一、設備的基本構成

起聲(sheng)波清洗(xi)設備主要由三部分(fen)組成，即超聲(sheng)電(dian)源，也稱(cheng)為超聲(sheng)頻電(dian)（功(gong)率）源、超聲(sheng)換能器和清洗(xi)槽(cao)，如圖1-1所(suo)示。

（1）超(chao)聲(sheng)頻電(dian)源將(jiang)工業電(dian)轉換(huan)成超(chao)聲(sheng)頻電(dian)能；超(chao)聲(sheng)換(huan)能器(qi)是將(jiang)超(chao)聲(sheng)頻電(dian)能轉換(huan)成同頻率的(de)(de)機械振動，并通過清洗(xi)媒(mei)液向清洗(xi)工件輻(fu)射超(chao)聲(sheng)波，達到清洗(xi)的(de)(de)目的(de)(de)。清洗(xi)槽是盛清洗(xi)媒(mei)體的(de)(de)容器(qi)，它(ta)可以是單槽也(ye)可以由多個單槽組合成連(lian)續的(de)(de)生產線。

超聲(sheng)波清洗(xi)的(de)(de)輔助設備因(yin)清洗(xi)媒體(ti)的(de)(de)不同而(er)有所(suo)差別。清洗(xi)媒體(ti)為水基(ji)清洗(xi)液(ye)(ye)劑，一(yi)般在清洗(xi)槽內(nei)安裝電加熱器(qi)。加熱可大大提高超聲(sheng)波的(de)(de)清洗(xi)效(xiao)率(lv)。別一(yi)類(lei)超聲(sheng)波清洗(xi)的(de)(de)好東媒液(ye)(ye)為有機溶劑，如酮、二氯甲烷(wan)、還需有冷(leng)凝器(qi)、油水分離器(qi)及(ji)過濾回收有機溶劑的(de)(de)裝置。現在，市(shi)場上供應的(de)(de)絕大部(bu)分是應用水基(ji)清洗(xi)媒液(ye)(ye)的(de)(de)超聲(sheng)波清洗(xi)設備。

（2）超(chao)聲頻電功率源

超聲(sheng)頻(pin)電(dian)功(gong)率(lv)(lv)源(yuan)(yuan)(yuan)是(shi)(shi)一將工(gong)業(ye)用(yong)電(dian)轉換成超聲(sheng)頻(pin)電(dian)功(gong)率(lv)(lv)的(de)輸入(ru)裝置，又稱超聲(sheng)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)。早期的(de)超聲(sheng)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)都用(yong)電(dian)子管器(qi)(qi)件，體積大(da)(da)(da)效率(lv)(lv)低，目(mu)前已被晶(jing)體管替代。利用(yong)晶(jing)體管可(ke)制(zhi)成效率(lv)(lv)高(gao)、功(gong)率(lv)(lv)大(da)(da)(da)、體積小的(de)超聲(sheng)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)。超聲(sheng)電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)可(ke)分(fen)為振蕩(dang)(dang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)型和逆變型兩種類型。振蕩(dang)(dang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)型由振蕩(dang)(dang)器(qi)(qi)、放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)和匹(pi)配電(dian)路(lu)組成。振蕩(dang)(dang)器(qi)(qi)產生一定頻(pin)率(lv)(lv)的(de)信(xin)號以便推(tui)動放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)。放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)是(shi)(shi)將振蕩(dang)(dang)信(xin)號放(fang)(fang)大(da)(da)(da)而(er)達(da)到一定的(de)功(gong)率(lv)(lv)輸出。匹(pi)配電(dian)路(lu)就是(shi)(shi)通(tong)過(guo)對輸出變壓器(qi)(qi)進行阻抗匹(pi)配，和通(tong)過(guo)外加電(dian)感(gan)器(qi)(qi)調諧，使換能器(qi)(qi)獲(huo)得(de)最大(da)(da)(da)的(de)電(dian)功(gong)率(lv)(lv)。

