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      關于超聲波清洗機的工作原理

      2016年05月18日

          一. 超聲波清洗機理是:換能器將功率超聲頻源的聲能轉換成機械振動并通過清洗槽壁向槽子中的清洗液輻射超聲波,槽內液體中的微氣泡在聲波的作用下振動,當聲壓或聲強達到一定值時,氣泡迅速增長,然后突然閉合,在氣泡閉合的瞬間產生沖擊波使氣泡周圍產生1012-1013pa的壓力及局部調溫,這種超聲波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使他們分化于溶液中,蒸汽型空化對污垢的直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離,氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡立即“鉆入”振動使污層脫落,由于空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化、固體粒子自行脫落,超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件,同時由于非線性效應會產生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流,所有這些作用,能夠破壞污物,除去或削弱邊界污層,增加攪拌、擴散作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。由此可見,凡是液體能浸到且聲場存在的地方都有清洗作用,其特點適用于表面形狀非常復雜的零部件的清洗。尤其是采用這一技術后,可減少化學溶劑的用量,從而大大降低環境污染。


          二、什么叫超聲波?超聲波的特性是怎樣的?

        聲波是屬于聲音的類別之一,屬于機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低于16KHz時就叫做次聲波,高于20KHz則稱為超聲波聲波。
          超聲波具有如下特性:
        1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
        2) 超聲波可傳遞很強的能量。
        3) 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
        4) 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。


           三、什么是清洗

        清洗是指清除工件表面上液體和固體的污染物,使工件達到一定的潔凈程度,清洗過程是清洗介質、污染物、工件表面三者這間的相互作 用,是一種復雜的物理,化學作用的過程。清洗不僅與污染物的性質,種類,形態以及粘附的程度有關,與清洗介質的理化性質,清洗功能、工件的材質、表面狀態有關,還與清洗的條件如溫度、壓力以及附加的超聲振動,機械外力等因素有關。因此選擇科學合理的清洗工藝,必須進行工藝分析。 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。

      四 、超聲波洗凈原理


           超聲波是以每秒4萬6千次的振動在液體中傳導,由于超聲波是一種壓縮縱波,在其推動介質的使用下會使液體中壓力變化而產生無數微小真空氣泡,造成空穴效應(cariatlon),當氣泡受壓爆破時,會產生強大的沖擊力,同時超聲波還有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物體上。


        目前,國內超聲波制造廠家常用超聲頻率28KHz和40KHz二種類型的振頭,功率密度一般為0.4W/CM2,通常情況下一般采用大功率振頭,因為大功率振頭在振動中可能會將液晶板振裂、損壞,造成材料、人工、時效等損失和浪費。有個別情況,也會選擇超大頻率振頭對LCD清洗做專門,小心,精心設計。


          五、 超聲波清洗的優點

        相比其它多種的清洗方式,超聲波清洗機顯示出了巨大的優越性。尤其在專業化、集團化的生產企業中,已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統 礎⑺⑾礎⒀沽Τ逑礎⒄穸逑春駝羝逑吹裙ひ輾椒ā3ㄇ逑椿母咝屎透咔褰嘍齲靡嬗諂瀋ㄔ誚櫓手寫ナ輩拇┩感院涂棧寤韃āK院莧?nbsp;易將帶有復雜外形、內腔和細空的零部件清洗干凈,對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程,在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成,其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍,清潔度也能達到高標準,這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合,更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結果。
      歸納其優點如下:

        ◆ 清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一致
        ◆ 清洗速度快,提高生產效率
        ◆ 不須人手接觸清洗液,安全可靠對深孔、細縫和工件隱蔽處亦清洗干凈
        ◆ 對工件表面無損傷
        ◆ 節省溶劑、熱能、工作場地和人工等。


           六、注意事項

        超聲波清洗機的超聲槽,在槽中沒有水或溶劑時,千萬不要啟動,造成空振,造成振動頭報廢或損壞超聲波設備的正確操作及維護保養,最好專人專管理建全制度,加強管理。

      適合:電子、機械、電氣、玻璃、眼鏡、鐘表、電鍍、儀器、儀表、珠寶、醫療、五金、軸承、液壓、航空、陶瓷、化纖、制筆、電池殼等行業的超聲除臘,超聲除油,超聲除塵,超聲除污,超聲除銹,超聲除積炭,超聲除垢等及科研實驗室超聲分散,超聲乳化等。超聲波是以每秒4萬6千次的振動在液體中傳導,由于超聲波是一種壓縮縱波,在其推動介質的使用下會使液體中壓力變化而產生無數微小真空氣泡,造成空穴效應(cariatlon),當氣泡受壓爆破時,會產生強大的沖擊力,同時超聲波還有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物體上。  


         超聲波清洗方式超過一般以手工的常規清洗方法,特別是工件的表面比較復雜,象一些表面凹凸不平,有盲孔的機械零部件,一些特別小而對清潔度有較高要求的產 品如:鐘表和精密機械的零件,電子元器件,電路板組件等,使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發生器發出的高頻振蕩信號,通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質—清洗溶劑中,超聲波在清洗液中疏密相同的向前輻射,使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡。


        這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長,而在正壓區迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應的過程中,氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓,連續不斷地產生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面,使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落,從而達到物件表面凈化的目的。


        超聲波清洗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。


            超聲波清洗的主要參數:
        頻率:≥20KHz
        清洗介質:采用超聲波清洗,一般兩類清洗劑:化學溶劑、水基清洗劑等。
        清洗介質的化學作用,可以加速超聲波清洗效果,超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結合,以對物件進行充分、徹底的清洗。
        功率密度:功率密度=發射功率(W)/發射面積(cm2)通常≥0.3W/cm2,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。
        超聲波頻率:超聲波頻率越低,在液體中產生的空化越容易,產生的力度大,作用也越強,適用于工件(粗、臟)初洗。頻率高則超聲波方向性強,適用于精細的物件清洗。
        清洗溫度:一般來說,超聲波在30℃-40℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高,作用越顯著。通常實際應用超聲波時,采用50℃-70℃的工作溫度。

       

      來源:東莞市日美電子科技有限公司

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