一、概述  

  超聲波清洗的機(jī)理主要是由于在清洗液中引入了超聲振動(dòng)，使清洗液中產(chǎn)生了"空化作用"。由"空化作用"產(chǎn)生的強(qiáng)大機(jī)械力將工件上黏附的機(jī)械雜質(zhì)、各種污染等剝落。超聲清洗不僅僅具有空化作用，同時(shí)還伴隨著較為復(fù)雜的種種物理、化學(xué)的作用。    所謂"空化作用"是指當(dāng)超聲波這種交變聲壓在液體中傳播時(shí)出現(xiàn)稀疏密集狀態(tài)。在密集狀態(tài)時(shí)，液體受到正壓力（約幾個(gè)大氣壓），而在稀疏狀態(tài)時(shí)，液體受到拉力即負(fù)壓力，一般液體中都有含有一定的氣體，在稀疏狀態(tài)時(shí)氣泡增長(zhǎng)，并吸收更多的液體中分解出來的氣體；而當(dāng)再壓縮時(shí)，氣泡不斷縮小，在此過程中，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是與逐漸減小的氣泡半徑成反比的。因此，當(dāng)半徑趨于零時(shí)，質(zhì)量運(yùn)動(dòng)速度在理論上應(yīng)趨于無窮大。如果這一快速運(yùn)動(dòng)在氣泡閉合時(shí)突然停止，則集中在微小容積內(nèi)的動(dòng)能就要釋放出來，部分變?yōu)闊崮埽糠肿優(yōu)閴嚎s能。此時(shí)，從閉合泡的中心向外傳播一個(gè)球形沖擊波。在這一點(diǎn)壓力有數(shù)千個(gè)大氣壓，若超聲頻率為20KHz，這種空化作用也每秒種進(jìn)行兩萬次。因此超聲波具有強(qiáng)力清洗能力就不難理解了。  二、影響超聲波清洗效果的有關(guān)因素  

  1、超聲波強(qiáng)度。即單位面積超聲功率。超聲清洗的效果好壞取決于空化作用，而空化作用的產(chǎn)生與超聲波強(qiáng)度有關(guān)。在通常情況下，單位面積超聲功率超過0.3W/cm2（輸出電功率一般大于1W）水溶液就能產(chǎn)生空化。在一定范圍內(nèi)，超聲波強(qiáng)度越大，空化作用越明顯，也就說清洗效果越好。但太高的功率密度會(huì)由于空化作用太強(qiáng)而引起對(duì)工件的表面侵蝕，使工件受損。另外當(dāng)功率密度增加到一定程度就會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，清洗效果反而會(huì)下降。  

  產(chǎn)生空化的功率密度臨界點(diǎn)與頻率還有關(guān)系，頻率越高，產(chǎn)生空化的功率密度越大，例如16--20KHz時(shí)，功率密度臨界點(diǎn)大約為0.3--0.4W/cm2；26--30KHz時(shí)，功率密度就選為0.5--0.8W/cm2；30--40KHz時(shí)，功率密度應(yīng)選為1--1.2W/cm2 。  

  2、超聲波頻率。超聲波振動(dòng)頻率對(duì)于清洗效果有很大影響，這是由于超聲波頻率對(duì)于空化作用影響很大的緣故。實(shí)踐證明同等功率情況下，低頻時(shí)易于激發(fā)空化。即頻率越低，空化作用效果越好，但噪音越大。反之，頻率越高，空化作用效果越差，噪音越小。  

  3、清洗液溫度。清洗的溫度是影響清洗速度的重要因素，適當(dāng)提高清洗液的溫度，可增強(qiáng)空化能力，縮短清洗時(shí)間，但超過一定的溫度，由于蒸汽壓力相應(yīng)增加反而使空化作用降低，因此必須保持一定的溫度范圍，如水溶劑清洗液一般在45℃左右，三氯烯清洗液在75℃左右。選擇清洗液必須考慮選擇的清洗液粘度要小，表面張力要小以利于清洗液的空化。   

  超聲波清洗系統(tǒng)具備三個(gè)基本元件：清洗槽、將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的換能器以及產(chǎn)生高頻電信號(hào)的超聲波發(fā)生器。

