超聲波清洗機(jī)的原理作者:珠海金鈺 超聲波清洗機(jī)原理 超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波,它方向性好,穿透能力強(qiáng),易于獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠(yuǎn),可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。超聲波清洗機(jī)原理主要是通過換能器,將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動,通過清洗槽壁將超聲波輻射到槽子中的清洗液。由于受到超聲波的輻射,使槽內(nèi)液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下從而保持振動。 當(dāng)聲壓或者聲強(qiáng)受到壓力到達(dá)一定程度時候,氣泡就會迅速膨脹,然后又突然閉合。在這段過程中,氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波,使氣泡周圍產(chǎn)生1012-1013pa的壓力及局調(diào)溫,這種超聲波空化所產(chǎn)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(fù)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(jìn)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(dāng)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(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件,同時由于非線性效應(yīng)會產(chǎn)生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會產(chǎn)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(kuò)散作用,加速可溶性污物的溶解,強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。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(diǎn)適用于表面形狀非常復(fù)雜的零件的清洗。尤其是采用這一技術(shù)后,可減少化學(xué)溶劑的用量,從而大大降低環(huán)境污染。 第二超聲波在液體中傳播,使液體與清洗槽在超聲波頻率下一起振動,液體與清洗槽振動時有自己固有頻率,這種振動頻率是聲波頻率,所以人們就聽到嗡嗡聲。 另外,在超聲波清洗過程中,肉眼能看見的泡并不是真空核群泡,而是空氣氣泡,它對空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全拖走,空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。 空化效應(yīng) 在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進(jìn)行清洗,其原理可用“空化”現(xiàn)象來解釋:超聲波振動在液體中傳播的音波壓強(qiáng)達(dá)到一個大氣壓時,其功率密度為0.35w/cm2,這時超聲波的音波壓強(qiáng)峰值就可達(dá)到真空或負(fù)壓,但實(shí)際上無負(fù)壓存在,因此在液體中產(chǎn)生一個很大的力,將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空,它在超聲波壓強(qiáng)反向達(dá)到最大時破裂,由于破裂而產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊將物體表面的污物撞擊下來。這種由無數(shù)細(xì)小的空化氣泡破裂而產(chǎn)生的沖擊波現(xiàn)象稱為“空化”現(xiàn)象。 效果 清洗介質(zhì) 采用超聲波清洗,一般有兩種清洗劑:化學(xué)清洗劑和水基清洗劑。清洗介質(zhì)是化學(xué)作用,而超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結(jié)合,以對物體進(jìn)行充分、徹底的清洗。 功率密度 超聲波的功率密度越高,空化效果越強(qiáng),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體,采用長時間的高功率密度清洗會對物體表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。 頻率 超聲波頻率越低,在液體中產(chǎn)生空化越容易,作用也越強(qiáng)。頻率高則超聲波方向性強(qiáng),適合于精細(xì)的物體清洗。 一般來說,超聲波在30℃~40℃時空化效果最好。清洗劑則溫度越高,作用越顯著。 通常實(shí)際應(yīng)用超聲波清洗時,采用40℃~50℃的工作溫度。 清洗特點(diǎn) “超聲波清洗工藝技術(shù)”是指利用超聲波的空化作用對物體表面上的污物進(jìn)行撞擊、剝離,以達(dá)到清洗目的。它具有清洗潔凈度高、清洗速度快等特點(diǎn)。特別是對盲孔和各種幾何狀物體,獨(dú)有其他清洗手段所無法達(dá)到的洗凈效果。 |