供应超声波清洗的原理

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超声波清洗的原理

由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质 -- 清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过 1000 个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的。

上图是一个在水中工作的换能器剖面图：
在中间是一层一定厚度的不锈钢板，换能头沾结在这一层钢板下，通过超声发生源产生一定频率和电压的交流电信号带动换能头和不锈钢板一起做高频震动，当钢板向上震动时，将水向上推开，当钢板向下震动时，水跟不上钢板的震动速度，在水和钢板之间会形成一个空隙，这样反复震动就会有许多的气泡形成，如图所示：这种气泡就是由“空化效应”产生的，我们称之为空化泡。空化泡顺着震动方向向水中传播，如果水中正好有工件，空化泡撞击到工件表面产生数千个大气压的撞击力，带动工件表面的污垢脱落。
超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：
1. 因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来，分散，乳化，脱落。
2. 因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥开，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。
3. 超声波清洗中清洗液超声震动对污垢的冲击。
4. 超声波加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。
超声波清洗的一些相关技术问题
超声波清洗的两个主要参数：
频率：≥20KHz
功率密度ρ = 发射功率 (W)/ 发射面积 (cm2) 通常ρ≥ 0.3W/CM2 ，我们常用的超声波清洗机的功率密度都在0.5瓦/平方厘米以上。例如：DY-1200型超声波清洗机，功率密度为0.5瓦/平方厘米，这也是国内普通标准超声波清洗机的平均水平，对于普通的工业应用已经可以达到要求。
· 清洗介质：采用超声波清洗，一般有两类清洗剂：化学溶剂、水基清洗剂等。清洗介质的化学作用，可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物件进行充分、彻底的清洗。
· 功率密度：超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。但对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。
· 超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适合于精细的物件清洗。
· 清洗温度：一般来说，超声波在 30-40摄氏度时的空化效果最好。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波清洗时，采用 40-60摄氏度的工作温度。
· 清洗时工件的放置方式及清洗液量的选择，一般清洗液的液面高于振动面100mm以上，对于较大的工件，一般用不锈钢的网笼清洗，网笼的网眼与超声波的工作频率有关，目前的工业清洗频率要求一般网眼大于10mm以上。

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