超聲波清洗機作用機理

    超聲波清洗機的作用機理主要有以下幾個方面：因空化泡破滅時產生強大的沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來、分散、乳化、脫落。因為空化現象產生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，象剝皮一樣的物理力反復作用于污垢層，污垢層一層層被剝離，氣泡繼續向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲振動對污垢的沖擊。超聲加速化學清洗劑對污垢的溶解過程，化學力與物理力相結合，加速清洗過程。

    超聲波清洗機圖片

    超聲波清洗機效果相關參數：

    超聲波清洗機頻率，功率密度，清洗介質，和清洗溫度等是超聲波清洗的幾個重要參數，下面科強超聲就對功率密度、頻率怎么影響超聲波清洗效果的作簡單分析

    1、超聲波清洗機功率密度對清洗效果的影響

    超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。單對于精密的、表面光潔度甚高的物體，采用長時間的高功率密度清洗會對物體表面產生“空化”腐蝕。超聲波清洗器頻率對清洗效果的影響如下

    功率密度：功率密度=發射功率(W)/發射面積(cm2)通常≥0.3W每平方厘米，一般超聲波清洗機0.5W每平方厘米最為常用。超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生“空化”腐蝕。

    在清洗液中只有交變聲壓幅值超過液體的靜壓力時才會出現負壓，在超聲清洗槽中的聲強要高于空化閾值才能產生超聲空化。對于一般液體，空化閾值約為每平方厘米1／3瓦(聲壓的千方正比于聲強)．聲強增加時，空化泡的最大半徑與起始半徑的比值增大，空化強度增大， 即聲強愈高，空化愈強烈，有利于清洗作用。但不是聲功率越大越好，聲強過高．會產生大量無用的氣泡，增加散射衰減，形成聲屏障，同時聲強增大也會增加非線性衰減，這樣都會削弱遠離聲源地方的清洗效果。對于一些難清洗干凈的污物，例如金屬表面的氧化物，化纖噴絲板孔中污物的清洗，則需要采用較高的聲強．此時被清洗面應貼近聲源，這時大多不采用槽式清洗器．而用棒狀聚焦式換能器直接插入清洗液靠近清洗件的表面進行清洗。

    2、超聲波清洗機頻率對清洗效果的影響

    超聲頻率是影響超聲波清洗機清洗效果的重要因素之一，合理的選擇超聲波清洗機頻率可以實現最佳清洗效果和避免對清洗工件的損害，特別是一些超精密工件的清洗。本文就超聲波頻率相關信息做簡單介紹。

    什么是超聲頻率，首選要了解超聲波的定義，頻率高于20KHz的聲音稱為超聲，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。一般超聲波清洗用到超聲波頻率段：20KHz,28KHz,40KHz,60KHz,80KHz,100KHz,120KHz，其中20KHz,28KHz,40KHz是最為常用的頻率段。低頻指20KHZ-28KHZ   中頻 28KHZ-40KHZ 高頻40KHZ-120KHZ 超高頻120KHZ以上。

    要想了解超聲波頻率對超聲清洗的影響，首選要從超聲波清洗機原理說起超聲波清洗原理： 超聲波清洗是基于空化作用， 即在清洗液中無數氣泡快速形成并迅速內爆。 由此產生的 沖擊將浸沒在清洗液中的工件內表面的污物剝落下來。 隨著超聲頻率的提高， 氣泡數量增加 而爆破沖擊力減弱，因此，高頻超聲特別適用于小顆粒污垢的清洗而不破壞其工件表面。 氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率） 、高強度的聲波而產生的。因此，任何超聲清洗 系統都必須具備三個基本元件： 盛放清洗液的槽、 將電能轉化為機械能的換能器以及產生高 頻電信號的超聲波發生器。

    當工作頻率很低（在人的聽覺范圍內）就會產生噪音。當頻率低于20kHz時，工作噪音不僅變得很大，而且可能超出職業安全與保健法或其他條例所規定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應用中，通常選擇從20kHz到28kHz范圍內的較低清洗頻率。該頻率范圍內的清洗頻率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。

