超聲波清洗(ultrasonic cleaning)是利用超聲波在液體中的空化作用,、加速度作用及直進(jìn)流作用對液體和污物直接,、間接的作用,，使污物層被分散,、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的,。

什么是超聲波?

　　超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波,。

　　聲波是聲音的傳播形式，發(fā)聲體產(chǎn)生的振動在空氣或其他物質(zhì)中的傳播叫做聲波,。聲波借助各種介質(zhì)向四面八方傳播,。聲波通常是縱波，也有橫波,，聲波所到之處的質(zhì)點沿著傳播方向在平衡位置附近振動,，聲波的傳播實質(zhì)上是能量在介質(zhì)中的傳遞。

　　聲波的頻率

　　聲波的頻率是指波列中質(zhì)點在單位時間內(nèi)振動的次數(shù),。以赫茲(Hz)為單位測量,，描述每秒周期數(shù),。例如,，1000 Hz 波形每秒有 1000 個周期。頻率越高,，音樂音調(diào)越高,。

　　聲波的振幅

　　表示質(zhì)點離開平衡位置的距離，反映從波形波峰到波谷的壓力變化,，以及波所攜帶的能量的多少,。高振幅波形的聲音較大;低振幅波形的聲音較安靜。

　　聲波的波長

　　表示具有相同相位度的兩個點之間的距離,，也是波在一個時間周期內(nèi)傳播的距離,。以英寸或厘米等長度單位測量。波長隨頻率的增加而減少。

　　我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20Hz-20000Hz,。因此,，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲,。

超聲波的效應(yīng)

　　當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時,，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化,，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的,、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng),，包括以下4種效應(yīng)：

　　機械效應(yīng)：超聲波能量容易集中,，因而形成很大的強度，能使物質(zhì)作激烈的強迫機械振動這種效應(yīng),，在許多超聲波技術(shù)中,，如超聲焊接，鉆孔,、清洗,、除塵等，都起著主要作用,。

　　熱效應(yīng)：媒質(zhì)對超聲的吸收會引起溫度上升,。一方面，頻率愈高,，這種熱效應(yīng)就愈顯著,。另一方面，在不同媒質(zhì)的分界面上,，超聲波能量將大量地轉(zhuǎn)換成熱能,，往往造成分界面處的局部高溫。這種效應(yīng)也有很多重要應(yīng)用,。

　　空化效應(yīng)：空化是液體中的一種物理現(xiàn)象,。在液體中由于渦流或超聲波的物理作用，液體的某一區(qū)域會形成局部的暫時負(fù)壓區(qū),，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡,。這些充有蒸汽或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)它們突然閉合時,，會產(chǎn)生激波,，因而在局部微小區(qū)域有很大壓強。由于氣泡的非線性振動和它們破滅時產(chǎn)生的巨大壓力,，伴隨著這種空化現(xiàn)象會產(chǎn)生許多物理和化學(xué)效應(yīng),。在超聲的空化效應(yīng)中，局部的高溫高壓以及放電等現(xiàn)象，可用以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),，粉碎液體內(nèi)的懸浮物體,、制造乳劑、殺菌,、清洗機件等,。應(yīng)用超聲波處理液體往往與這種效應(yīng)有關(guān)。

　　化學(xué)效應(yīng)：超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng),。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫;溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸;染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色,。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解,、分解和聚合過程,。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后,，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

超聲波清洗原理

　　超聲波是指頻率高于20kHz的聲波,，與普通聲波相比,，它波長很短，頻率很高,。超聲波具有如下特征：

　　1,、可在氣體、液體,、固體,、固熔體等介質(zhì)中有效傳播;

　　2、可傳遞很強的能量;

　　3,、會發(fā)生反射,、干涉、疊加和共振現(xiàn)象;

　　4,、在液體介質(zhì)中傳播時,，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象。

　　超聲波的兩個主要參數(shù)是：頻率大于20kHz;聲功率大于0.3W/cm²,。

　　超聲波是一種交變電壓,，在液體中傳播時出現(xiàn)稀疏密集狀態(tài),。超聲波發(fā)生器經(jīng)換能器將高頻振蕩電訊號轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩,，以縱波的形式在清洗液中輻射。在輻射波擴張的半波期間,，清洗液的致密性破壞并形成無數(shù)直徑為50~500μm的氣泡,。這種氣泡中充滿著溶液蒸汽。在壓縮的半波期間，氣泡訊速閉合,，以每秒2.5~2.8萬次的頻率在液體中產(chǎn)生出數(shù)千萬個大氣壓的微核波,，這種現(xiàn)象稱為空化效應(yīng)。

　　清洗液產(chǎn)生空化的**聲強和聲壓幅值稱為空化閾,。在空化效應(yīng)的連續(xù)作用下,，清洗液的滲透作用加強，聲學(xué)輻射壓力與聲學(xué)毛細(xì)效應(yīng)促使清洗介質(zhì)滲入工件表面的微小凹陷和微孔,，脈動攪拌加劇,，溶解、分散和乳化加速,。這樣,，工件表面或隱蔽處的污垢被爆裂、剝落,，從而將工件清洗干凈,。這個過程是一種物理效應(yīng)，對工件與環(huán)境無任何污染,。因此,，超聲清洗已成為國內(nèi)外有*的清洗手段。

影響清洗因素

　　清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗,，一般有兩類清洗劑即化學(xué)溶劑和水基清洗劑,。清洗介質(zhì)的化學(xué)作用可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用,，兩種作用相結(jié)合,，依對物件進(jìn)行充分、清洗,。

　　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,，但對于精密的表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產(chǎn)生空化,、腐蝕,。

　　超聲頻率：適用于工件粗、臟,、初洗,，頻率高則超聲波方向性強，適合于精細(xì)的物件清洗,。

　　清洗高溫：一般來說,，超聲波在50°C~60°C時的空化效果,，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯著,，有可能會高溫失效,，通常超聲波在超過85°C時，清洗效果已變差,。所以實際應(yīng)用超聲波清洗時,，采用50°C~70°C的工作溫度。