逆(ni)變型的超(chao)聲(sheng)(sheng)電源(yuan)常用(yong)可(ke)控(kong)硅逆(ni)變電路(lu)，利用(yong)電脈沖觸發可(ke)控(kong)硅元件導(dao)通(tong)，再利用(yong)換向電容(rong)使(shi)流(liu)(liu)過(guo)可(ke)控(kong)硅的電流(liu)(liu)反向來(lai)關(guan)斷，以(yi)超(chao)聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)率使(shi)可(ke)控(kong)硅交替(ti)地導(dao)通(tong)和關(guan)斷，使(shi)直流(liu)(liu)電逆(ni)變為超(chao)聲(sheng)(sheng)電能(neng)。由于(yu)可(ke)控(kong)硅元件的開關(guan)速度受限制，這類(lei)電源(yuan)工作頻(pin)(pin)率一般低(di)于(yu)20kHz。

（3）超(chao)聲波換能器(qi)

超(chao)聲換(huan)(huan)能(neng)器有兩種類(lei)型(xing)，一(yi)(yi)類(lei)是(shi)磁(ci)(ci)致(zhi)(zhi)伸縮(suo)型(xing)；另一(yi)(yi)類(lei)為(wei)電致(zhi)(zhi)伸縮(suo)型(xing)，又稱壓電式換(huan)(huan)能(neng)器。磁(ci)(ci)致(zhi)(zhi)伸縮(suo)型(xing)換(huan)(huan)能(neng)器是(shi)利用某些鐵(tie)磁(ci)(ci)體(ti)（如純鎳(nie)(nie)、鎳(nie)(nie)鈷(gu)合(he)(he)金(jin)及(ji)鐵(tie)氧體(ti))材料的磁(ci)(ci)致(zhi)(zhi)伸縮(suo)效應制成(cheng)的。當(dang)高頻電流通過線圈時(shi)，鐵(tie)磁(ci)(ci)性鐵(tie)芯(xin)(xin)中的磁(ci)(ci)場強(qiang)度(du)發(fa)生周期(qi)性變化(hua)，鐵(tie)芯(xin)(xin)長度(du)作周期(qi)性伸縮(suo)變化(hua)，而激發(fa)出超(chao)聲波。由于使(shi)用鎳(nie)(nie)和鎳(nie)(nie)鈷(gu)合(he)(he)金(jin)作鐵(tie)芯(xin)(xin)的造價貴，而且制成(cheng)的換(huan)(huan)能(neng)器的電聲率較低，日前很少(shao)采用。用鐵(tie)氧體(ti)做成(cheng)的磁(ci)(ci)致(zhi)(zhi)伸縮(suo)換(huan)(huan)能(neng)器機械(xie)強(qiang)度(du)低，使(shi)用壽(shou)命短，因而較少(shao)被(bei)應用。

電(dian)致伸(shen)縮型即壓電(dian)換(huan)能(neng)器是應用最廣(guang)的換(huan)能(neng)器。這種換(huan)能(neng)器具有(you)電(dian)聲效率(lv)高，造價便(bian)易(yi)，而且便(bian)于制造成(cheng)不同的結構，以(yi)適(shi)應不同的清(qing)洗要求。

壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式換能(neng)器是(shi)用壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)料(liao)(如鋯鈦酸鋁、鈦酸鋇等〕制成的。其換能(neng)原(yuan)理是(shi)由這(zhe)些壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)料(liao)的特(te)殊(shu)電(dian)(dian)學(xue)性能(neng)所致。當壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)料(liao)受到外部應力作用時，處于壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮狀(zhuang)態或伸(shen)長狀(zhuang)態時會(hui)形成電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)，稱為(wei)(wei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應。而在這(zhe)些材(cai)料(liao)的兩端加電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時，它又會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)拉(la)伸(shen)縮的機械振動，稱為(wei)(wei)遞(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應。當外部加有交變電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)時，它就會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮式伸(shen)張(zhang)的連(lian)續(xu)變化，并(bing)產(chan)(chan)生(sheng)超(chao)聲波。圖1-2是(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式換能(neng)器產(chan)(chan)生(sheng)超(chao)聲波的示意圖。

