超声波清洗的原理.doc

1、经 研 究 证 明 ： 超 声 波 作 用 于 液 体 中 时 ， 液 体 中 每 个 气 泡 的破 裂 会 产 生 能 量 极 大 的 冲 击 波 ， 相 当 于 瞬 间 产 生 几 百 度 的 高温 和 高 达 上 千 个 大 气 压 ， 这 种 现 象 被 称 之 为 “空 化 作 用 ”，超 声 波 清 洗 正 是 用 液 体 中 气 泡 破 裂 所 产 生 的 冲 击 波 来 达 到 清洗 和 冲 刷 工 件 内 外 表 面 的 作 用 。超 声 波 在 液 体 中 传 播 ， 使 液 体 与 清 洗 槽 在 超 声 波 频 率下 一 起 振 动 ， 液 体 与 清 洗 槽 振 动

2、时 有 自 己 固 有 频 率 ， 这 种 振动 频 率 是 声 波 频 率 ， 所 以 人 们 就 听 到 嗡 嗡 声 。超 声 波 定 义超 声 波 是 一 种 振 动 频 率 高 于 声 波 的 机 械 波 ， 由 换 能 晶片 在 电 压 的 激 励 下 发 生 振 动 产 生 的 ， 它 具 有 频 率 高 、 波 长 短 、绕 射 现 象 小 ， 特 别 是 方 向 性 好 、 能 够 成 为 射 线 而 定 向 传 播 等特 点 。 超 声 波 对 液 体 、 固 体 的 穿 透 本 领 很 大 ， 尤 其 是 在 阳 光不 透 明 的 固 体 中 ， 它 可 穿 透 几 十 米

3、 的 深 度 。 超 声 波 碰 到 杂 质或 分 界 面 会 产 生 显 著 反 射 形 成 反 射 成 回 波 ， 碰 到 活 动 物 体 能产 生 多 普 勒 效 应 。 因 此 超 声 波 检 测 广 泛 应 用 在 工 业 、 国 防 、生 物 医 学 等 方 面 。概 述超 声 波 清 洗 机 采 用 超 声 波 清 洗 的 原 理 ， 可 以 达 到 物 件全 面 洁 净 的 清 洗 效 果 ， 特 别 对 深 孔 ， 盲 孔 ， 凹 凸 槽 清 洗 是 最理 想 的 设 备 ， 不 影 响 任 何 物 件 的 材 质 及 精 度 。 同 时 在 生 化 ，物 理 ， 化 学 ，

4、 医 学 ， 科 研 及 大 专 院 校 的 实 验 中 可 作 提 取 ， 脱气 ， 混 匀 ， 细 胞 粉 碎 ， 纳 米 分 解 之 用 。超 声 波 清 洗 机 工 作 原 理超 声 波 清 洗 机 的 工 作 原 理 是 怎 样 的 呢 ？ 下 面 就 为 大 家介 绍 下 其 工 作 的 主 要 环 节 和 步 骤 ， 超 声 波 清 洗 机 如 何 工 作 的原 理 及 知 识 。 超 声 波 清 洗 机 原 理 主 要 是 将 换 能 器 ， 将 功 率 超声 频 源 的 声 能 ， 并 且 要 转 换 成 机 械 振 动 ， 通 过 清 洗 槽 壁 使 之将 槽 子 中 的

5、清 洗 液 辐 射 到 超 声 波 。 由 于 受 到 辐 射 的 超 声 波 ，使 之 槽 内 液 体 中 的 微 气 泡 能 够 在 声 波 的 作 用 下 从 而 保 持 振 动 。当 声 压 或 者 声 强 受 到 压 力 到 达 一 定 程 度 时 候 ， 气 泡 就 会 迅 速膨 胀 ， 然 后 又 突 然 闭 合 。 在 这 段 过 程 中 ， 气 泡 闭 合 的 瞬 间 产生 冲 击 波 ， 使 气 泡 周 围 产 生 1012-1013pa 的 压 力 及 局 调 温 ，这 种 超 声 波 空 化 所 产 生 的 巨 大 压 力 能 破 坏 不 溶 性 污 物 而 使 他们

6、分 化 于 溶 液 中 ， 蒸 汽 型 空 化 对 污 垢 的 直 接 反 复 冲 击 。一 方 面 破 坏 污 物 与 清 洗 件 表 面 的 吸 附 ， 另 一 方 面 能 引起 污 物 层 的 疲 劳 破 坏 而 被 驳 离 ， 气 体 型 气 泡 的 振 动 对 固 体 表面 进 行 擦 洗 ， 污 层 一 旦 有 缝 可 钻 ， 气 泡 立 即 “钻 入 ”振 动 使污 层 脱 落 ， 由 于 空 化 作 用 ， 两 种 液 体 在 界 面 迅 速 分 散 而 乳 化 ，当 固 体 粒 子 被 油 污 裹 着 而 粘 附 在 清 洗 件 表 面 时 ， 油 被 乳 化 、固 体 粒