影響

超聲波清洗機(jī)效果的有關(guān)因素 

1、超聲波強(qiáng)度。即單位面積聲功率。超聲清洗的效果好壞取決于空化作用，而空化作用的產(chǎn)生與超聲波強(qiáng)度有關(guān)。在通常情況下，單位面積聲功率超過0.3W/cm 2（輸出電功率一般大于1W）水溶液就能產(chǎn)生空化。在一定范圍內(nèi)，超聲波強(qiáng)度越大，空化作用越明顯，也就說清洗效果越好。但太高的功率密度會(huì)由于空化作用太強(qiáng)而引起對(duì)工件的表面侵蝕使制件受損。另外當(dāng)功率密度增加到一定程度就會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，清洗效果反而會(huì)下降。   產(chǎn)生空化的功率密度臨界點(diǎn)與頻率還有關(guān)系，頻率越高，產(chǎn)生空化的功率密度越大，例如16--20KHz時(shí)，功率密度臨界點(diǎn)大約為0.3--0.4W/cm2；26--30KHz時(shí)，功率密度就選為0.5--0.8W/cm2；30--40KHz時(shí)，功率密度應(yīng)選為1--1.2W/cm2 。   2、超聲波頻率。超聲波振動(dòng)頻率對(duì)于清洗效果有很大影響，這是由于超聲波頻率對(duì)于空化作用影響很大的緣故。實(shí)踐證明同等功率情況下，低頻時(shí)易于激發(fā)空化。即頻率越低，空化作用效果越好，但噪音越大。反之，頻率越高，空化作用效果越差，噪音越小。   3、清洗液溫度。清洗的溫度是影響清洗速度重要因素，適當(dāng)?shù)奶岣咔逑匆旱臏囟龋稍鰪?qiáng)空化能力，縮短清洗時(shí)間，但超過一定的溫度，由于蒸汽壓力相應(yīng)增加反而使空化作用降低，因此必須保持一定的溫度范圍，如水溶劑清洗液一般在45℃左右，三氯烯清洗液在75℃左右。選擇清洗液必須考慮選擇的清洗液粘度要小，表面張力要小以利于清洗液的空化。  

超聲波選型指南 

三、非標(biāo)型清洗設(shè)備的選用  1）、功率的選擇 

  超聲波清洗效果不一定與（功率 × 清洗時(shí)間）成正比，有時(shí)用小功率，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間也沒有清除污垢。而如果功率達(dá)到一定數(shù)值，有時(shí)很快便將污垢去除。若選擇功率太大，空化強(qiáng)度將大大增加，清洗效果是提高了，但這時(shí)使較精密的零件也產(chǎn)生蝕點(diǎn)，得不償失，而且清洗缸底部振動(dòng)板處空化嚴(yán)重，水點(diǎn)腐蝕也增大，在采用三氯乙烯等有機(jī)溶劑時(shí)，基本上沒有問題，但采用水或水溶性清洗液時(shí)，易于受到水點(diǎn)腐蝕，如果振動(dòng)板表面已受到傷痕，強(qiáng)功率下水底產(chǎn)生空化腐蝕更嚴(yán)重，因此要按實(shí)際使用情況選擇超聲功率。 2）、頻率的選擇 #p#分頁標(biāo)題#e#

 超聲清洗頻率從十幾 kHz 到 100kHz 之間，在使用水或水清洗劑時(shí)由空穴作用引起的物理清洗力顯然對(duì)低頻有利，一般使用 15-40kHz 左右。對(duì)小間隙、狹縫、深孔的零件清洗，用高頻（一般 40kHz 以上）較好，甚**幾百 kHz 。對(duì)鐘表零件清洗時(shí)，用 400kHz 。若用寬帶調(diào)頻清洗，效果更良好。 3）、清洗籃的使用 

 在清洗小零件物品時(shí)，常使用網(wǎng)籃，由于網(wǎng)眼要引起超聲衰減，要特別引起注意。當(dāng)頻率為 28khz 時(shí)使用 10mm 以上的網(wǎng)眼為好。當(dāng)然有時(shí)清洗是不是采用籃子，而是采用掛、夾等方式（如光電鏡片等），是以不同工件的清洗治具也不同，要專門制作。 4）、清洗液溫度的選擇 