（4）超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗槽(cao)(cao)  超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗槽(cao)(cao)最基本的(de)要(yao)求是(shi)(shi)透聲(sheng)。工業上(shang)一般都應用既透聲(sheng)又耐腐(fu)蝕的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼制造，如304、316不銹(xiu)(xiu)鋼。其(qi)厚度為(wei)1.5~3mm之間，過厚會影響聲(sheng)的(de)輻射，過薄(bo)自(zi)然強度不夠(gou)。同(tong)時，為(wei)避免超(chao)聲(sheng)空(kong)化(hua)對槽(cao)(cao)壁產生空(kong)化(hua)腐(fu)蝕，要(yao)求槽(cao)(cao)壁不銹(xiu)(xiu)鋼要(yao)平整并拋光(guang)。尤其(qi)是(shi)(shi)粘有換(huan)能(neng)器的(de)輻射板，不能(neng)有傷痕。在使用中(zhong)要(yao)防(fang)止(zhi)工件劃(hua)傷。

換能器的(de)(de)(de)電功率也有設計要(yao)求。輻射板所(suo)承受(shou)的(de)(de)(de)電功率強度一(yi)般(ban)低于(yu)1.5W/cm2，大(da)多數應(ying)在0.5~1w/cm2之間(jian)。過高的(de)(de)(de)強度會加速輻射板表面的(de)(de)(de)空化腐蝕。同時(shi)由于(yu)過劇烈的(de)(de)(de)空化所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)氣(qi)泡(pao)會影響(xiang)能量傳遞，使遠離輻射面的(de)(de)(de)液(ye)體空間(jian)的(de)(de)(de)聲強變弱，而達(da)不到均勻清洗的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。

二、分類。超(chao)聲(sheng)波清洗機主要根據設備(bei)復雜程(cheng)度(du)和應(ying)用領域來(lai)分(fen)類(lei)，一(yi)般分(fen)為(wei)單式(shi)、組(zu)合式(shi)、生產(chan)線(xian)式(shi)和浸入式(shi)。

①單(dan)缸式超(chao)聲(sheng)波清洗機、主要(yao)用于(yu)小批量(liang)的物(wu)件(jian)的清洗，同(tong)時(shi)，對(dui)于(yu)清洗物(wu)件(jian)的要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)，不(bu)需要(yao)進(jin)行預處理(li)等(deng)工作。

②組合式(shi)超(chao)聲波(bo)清(qing)洗(xi)機(ji)。結(jie)構較單(dan)缸式(shi)清(qing)洗(xi)機(ji)復(fu)雜，主要是集中(zhong)了浸(jin)泡(pao)、清(qing)洗(xi)和漂洗(xi)等(deng)功能。它的(de)特點(dian)是有一定(ding)集成度(du)，清(qing)洗(xi)效果比單(dan)純的(de)超(chao)聲波(bo)清(qing)洗(xi)好一點(dian)。適用于有較高要求的(de)清(qing)洗(xi)部(bu)件，如汽車發動機(ji)零件、中(zhong)小型電器零部(bu)件裝配前的(de)預處理等(deng)。

③生(sheng)(sheng)產線式超聲(sheng)波清(qing)洗(xi)機(ji)。這種(zhong)超聲(sheng)波清(qing)洗(xi)機(ji)己經超出了一(yi)般清(qing)洗(xi)機(ji)的(de)(de)概念，而成為一(yi)種(zhong)大(da)的(de)(de)流水(shui)生(sheng)(sheng)產線式的(de)(de)清(qing)洗(xi)過程。它可(ke)以集(ji)成各種(zhong)外加設備，集(ji)浸(jin)泡、水(shui)漂洗(xi)、超聲(sheng)漂洗(xi)、去離子水(shui)噴洗(xi)、烘干(gan)等(deng)功能于(yu)一(yi)身。主要用于(yu)滿足(zu)大(da)型機(ji)械(xie)設備零件、鋼板(ban)等(deng)體積大(da)、批(pi)暴大(da)的(de)(de)清(qing)洗(xi)要求(qiu)。

④投入式(shi)超聲(sheng)波清洗(xi)機。投入式(shi)清洗(xi)機主要(yao)指的是(shi)(shi)超聲(sheng)換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)的放置方(fang)(fang)式(shi)。主要(yao)是(shi)(shi)因為它的換(huan)(huan)能(neng)(neng)器(qi)是(shi)(shi)單獨的結構(gou)，并不(bu)與清洗(xi)缸連在一起，而(er)是(shi)(shi)可以根(gen)據需(xu)要(yao)放入一個具休地方(fang)(fang)，以滿足不(bu)同的清洗(xi)需(xu)要(yao)。