超聲波清洗設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器及清洗槽兩大部分組成。在被清洗件批量較大的情況下，還附有清洗液循環(huán)裝置；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)清洗過程自動(dòng)化，還附有被清洗件傳送裝置。一般情況下，超聲波發(fā)生器和清洗槽是兩個(gè)結(jié)構(gòu)上互相獨(dú)立的裝置，它們之間僅用一根電纜線連接起來，以傳送電功率。但也有的超聲波清洗設(shè)備是將發(fā)生器與清洗槽組合為一體的。超聲波發(fā)生器是產(chǎn)生超聲頻電信號(hào)的功率源。常用的超聲波發(fā)生器從結(jié)構(gòu)上分為:電子管式、晶體管式、可控硅管式和高頻電機(jī)式四種。其中可控硅管式超聲波發(fā)生器體積小、效率高、操作簡便。CFS-3型超聲波發(fā)生器就屬于這種類型。超聲波發(fā)生器的外部結(jié)構(gòu)為一箱體，內(nèi)裝有各種電氣元件。為了保證這些電氣元件的正常工作，在功率較大的超聲波發(fā)生器內(nèi)還裝有冷卻風(fēng)扇。發(fā)生器外部設(shè)有控制臺(tái)，控制臺(tái)上設(shè)有電源開關(guān)、高壓開關(guān)、功率調(diào)節(jié)旋鈕、頻率調(diào)節(jié)旋鈕以及顯示陰極電流和屏極電壓的電流、電壓表。可控硅管式超聲波發(fā)生器無頻率調(diào)節(jié)旋鈕。超聲波清洗槽由不銹鋼槽體、換能器及支架等組成。換能器是超聲波清洗設(shè)備中的主要部件，換能器的功用是將超聲波發(fā)生器輸送過來的電功率轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振動(dòng)，然后通過不銹鋼槽體的輻射，來促使清洗液也產(chǎn)生超聲波的機(jī)械振動(dòng)。常用的換能器有磁致伸縮型及壓電型兩種。磁致伸縮型換能器用鐵、鎳、鉆等鐵磁性材料或其合金制成，利用其磁致伸縮效應(yīng)在高頻電流所形成的磁場中發(fā)生超聲波的機(jī)械振動(dòng)。壓電型換能器是用壓電晶體材料(如鋯欽酸鉛、鈦酸鋇等)制成，利用其壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為超聲波的機(jī)械振動(dòng)。壓電型換能器激發(fā)的超聲機(jī)械振動(dòng)屬高頻,適用于小型零件及形狀復(fù)雜零件的清洗。為了獲得較高的轉(zhuǎn)換效率，換能器應(yīng)盡可能地工作在其固有頻率上。因?yàn)橹挥挟?dāng)外加電壓的頻率與換能器的固有頻率相等或相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)輸出的超聲波有的振幅值，方能得到的輸出功率。壓電型換能器的換能效率要較磁致伸縮型換能器為高，而且結(jié)構(gòu)簡單，超聲波分布均勻，因此被廣泛采用。從結(jié)構(gòu)上看，壓電型換能器是在兩種不同密度的材料——鐵塊和鋁塊——之間放置二片鋯鈦酸鉛壓電晶體，然后用螺栓將其夾緊連接而成。一般情況下，在一個(gè)清洗槽上往往均勻分布地粘結(jié)有若干個(gè)換能器，其數(shù)量視超聲波發(fā)生器的輸出功率大小而定。同一組各個(gè)換能器的阻抗應(yīng)相等或相近，以便使各個(gè)換能器上載荷均衡。同時(shí)還要求各個(gè)換能器的工作頻率一致(頻率差應(yīng)在士0.1%范圍內(nèi))，這樣方能使各個(gè)換能器均有較高的轉(zhuǎn)換效率。為此，同一臺(tái)設(shè)備的換能器必須按阻抗及工作頻率進(jìn)行選配，選配好的換能器用E-1膠粘結(jié)在清洗槽體槽外底部。換能器與清洗槽體的粘結(jié)工藝及E-1膠的配方附于本節(jié)末。為了能滿足超聲波清洗大型零件的需要，還有一種可以浸沒在清洗液中工作的所謂浸沒式換能器。浸沒式換能器外面有密封的殼體，使用時(shí)，可以根據(jù)大型工件的形狀，將換能器自由放置于清洗槽內(nèi)，以達(dá)到用較小功率的換能器，來清洗較大工件的目的。為了使超聲波清洗設(shè)備的工作狀態(tài)，其發(fā)生器的輸出阻抗與換能器的總的動(dòng)態(tài)阻抗應(yīng)相一致，發(fā)生器與換能器的工作頻率也應(yīng)相一致。這樣，在額定工況下，超聲波發(fā)生器通過換能器轉(zhuǎn)換出來的聲功率。

