超声波清洗器原理详解

超声波清洗器原理详解

        目前，在一些工业产品的生产过程中，超声波清洗的应用是一种清洗效果好、价格经济、环保的清洗工艺。超声波清洗机可用于清洗许多大小不一、形状复杂、洁净度要求高的工件。例如，可用于清洗钟表零件、照相机零件、油嘴和油泵、汽车发动机零件、精密轴承零件、齿轮、活塞环、铣刀、锯片、宝石、医用注射器和各种光学镜片。它还可用于清洁打印件。制版、半导体晶片及器件、显像管精密零件、磁性元件、硅片、陶瓷片、插头座、焊盘、电极引线等电子产品。
        一种物体的清洗可以根据其污垢的性质，采用机械和物理清洗方法或化学清洗方法，也可以采用多种方法组合进行清洗。
        使用自来水或纯净水作为清洗液进行超声波清洗属于物理清洗。如果在清洗液中加入了一些清洁剂，就是组合清洗。针对不同的清洁对象选择不同的清洁剂更为明显。清洁效果。
     超声波清洗机原理详解
        2 超声波清洗原理
        将液体混合到清洗槽中，并对槽施加超声波。因为超声波和声波一样是密密麻麻的振动波，介质的压力交替变化。如果观察液体中的某一点，该点的压力如图2中曲线A所示。以静压（一般为1个大气压）为中心，压力增减。如果超声波的强度依次增加，压力幅度也会增加，如图2曲线B所示，产生负压。
        
        所谓负压，其实负压是不存在的。这是在液体中产生撕裂并形成真空气泡的力，真空气泡被随后的压缩力挤压而破裂。这种在声场作用下的振动，当声压达到一定的超声波清洗值时，气泡会迅速增长，然后突然关闭。当气泡闭合时，由于液体之间的碰撞，会产生强大的冲击波，在其周围产生数千个。一个大气压的压力。这也称为“超声波空化”。超声波清洗是利用空化冲击波。清洗过程是由以下四个因素引起的。
         (1)由于空化气泡破裂时产生强烈的冲击波，污垢层在冲击波的作用下被剥离，即分散剥离。
         (2) 如图 3a 所示的气泡是由于空化产生的。撞击形成的污垢层表面与表面之间的缝隙和空隙渗透，因为这种小气泡与声压同步膨胀和收缩，产生一种像剥落一样的物理力反复作用在污物层上，污物被一层一层地剥落。层，如图 3b 所示。小气泡继续向前推进，直到污垢层被剥落。这是空化的次要效应。
         (3)超声波清洗中清洗液本身的超声波振动对清洗的作用力。例如：20kHz，2W/cm2的超声波在清洗液中传播，会引起颗粒的振动，位移幅度为1.32lLm，速度为0. 16m/s，加速度为2.04X104m/sz，（约2 g的重力加速度），声压为1.45X105Pa，这表明清洗物体表面的污垢层将受到每秒20,000次强烈冲击。
         (4)清洗剂还溶解污垢，产生乳化分散的化学粉。
        超声波清洗的主要原理是超声波空化。要想获得良好的清洗效果，合理选择清洗槽内声场的声学参数和清洗液的理化性质非常重要。
        既然气蚀是主要的，那么如何产生气蚀呢？一般来说，空化不仅由介质的特性决定，还与声场有关。空化阈值的高低受多种因素的制约，主要有以下几点：
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         (1) 气穴阈值与工作频率fa有关。频率越高，空化阈值越高，越难产生空化。气泡在声场的作用下会振动，但不一定会坍塌（爆炸）。只有当声波的频率低于气泡的共振频率时，气泡才会破裂，而当声波的频率高于气泡的共振频率时，气泡只会进行复杂的振动，而气泡一般会破裂不会发生。
         (2) 空化阈值与介质中气泡的半径有关。半径越小，空化阈值越高。
         (3)空化阈值与声波的持续时间有关。声波辐射时间越长，空化阈值越低。
         (4)空化阈值与环境静压有关。静压越大，空化阈值越高。
         (5)空化阈值与介质的粘度有关，粘度大，表面张力大，空化阈值高。
         (6)空化阈值与液体的含气量有关。气体含量越低，空化阈值越高。
         (7)气蚀阈值与清洗液的温度有关，清洗液温度的升高有利于气蚀。但当清洗液的温度过高时，气泡内的蒸气压增加，气泡闭合期间缓冲作用增强，气蚀作用减弱。而且温度也和清洗液一样溶解度有关。水清洗液*适合的温度约为 60°C。
         ?根据超声波清洗的机理，我们可以选择*佳状态，得到*好的清洗效果。还要注意选择*佳的声音强度。如果声强过高，会产生大量气泡，在声波表面形成屏障，使声波不易辐射到整个液体空间。因此，在远离声源的地方，清洁效果减弱。同时，如果声强过大，气泡膨胀过大，以致在声波的压缩阶段，气泡来不及闭合。声强一般在1W/cm2-2W/cm2范围内选择。对于一些金属表面氧化膜难以清  除的污垢，应选用较高的声强。超声波清洗机原理详解