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          歡迎光臨科偉達智能洗凈技術(深圳)有限公司

          超聲波清洗機換能器的類型選擇指南

          所有超聲清洗系統均使用2種可用類型的超聲換能器中的1種,壓電換能器和磁致伸縮換能器,這些換能器設計之間存在許多差異,包括它們與“輻射表面”或超聲膜片的粘結方式,可以產生的頻率以及系統的電效率。本文將詳細討論每個差異。
           
          每個超聲波清洗機換能器設計如何發揮作用:
                兩種換能器設計均通過快速振蕩安裝在其上的超聲振動膜來產生超聲活動。但是,每個設計以不同的方式執行此操作。磁致伸縮換能器實質上是由重鎳或合金芯制成的電磁體,其上纏繞有導線。當電流通過電線脈沖時,磁芯將以與超聲波發生器的輸出頻率匹配的頻率振動,從而在水箱中產生超聲波清潔效果。
           
                這是已知的最古老的超聲換能器技術,并在開發高效而強大的壓電換能器之前使用,與磁致伸縮換能器的50-60%的電效率相比,該壓電換能器可提供95%+的電效率。這種效率差異在今天仍然存在,并且是98%的超聲設備制造商使用壓電換能器的原因之一。
           
           
          壓電換能器由鋯鈦酸鉛制成,鈦酸鋯是一種常見的壓電材料,當提供適當的頻率和電壓時會膨脹和收縮。當換能器快速膨脹和收縮時,超聲振動膜振動,從而將超聲活動引入清潔槽。此設計代表了當前可用的最有效的設計。
           
          超聲波清洗機換能器粘接方法:
                壓電超聲系統的大多數制造商都使用高溫環氧樹脂將換能器固定在其輻射表面上。科偉達使用冶金螺柱粘結其換能器,并使用環氧樹脂防止換能器從該螺柱上掉下來,與單獨使用環氧樹脂相比,粘結強度大大提高。實際上,如果您用錘子試圖將我們的一個換能器從水箱上摔下來,您會在水箱上挖一個孔而不是拆下換能器! 
           
          磁致伸縮換能器通過將換能器底座真空釬焊到超聲膜片上來粘結。
           
          磁致伸縮超聲設計的制造商很快指出,真空釬焊換能器粘結優于環氧樹脂粘結的換能器。與Zenith競爭者打交道時可能會出現這種情況,但與Zenith的換能器粘接系統相比則不是這種情況。沒有冶金螺柱的環氧樹脂粘結換能器不能承受惡劣的環境,例如物體可能掉落到隔膜上而可能損壞環氧粘結的環境。但是,在99%的超聲清洗操作中都不存在這些環境。另外,可以很容易地保護換能器免受這種損壞。
           
          超聲波清洗機換能器電效率:
                超聲波清洗系統通過將電能轉換為機械振動來運行,從而在清洗液中產生超聲波氣蝕現象。當超聲系統高效時,大部分輸入電功率都轉換為機械振動。例如,在科偉達生產的壓電超聲清洗系統的電效率為95-8%。大部分傳入的功率都轉換為機械振動。這種效率是大多數壓電超聲系統所共有的,并且是所有超聲設備制造商中超過95%使用壓電換能器的主要原因之一。
           
          磁致伸縮換能器的設計效率極低。要產生與可比較的壓電系統相同數量的超聲波清潔作用,將需要更多的電功率。這些系統不僅需要更多的電流,而且發電機也非常大,并且可能需要空調或其他特殊的冷卻方法,以將組件保持在可接受的工作溫度范圍內。如前所述,這是一項非常古老的技術,正在作為新產品推向市場。電磁鐵不是新技術。 
           
          缺乏電效率是將磁致伸縮系統的額定功率定為如此高的主要原因之一,但購買者必須知道這些額定值代表儲罐中的輸入功率,而不是輸出功率。例如,如果磁致伸縮換能器系統的額定功率為1000瓦,則由于電效率低下,儲罐中的功率將僅為500-600瓦。
           
