一、設備的基本構成

起聲(sheng)(sheng)波清(qing)洗設(she)備主(zhu)要由三部分(fen)組成，即超(chao)聲(sheng)(sheng)電(dian)源，也(ye)稱為超(chao)聲(sheng)(sheng)頻電(dian)（功率）源、超(chao)聲(sheng)(sheng)換能器和(he)清(qing)洗槽，如圖1-1所示。

（1）超聲(sheng)頻(pin)電(dian)源(yuan)將工(gong)業電(dian)轉(zhuan)換成超聲(sheng)頻(pin)電(dian)能(neng)；超聲(sheng)換能(neng)器是(shi)將超聲(sheng)頻(pin)電(dian)能(neng)轉(zhuan)換成同頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)機械振(zhen)動，并通過清(qing)(qing)洗媒(mei)(mei)液(ye)向清(qing)(qing)洗工(gong)件輻射(she)超聲(sheng)波(bo)，達到(dao)清(qing)(qing)洗的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。清(qing)(qing)洗槽(cao)是(shi)盛清(qing)(qing)洗媒(mei)(mei)體的(de)(de)(de)容器，它可以(yi)(yi)是(shi)單槽(cao)也可以(yi)(yi)由多個單槽(cao)組合成連續的(de)(de)(de)生產線。

超(chao)聲(sheng)波清(qing)(qing)(qing)洗(xi)的(de)(de)(de)輔助設(she)(she)備因清(qing)(qing)(qing)洗(xi)媒體的(de)(de)(de)不同(tong)而有(you)(you)所差別。清(qing)(qing)(qing)洗(xi)媒體為水(shui)基清(qing)(qing)(qing)洗(xi)液劑(ji)，一(yi)般(ban)在清(qing)(qing)(qing)洗(xi)槽內(nei)安裝(zhuang)(zhuang)電加熱器。加熱可大大提高(gao)超(chao)聲(sheng)波的(de)(de)(de)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)效率。別一(yi)類超(chao)聲(sheng)波清(qing)(qing)(qing)洗(xi)的(de)(de)(de)好(hao)東媒液為有(you)(you)機溶劑(ji)，如酮、二(er)氯甲烷、還需有(you)(you)冷凝器、油(you)水(shui)分(fen)(fen)離器及過(guo)濾回收有(you)(you)機溶劑(ji)的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)置。現在，市場上供(gong)應的(de)(de)(de)絕大部分(fen)(fen)是應用水(shui)基清(qing)(qing)(qing)洗(xi)媒液的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)波清(qing)(qing)(qing)洗(xi)設(she)(she)備。

（2）超聲頻(pin)電功(gong)率源

超(chao)聲(sheng)(sheng)頻電(dian)功(gong)率源是(shi)一將(jiang)工業用(yong)電(dian)轉換成(cheng)超(chao)聲(sheng)(sheng)頻電(dian)功(gong)率的(de)(de)(de)輸(shu)入裝置，又稱超(chao)聲(sheng)(sheng)電(dian)源。早期的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)電(dian)源都用(yong)電(dian)子管(guan)器(qi)件，體(ti)積(ji)(ji)大(da)(da)(da)(da)效率低，目前已被晶體(ti)管(guan)替代。利用(yong)晶體(ti)管(guan)可制成(cheng)效率高、功(gong)率大(da)(da)(da)(da)、體(ti)積(ji)(ji)小的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)電(dian)源。超(chao)聲(sheng)(sheng)電(dian)源可分為振(zhen)蕩放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)型和逆(ni)變型兩種類型。振(zhen)蕩放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)型由振(zhen)蕩器(qi)、放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)和匹(pi)配(pei)電(dian)路組成(cheng)。振(zhen)蕩器(qi)產生一定頻率的(de)(de)(de)信號以便推(tui)動放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)。放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)是(shi)將(jiang)振(zhen)蕩信號放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)而達到一定的(de)(de)(de)功(gong)率輸(shu)出。匹(pi)配(pei)電(dian)路就是(shi)通(tong)過對輸(shu)出變壓器(qi)進行阻(zu)抗匹(pi)配(pei)，和通(tong)過外加電(dian)感器(qi)調諧(xie)，使換能(neng)器(qi)獲得(de)最大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)電(dian)功(gong)率。

