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供應(yīng)超聲波清洗的原理

濟(jì)寧市超聲波清洗原理廠家

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超聲波清洗的原理

由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì) -- 清洗中，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過程中，氣泡閉合可形成超過 1000 個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小“”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。

上圖是一個在水中工作的換能器剖面圖：
在中間是一層一定厚度的不銹鋼板，換能頭沾結(jié)在這一層鋼板下，通過超聲發(fā)生源產(chǎn)生一定頻率和電壓的交流電信號帶動換能頭和不銹鋼板一起做高頻震動，當(dāng)鋼板向上震動時，將水向上推開，當(dāng)鋼板向下震動時，水跟不上鋼板的震動速度，在水和鋼板之間會形成一個空隙，這樣反復(fù)震動就會有許多的氣泡形成，如圖所示：這種氣泡就是由“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的，我們稱之為空化泡。空化泡順著震動方向向水中傳播，如果水中正好有工件，空化泡撞擊到工件表面產(chǎn)生數(shù)千個大氣壓的撞擊力，帶動工件表面的污垢脫落。
超聲波清洗的作用機(jī)理主要有以下幾個方面：
1. 因空化泡破滅時產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來，分散，乳化，脫落。
2. 因?yàn)榭栈F(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，象剝皮一樣的物理力反復(fù)作用于污垢層，污垢層一層層被剝開，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應(yīng)。
3. 超聲波清洗中清洗液超聲震動對污垢的沖擊。
4. 超聲波加速化學(xué)清洗劑對污垢的溶解過程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過程。
超聲波清洗的一些相關(guān)技術(shù)問題
超聲波清洗的兩個主要參數(shù)：
頻率：≥20KHz
功率密度ρ = 發(fā)射功率 (W)/ 發(fā)射面積 (cm2) 通常ρ≥ 0.3W/CM2 ，我們常用的超聲波清洗機(jī)的功率密度都在0.5瓦/平方厘米以上。例如：DY-1200型超聲波清洗機(jī)，功率密度為0.5瓦/平方厘米，這也是國內(nèi)普通標(biāo)準(zhǔn)超聲波清洗機(jī)的平均水平，對于普通的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)可以達(dá)到要求。
· 清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑：化學(xué)、水基清洗劑等。清洗介質(zhì)的化學(xué)作用，可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結(jié)合，以對物件進(jìn)行充分、的清洗。
· 功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。
· 超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強(qiáng)，適用于工件（粗、臟）初洗。頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適合于精細(xì)的物件清洗。
· 清洗溫度：一般來說，超聲波在 30-40攝氏度時的空化效果。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實(shí)際應(yīng)用超聲波清洗時，采用 40-60攝氏度的工作溫度。
· 清洗時工件的放置方式及清洗液量的選擇，一般清洗液的液面高于振動面100mm以上，對于較大的工件，一般用不銹鋼的網(wǎng)籠清洗，網(wǎng)籠的網(wǎng)眼與超聲波的工作頻率有關(guān)，目前的工業(yè)清洗頻率要求一般網(wǎng)眼大于10mm以上。
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