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超聲波清洗的工作原理

作者:白小鴨  來源:www.wzjjcsb.cn  更新時間:2020-07-02 19:36:40  點擊次數:

  超聲波清洗的工作原理

  什麽是超聲波

  聲波可以分為三種,即次聲波、聲波、超聲波。次聲波的頻率為20Hz以下;聲波的頻率為20Hz~20kHz;超聲波的頻率則為20kHz以上。

  其中的次聲波和超聲波一般人耳是聽不到的。超聲波由於頻率高、波長短,因而傳播的方向性好、穿透能力強,這也就是為什麽設計製作超聲波清洗機的原因。

  超聲波清洗原理

  超聲波清洗的應用原理是由超聲波發生器發出的高頻振蕩信號,通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質,清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射,使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡。

  存在於液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下振動,當聲壓達到一定值時,氣泡迅速增長,然後突然閉合,在氣泡閉合時產生衝擊波,在其周圍產生上千個大氣壓力,數百度的高溫,利用閉合時的爆炸衝擊波破壞不溶性汙物而使它們分散於清洗液中。

  當團體粒子被油汙裹著而粘附在清洗件表麵時,油被乳化,固體粒子即脫離,從而達到清洗件表麵淨化的目的。由於超聲波固有的穿透力,所以可以清洗各種表麵複雜,形狀特異的物件,對小孔和縫隙都有很好的清洗效果,對不吸音或吸音係數小的物體清洗效果最佳。

  超聲波如何完成清洗工作

  超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和汙物直接、間接的作用,使汙物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機中,空化作用和直進流作用應用得更多。

  (1)空化作用:空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時,液體中產生真空核群泡的現象,在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎時產生強大的衝擊力,由此剝離被清洗物表麵的汙垢,從而達到精密洗淨目的。

  (2)直進流作用:超聲波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時,肉眼能看到直進流,垂直於振動麵產生流動,流速約為10cm/s。通過此直進流使被清洗物表麵的微油汙垢被攪拌,汙垢表麵的清洗液也產生對流,溶解汙物的溶解液與新液混合,使溶解速度加快,對汙物的搬運起著很大的作用。

  (3)加速度:液體粒子推動產生的加速度。對於頻率較高的超聲波清洗機,空化作用就很不顯著了,這時的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對汙物進行超精密清洗。

  超聲波清洗機的工作過程

  超聲波換能器將高頻振蕩電訊號轉換成高頻機械振蕩,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並形成無數直徑為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,會產生上百Mpa的局部液壓撞擊。這種現象稱為“空化”效應。在“空化”效應的連續作用下,工件表麵或隱蔽處的汙垢被爆裂、剝落。

  同時,在超聲的作用下,清洗液的滲透作用加強;脈動攪拌加劇;溶解、分散和乳化加速;從而將工件徹底清洗幹淨。

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