逆(ni)(ni)變(bian)型的超聲電(dian)(dian)(dian)源常用(yong)(yong)可(ke)控(kong)硅(gui)(gui)逆(ni)(ni)變(bian)電(dian)(dian)(dian)路(lu)，利用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)脈沖觸發(fa)可(ke)控(kong)硅(gui)(gui)元件導通，再(zai)利用(yong)(yong)換向電(dian)(dian)(dian)容(rong)使流(liu)過可(ke)控(kong)硅(gui)(gui)的電(dian)(dian)(dian)流(liu)反向來關(guan)(guan)斷(duan)，以超聲頻(pin)率使可(ke)控(kong)硅(gui)(gui)交替地導通和關(guan)(guan)斷(duan)，使直流(liu)電(dian)(dian)(dian)逆(ni)(ni)變(bian)為超聲電(dian)(dian)(dian)能。由于可(ke)控(kong)硅(gui)(gui)元件的開關(guan)(guan)速度(du)受限(xian)制，這類電(dian)(dian)(dian)源工作頻(pin)率一般(ban)低(di)于20kHz。

（3）超聲波換能器(qi)

超聲(sheng)(sheng)換(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)器有(you)兩種(zhong)類型(xing)，一類是(shi)磁(ci)致(zhi)伸(shen)(shen)縮型(xing)；另(ling)一類為(wei)電致(zhi)伸(shen)(shen)縮型(xing)，又(you)稱壓(ya)電式換(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)器。磁(ci)致(zhi)伸(shen)(shen)縮型(xing)換(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)器是(shi)利用(yong)某些鐵(tie)(tie)磁(ci)體(ti)（如純鎳、鎳鈷(gu)合金及鐵(tie)(tie)氧(yang)體(ti))材料的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)(shen)縮效應制成的(de)。當高頻電流通(tong)過線(xian)圈(quan)時，鐵(tie)(tie)磁(ci)性(xing)鐵(tie)(tie)芯中(zhong)的(de)磁(ci)場強度(du)發(fa)生周期(qi)(qi)性(xing)變化，鐵(tie)(tie)芯長度(du)作周期(qi)(qi)性(xing)伸(shen)(shen)縮變化，而激(ji)發(fa)出超聲(sheng)(sheng)波。由于使用(yong)鎳和鎳鈷(gu)合金作鐵(tie)(tie)芯的(de)造價(jia)貴，而且制成的(de)換(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)器的(de)電聲(sheng)(sheng)率較低，日前很少采用(yong)。用(yong)鐵(tie)(tie)氧(yang)體(ti)做成的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)(shen)縮換(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)器機械(xie)強度(du)低，使用(yong)壽命短，因而較少被應用(yong)。

電致伸縮型即壓電換(huan)能(neng)器(qi)(qi)(qi)是應用最廣的換(huan)能(neng)器(qi)(qi)(qi)。這種換(huan)能(neng)器(qi)(qi)(qi)具有電聲效率高，造價便(bian)易(yi)，而(er)且(qie)便(bian)于制造成不(bu)同的結構，以適應不(bu)同的清洗要求。

壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式換能器(qi)是用壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)(cai)料(如鋯鈦酸鋁、鈦酸鋇等〕制成的(de)。其(qi)換能原理是由這些壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)(cai)料的(de)特殊電(dian)(dian)學(xue)性能所(suo)致。當(dang)(dang)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)材(cai)(cai)料受到外部(bu)應(ying)力作用時(shi)，處于(yu)壓(ya)(ya)(ya)縮狀態(tai)或伸(shen)長狀態(tai)時(shi)會(hui)形成電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，稱為壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效應(ying)。而在這些材(cai)(cai)料的(de)兩端加(jia)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，它(ta)又會(hui)產(chan)生(sheng)拉(la)伸(shen)縮的(de)機械振動，稱為遞壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效應(ying)。當(dang)(dang)外部(bu)加(jia)有交變電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，它(ta)就會(hui)產(chan)生(sheng)壓(ya)(ya)(ya)縮式伸(shen)張的(de)連續變化，并產(chan)生(sheng)超(chao)聲波。圖1-2是壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式換能器(qi)產(chan)生(sheng)超(chao)聲波的(de)示(shi)意圖。

