超聲波工作原理超聲波工作原理聲波在超聲波在本質(zhì)上和聲波是同樣的，都是機械振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程，超聲波和聲波的區(qū)別僅在于頻率范圍的不一樣。聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認(rèn)為聲波的頻率在20～0赫范圍內(nèi)，而振動頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動頻率在100千赫如下的稱為低頻超聲波；振動頻率在100千赫以上到數(shù)十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。超聲波清洗時，在超聲波的作用下，機械振動傳到清洗槽內(nèi)的清洗液中，使清洗液體內(nèi)交替出現(xiàn)疏密相間的振動，液體不停受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內(nèi)部受超聲波的振動而頻繁地拉伸和壓縮，其成果使微氣泡不停地產(chǎn)生和不停地破裂。微氣泡破裂時，周圍的清洗液以巨大的速度從各個方向伸向氣泡的中心，產(chǎn)生水擊。這種現(xiàn)象可以通過肉眼直接觀測到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動的氣泡，并且清洗液上下對流。此時若將手指浸入清洗液中，則有強烈針刺的感覺。上述這種現(xiàn)象稱為超聲空化作用。超聲清洗就是運用了空化作用的沖擊波，其清洗過程中由下列四個原因作用所引起。(1)因空泡破滅時產(chǎn)生強大的沖擊波，污垢層在沖擊波的作用下被剝離下來，即分散及脫落。(2)因空化現(xiàn)象產(chǎn)生，由沖擊形成的污垢層與表面之間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡與聲壓同步膨脹，收縮，產(chǎn)生像剝皮那樣的物理力反復(fù)作用于污垢層，污垢一層層被剝開，小氣泡再繼續(xù)向前推進(jìn)，直到污垢層被剝下為止。這就是空化二次效應(yīng)。(3)超聲清洗中清洗液的超聲振動自身對清洗的作用力(4)清洗劑也溶解了污垢，產(chǎn)生乳化分散的化學(xué)力。(5)空化閡與介質(zhì)的粘滯性有關(guān)，粘度大，表面張力大，空化閡高。(6)空化閡與液體含氣量有關(guān)，含氣量越少，空化閡越高。(7)空化閡與清洗液溫度有關(guān)，清洗液溫度升高，對空化有利。但清洗液溫度過高時，氣泡中蒸氣壓增大，因在氣泡閉合期增強了緩沖作用而使空化減弱。而溫度還與清洗液的溶解度有關(guān)。對于水清洗液較合適的溫度約為60度。在超聲空化作用一定期間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當(dāng)然也有清洗液自身的作用在內(nèi))，這就是超聲波清洗的基本原理。較長時間的超聲空化作用，會使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。超聲沖擊波能在液體中產(chǎn)生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。超聲空化的產(chǎn)生是依附于空化核進(jìn)行的，而被清洗件表面的縫隙恰好是空化核的中心?？傊暡ㄇ逑词浅暱栈饔?、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合體現(xiàn)。其中空化作用在超聲波清洗中是起重要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態(tài)。再加上微沖流的作用，使清洗液產(chǎn)生振動和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除潔凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。應(yīng)當(dāng)指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，尚有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其成果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。4.超聲波清洗效果及有關(guān)參數(shù)：a.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)行充足、徹底的清洗。b.功率密度：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(chǎn)生“空化”腐蝕。c.超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越輕易，作用也越強。頻率高則超聲波方向性強，適合于精細(xì)的物體清洗。d.一般來說，超聲波在30oС~40oС時空化效果最佳。清洗劑則溫度越高，作用越明顯。一般實際應(yīng)用超聲波清洗時，采用30oС~60oС的工作溫度。5.超聲波清洗特點：1）、清洗效果好就清洗方式而言，運用于工業(yè)清洗的清洗方式一般為手工清洗，有機溶劑清洗，蒸汽氣相清洗，高壓水射流清洗和超聲波清洗。不管工件形狀多么復(fù)雜，將其放入清洗液內(nèi)，只要是能接觸到液體的地方，超聲波的清洗作用都能到達(dá)。尤其是對于形狀和構(gòu)造復(fù)雜、手工及其他清洗方式不能完全有效地進(jìn)行清洗的工件，具有明顯的清洗效果。清洗時液體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡非常均勻，工件的清洗效果也非常均勻一致。超聲波清洗可根據(jù)不一樣的溶劑到達(dá)不一樣的效果，如：除油、除銹或磷化，配合清洗劑的使用，加速污染物的分離和溶解，可有效防止清洗液對工件的腐蝕。2）、清洗成本低在所有清洗方式中，清洗成本大體可分為：設(shè)備成本和消耗成本。超聲波清洗設(shè)備使用壽命約為十年，除設(shè)備購置成本高于手工清洗和有機堿性溶劑刷洗外，低于氣相清洗和高壓水射流清洗，對于消耗成本，以功率為1KW，價格約為1萬元的超聲波清洗機為例，工作一小時，耗電1度，費用約為0.5元，堿性金屬清洗劑1公斤，價格約為20元，可反復(fù)使用20-50個小時（根據(jù)污染程度而定），相稱于0.4-1元/小時，而一般工件清洗時間僅為3-15分鐘即可，且一次清洗可對一定數(shù)量及體積的工件同步清洗，因此對于消耗成本而言，采用超聲波清洗，不僅清洗效果最佳，并且清洗成本相稱于不到0.04元/件，還不算節(jié)省的勞動力成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他各類清洗措施。3）、超聲波清洗與其他清洗措施的比較：清洗措施吹式清洗浸潤式清洗蒸氣式清洗刷子清洗超聲清洗殘留物％8670