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1、#超声波清洗机的原理与应用唐经球俞晓明（无铸214064）江苏无铸杰克电子设备有限公司在带场轻济的环境下，对产品质量要求越来越高.为保证产品质量，许多企业在产品生产过程中，将采用清洗工艺来提髙产品廣量，为企业创進良好的经济敷菱.当前在一些工业产品生产过程中，应用翅声液漬洗是一种洗净敷果好，价格经济，有利于环保的清洗工艺.超声液清洗机可以应用于清洗各式各样利体彩大小，形状复杂，清洁度要求高的许多工件例如可用于清洗钟表*件、報相机*件、油咀轴泵、汽车发动机雾件、ft静轴承尊件、齿轮、活塞环、侥刀、锯片、宝石、医用注射器及各种光学镜头誓；还可以用于清洗印崭板、半导体片及器件、ftt*内的件、磁性元件
2、、硅片、衍先晶片、描头屋、輝片、电极引毁等电子类产品.一种物件的清洗可以根据其污垢的性及，采用机械物理力清洗的方法或化学力清洗的方法，还可以用各种俎合方法来进行清洗.若是用自来水或净水为清洗液的超声波清洗属物理力的清洗，若在清洗液中淋加入一些洗涤剂，则属于组合清洗，对不同的清洗对象遶用不同的洗涤剂，是具宥明显的清洗效果.图1为两种清洗方法洗净效果比较.L超声波清洗的原理图2清洗槽内液体的某一点受压情况把液体故入清洗樟内，给槽内作用超声波.由于超声波与声液一样是一种疏密的撮动液，介原的压力作交替交化.如果对液体中某一祷定点进行观察，这点的压力如田2曲袋A所示.以静压（一敖一个大气压）为中心，产生
3、压力的増减，若依次増强超声液的81度，则压力振也K着増加，像图2曲线B那样，并产生貴的压力.所谒负压，但实际上负的压力是不存在的，这是在液体中产生撕裂的力，且形成真空的空泡，并被后面的圧缩力压挤而破灭.这种在声场作用下的振动，当声压达到超声液清洗一定值时，气泡将迅猛増长，然后又突然闭合，在气泡闭合时，由于液体间相互楼撞产生强大的冲击液，在其周围产生上千个大气压的压力.这也就爰所说的超声空化”超声清洗就是利用了空化作用的冲击液，其清洗过程中由下列四个因素作用所引起.（1）因空泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层在冲击波的作用下放剥离下来，即分散及脱落.b图3气港的作用（2）因空化现象产生如图3a所示
4、的玄泡.由冲击形成的污垢层与表面之间的材隙和空隙渗透，由于这种小气泡与声压同步收细，产生像刈皮那样的物理力重复作用于污垢层，污垢一层层被剁开，如图3b所示，小气泡再处錶向前推进，直到污垢展被剝下为止.这就是空化二次效应.（3）超声清洗中清洗液的超声握动本身对清洗的作用力例如:20kHz,2W/cm2的超声液在清洗液中传捨时，它将引起廣点的掘动，位移度1.32p,速度0.16m/s,加速度为2.04x1（Mb/s2,（匆为200呃的宣力加速度），声压为1.45“05pt,这表明清洗物表雨的污垢展每秒将遽到2万次的激渡冲击.（4）清洗剂也溶娜了污垢，产生乳化分故的化学力.超声清洗的主要原理是翅声空
5、化作用，嬰朕得良好的清洗效杲，合理选择演洗槽中声场的声学參数和清洗it的物理化学性质是十分昊的紀然空化爰主要的，那么如何产生空化呢？一般来说，空化不仅由介质特性决良，而且也与声场有关.空化网的高低受到骨多因素创约，主Jf有如下几个因素：（1）空化闻与工作頻率fa有关.箱率越高，空化闻值越离，产生空化赳难.气泡在声场的作用下将进行撮动，但不一定发生倉演（咬灭），只有当声液的频率低于代泡的谐撮频率时才可能便气泡破灭，而当声浪的频率离于吒泡的谱援蒙率时，气泡只进行复杂的振动,一般不发生代泡破灭.（2）空化闽与介賽中气泡半径有关，半径越小，空化.（3）空化闽与声浪作用时问长短有关，声液骼射时间越长，空
