超聲波清洗機原理
超聲波清洗是基于空化作用,，即在清洗液中無數氣泡快速形成并迅速內爆,。由此產生的沖擊將浸沒在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高,，氣泡數量增加而爆破沖擊力減弱,，因此，高頻超聲適用於小顆粒污垢的清洗而不破環(huán)其工件表面,。
氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率）,、高強度的聲波而產生的。因此,，任何超聲清洗系統(tǒng)都具備三個基本元件：盛放清洗液的槽,、將電能轉化為機械能的換能器以及產生高頻電信號的超聲波發(fā)生器。
換能器和發(fā)生器
超聲清洗系統(tǒng)Z重要的部分是換能器?，F存兩種換能器,，一種是磁力換能器，由鎳或鎳合金制成,；一種壓電換能器,，由鋯鈦酸鉛或其他陶瓷制成。 將壓電材料放入電壓變化的電場中時,，它會發(fā)生變形,，這就是所謂的'壓電效應'。相對來說,，磁力換能器是用會在變化的磁場中發(fā)生變形的材料制成的,。
無論使用何種換能器，通常Z基本的因素為其產生的空化效應的強度,。超聲波和其它聲波一樣,，是一系列的壓力點，即一種壓縮和膨脹交替的波（如下圖示）,。如果聲能足夠強,，液體在波的膨脹階段被推開,，由此產生氣泡；而在波的壓縮階段,，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內爆,，產生一種有效的沖擊力，適用於清洗,。這個過程被稱做空化作用,。
• 從理論上分析，爆裂的空化泡會產生超過10,000 psi的壓力和20,000 °F (11,000 °C) 的高溫,，并在其爆裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射,。單個空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內有幾百萬的空化泡同時爆裂,，累計起來的效果將是強烈的,，產生的強大的沖擊力將工件表面的污物剝落，這就是所有超聲清洗的特點,。
如果超聲能量足夠大,，空化現象會在清洗液各處產生，所以超聲波能夠有效清洗微小的裂縫和孔,?？栈饔靡泊龠M了化學反應并加速了表面膜的溶解。
然而只有在某區(qū)域的液體壓力低於該氣泡內氣體壓力時才會在該區(qū)域產生空化現象,，故由換能器產生的超聲波振幅足夠大時才能滿足這一條件,。產生空化所需的Z小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點,，故超聲波能量超過該臨界點才能達到清洗效果,。也就是說，只有能量超過臨界點才能產生空化泡,，以便進行超聲清洗,。
頻率的重要性
當工作頻率很低（在人的聽覺范圍內）就會產生噪音。當頻率低於20kHz時,，工作噪音不僅變得很大,，而且可能超出職業(yè)安全與保健法或其他條例所規(guī)定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應用中,，通常選擇從20kHz到30kHz范圍內的較低清洗頻率,。該 頻率范圍內的清洗頻率常常被用於清洗大型、重型零件或高密度材料的工件,。JTONE提供20KHz的磁力換能器和25KHz的壓電換能器,。
高頻通常被用於清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒,。高頻還被用於被工件表面不允許損傷的應用,。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加,，空化泡的數量呈線形增加,，從而產生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變,，空化泡變小,，其釋放的能量相應減少,，這樣有效地減小了對工件表面的損傷,。高頻的另一個優(yōu)勢在於減小了粘滯邊界層（泊努里效應），使得超聲波能夠'發(fā)現'*細小的微粒,。這種情況近似於小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子,。
JTONE提供了一系列中間頻率的產品，有40kHz,、80kHz,、120kHz和170kHz。清洗*微小的顆粒時,，可選用頻率為350kHz的產品,。JTONE近來推出了用於此類場合的MicroCoustics系統(tǒng)，其頻率為400kHz,。
超聲清洗的性
超聲清洗目前已被認識到的優(yōu)點如下：
高精度 由於超聲波的能量能夠穿透細微的縫隙和小孔,，故可以應用與任何零部件或裝配件的清洗。被清洗件為精密部件或裝配件時,，超聲清洗往往成為能滿足其特殊技術要求的清洗方式,；
快速 超聲清洗相對常規(guī)清洗方法在工件除塵除垢方面要快得多。裝配件無須拆卸即可清洗,。超聲清洗可節(jié)省勞動力的優(yōu)點往往使其成為Z經濟的清洗方式,；
一致 無論被清洗件是大是小，簡單還是復雜,，單件還是批量或在自動流水線上,，使用超聲清洗都可以獲得手工清洗的均一的清潔度。
超聲清洗工藝及清洗液的選擇
在購買清洗系統(tǒng)之前,，應對被清洗件做如下應用分析：
1 明確被洗件的材料構成,、結構和數量；
2 分析并明確要清除的污物,；
3 決定所要使用的清洗方法,，判斷應用水性清洗液還是用溶劑，Z終需做清洗實驗。
只有這樣,，才能提供合適的清洗系統(tǒng),、設計合理的清洗工序以及清洗液。
化學藥劑的選擇
考慮到清洗液的物理特性對超聲清洗的影響,，其中蒸汽壓,、表面張力、黏度以及密度應為Z顯著的影響因素,。溫度能影響這些因素,，所以它也會影響空化作用的效率。
任何清洗系統(tǒng)使用清洗液,。水性系統(tǒng)通常由敞口槽組成,，工件浸沒其中。而復雜的系統(tǒng)會由多個槽組成,，并配備循環(huán)過濾系統(tǒng),、沖淋槽、干燥槽以及其它附件,。
對於使用溶劑的系統(tǒng),，多為超聲波汽相除油脂清洗機，常配備廢液連續(xù)回收裝置,。超聲波汽相清除油脂過程是由溶劑蒸發(fā)槽和超聲浸洗槽組成的集成式多槽系統(tǒng)完成的,。在熱的溶劑蒸汽和超聲激蕩共同作用下，油,、脂,、蠟以及其他溶於溶劑的污垢就被除去。經過一系列清洗工序后下料的工件發(fā)熱,、潔凈,、干燥。
選擇清洗液時,，應考慮以下三個因素：
4 清洗效率：選擇Z有效的清洗溶劑時,，yi定要作實驗。如在現有的清洗工藝中引入超聲,，所使用的溶劑一般不必變更,；
5 操作簡單：所使用的液體應安全無毒、操作簡單且使用壽命長,；
6 成本：Z廉價的清洗溶劑的使用成本并不yi定Z低,。使用中考慮到溶劑的清洗效率、安全性,、yi定量的溶劑可清洗多少工件利用率Z高等因素,。當然,，所選擇的清洗溶劑達到清洗效果，并應與所清洗的工件材料相容,。水為Z普通的清洗液,，故使用水基溶液的系統(tǒng)操作簡便、使用成本低,、應用廣泛,。然而對於某些材料以及污垢等并不適用於水性溶液，那么還有許多溶劑可供選用,。
清洗件處理
超聲清洗的另一個考慮因素是清洗件的上,、下料或者說是放置清洗件的工裝的設計。清洗件在超聲清洗槽內時,，無論清洗件還是清洗件籃都不得觸及槽底,。清洗件總的橫截面積不應超過超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑料會吸收超聲波能量,，故將此類材料用於工裝時應謹慎,。絕緣的清洗件也應引起注意,。工裝籃設計不當,，或所盛工件太重，縱使的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會被大大降低,。任何材料,，如果網眼高於50目，對於超聲波就表現出實體的性能,，將超聲波反射回去,。當網眼大於1/4英寸時，對於超聲波才表現出開放式材料的性能,。鉤子,、架子以及燒杯都可用來支持清洗件。
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