超聲波的清洗效果取決于超聲波清洗工藝的正確選用。為此，對(duì)一些工藝參數(shù)(如超聲波頻率、超聲波功率密度、超聲波清洗時(shí)間)、被清洗件的放置、對(duì)清洗液的要求及其配方等作一簡要分析。

A)超聲波頻率　　

在超聲波清洗中，首先要正確選用超聲波的頻率。超聲波頻率是起決定性作用的工藝參數(shù)，因?yàn)樗鼘?duì)空化作用有直接的影響。超聲波頻率越低，超聲空化作用越強(qiáng)，清洗效果也比較理想，但噪音較大。故一般采用的超聲波頻率為20千赫左右，此時(shí)的空化作用強(qiáng)，清洗效果也比較好。對(duì)于表面光潔度較高的零件以及具有較小直徑的孔類零件，宜采用波長較短、能量較集中的高頻超聲波清洗。但高頻的超聲振動(dòng)在清洗液中衰減較大、作用距離較短、空化強(qiáng)度較弱，因而清洗效率也較低。此外，還由于高頻超聲波的方向性所產(chǎn)生的“陰影”，會(huì)造成被清洗件的某些部位清洗不到的現(xiàn)象。在使用無頻率跟蹤的超聲波清洗機(jī)時(shí)，需經(jīng)常調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，以便使其輸出信號(hào)的頻率與換能器的固有頻率始終保持一致，從而達(dá)到空化作用強(qiáng)、清洗效果的目的?！　?/p>

B)超聲波功率密度　　

超聲波清洗中，清洗效果是隨著超聲波功率密度增加而提高的。但過高的功率密度會(huì)由于空化作用過份強(qiáng)烈而引起被清洗件表面的浸蝕(即所謂空化腐蝕)，從而使被清洗件表面受到損傷。這種現(xiàn)象尤其對(duì)工件上的各種鍍層以及鋁合金件更為突出。為此，對(duì)于油污程度嚴(yán)重、形狀復(fù)雜、有深孔和盲孔的被清洗件，以及在清洗槽較深、清洗液粘度較大時(shí)，可選用較大的功率密度。高頻超聲波清洗時(shí)，功率密度也可以選大一些，以抵消其衰減大、作用距離短的弱點(diǎn)。若在粘度較小的清洗液中進(jìn)行漂洗時(shí)，則超聲波功率密度可以選小一些。　　

C)清洗時(shí)間　　

超聲波清洗的效果和質(zhì)量與超聲波清洗的時(shí)間有關(guān)。清洗時(shí)間太短會(huì)達(dá)不到清洗的質(zhì)量要求；但清洗時(shí)間過長，不僅降低工效，而且由于超聲波對(duì)被清洗件表面的空化腐蝕作用而影響了零件的表面質(zhì)量?！　∮臀鄢潭葒?yán)重、形狀復(fù)雜的零件清洗時(shí)間宜略長一些；具有各種鍍層的零件、鋁及鋁合金件的清洗時(shí)間應(yīng)短些；表面光潔度較高的零件，一般情況下油污會(huì)相對(duì)少一些，此時(shí)清洗時(shí)間也不宜過長