一、 定义与概述超声波振板
也称为超声波换能器模组,是超声波清洗设备的核心功能部件。它是由多个压电陶瓷换能器按照特定规律排列,并通过特殊工艺(如钎焊)牢固地封装在一个不锈钢基板上所构成的模块化组件。
其核心使命是将高频电能转换成高频机械振动(超声波),并通过液体介质产生“空化效应”,从而实现对工件表面复杂、细微污渍的高效、无损清洗。
二、 工作原理
超声波振板的工作基于“空化效应”,过程如下:
1. 电能输入:超声波发生器(电源)产生高频(通常为20-80kHz)电信号,并传输给振板。
2. 能量转换:振板内部的压电陶瓷换能器在接收到高频电信号后,会产生同步的高频机械振动(其频率与电信号频率一致)。
3. 振动传递:这种振动通过不锈钢基板传递到整个清洗槽内的液体中。
4. 产生空化效应:高频振动在液体中以疏密相间的形式传播,形成无数个微小的真空气泡(“空化泡”)。这些气泡在正压区瞬间剧烈闭合,产生超过1000个大气压的瞬时高压和***的冲击波。
5. 清洗作用:这些强大的冲击波像无数双微小的“刷子”,持续不断地冲击工件表面和缝隙,迅速剥离、粉碎油污、灰尘、颗粒等各类污染物,从而达到***清洗的效果。
三、 核心结构与组成
1. 基板:
材质:通常采用304不锈钢或更***别的316不锈钢。316不锈钢因其优异的耐腐蚀性,成为应对酸、碱、溶剂等苛刻清洗环境的。
作用:承载换能器,并将振动均匀传递到液体中。
2. 压电陶瓷换能器:
是振板的“心脏”。采用锆钛酸铅(PZT)等压电材料制成。
负责执行电-声能量转换。
3. 粘接层/焊接层:
采用环氧树脂胶(用于普通环境)或更***的真空钎焊工艺(用于高温、强腐蚀环境),确保换能器与基板长期紧密结合,振动能量高效传递且不泄漏。
4. 引线端子:
用于连接超声波发生器,接收高频电信号。
四、 关键特性与参数
频率:
低频(20-30kHz):空化强度大,能量高,适用于清洗重油污、大颗粒的硬质金属零件。但空化噪音较大,对精密件可能有轻微侵蚀。
中高频(40-80kHz):空化气泡更密集、更温和,适用于精密零件、电子元器件、电路板(PCBA)等,能有效清洗微细缝隙且损伤风险极低。
高频(>80kHz):用于极高精度的清洗,如半导体硅片、光学镜片等,几乎无损伤。
功率密度:
指单位体积清洗槽所配的振板功率(W/L 或 W/Gallon)。通常建议在15-30W/L之间。污垢越顽固,所需功率密度越高。
材质:
SUS304:通用型,适用于中性或弱腐蚀性清洗剂(如水基清洗剂)。
SUS316/L:必用于强酸、强碱、有机溶剂等腐蚀性环境,寿命***。
五、 主要应用领域
超声波振板的应用几乎覆盖所有需要高质量清洗的工业领域:
1. 精密制造与汽车工业:清洗发动机部件、油泵油嘴、精密轴承、液压元件。
2. 电子与半导体行业:清洗PCB板(去除助焊剂)、半导体晶圆、磁性材料。
3. 光学与光电行业:清洗光学镜头、液晶面板、激光器部件。
4. 珠宝首饰与钟表业:高效、无损地清洗复杂结构的首饰和精密钟表零件。
5. 工业维护:清洗过滤器、喷嘴、阀门、模具等。
六、 选型指南
为特定应用选择振板时,需考虑:
1. 清洗对象:材质、大小、形状、精度。
2. 污染物的性质:类型(油、脂、蜡、颗粒)、粘附强度。
3. 清洗剂类型:水基、溶剂基、酸碱性,这直接决定了所需的基板材质(304 vs 316)。
4. 清洗槽尺寸:决定所需振板的**数量、尺寸和布置方式(底置、侧置或组合),以确保声场均匀。
5. 工艺要求:所需的清洗精度和效率,决定所需的频率和功率密度**。
七、 优势与局限性
优势:
高效***:能清洗复杂外形和盲孔、微孔零件,***。
一致性好:清洗效果均匀,适合批量处理。
节省资源:可减少清洗剂、水和人力的消耗。
非破坏性:正确使用下对工件表面无损伤。
局限性:
不适用于某些材料:可能会损伤软质、脆性材料(如宝石、软铝、某些塑料)的表面。
初次成本:设备初始投资高于传统清洗方法。
需使用液体介质:不能用于干燥清洗。