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超声波清洗原理

 

一、概述
超声波清洗的清洗原理主要是由于在清洗液中引入了超声振动,使清洗液中产生了"空化作用"。由"空化作用"产生的强大机械力将工件上黏附的机械杂质、 各种污染等剥落。超声波清洗不仅仅具有空化作用,同时还伴随着较为复杂的种种物理、化学的作用。
所谓"空化作用"是指当超声波这种交变声压在液体中传播时出现稀疏密集状态。在密集状态时,液体受到正压力(约几个大气压),而在稀疏状态时,液体受 到拉力即负压力,一般液体中都有含有一定的气体,在稀疏状态时气泡增长,并吸收更多的液体中分解出来的气体;而当再压缩时,气泡不断缩小,在此过程中,液 体质点的运动是与逐渐减小的气泡半径成反比的。因此,当半径趋于零时,质量运动速度在理论上应趋于无穷大。如果这一快速运动在气泡闭合时突然停止,则集中 在微小容积内的动能就要释放出来,部分变为热能,部分变为压缩能。此时,从闭合泡的中心向外传播一个球形冲击波。在这一点压力有数千个大气压,若超声频率 为20KHz,则这种空化作用每秒种进行两万次。因此超声波具有强力清洗能力就不难理解了。
    GCH-X系列超声波清洗机采用IGBT功率模块,可靠性高;采用进口压电陶瓷震晶,效率高、寿命长;特有的慢启动电路,减少电流冲击;进口不锈钢振板,耐腐蚀性强,寿命长;特殊振子胶粘工艺,永不脱落。主要参数为:频率:20-100KHZ;功率密度≈0.5w/cm2(发射功率/发射面积)。

二、超声波清洗的清洗流程
1、热浸洗或喷洗:目的是将工件上的污染物软化、分离、溶解,并减轻下道清洗工序的负荷。
2、超声波清洗:利用超声波产生的强烈空化作用及振动将工件表面的污垢剥离脱落,同时还可将油脂性的污物分解、乳化。
3、冷漂洗:利用流动的净水将脱落但尚浮在工件表面上的污物冲洗干净。
4、超声波漂洗:溶剂为干净的清水,工件浸入后,利用超声波将浮在工件各边、角及隙孔的污物清洗干净。
5、热净水及冷净水漂洗:进一步去除悬浮在工件表面上的污物微粒。
6、热风烘干:利用一定的温度和风速,使零部件表面快速干燥。
三、影响超声波清洗效果的有关因素
1、超声波强度。即单位面积超声功率。超声波清洗的效果好坏取决于空化作用,而空化作用的产生与超声波强度有关。在通常情况下,单位面积超声功率超过 0.3W/cm2(输出电功率一般大于1W)水溶液就能产生空化作用。在一定范围内,超声波强度越大,空化作用越明显,也就说清洗效果越好。但太高的功率 密度会由于空化作用太强而引起对工件的表面侵蚀,使工件受损。另外当功率密度增加到一定程度就会出现饱和现象,超声波清洗效果反而会下降。
产生空化作用的功率密度临界点与频率还有关系,频率越高,产生空化作用的功率密度越大,例如16--20KHz时,功率密度临界点大约为0.3-- 0.4W/cm2;26--30KHz时,功率密度就选为0.5--0.8W/cm2;30--40KHz时,功率密度应选为1--1.2W/cm2 。
2、超声波频率。超声波振动频率对于清洗效果有很大影响,这是由于超声波频率对于空化作用影响很大的缘故。实践证明同等功率情况下,低频时易于激发空 化。即频率越低,空化作用效果越好,但噪音越大。反之,频率越高,空化作用效果越差,噪音越小。
3、清洗液温度。清洗的温度是影响清洗速度的重要因素,适当提高清洗液的温度,可增强空化能力,缩短清洗时间,但超过一定的温度,由于蒸汽压力相应增 加反而使空化作用降低,因此必须保持一定的温度范围,如水溶剂清洗液一般在45℃左右,三氯烯清洗液在75℃左右。选择清洗液必须考虑选择的清洗液粘度要 小,表面张力要小以利于清洗液的空化。


超声波清洗系统具备三个基本元件:清洗槽、将电能转化为机械能的换能器以及产生高频电信号的超声波发生器
 

   超声清洗的优势:

高精度

  由于超声波的能量能够穿透细微的缝隙和小孔,故可以应用于任何零部件或装配件的清洗。被
  清洗件为精密部件或装配件时,超声清洗往往成为能满足其特殊技术要求的唯一的清洗方式。

快速

  超声清洗相对常规清洗方法在工件除尘除垢方面要快得多,装配件无须拆卸即可清洗。超声清
  洗可节省劳动力的优点往往使其成为最经济的清洗方式。

一致

  无论被清洗件是大是小,简单还是复杂,单件还是批量或在自动流水线上,使用超声清洗都可
  以获得手工清洗无可比拟的均一的清洁度。


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[来源:原创] [作者:国创电气] [日期:08-10-04]
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