6、化貝建低.（4）空化闻与环境挣压力有关，挣压力越大，空化闻越高（5）空化闻与介展的粘滞性有关，粘度大，叢面张力大，空化規离.（6）空化闻与液体含代*有关，含代量畑以空化闽越离(7) 空化阈与清洗液温度有关，清洗液温度升离，对空化有利.但清洗液温度过离时,气泡中蕉气压增大，因在气泡闭合期増殁了製冲作用而使空化减弱.而温度还与清洗液的溶解度有关.对于水清洗液较适宜的温度约为60C.根据超声清洗的机理我们可选择最佳状态，并得到最佳的清洗效杲.还应注意到选掙最佳的声强.声强过高会产生大量气泡，在声液表面形成一道屏障，使声波不易辐射到整个液体空间，因而在远离声源的地方，清洗作用减弱.同时过离的声强，气泡
7、膨胀过大，以至于在声波压缩相内，气泡来不及闭合.声張一般选在l-2W/cm2,对于一些金晨表面氧化膜难于清洗的污垢，则应采用较高的声强.2.超声波清洗的应用；超声波清洗设备一般可分为通用和专用两种机型.其中一些设备巳应用数控技术便超声液清洗工序控制实现自动化.2.1通用超声波清洗机图4分体式超声波清洗廳超声液清洗机的结构一般有超声电源和清洗器合为一体或分开布局两种形式，一般小功*(200W以下)清洗机用一体式结构，而大功率清洗机采用分体式结构.趨声波清洗机分体式结构由三个主厦部分组成，如图4所禾.(1) 清洗缸；(2) 超声波发生器；(3) 换能器；清洗缸：清洗缸是用来装徵清洗液及投清洗工件的
8、不借钢容寡，大多数工件可先装在网状框架内，再一起放入缸内清洗.超声液发生播：超声清洗机用的超声液发生粵，从使用功故的元器件种类可以分电子管式的，可控硅式的和晶体管式的.近几年来巳轻发展到用大功皐“功辜模块的方式.其输出功串从几十瓦直到几千瓦，工作频率从15kHz-40kHz.超声清洗机用的超声波发生器，有以下特点：(DM着演洗液深度不同，换覚畧共和阻抗交化很大.但是实减表明，槽内放进适量清洗物后，基本上就可以稳定茯某一定敦值上.(2) 般来说，由于清洗负載交动较小，可以不要求复杂的頻率自动跟嫁电赂.(3) 实用趨声it发生臥大多数采用大功睾自漱式反惯扳荡参超声波换飽乐超声波清洗机用的换能畧主要
9、有以下几科：1. 磁数伸编換能參国内用的大多数是用俅片叠成的*口型换能畧，将它银焊在氷洗缸底,敘后用导线在整口上绕一定眷数而咸此种换fttt承爻较大功率，且可堆性好，使用寿命长.缺点为效率较压电换能器低，星材料镇片价格贵.2. 压电式换能器目前国内外大多数超声波清洗机用的是压电式换能畧，其外形结构如图5.这种换能畧一毂有两片压电片组成.一合清洗机用多个换館JS,经粘接剂粘接柱清洗缸底部且经并联联接组成一台清洗机的换能器.换能器基元之何距（对于麺率20kHz）一般在51阪为佳，太大了容易产生专曲提动,且撮动板受到厲蚀，同时辆射面相对减少.通用翅声清洗机清洗*件适用性強，巳广泛应用于电子、钟表、光
10、学、机械、汽车、航空、原子能工业、医疗观等许多行业.22专用超声波漬洗机一般安装在某独特宦辑件清洗的生产流水娥上.工f*耳一：arwiiMxmw*B6为典型的软磁器件趣声汶清洗设备，被清洗物件从进料口可传动的不勞钢专用网帶送入翅声波清洗槽漬洗，再至啧淋、烘千尊工序后出料，实现被清洗物件可宜接包装入庫.各工序筒夏说明如下：#图6专用翅声波清洗设备#图7没没丈換处畧1.进料：物件进料可采用半自动进料或手工进料方式，将祓清洗物件均匀排列在播送阿帶上.2前道喷淋：是用清洗液（水、煤油等）将物件表面的灰尘等巔粒物嘖剧井3. 超声液清洗：物件在虚有清洗液的清洗槽中在超声波的作用下实现清洗，翅声液由多台装有
11、超声液撮子的浚没式超声液換能器（田7）产生.4. 后連啧淋：旻用干净的清洗液喷聊到物件上，将物件表面嘖剧干净.5. 风刀吹劈：是由专用凤泵发生的凤力将滞會在物件上的清洗液小水珠吹6. 热凤烘千：是将巳浚洁的物件传送到由电加热的烘追中烘干.7. 吹冷风：是由专用出口风机将冷凤吹到烘千的场件上，冷却输件.8. 出料：物件出料可采用自动收料戍手工收料方式，将枚清洗物件装入包装盒内.通过上述工序就丸戌了物件实现利用超声液清洗的全过程.目前，还有一种趨声汽相清洗机，它是途用有机溶刻作清洗液，具有极强的溶解污垢的館力.用于清洗半导体*片等净洁度要求伶别离的物件.考资料111近代翅声原理与应用2电子工业专用设备设计手册*与激光#IS声浪清洗机的股理与应用nn.仆斤蝕卜Ew-Z睫韓Mtj1.1.izSCeftfertftce.53：e：us卜典”何，:w-UIJMI1
