超聲清洗設備根據清洗對像和生產規模的要求,其組成真空超音波清洗機和結構差別很大,可以是復雜、龐大的設備,也可以是非常簡單的結構。這裡著重探討由超聲頻電源、換能器和清洗槽組成超聲波清洗設備的核心部分的質量問題。

  1、1超聲換能器結構的選擇

  在低超聲頻段(20—100KHz),目前工業上絕大多數是采用單螺釘夾緊的夾心式壓電換能器(復合換能器),結構上的差別主要在於輻射體(與不鏽鋼板粘接的鋁塊)的形狀,一種是錐體喇叭;另一種直棒形狀。

  喇叭狀換能器的聲輻射效率比棒狀換能器高,即同樣的輸入電功率、在清洗槽中得到較大的聲功率

  而消耗在換能器上的電功率較少,因而換能器的發熱也低超音波清洗機、當輸入換能器的電功率相同時,由於喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大,所以輻射面的聲強較低,與其粘結的不鏽鋼板表面空化腐蝕小。清洗槽(或浸入式換能器)的壽命延長。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好,為進一步提高聲輻射效率、展寬頻帶,我國研制出一種半穿孔結構的寬頻帶超聲清洗換能器”

  在某些場合,例如清洗較深螺孔時、宜采用高輻射聲強的換能器,此時換能器的輻射體常具有尖削聚焦形狀,以提高輻射面的聲強。這種換能器一般不是粘結在清洗槽上,而是直接插入液體中進行清洗。

  1 2換能器在清洗槽中的分布及粘結問題

  目前有些超聲清洗機商品,粘在清洗槽底或壁上的換能器分布過密,一個緊挨一個的排列、輸入換能器的電功率強度達到每平方釐米2-3瓦,這樣高的強度一方面會加快不鏽鋼板表面(與清洗液接觸的表面)的空化腐蝕,縮短使用壽命,另一方面由於聲強過高。真空清洗機會在鋼板表面附近產生大量較大的氣泡,增加聲傳播損,在遠離換能器的地方削弱清洗作用。一般選用功率強度每平方釐米低於1、5瓦為宜(按粘有換能器的鋼板面積計算)。如果清洗槽較深,除槽底粘有換能器外,在槽壁上也應考慮粘結換能器。換能器與清洗槽的粘結質量對超聲清洗機整機的質量影響很大、不但要粘牢,而且要求膠層均勻、不缺膠和不允許有裂縫,使超聲能量最大限度地向清洗液中傳輸,以提高整機效率和清洗效果。目前有些清洗設備為避免換能器從清洗槽上掉下來。采取螺釘加粘膠的固定方式,這種連接方式雖然換能器不會掉下來,但是存在許多隱患。如果螺釘焊接質量差,例如不垂直於不鏽鋼板表面,則膠層不均勻,甚至有裂痕或缺膠,能量傳輸會削弱;另一方面、如果焊接不好也會影響不鏽鋼表面的平整,清洗設備導致加速空化腐蝕,縮短使用壽命、判斷粘結質量的方法之一,是在清洗槽裝水並開機工作一段時間後,測量換能器的溫升。如果在眾多的換能器中某個換能器溫升特別快,則表明該換能器可能粘結不好、因為此時聲輻射不好,電能量大部分消耗在換能器上而發熱。另一個方法是在小信號條件下逐個測量換能器的電阻抗大小來判別粘結質量。
 

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