超聲波清洗原理概述

超聲波換能器通過(guò)槽壁向盛在槽中的清洗液輻射聲波，由于超聲空化的力學(xué)效應(yīng)使浸在液體中的零部件的表面的油污迅速剝離被除去。超聲清洗的特點(diǎn)是速度快、質(zhì)量高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別適應(yīng)于表面形狀復(fù)雜的細(xì)致清洗。在某些情況下，可以用水代替油或有機(jī)溶液進(jìn)行清洗。對(duì)于需要用酸或堿進(jìn)行清洗的零部件，用超聲波清洗的方法可以減低酸堿的濃度，因而能降低成本和改善勞動(dòng)條件。因此超聲清洗已廣泛用于電子和儀表工業(yè)中，它可以清洗半導(dǎo)體元器件、印刷電路板及電真空零件，清洗繼電器和軸承等。超聲清洗液廣泛用于機(jī)械工業(yè)中，如清洗各種零部件，小的如手表零部件、油泵油嘴零件、大的如柴油機(jī)、汽車部件以及整個(gè)導(dǎo)彈部件。在光學(xué)和醫(yī)藥工業(yè)中，可清洗各種光學(xué)玻璃、藥瓶和針管等等。

對(duì)于某些清洗要求度高的零部件，用超聲清洗可以達(dá)到所要求的清潔度。如集成電路、慣性導(dǎo)航的陀螺儀和航空軸承等可以用超聲清洗，在另一些難于清洗且不利于人體健康的場(chǎng)合，可以用超聲清洗并能實(shí)現(xiàn)遙控清洗或自動(dòng)化清洗就可以了。超聲清洗是功率超聲中最常用的一種，其作用機(jī)理最主要的就是超聲空化作用。存在于液體中微氣泡，在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)然后閉合，在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生激波，在其周圍產(chǎn)生數(shù)千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物，而使他們分散于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污物的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與被清洗件表面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)能對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能鉆入裂縫做振動(dòng)，使污層脫落。由于超聲空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化。當(dāng)固體粒子被油污裹著而粘附在被清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子即被脫落。超聲空化在固體和液體界面所產(chǎn)生的高速微激流能夠除去或削弱邊界污層，增加攪拌作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。

如上所述，超聲清洗的機(jī)理主要是空化作用，所以要達(dá)到良好的清洗效果必須選擇適當(dāng)?shù)某�聲波聲學(xué)參數(shù)和清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)。并不是聲強(qiáng)越高清洗效果就越好，聲強(qiáng)過(guò)高會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，在聲源表面會(huì)形成一道屏障，聲不易輻射到整個(gè)液體空間，因而在遠(yuǎn)離聲源的地方清洗效果會(huì)比較差一些。大家都知道超聲頻率越高，空化閾值就越大，也就是說(shuō)要產(chǎn)生超聲空化需要大的聲強(qiáng)，一般說(shuō)，頻率在10khz作用空化作用較強(qiáng)，但空化噪聲太大，因此從清洗效果和經(jīng)濟(jì)性能各個(gè)方面來(lái)考慮，頻率一般選擇在20-40khz的范圍內(nèi)，聲強(qiáng)一般選擇在1-2w/cm2。對(duì)于一些比較難清洗的污物，如金屬表面的氧化膜，清洗時(shí)則采用較高的聲強(qiáng)。

清洗液的溫度升高時(shí)，空化核增多則對(duì)超聲空化作用是有利的，但是溫度過(guò)高時(shí)，氣泡中的蒸汽壓增大則對(duì)超聲空化作用不利，此外溫度還與清洗液的溶解度有關(guān)，對(duì)水較適宜的溫度為60℃，此外在選擇清洗溶劑時(shí)，選擇表面張力大蒸汽壓力及粘性較低的液體。