超聲波工作原理超聲波工作原理聲波在超聲波在本質上和聲波是同樣的，都是機械振動在彈性介質中的傳輸過程，超聲波和聲波的區別僅在于頻率范疇的不同。聲波是指人耳能聽到的聲音，普通認為聲波的頻率在20～0赫范疇內，而振動頻率超出20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動頻率在100千赫下列的稱為低頻超聲波；振動頻率在100千赫以上到數十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范疇。超聲波清洗時，在超聲波的作用下，機械振動傳到清洗槽內的清洗液中，使清洗液體內交替出現疏密相間的振動，液體不停受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內部受超聲波的振動而頻繁地拉伸和壓縮，其成果使微氣泡不停地產生和不停地破裂。微氣泡破裂時，周邊的清洗液以巨大的速度從各個方向伸向氣泡的中心，產生水擊。這種現象能夠通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中能夠看到有激烈活動的氣泡，并且清洗液上下對流。此時若將手指浸入清洗液中，則有強烈針刺的感覺。上述這種現象稱為超聲空化作用。超聲清洗就是運用了空化作用的沖擊波，其清洗過程中由下列四個因素作用所引發。(1)因空泡破滅時產生強大的沖擊波，污垢層在沖擊波的作用下被剝離下來，即分散及脫落。(2)因空化現象產生，由沖擊形成的污垢層與表面之間的間隙和空隙滲入，由于這種小氣泡與聲壓同時膨脹，收縮，產生像剝皮那樣的物理力重復作用于污垢層，污垢一層層被剝開，小氣泡再繼續向前推動，直到污垢層被剝下為止。這就是空化二次效應。(3)超聲清洗中清洗液的超聲振動本身對清洗的作用力(4)清洗劑也溶解了污垢，產生乳化分散的化學力。(5)空化閡與介質的粘滯性有關，粘度大，表面張力大，空化閡高。(6)空化閡與液體含氣量有關，含氣量越少，空化閡越高。(7)空化閡與清洗液溫度有關，清洗液溫度升高，對空化有利。但清洗液溫度過高時，氣泡中蒸氣壓增大，因在氣泡閉合期增強了緩沖作用而使空化削弱。而溫度還與清洗液的溶解度有關。對于水清洗液較適宜的溫度約為60度。在超聲空化作用一定時間后，被清洗件上的污垢逐步脫落(固然也有清洗液本身的作用在內)，這就是超聲波清洗的基本原理。較長時間的超聲空化作用，會使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。超聲沖擊波能在液體中產生微沖流，含有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，含有乳化作用。超聲空化的產生是依附于空化核進行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合體現。其中空化作用在超聲波清洗中是起重要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態。再加上微沖流的作用，使清洗液產生振動和攪拌，將污垢從被清洗件表面去除干凈。而乳化作用則使清洗下來的油污很快地分散、乳化在清洗液中。應當指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，尚有所采用的清洗液的浸潤、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其成果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。4.超聲波清洗效果及有關參數：a.清洗介質：采用超聲波清洗，普通有兩種清洗劑：化學清洗劑和水基清洗劑。清洗介質是化學作用，而超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，以對物體進行充足、徹底的清洗。b.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。單對于精密的、表面光潔度甚高的物體，采用長時間的高功率密度清洗會對物體表面產生“空化”腐蝕。c.超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產生空化越容易，作用也越強。頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物體清洗。d.普通來說，超聲波在30oС~40oС時空化效果最佳。清洗劑則溫度越高，作用越明顯。普通實際應用超聲波清洗時，采用30oС~60oС的工作溫度。5.超聲波清洗特點：1）、清洗效果好就清洗方式而言，運用于工業清洗的清洗方式普通為手工清洗，有機溶劑清洗，蒸汽氣相清洗，高壓水射流清洗和超聲波清洗。不管工件形狀多么復雜，將其放入清洗液內，只要是能接觸到液體的地方，超聲波的清洗作用都能達成。特別是對于形狀和構造復雜、手工及其它清洗方式不能完全有效地進行清洗的工件，含有明顯的清洗效果。清洗時液體內產生的氣泡非常均勻，工件的清洗效果也非常均勻一致。超聲波清洗可根據不同的溶劑達成不同的效果，如：除油、除銹或磷化，配合清洗劑的使用，加速污染物的分離和溶解，可有效避免清洗液對工件的腐蝕。2）、清洗成本低在全部清洗方式中，清洗成本大致可分為：設備成本和消耗成本。超聲波清洗設備使用壽命約為十年，除設備購置成本高于手工清洗和有機堿性溶劑刷洗外，低于氣相清洗和高壓水射流清洗，對于消耗成本，以功率為1KW，價格約為1萬元的超聲波清洗機為例，工作一小時，耗電1度，費用約為0.5元，堿性金屬清洗劑1公斤，價格約為20元，可重復使用20-50個小時（根據污染程度而定），相稱于0.4-1元/小時，而普通工件清洗時間僅為3-15分鐘即可，且一次清洗可對一定數量及體積的工件同時清洗，因此對于消耗成本而言，采用超聲波清洗，不僅清洗效果最佳，并且清洗成本相稱于不到0.04元/件，還不算節省的勞動力成本，遠遠低于其它各類清洗辦法。3）、超聲波清洗與其它清洗辦法的比較：清洗辦法吹式清洗浸潤式清洗蒸氣式清洗刷子清洗超聲清洗殘留物％8670