的清洗,具有不可替代的优势。随着“信息高速公路”、通讯、光学、生化、航空航天和医学等等诸多新领域的不断开拓.有越来越多高精度基础材料(大型硅片、超细管子、高档镜面……)和超微晶体管等零部件需清洗,已有大量试验结果表明.再采用低频超声波对上述材料和零部件进行清洗.不是损坏被沈的工件,就是洗不干净工件。若选择高频超声波来清洗以上材料和零部件,则会取得良好效果。迄今为止,已有试验结果和分析资料显示,对高精度基础材料采用超声清洗的方式,其工作频率选择有定性和定量的结论.这就是工件大小与频率关系即为:工件尺寸越小,工作频率选择越高。而工件厚薄与频率关系即为:工件厚度越小.工作频率就要求选得越高,由此可见,随着超声清洗在清洗领域不断扩大,超声清洗机的工作频率有朝高频方向发展的趋势。另外,当前市场上多采用单频超频超声波清洗方式.这种方式往往使超声波清洗槽内产生清洗死角,影响了对工件的有效清洗。为了兼顾不同尺寸、不同结构的工件的清洗,以及消除超声清洗槽内的清洗死角。根据夹心式压电换能器具有多次谐波的谐振特性,而设计出具有频率跟踪功能的多频超声波清洗机,这种清洗机具有操作方便,清洗效率高的特点。较好地解决了当前超声波清洗中存在的问题。

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