超声波清洗参考资料

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1、什 么 是 超 声 波波 可 以 分 为 三 种 ， 即 次 声 波 、 声 波 、 超 声 波 。 次 声 波 的 频 率 为 20Hz 以 下 ； 声 波 的 频 率 为20Hz20kHz； 超 声 波 的 频 率 则 为 20kHz 以 上 。 其 中 的 次 声 波 和 超 声 波 一 般 人 耳 是 听 不 到 的 。 超 声波 由 于 频 率 高 、 波 长 短 ， 因 而 传 播 的 方 向 性 好 、 穿 透 能 力 强 ， 这 也 就 是 为 什 么 设 计 制 作 超 声 波 清洗 机 的 原 因 。 超 声 波 清 洗 的 基 础（ 1） 空 化 作 用 ： 空 化 作

2、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 。 点 击 此 处 添 加 图 片 说 明 （ 2） 直 进 流 作 用 ： 超 声 波 在 液 体 中 沿 声 的 传 播 方 向 产 生 流 动

3、 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

4、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 。 超 声 波 清 洗 的 原 理由 超 声 波 发 生 器 发 出 的 高 频 振 荡 信 号 ， 通 过 换 能 器 转 换 成 高 频 机 械 振 荡 而 传 播 到 介 质 -清洗 溶 剂 中 ， 超 声 波 在 清 洗 液 中 疏 密 相 间 的 向 前 辐 射 ， 使 液 体 流 动 而 产 生 数 以 万 计 的 直 径 为 50-500 m 的 微 小 气 泡 ， 存 在 于 液 体 中

5、 的 微 小 气 泡 在 声 场 的 作 用 下 振 动 。 这 些 气 泡 在 超 声 波 纵 向 传 播 的负 压 区 形 成 、 生 长 ， 而 在 正 压 区 ， 当 声 压 达 到 一 定 值 时 ,气 泡 迅 速 增 大 ,然 后 突 然 闭 合 。 并 在 气 泡闭 合 时 产 生 冲 击 波 ,在 其 周 围 产 生 上 千 个 大 气 压 ,破 坏 不 溶 性 污 物 而 使 他 们 分 散 于 清 洗 液 中 ,当 团体 粒 子 被 油 污 裹 着 而 黏 附 在 清 洗 件 表 面 是 ,油 被 乳 化 ,固 体 粒 子 及 脱 离 ,从 而 达 到 清 洗 件 净 化

6、的 目的 。 在 这 种 被 称 之 为 “空 化 ”效 应 的 过 程 中 ， 气 泡 闭 合 可 形 成 几 百 度 的 高 温 和 超 过 1000 个 气 压的 瞬 间 高 压 ， 连 续 不 断 地 产 生 瞬 间 高 压 就 象 一 连 串 小 “爆 炸 ”不 断 地 冲 击 物 件 表 面 ， 使 物 件 的 表面 及 缝 隙 中 的 污 垢 迅 速 剥 落 ， 从 而 达 到 物 件 表 面 清 洗 净 化 的 目 的 。 第 二 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

7、动 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 。 另 外 ， 在 超 声 波 清 洗 过 程 中 ， 肉 眼 能 看 见 的 泡 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 拖 走 ， 空 化 作 用 的 真 空 核 群 泡 才 能 达到 最 佳 效 果 。 超 声 波 清 洗 机 的 构 成超 声 波 清 洗 机 主 要 由 超 声 波 清 洗 槽 和 超 声 波 发

8、生 器 两 部 分 构 成 。 超 声 波 清 洗 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 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 清 洗 槽 中 的 溶 剂 受 超 声 波 作 用 对污 垢 进 行 洗 净 。 超 声 波 清 洗 的 特 点1、 清 洗 效 果 好 ， 清 洁 度 高 且 全 部 工 件 清 洁 度 一 致 2、 清 洗 速 度 快 ， 提

9、高 生 产 效 率 ， 不 须 人 手 接 触 清 洗 液 ， 安 全 可 靠 3、 对 深 孔 、 细 缝 和 工 件 隐 蔽 处 亦 可 清 洗 干 净 4、 对 工 件 表 面 无 损 伤 ， 节 省 溶 剂 、 热 能 、 工 作 场 地 和 人 工 等 。 超 声 波 清 洗 方 式 超 过 一 般 的 常 规 清 洗 方 法 ， 特 别 是 工 件 的 表 面 比 较 复 杂 象 一 些 表 面 凹 凸 不 平 、有 盲 孔 的 机 械 零 部 件 ， 一 些 特 别 小 而 对 请 洁 度 有 较 高 要 求 的 产 品 如 ： 钟 表 和 精 密 机 械 的 零 件 ， 电 子

10、元 器 件 ， 电 路 板 组 件 等 ， 使 用 超 声 波 清 洗 都 能 达 到 很 理 想 的 效 果 。 超 声 清 洗 工 艺 及 清 洗 液 的 选 择在 购 买 清 洗 系 统 之 前 ， 应 对 被 清 洗 件 做 如 下 应 用 分 析 ： 1. 明 确 被 洗 件 的 材 料 构 成 、 结 构 和 数 量 ； 2. 分 析 并 明 确 要 清 除 的 污 物 ； 3. 决 定 所 要 使 用 的 清 洗 方 法 ， 判 断 应 用 水 性 清 洗 液 还 是 用 溶 剂 ， 最 终 需 做 清 洗 实 验 。 只 有 这 样 ， 才 能 提 供 合 适 的 清 洗 系