7、子 自 行 脱 落 ， 超 声 在 清 洗 液 中 传 播 时 会 产 生 正 负 交 变的 声 压 ， 形 成 射 流 ， 冲 击 清 洗 件 ， 同 时 由 于 非 线 性 效 应 会 产生 声 流 和 微 声 流 ， 而 超 声 空 化 在 固 体 和 液 体 界 面 会 产 生 高 速的 微 射 流 ， 所 有 这 些 作 用 ， 能 够 破 坏 污 物 ， 除 去 或 削 弱 边 界污 层 ， 增 加 搅 拌 、 扩 散 作 用 ， 加 速 可 溶 性 污 物 的 溶 解 ， 强 化化 学 清 洗 剂 的 清 洗 作 用 。 由 此 可 见 ， 凡 是 液 体 能 浸 到 且 声 场

8、存 在 的 地 方 都 有 清 洗 作 用 ， 其 特 点 适 用 于 表 面 形 状 非 常 复 杂的 零 件 的 清 洗 。 尤 其 是 采 用 这 一 技 术 后 ， 可 减 少 化 学 溶 剂 的用 量 ， 从 而 大 大 降 低 环 境 污 染 。结 构超 声 波 清 洗 机 由 超 声 波 换 能 器 、 超 声 波 清 洗 槽 和 超 声波 发 生 器 部 分 构 成 。 超 声 波 清 洗 机 槽 用 坚 固 弹 性 好 、 耐 腐 蚀的 优 质 不 锈 钢 制 成 ， 底 部 安 装 有 超 声 波 换 能 器 振 子 ； 超 声 波发 生 器 产 生 高 频 高 压 ， 通

9、 过 电 缆 联 结 线 传 导 给 换 能 器 ， 换 能器 与 振 动 板 一 起 产 生 高 频 共 振 ， 从 而 使 超 声 波 清 洗 机 清 洗 槽中 的 溶 剂 受 超 声 波 作 用 对 污 垢 进 行 洗 净 。超 声 波 如 何 完 成 清 洗 工 作超 声 波 清 洗 是 利 用 超 声 波 在 液 体 中 的 空 化 作 用 、 加 速度 作 用 及 直 进 流 作 用 对 液 体 和 污 物 直 接 、 间 接 的 作 用 ， 使 污物 层 被 分 散 、 乳 化 、 剥 离 而 达 到 清 洗 目 的 。 目 前 所 用 的 超 声波 清 洗 机 中 ， 空 化

10、作 用 和 直 进 流 作 用 应 用 得 更 多 。1.空 化 作 用空 化 作 用 就 是 超 声 波 以 每 秒 两 万 次 以 上 的 压 缩 力 和 减压 力 交 互 性 的 高 频 变 换 方 式 向 液 体 进 行 透 射 。 在 减 压 力 作 用时 ， 液 体 中 产 生 真 空 核 群 泡 的 现 象 ， 在 压 缩 力 作 用 时 ， 真 空核 群 泡 受 压 力 压 碎 时 产 生 强 大 的 冲 击 力 ， 由 此 剥 离 被 清 洗 物表 面 的 污 垢 ， 从 而 达 到 精 密 洗 净 目 的 。在 超 声 波 清 洗 过 程 中 ， 肉 眼 能 看 见 的 泡

11、 并 不 是 真 空 核群 泡 ， 而 是 空 气 气 泡 ， 它 对 空 化 作 用 产 生 抑 制 作 用 降 低 清 洗效 率 。 只 有 液 体 中 的 空 气 气 泡 被 完 全 脱 走 ， 空 化 作 用 的 真 空核 群 泡 才 能 达 到 最 佳 效 果 。2.直 进 流 作 用超 声 波 在 液 体 中 沿 声 的 传 播 方 向 产 生 流 动 的 现 象 称 为直 进 流 。 声 波 强 度 在 0.5W/cm2 时 ， 肉 眼 能 看 到 直 进 流 ， 垂 直于 振 动 面 产 生 流 动 ， 流 速 约 为 10cm/s。 通 过 此 直 进 流 使 被 清洗 物 表 面 的 微 油 污 垢 被 搅 拌 ， 污 垢 表 面 的 清 洗 液 也 产 生 对 流 ，溶 解 污 物 的 溶 解 液 与 新 液 混 合 ， 使 溶 解 速 度 加 快 ， 对 污 物 的搬 运 起 着 很 大 的 作 用 。3.加 速 度液 体 粒 子 推 动 产 生 的 加 速 度 。 对 于 频 率 较 高 的 超 声 波清 洗 机 ， 空 化 作 用 就 很 不 显 著 了 ， 这 时 的 清 洗 主 要 靠 液 体 粒子 超 声 作 用 下 的 加 速 度 撞 击 粒 子 对 污 物 进 行 超 精 密 清 洗 。