　  高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應用。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數量呈線形增加，從而產生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷。高頻的另一個優勢在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應），使得超聲波能夠“發現”極細小的微粒。這種情況近似于小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子。高頻超聲清洗適用于計算機、微電子元件的精細清洗，如磁盤、驅動器，讀寫頭，液晶玻璃及平面顯示器，微組件和拋光金屬件等的清洗。這些清洗對象要求在清洗過程中不能受到空化腐蝕．要能洗掉微米級的污物。兆赫超聲清洗適用于集成電路芯片、硅片及簿膜等的清洗。能去除微米、亞微米級的污物而對清洗件沒有任何損傷，因為此時不產生空化作用，其清洗機理主要是聲壓梯度、粒子速度和聲流的作用，特點是清洗方向性強，被清洗件一般置于與聲束平行的方向。

    3、清洗溶液（介質）對清洗效果的影響

    清洗劑的選擇要從兩個方面來考慮：一方面要從污物的性質來選擇化學作用效果好的清洗劑；另一方面要選擇表面張力、蒸氣壓及粘度合適的清洗劑，因為這些特性與超聲空化強弱有關。液體的表面張力大則不容易產生空化，但是當聲強超過空化閾值時，空化泡崩潰釋放的能量也大，有利于清洗；高蒸氣壓的液體會降低空化強度，而液體的粘滯度大也不容易產生空化，因此蒸氣壓高和粘度大的潔洗劑都不利于超聲清洗。此外，清洗液的溫度和靜壓力都對清洗效果有影響，清洗液溫度升高時空化核增加，對空化的產生有利，但是溫度過高，氣泡中的蒸氣壓增大，空化強度會降低，所以溫度的選擇要同時考慮對空化強度的影響，也耍考慮清洗液的化學清洗作用每一種液體都有一空化活躍的溫度，水較適宜的溫度是60-80℃，此時空化最活躍。

清洗液的靜壓力大時，不容易產生空化，所以在密閉加壓容器中進行超聲清洗或處理時效果較差。

    4、影響超聲波清洗機效果的其它因素

    清洗液的流動速度對超聲清洗效果也有很大影響，最好是在清洗過程中液體靜止不流動，這時泡的生長和閉合運動能夠充分完成。如果清洗液的流速過快，則有些空化核會被流動的液體帶走有些空化核則在沒有達到生長閉合運動整過程時就離開聲場，因而使總的空化 強度降低。在實際清洗過程中有時為避免污物重新粘附在清洗件上．清洗液需要不斷流動更新，此時應注意清洗液的流動速度不能過快，以免降低清洗效果。

    被清洗件的聲學特性和在清洗槽中的排列對清洗效果也有較大的影響，吸聲大的清洗對象，如橡膠，布料等清洗效果差，而對聲反射強的清洗件，如金屬件，玻璃制品的清洗效果好。清洗件面積小的一面應朝聲源排放，排列要有一定的間距；清洗件不能直接放在清洗槽底部；尤其是較重的清洗件，以免影槽底板的振動，也避免清洗件擦傷底板而加速空化腐蝕。清洗件最好是懸掛在槽中，或用金屬羅筐盛好懸掛．但須注意要用金屬絲做成．并盡可能用細絲做咸空格較大的筐，以減少聲的吸收和屏蔽。

    清洗液中氣體的含量對超聲波清洗效果也有影響。在清洗液中如果有殘存氣體(非空化核)會增加聲傳播損失，此外在空化泡運動過程中擴散到泡中的氣體，在空化泡崩潰時會降低沖擊波強度而削弱清洗作用。因此有些超聲清洗設備具有除氣功能，在開機時先進行低于 空化閾值的功率水平作振動，以脈沖或間歇方式振動進行除氣．然后功率加到正常清洗的功率水平進行超聲清洗。

有些超聲清洗設備設計附有真空抽氣裝置{也稱真空脫氣或負壓清洗)，其目的就是減少清洗液中的殘存氣體．

    5、駐波對超聲波清洗機效果的影響

清洗槽是有限空間，超聲波由聲源向液面傳播時。在液體和氣體的交界面會反射回來而形成駐波,駐波的特征是在液體空間的某些地方聲壓最小，而在另外一些地方聲壓最大．這樣會造成清洗不均勻的現象。要減少駐波的影響，有時清洗槽特意做成不規則的形狀以避免駐波的形成.現在超聲波電源方面采取掃頻的工方式，使聲壓最小處不固定在一個地方而是不斷地移動．以達到較均勻的清洗。