 水清洗液**適宜的清洗溫度為 40-60℃ ，尤其在天冷時(shí)若清洗液溫度低空化效應(yīng)差，清洗效果也差。因此有部分清洗機(jī)在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進(jìn)行溫度控制，當(dāng)溫度升高后空化易發(fā)生，所以清洗效果較好。當(dāng)溫度繼續(xù)升高以后，空泡內(nèi)氣體壓力增加，引起沖擊聲壓下降，反應(yīng)出這兩因素的相乘作用。 5）、關(guān)于清洗液量的多少和清洗零件的位置的確定 一般清洗液液面高于振動(dòng)子表面 100mm 以上為佳。由于單頻清洗機(jī)受駐波場(chǎng)的影響，波節(jié)處振幅很小，波幅處振幅大造成清洗不均勻。因此**佳選擇清洗物品位置應(yīng)放在波幅處。 6）、超聲波清洗工藝及清洗液的選擇  

在購買清洗系統(tǒng)之前，應(yīng)對(duì)被清洗件做如下應(yīng)用分析： 明確被洗件的材料構(gòu)成、結(jié)構(gòu)和數(shù)量， 分析并明確要清除的污物，這些都是決定所要使用什么樣的清洗方法，判斷應(yīng)用水性清洗液還是用溶劑的先決條件。**終的清洗工藝還需做清洗實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。只有這樣，才能提供合適的清洗系統(tǒng)、設(shè)計(jì)合理的清洗工序以及清洗液。考慮到清洗液的物理特性對(duì)超聲清洗的影響，其中蒸汽壓、表面張力、黏度以及密度應(yīng)為**顯著的影響因素。溫度能影響這些因素，所以它也會(huì)影響空化作用的效率。 任何清洗系統(tǒng)必須使用清洗液。 選擇清洗液時(shí)，應(yīng)考慮以下三個(gè)因素：  

1 ．清洗效率：選擇**有效的清洗溶劑時(shí)，一定要做實(shí)驗(yàn)。如在現(xiàn)有的清洗工藝中引入超聲，所使用的溶劑一般不必變更；  

2 ．操作簡(jiǎn)單：所使用的液體應(yīng)安全無毒、操作簡(jiǎn)單且使用壽命長(zhǎng)；  

3 ．成本：**廉價(jià)的清洗溶劑的使用成本并不一定**低。使用中必須考慮到溶劑的清洗效率、安全性、一定量的溶劑可清洗多少工件利用率**高等因素。當(dāng)然，所選擇的清洗溶劑必須達(dá)到清洗效果，并應(yīng)與所清洗的工件材料相容。水為**普通的清洗液，故使用水基溶液的系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、使用成本低、應(yīng)用廣泛。然而對(duì)某些材料以及污垢等并不適用于水性溶液，那么還有許多溶劑可供選用。 主要清洗工藝流程如下： 

1） 浸洗或噴洗：目的是將工件上的污染物軟化、分離、溶解，并減輕下道清洗工序的負(fù)荷。 

2）超聲波清洗：利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化作用及振動(dòng)將工件表面的污垢剝離脫落，同時(shí)還可將油脂性的污物分解、乳化， 

3）冷漂洗：利用流動(dòng)的凈水將已脫落但尚浮在工件表面上污物沖洗干凈。  

4）超聲波漂洗：溶劑為干凈的清水，工件浸入后，利用超聲波將浮在工件各邊、角及孔隙處的污物清洗干凈。 5）熱凈水及冷凈水漂洗：進(jìn)一步去除懸附在工件表面上的污物微粒。  6）熱風(fēng)烘干：利用一定的溫度和風(fēng)速，使零件表面快速干燥。 7）、不同的清洗液，要區(qū)分的清洗系統(tǒng)  

水性系統(tǒng)：通常由敞口槽組成，工件浸沒其中。而復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)由多個(gè)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。  

溶劑系統(tǒng)：多為超聲波汽相除油脂清洗機(jī)，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、蠟以及其他溶于溶劑的污垢就被除去。經(jīng)過一系列清洗工序后下料的工件發(fā)熱、潔凈、干燥。 8）、清洗件處理  

 超聲清洗的另一個(gè)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(shè)計(jì)。清洗件在超聲清洗槽內(nèi)時(shí)，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(yīng)超過超聲槽橫截面積的 70% 。橡膠以及非剛化塑料會(huì)吸收超聲波能量，故將此類材料用于工裝時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。jue緣的清洗件也應(yīng)引起特別注意。工裝籃設(shè)計(jì)不當(dāng)，或所盛工件太重，縱使**好的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會(huì)被大大降低。鉤子、架子以及燒杯都可用來支持清洗件。 9）、機(jī)器工作方式 

根據(jù)每天工作時(shí)間、待清洗工件種類、待清洗工件數(shù)量、清洗溶劑種類、和投入資金來選用全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)等工作方式和傳動(dòng)部件。