多频率超声波清洗仪器

多频率超声波清洗仪器的清洗技术以它独特优势已成为当今高科技产品生产过程中一道非常重要的绿色清洗工序,清洗的主要机理是超声的空化效应,清洗效果的好坏除与选择合适的声参数(频率、功率、声强)至关重要外,声场分布也是一个不容忽视的主要问题。由于超声清洗普遍采用平底式清洗槽,即水面与槽底平行,在清洗液中易形成驻波场,使处在声压振幅波谷处的工件得不到充分清洗,而处于声压振幅波峰处的物件有可能被严重空化腐蚀,从而使工件得不到均匀充分的清洗。

采用计算机摸拟技术,设计加工了一种复合频率超声波清洗槽,在同一个声波发射面(槽底)上,粘接3组不同频率的超声波换能器振子。多频率超声波清洗仪器在大功率实用状态下,研究测试了清洗槽内各单一频率及复合频率时声场电压的相对分布情况,并在染料水溶液中用铜版纸真实记录了单一频率及复合频率的声场分布情况。结果表明,复合频率的超声波清洗比传统的单频超声波清洗效果更好,充分发挥了不同频率的声波特性,消除了驻波场,使声场更加均匀。

为了使清洗槽内能得到比较均匀的声场分布,研究人员采用的方法主要有调频方式、弯曲振动矩形薄板振动器闭、设计斜底式清洗槽及双频超声波清洗等。

这些方法虽然在小功率范围内都不同程度地改善了声场的均匀性,但应用于大功率实用状态下的超声波清洗系统中还存在不同程度的缺陷。调频方式需要调节液面高度;弯曲振动矩形薄板振动器存在多种振动摸式,使稳定性变差;而斜底式清洗槽不利于加工和工件的放置;对于双频清洗,仍然不能完全消除驻波的存在,且到底哪两种频率配对比较理想还无规律。多频率超声波清洗仪器为了能在大功率实用清洗状态有效地改善声场的均匀性,使高频与低频声波能同时发挥其特长,作者采用计算机模拟枝术,设计加工了一种复合频率(3组频率)超声波清洗槽,通过实验测试,实时清洗不同工件,研究了在大功率实用状态下它的声场分布及清洗效果。

结果表明,复合频率的超声波清洗比单频超声波清洗效果好,清洗槽内基本上没有驻波场的存在,有效地改善了声场分布的均匀性。复合频率的超声波清洗彻底消除了驻波场的存在,有利于工件的充分均匀清洗.由于低、中、高3种频率的同时存在,使工件的表面、细孔、狭缝中不同污物都能同时得到充分的清洗,使清洗效果更好。由此可见,采用计算机模拟方法设计各种不同组合频率的超声波复合清洗槽是一种简单而可行的方法。