11、统 、 设 计 合 理 的 清 洗 工 序 以 及 清 洗 液 。 化 学 药 剂 的 选 择考 虑 到 清 洗 液 的 物 理 特 性 对 超 声 清 洗 的 影 响 ， 其 中 蒸 汽 压 、 表 面 张 力 、 黏 度 以 及 密 度 应 为 最 显着 的 影 响 因 素 。 温 度 能 影 响 这 些 因 素 ， 所 以 它 也 会 影 响 空 化 作 用 的 效 率 。 任 何 清 洗 系 统 必 须 使 用 清 洗 液 。 水 性 系 统 通 常 由 敞 口 槽 组 成 ， 工 件 浸 没 其 中 。 而 复 杂 的 系 统 会由 多 个 槽 组 成 ， 并 配 备 循 环 过 滤

12、 系 统 、 冲 淋 槽 、 干 燥 槽 以 及 其 它 附 件 。 对 於 使 用 溶 剂 的 系 统 ， 多 为 超 声 波 汽 相 除 油 脂 清 洗 机 ， 常 配 备 废 液 连 续 回 收 装 置 。 超 声 波 汽 相清 除 油 脂 过 程 是 由 溶 剂 蒸 发 槽 和 超 声 浸 洗 槽 组 成 的 集 成 式 多 槽 系 统 完 成 的 。 在 热 的 溶 剂 蒸 汽 和 超 声激 荡 共 同 作 用 下 ， 油 、 脂 、 蜡 以 及 其 他 溶 於 溶 剂 的 污 垢 就 被 除 去 。 经 过 一 系 列 清 洗 工 序 后 下 料 的 工件 发 热 、 洁 净 、

13、干 燥 。 选 择 清 洗 液 时 ， 应 考 虑 以 下 三 个 因 素 ： 1. 清 洗 效 率 ： 选 择 最 有 效 的 清 洗 溶 剂 时 ， 一 定 要 作 实 验 。 如 在 现 有 的 清 洗 工 艺 中 引 入 超 声 ，所 使 用 的 溶 剂 一 般 不 必 变 更 ； 2. 操 作 简 单 ： 所 使 用 的 液 体 应 安 全 无 毒 、 操 作 简 单 且 使 用 寿 命 长 ； 3. 成 本 ： 最 廉 价 的 清 洗 溶 剂 的 使 用 成 本 并 不 一 定 最 低 。 使 用 中 必 须 考 虑 到 溶 剂 的 清 洗 效 率 、安 全 性 、 一 定 量 的

14、 溶 剂 可 清 洗 多 少 工 件 利 用 率 最 高 等 因 素 。 当 然 ， 所 选 择 的 清 洗 溶 剂 必 须 达 到 清 洗效 果 ， 并 应 与 所 清 洗 的 工 件 材 料 相 容 。 水 为 最 普 通 的 清 洗 液 ， 故 使 用 水 基 溶 液 的 系 统 操 作 简 便 、 使用 成 本 低 、 应 用 广 泛 。 然 而 对 於 某 些 材 料 以 及 污 垢 等 并 不 适 用 於 水 性 溶 液 ， 那 么 还 有 许 多 溶 剂 可 供选 用 。 清 洗 件 处 理 超 声 清 洗 的 另 一 个 考 虑 因 素 是 清 洗 件 的 上 、 下 料 或

15、者 说 是 放 置 清 洗 件 的 工 装 的 设 计 。 清 洗 件 在超 声 清 洗 槽 内 时 ， 无 论 清 洗 件 还 是 清 洗 件 篮 都 不 得 触 及 槽 底 。 清 洗 件 总 的 横 截 面 积 不 应 超 过 超 声 槽横 截 面 积 的 70%。 橡 胶 以 及 非 刚 化 塑 料 会 吸 收 超 声 波 能 量 ， 故 将 此 类 材 料 用 於 工 装 时 应 谨 慎 。 绝 缘的 清 洗 件 也 应 引 起 特 别 注 意 。 工 装 篮 设 计 不 当 ， 或 所 盛 工 件 太 重 ， 纵 使 最 好 的 超 声 清 洗 系 统 的 效 率也 会 被 大 大

16、 降 低 。 任 何 材 料 ， 如 果 网 眼 高 於 50 目 ， 对 于 超 声 波 就 表 现 出 实 体 的 性 能 ， 将 超 声 波 反射 回 去 。 当 网 眼 大 於 1/4 英 寸 时 ， 对 於 超 声 波 才 表 现 出 开 放 式 材 料 的 性 能 。 钩 子 、 架 子 以 及 烧 杯 都可 用 来 支 持 清 洗 件 。 超 声 波 清 洗 的 主 要 技 术 参 数超 声 频 率 : 当 工 作 频 率 很 低 （ 在 人 的 听 觉 范 围 内 ） 就 会 产 生 噪 音 。 当 频 率 低 於 20kHz 时 ， 工 作 噪 音 不 仅变 得 很 大 ， 而 且 可 能 超 出 职 业 安 全 与 保 健 法 或 其 他 条 例 所 规 定 的 安 全 噪 音 的 限 度 。 在 需 要 高 功 率 去除 污 垢 而 不 用 考 虑 工 件 表 面 损 伤 的 应 用 中 ， 通 常 选 择 从 20kHz 到 30kHz 范 围 内 的 较 低 清 洗 频 率