超声波清洗原理概述

  超声波换能器通过槽壁向盛在槽中的清洗液辐射声波，由于超声空化的力学效应使浸在液体中的零部件的表面的油污迅速剥离被除去。超声清洗的特点是速度快、质量高，易于实现自动化，特别适应于表面形状复杂的细致清洗。在某些情况下，可以用水代替油或**溶液进行清洗。对于需要用酸或碱进行清洗的零部件，用超声波清洗的方法可以减低酸碱的浓度，因而能降低成本和改善劳动条件。因此超声清洗已广泛用于电子和仪表工业中，它可以清洗半导体元器件、印刷电路板及电真空零件，清洗继电器和轴承等。超声清洗液广泛用于机械工业中，如清洗各种零部件，小的如手表零部件、油泵油嘴零件、大的如柴油机、汽车部件以及整个导弹部件。在光学和医药工业中，可清洗各种光学玻璃、药瓶和针管等等。
    对于某些清洗要求度高的零部件，用超声清洗可以达到所要求的清洁度。如集成电路、惯性导航的陀螺仪和航空轴承等可以用超声清洗，在另一些难于清洗且不利于人体健康的场合，可以用超声清洗并能实现遥控清洗或自动化清洗就可以了。超声清洗是功率超声中较常用的一种，其作用机理较主要的就是超声空化作用。存在于液体中微气泡，在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长然后闭合，在气泡闭合时，产生激波，在其周围产生数千个大气压力，破坏不溶性污物，而使他们分散于溶液中。蒸汽型空化对污物的直接反复冲击，一方面破坏污物与被清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离。气体型气泡的振动能对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡还能钻入裂缝做振动，使污层脱落。由于超声空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化。当固体粒子被油污裹着而粘附在被清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即被脱落。超声空化在固体和液体界面所产生的高速微激流能够除去或削弱边界污层，增加搅拌作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。
如上所述，超声清洗的机理主要是空化作用，所以要达到良好的清洗效果必须选择适当的超声波声学参数和清洗液的物理化学性质。并不是声强越高清洗效果就越好，声强过高会产生大量气泡，在声源表面会形成一道屏障，声不易辐射到整个液体空间，因而在远离声源的地方清洗效果会比较差一些。大家都知道超声频率越高，空化阈值就越大，也就是说要产生超声空化需要大的声强，一般说，频率在10khz作用空化作用较强，但空化噪声太大，因此从清洗效果和经济性能各个方面来考虑，频率一般选择在20-40khz的范围内，声强一般选择在1-2w/cm2。对于一些比较难清洗的污物，如金属表面的氧化膜，清洗时则采用较高的声强。
清洗液的温度升高时，空化核增多则对超声空化作用是有利的，但是温度过高时，气泡中的蒸汽压增大则对超声空化作用不利，此外温度还与清洗液的溶解度有关，对水较适宜的温度为60℃，此外在选择清洗溶剂时，选择表面张力大蒸汽压力及粘性较低的液体。