超聲波清洗技術(shù)

一、概述

　  超聲波清洗機(jī)理是：換能器將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通 過清洗槽壁向槽子中的清洗液輻射超聲波，槽內(nèi)液體中的微氣泡在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到 一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合，在氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波使氣泡周圍產(chǎn)生1012-1013pa的 壓力及局部調(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(duì)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(dòng)對(duì)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(dòng)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(shí)，油被乳 化、固體粒子自行脫落，超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，形成射流，沖擊清洗件，同時(shí)由 于非線性效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面會(huì)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(chǎng)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 的零部件的清洗。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。

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(jī)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(dāng)聲波的 頻率低于16Hz時(shí)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(zhì)中有效傳播。

　 2） 超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。

　 3） 超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。

　 4） 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)， 可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)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(dá)到一定的潔凈程度，清洗過程是清洗介質(zhì)、污染物、工件 表面三者這間的相互作用，是一種復(fù)雜的物理，化學(xué)作用的過程。清洗不僅與污染物的性質(zhì)，種類，形態(tài) 以及粘附的程度有關(guān)，與清洗介質(zhì)的理化性質(zhì)，清洗功能、工件的材質(zhì)、表面狀態(tài)有關(guān)，還與清洗的條件 如溫度、壓力以及附加的超聲振動(dòng)，機(jī)械外力等因素有關(guān)。因此選擇科學(xué)合理的清洗工藝，必須進(jìn)行工藝分析。

四 、超聲波洗凈原理

　　 超聲波是以每秒4萬6千次的振動(dòng)在 液體中傳導(dǎo)，由于超聲波是一種壓縮縱波，在其推動(dòng)介質(zhì)的使用下會(huì)使液體中壓力變化而產(chǎn)生無數(shù)微小真 空氣泡，造成空穴效應(yīng)(cariatlon)，當(dāng)氣泡受壓爆破時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，同時(shí)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(guó)內(nèi)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(dòng)中可能會(huì)將液晶板振裂、損壞，造成材料、人工、時(shí)效等損失和浪費(fèi)。有個(gè)別情況， 也會(huì)選擇超大頻率振頭對(duì)LCD清洗做專門，小心，精心設(shè)計(jì)。

五、 超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn)

　　 相比 其它多種的清洗方式，超聲波清洗機(jī)顯示出了巨大的優(yōu)越性。尤其在專業(yè)化、集團(tuán)化的生產(chǎn)企業(yè)中，已逐 漸用超聲波清洗機(jī)取代了傳統(tǒng)浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動(dòng)清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機(jī)的 高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易將帶有復(fù)雜外 形、內(nèi)腔和細(xì)空的零部件清洗干凈，對(duì)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(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，這在許多對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量 和生產(chǎn)率要求較高的場(chǎng)合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達(dá)到或不可取代的結(jié)果。

歸納其優(yōu)點(diǎn) 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(chǎn)效 率

　　 ◆ 不須人手接觸清洗液，安全可靠對(duì)深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦清洗干凈

　　 ◆ 對(duì)工 件表面無損傷

　　 ◆ 節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工等。

適合行業(yè)及范圍：

　　 電子 、機(jī)械、電氣、玻璃、眼鏡、鐘表、電鍍、儀器、儀表、珠寶、醫(yī)療、五金、軸承、液壓、航空、陶瓷、 化纖、制筆、電池殼。

六、注意事項(xiàng)

　　超聲波清洗 機(jī)的超聲槽，在槽中沒有水或溶劑時(shí)，千萬不要啟動(dòng)，造成空振，造成振動(dòng)頭報(bào)廢或損壞超聲波設(shè)備的正 確操作及維護(hù)保養(yǎng)，最好專人專管理建全制度，加強(qiáng)管理。

超聲波清洗工藝

超聲波清洗的 技術(shù)特點(diǎn)

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(chǎn)效率，不須人手 接觸清洗液，安全可靠

對(duì)深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈

對(duì)工件表面無損傷，節(jié)省溶劑 、熱能、工作場(chǎng)地和人工

　　 超聲波清洗方式超過一般以的常規(guī)清洗方法，特別是工件的表面 比較復(fù)雜，象一些表面凹凸不平，有盲孔的機(jī)械零部件，一些特別小而對(duì)清潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘 表和精密機(jī)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(dá)到很理想的效果。超聲清洗的 原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)—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(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡。

　　 這些氣泡 在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長(zhǎng)，而在正壓區(qū)迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應(yīng)的過程中，氣 泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)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(dá)到物件表面凈化的目的。

　　 超聲波清洗 的作用機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：因空化泡破滅時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)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?yàn)榭栈F(xiàn)象產(chǎn)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(fù)作用于污垢層，污垢層一層層被剝 離，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應(yīng)。超聲波清洗中清洗液超聲振動(dòng)對(duì)污 垢的沖擊。超聲加速化學(xué)清洗劑對(duì)污垢的溶解過程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過程。

　　 超聲波清洗的主要參數(shù)：

　　 頻率：≥20KHz

　　 清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗，一般兩類清 洗劑：化學(xué)溶劑、水基清洗劑等。

　　 清洗介質(zhì)的化學(xué)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(jié)合，以對(duì)物件進(jìn)行充分、徹底的清洗。

　　 功率密度 ：功率密度=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）通?！?.3W/cm2，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(duì)于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長(zhǎng)時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物 件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。

　　 超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強(qiáng)，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適用于精細(xì)的物件 清洗。

　　 清洗溫度：一般來說，超聲波在30℃-40℃時(shí)的空化效果最好。清洗劑則溫度越高 ，作用越顯著。通常實(shí)際應(yīng)用超聲波時(shí)，采用50℃-70℃的工作溫度。