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超声清洗

超声清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所有的超声清洗机中,空化作用和直进流作用应用得更多。

超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能力强,这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。

超声清洗属于物理清洗,其本身为绿色清洗,若在清洗液中添加适合的清洗剂则属组合清洗,更具有明显的清洗效果。

目录

简介

超声清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所有的超声清洗机中,空化作用和直进流作用应用得更多。

超声清洗属于物理清洗,其本身为绿色清洗,若在清洗液中添加适合的清洗剂则属组合清洗,更具有明显的清洗效果。超声清洗与现代科技发展及先进制造工艺密切相关,是功率超声中详细应用最为广泛的领域之一。

影响因素

清洗介质 采用超声波清洗,一般有两类清洗剂即化学溶剂和水。清洗介质的化学作用可以加速超声波清洗效果,超声波清洗是物理作用,两种作用相结合,依对物件进行充分、彻底的清洗。

功率密度 超声波的功率密度越高,空化效果越强,速度越快,清洗效果越好,但对于精密的表面光洁度甚高的物件,采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生空化、腐蚀。

超声频率 超声波频率越低,在液体中产生的空化越容易,产生的力度大,作用也越强,适用于工件粗、脏、初洗,频率高则超声波方向性强,适合于精细的物件清洗。

清洗高温 超声波在50°C~60°C时的空化效果最好,清洗剂也不是温度越高,作用越显著,有可能会高温失效,通常超声波在超过85°C时,清洗效果已变差。所以实际应用超声波清洗时,采用50°C~70°C的工作温度。 [1]

原理

超声波清洗的物理机制主要是超声波空化,空化作用非常容易在团体与液体交界处产生,因而对于浸入超声作用下液体中的物体,具有超乎寻常的清洗作用,另外,由于超声波具有很强的穿透固体的作用、可以穿透到被清洗物,另一侧表面,以及所有浸入介质中的内腔,盲孔、狭缝,将清洗物体表面附着的污垢剥落,达到完美的清洗效果。

超声波同时还有乳化、中和作用,能更有效防止被清洗掉的油污重新附着在清洗物件上。所以这种空化作用对浸入超声波作用下的液体中物体内表面(如管件、箱体件)均能清洗。这是超声波清洗优于其他清洗手段的重要方面。

所用的超声波清洗机中,空化作用和直进流作用应用得更多。超声波清洗是一项物理清洗技术,能强力分离蔬菜水果表面的残留农药,杀死表面细菌病毒。

超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能力强,这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。

效果

吹式清洗:剩余残留物86% 浸润式清洗:剩余残留物70% 蒸气式清洗:剩余残留物65% 刷子式清洗:剩余残留物8% 超声波清洗:剩余残留物0-0.5%

特点

速度快、质量高、易于自动化控制;

不受清洗件表面复杂形状的限制;

某些场合可以用水剂代替油或有机浴液进行清洗。对于需要用酸或碱清洗的某些零部件,用超声波清洗可以降低酸碱的浓度,因而能减少污染 ,降低成本和改善劳动条件;

在另一些难于清洗 且有损人体健康的场合,如核工业及医疗中的放射性污族物的清洗,也可以用超声完成。可以有效地降低污染,减少有毒溶剂对操作人员的损害;

超声清洗对超声反射强度大的材料,清洗效果好,而对超声波吸收较大的材料则清洗效果较差;

超声波清洗的成本较低。 [2]

应用

高频超声波清洗 硅片表面小至零点几微米的超微污物粒子,常规的超声波清洗器无法清洗,即使增加功率密度也无济于事。一种兆赫兹级的高频超声清洗技术,由于频率高,空化效应已不起作用,因此清洗的关键不是气泡,是高频压力波的擦洗作用,对污物的去除率接近百分之百。

聚焦式清洗 对于像纺织行业的喷丝板、过滤器之类微孔物件的清洗,常规的超声清洗效果十分不理想,声强达不到要求,而采用机械扫描聚焦式超声清洗,喷丝板微孔中的污物脱离则十分明显。聚焦式清洗要求达到高的声强。

多频清洗 在一只清洗槽中,安装有两种或三种以上不同频率的换能器,由多只发生器分别推动各自频率的换能器清洗器工作频率高时,在液体中空化强度低而空化密度大,而工作频率低时则相反。低频超声波的强度高,对物体表面清洗有利,高频超声波空化密度高,冲击波能穿达凹槽、细缝、深孔等细微结构。同时缸中有多种频率的超声波,也克服了单频清洗驻波场造成的清洗不均匀问题。

扫描和调频清洗 扫频和跳频清洗都是为了改善超声波清洗槽中的声场结构。扫频解决了槽中的不均匀驻波场,使清洗均匀。跳频和多频兼顾到高低频清洗,不同的是跳频用的是一个超声波换能器和一个超声波发生器,其超声波换能器本身有两个谐振频率,在第一谐振点带宽内作连续的频率变化,然后跳到另一带宽内进行扫频清洗,是高低频交替进行清洗。

参考来源