（4）超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波清洗槽(cao)  超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波清洗槽(cao)最基本的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)是透聲(sheng)(sheng)。工業上一般都應用既(ji)透聲(sheng)(sheng)又耐腐(fu)蝕的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼制造，如304、316不(bu)銹(xiu)鋼。其厚度為1.5~3mm之(zhi)間，過厚會(hui)影響聲(sheng)(sheng)的(de)(de)輻射，過薄自然強度不(bu)夠(gou)。同時，為避免超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)空(kong)化(hua)對槽(cao)壁產(chan)生空(kong)化(hua)腐(fu)蝕，要(yao)(yao)求(qiu)槽(cao)壁不(bu)銹(xiu)鋼要(yao)(yao)平整并(bing)拋光。尤其是粘有換(huan)能(neng)器的(de)(de)輻射板，不(bu)能(neng)有傷痕(hen)。在使用中要(yao)(yao)防(fang)止工件(jian)劃(hua)傷。

換能(neng)器的(de)(de)(de)電(dian)功率也有設計(ji)要(yao)求。輻(fu)(fu)射板所(suo)承(cheng)受的(de)(de)(de)電(dian)功率強(qiang)度一般低于1.5W/cm2，大多數應在0.5~1w/cm2之間(jian)。過高的(de)(de)(de)強(qiang)度會(hui)加速輻(fu)(fu)射板表(biao)面的(de)(de)(de)空化腐(fu)蝕(shi)。同時由于過劇烈的(de)(de)(de)空化所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)氣泡會(hui)影(ying)響(xiang)能(neng)量傳(chuan)遞，使(shi)遠離輻(fu)(fu)射面的(de)(de)(de)液體空間(jian)的(de)(de)(de)聲強(qiang)變弱，而達(da)不到均勻清(qing)洗(xi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。

二、分類。超(chao)聲波清洗機(ji)主要根據設備復(fu)雜程度和(he)應用領域來分(fen)類，一般(ban)分(fen)為單式(shi)、組合式(shi)、生(sheng)產線式(shi)和(he)浸入(ru)式(shi)。

①單缸式超聲波清(qing)洗機(ji)、主要用于(yu)小(xiao)批量的(de)物件(jian)的(de)清(qing)洗，同(tong)時，對于(yu)清(qing)洗物件(jian)的(de)要求不(bu)高，不(bu)需要進(jin)行預處理等工作(zuo)。

②組(zu)合式(shi)超(chao)聲波(bo)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)機(ji)。結構較(jiao)(jiao)單缸式(shi)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)機(ji)復雜，主要(yao)是(shi)集中(zhong)了浸泡、清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)和漂洗(xi)(xi)(xi)(xi)等功能(neng)。它的(de)特點是(shi)有(you)一(yi)定集成度，清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)效果比單純的(de)超(chao)聲波(bo)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)好一(yi)點。適用于(yu)有(you)較(jiao)(jiao)高要(yao)求的(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)部件(jian)(jian)，如汽車發動機(ji)零件(jian)(jian)、中(zhong)小型(xing)電器零部件(jian)(jian)裝配前的(de)預(yu)處理等。

③生產線式超(chao)聲波清(qing)洗(xi)(xi)機(ji)。這種超(chao)聲波清(qing)洗(xi)(xi)機(ji)己經(jing)超(chao)出了一(yi)般清(qing)洗(xi)(xi)機(ji)的概念，而成為(wei)一(yi)種大(da)(da)(da)的流水生產線式的清(qing)洗(xi)(xi)過程(cheng)。它可以集成各種外加設備(bei)(bei)，集浸泡、水漂洗(xi)(xi)、超(chao)聲漂洗(xi)(xi)、去離(li)子水噴(pen)洗(xi)(xi)、烘干等功能(neng)于一(yi)身(shen)。主要用于滿足大(da)(da)(da)型機(ji)械設備(bei)(bei)零件、鋼板(ban)等體積大(da)(da)(da)、批(pi)暴大(da)(da)(da)的清(qing)洗(xi)(xi)要求。

④投入式超(chao)聲波清(qing)洗(xi)機。投入式清(qing)洗(xi)機主(zhu)要(yao)(yao)指(zhi)的(de)是(shi)(shi)超(chao)聲換(huan)能器的(de)放置方式。主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)因為它的(de)換(huan)能器是(shi)(shi)單獨的(de)結構，并不與清(qing)洗(xi)缸連在一起(qi)，而是(shi)(shi)可以根據需要(yao)(yao)放入一個(ge)具休地方，以滿足不同(tong)的(de)清(qing)洗(xi)需要(yao)(yao)。