          超聲波清洗機換能器頻率選擇:
                選擇超聲清洗系統時,超聲工作頻率可能是最重要的考慮因素。每個頻率都有其獨特的特性。低頻用于污染嚴重的大型,無細節零件,并在流體中產生不均勻的清潔作用,而高頻則產生更均勻分布的清潔作用,并具有穿透小的盲孔,螺紋區域和其他細節。在上方的“技術信息”下拉菜單的“ 頻率選擇 ” 下可以找到更多信息。
           
                為磁致伸縮系統選擇超聲波頻率很容易,因為實際上根本沒有選擇。磁致伸縮系統設計通常在低于30kHz的頻率下運行,從而使這些系統不適合大多數超聲清洗應用。超聲清洗的大多數零件都需要去除精密零件表面上的輕微粘結污染物,這些應用可以 在此范圍內使用40kHz,80kHz或多頻超聲波來解決 。低頻會在此類零件上產生不一致的清潔效果,并且零件可能會由于空蝕而損壞 。 
           
                要了解低頻系統產生的擦洗動作類型,請查看右側的頂部照片,該屏幕在25kHz超聲波系統中清潔。請注意,低頻系統中產生的大面積較低超聲功率會產生斑點清潔效果。存在較高的較低區域和較低的功率區域,在此示例中,污染物無法在超聲波清洗罐的較低功率的區域中除去。在低頻系統中清潔的零件將獲得不同級別的超聲波功率,這取決于它們在超聲波清潔箱中的放置位置。
           
           
          下部照片描繪了使用40/80kHz超聲系統在相同的清潔液中清潔過的相同樣品,40kHz和80kHz超聲波的結合所產生的均勻能量分布產生了更加均勻的清潔效果,并且無論罐中的零件位置如何,都能保持一致且均勻的清潔效果。 
          40k清洗效果
          80K清洗效果
                雖然天頂生產25kHz的超聲波系統,他們很少推薦進行超聲波清洗的應用程序,除非它們是用相結合為40kHz 的系統。這是在真力時進行超聲波測試清潔的數千個樣品零件的直接結果。我們的超聲波測試服務 用于為我們的潛在客戶開發完整的流程。提交零件并在各種超聲頻率和清潔劑中進行測試,以確定用于給定應用的最佳工藝。
           
                25kHz-30kHz范圍內的低頻超聲清洗系統永遠不會比高頻系統產生更好的清洗效果。實際上,情況恰恰相反。在40kHz以上的系統中,零件的清潔效率更高。由于這些系統對組件的損害較小,操作更安靜,并且在細小區域的清潔效果更好,因此通常建議將這些系統用于任何清潔應用。
           
           
          工作噪音問題:
                超聲系統的工作頻率越低,由于超聲系統的頻率越接近人類的聽覺范圍,所產生的聲音越多。25kHz和30kHz超聲系統的聲音太大,以至于它們通常需要昂貴的隔音材料以降低分貝水平。在某些情況下,對于此類系統中的無保護??聽力,可能無法將分貝級別降低到OSHA準則之內,這也是通常建議使用更高超聲頻率的另一個原因。由于磁致伸縮超聲系統在這些低頻下運行,因此產生的分貝水平非常高,在購買將要安裝操作員的超聲系統時必須考慮這一點。
           
          可靠性
                磁致伸縮超聲發生器在如此高的溫度下工作,以至于這些系統通常需要大量的額外冷卻,例如專用于冷卻發生器的空調設備。過多的熱量可能導致系統中某些組件過早損壞。為了克服這些問題,大多數磁致伸縮系統制造商使用了能夠承受這些高工作溫度的更昂貴的大型電子組件,因此發電機外殼明顯更大。
           
                經過適當設計的壓電清潔系統是高度可靠的電子設備。如果不是的話,沒人會買,而且98%的超聲波清潔器制造商不會使用它們。發電機是使用表面安裝器件,晶體管和常見的MOSFET組件制造的,與磁致伸縮設計相比,其運行溫度低。發電機相對較小,重量輕,不需要空調或過度冷卻。 
           
                關于換能器的可靠性,壓電換能器已經使用了數十年,與使用這些換能器的制造商的2%的主張相反,它們是高度可靠的。這就是為什么Zenith Ultrasonics等壓電系統制造商提供10年換能器擔保的原因。除非我們非常確定債券的可靠性,否則我們無法提供此類被擔保人。
           
                磁致伸縮超聲系統的制造商對壓電換能器的長期運行可靠性和功率提出了質疑,他們聲稱換能器會隨著時間的流逝而損耗功率,并在內部不斷惡化??苽ミ_并非如此,并且有超過79年的經驗證明并非如此。Zenith對已經使用了20-30年的壓電系統進行維修。這些系統具有完美的換能器粘結性,且不會劣化,而且清潔能力與最初安裝時的清潔能力相同或更好,因此人們得出的結論是,經過正確設計的壓電換能器系統可以根據應用持續使用數十年。
           
           
           
          膜片侵蝕
                由于磁致伸縮超聲系統在非常低的超聲頻率下工作,因此 此類系統產生的空化腐蝕遠大于較高超聲頻率的空化腐蝕??栈g是換能器膜片的劣化,并且對于所有超聲清洗系統都是正常的。隨著時間的流逝,超聲波膜片會慢慢腐蝕,最終會惡化到需要更換的程度。系統的工作頻率越低,腐蝕的速度就越快,并且由于磁致伸縮換能器在低頻下工作,因此人們可以期待超聲振動膜的明顯腐蝕。
          超聲波膜片侵蝕
                為了克服此限制,磁致伸縮系統制造商使用非常厚的材料構造其輻射膜片,從而延長了這些系統的使用壽命。然而,通過增加膜片的厚度,它也變得不那么柔韌性,并且降低了超聲箱中的有效清潔能力。散熱膜片必須具有足夠的柔韌性,以在清潔液中產生壓縮/膨脹循環,這項任務要求使用3/8英寸厚的膜片具有巨大的功能。
           
                壓電超聲系統利用較薄的輻射膜片來最大化清潔罐中的超聲功率和能量分布。為了克服過度的空化腐蝕,科偉達在輻射表面上鍍了硬鉻,以降低腐蝕速率。  空化腐蝕是產生超聲波功率的直接指標。如果隔膜沒有腐蝕,則隔膜上沒有足夠的功率來損壞表面。
           
           
          能量分配
                由于磁致伸縮系統以較低的頻率運行,因此清潔作用在流體中的分布很差。每個超聲40/80kHz表面動作清潔系統都會產生清潔作用,該清潔作用作為一系列等距的清潔作用帶分布在流體中,而在這些帶之間幾乎沒有產生清潔作用。在30kHz時,有效的清潔帶或 駐波彼此之間相距約1英寸。如果要清潔的部件上有小盲孔,并且這些孔恰好位于駐波之間,則可能無法清潔它們。 
           
                由于壓電系統通常在較高的超聲波頻率下運行,因此,當選擇較高的頻率時,水箱中產生的清潔作用會更均勻地分布。例如,在 80kHz時,所產生的駐波相距不到1/4英寸。即使在這種系統中,即使最小的盲孔或細微零件區域也能得到有效且均勻的清潔。有關超聲能量分布及其與超聲波的關系的更多信息頻率,選擇技術信息下拉菜單,然后選擇“ 頻率選擇”。
          換能器能量分配
          結論
                閱讀以上內容后,可以看到為什么大多數超聲設備制造商選擇壓電換能器。雖然磁致伸縮設計不會受到沖擊的破壞,但通過使用安裝在儲罐中的保護裝置可以輕松克服這一問題。壓電系統在所有其他方面均具有優勢,包括頻率選擇,儲罐中的能量分布,產生的分貝水平,可靠性,設備尺寸和效率。
           

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