超聲清洗原理

超聲波清洗的物理機制主要是超聲波空化，空化作用非常容易在團體與液體交界處產(chǎn)生，因而對于浸入超聲作用下液體中的物體，具有超乎尋常的清洗作用，另外，由于超聲波具有很強的穿透固體的作用、可以穿透到被清洗物，另一側(cè)表面，以及所有浸入介質(zhì)中的內(nèi)腔，盲孔、狹縫，將清洗物體表面附著的污垢剝落，達到完美的清洗效果。

超聲波同時還有乳化、中和作用，能更有效防止被清洗掉的油污重新附著在清洗物件上。所以這種空化作用對浸入超聲波作用下的液體中物體內(nèi)表面（如管件、箱體件）均能清洗。這是超聲波清洗優(yōu)于其他清洗手段的重要方面。

所用的超聲波清洗機中，空化作用和直進流作用應(yīng)用得更多。超聲波清洗是一項物理清洗技術(shù)，能強力分離蔬菜水果表面的殘留農(nóng)藥，殺死表面細菌病毒。

超聲波由于頻率高、波長短，因而傳播的方向性好、穿透能力強，這也就是為什么設(shè)計制作超聲波清洗機的原因。

超聲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污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。所有的超聲清洗機中，空化作用和直進流作用應(yīng)用得更多。

超聲清洗屬于物理清洗，其本身為綠色清洗，若在清洗液中添加適合的清洗劑則屬組合清洗，更具有明顯的清洗效果。超聲清洗與現(xiàn)代科技發(fā)展及先進制造工藝密切相關(guān)，是功率超聲中詳細應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。

超聲清洗清洗介質(zhì)

采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水。清洗介質(zhì)的化學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，依對物件進行充分、徹底的清洗。

超聲清洗功率密度

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，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。

超聲清洗超聲頻率

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，適用于工件粗、臟、初洗，頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物件清洗。

超聲清洗清洗高溫

超聲波在50°C~60°C時的空化效果最好，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯著，有可能會高溫失效，通常超聲波在超過85°C時，清洗效果已變差。所以實際應(yīng)用超聲波清洗時，采用50°C~70°C的工作溫度。

• 吹式清洗：剩余殘留物86%

• 浸潤式清洗：剩余殘留物70%

• 蒸氣式清洗：剩余殘留物65%

• 刷子式清洗：剩余殘留物8%

• 超聲波清洗：剩余殘留物0-0.5%

速度快、質(zhì)量高、易于自動化控制；

不受清洗件表面復雜形狀的限制；

某些場合可以用水劑代替油或有機浴液進行清洗。對于需要用酸或堿清洗的某些零部件，用超聲波清洗可以降低酸堿的濃度，因而能減少污染 ，降低成本和改善勞動條件；

在另一些難于清洗 且有損人體健康的場合，如核工業(yè)及醫(yī)療中的放射性污族物的清洗，也可以用超聲完成?？梢杂行У亟档臀廴荆瑴p少有毒溶劑對操作人員的損害；

超聲清洗對超聲反射強度大的材料，清洗效果好，而對超聲波吸收較大的材料則清洗效果較差；

超聲波清洗的成本較低。

超聲清洗高頻超聲波清洗

硅片表面小至零點幾微米的超微污物粒子，常規(guī)的超聲波清洗器無法清洗，即使增加功率密度也無濟于事。一種兆赫茲級的高頻超聲清洗技術(shù)，由于頻率高，空化效應(yīng)已不起作用，因此清洗的關(guān)鍵不是氣泡，是高頻壓力波的擦洗作用，對污物的去除率接近百分之百。

超聲清洗聚焦式清洗

對于像紡織行業(yè)的噴絲板、過濾器之類微孔物件的清洗，常規(guī)的超聲清洗效果十分不理想，聲強達不到要求，而采用機械掃描聚焦式超聲清洗，噴絲板微孔中的污物脫離則十分明顯。聚焦式清洗要求達到高的聲強。

超聲清洗多頻清洗

在一只清洗槽中，安裝有兩種或三種以上不同頻率的換能器，由多只發(fā)生器分別推動各自頻率的換能器。清洗器工作頻率高時，在液體中空化強度低而空化密度大，而工作頻率低時則相反。低頻超聲波的強度高，對物體表面清洗有利，高頻超聲波空化密度高，沖擊波能穿達凹槽、細縫、深孔等細微結(jié)構(gòu)。同時缸中有多種頻率的超聲波，也克服了單頻清洗駐波場造成的清洗不均勻問題。

超聲清洗掃描和調(diào)頻清洗

掃頻和跳頻清洗都是為了改善超聲波清洗槽中的聲場結(jié)構(gòu)。掃頻解決了槽中的不均勻駐波場，使清洗均勻。跳頻和多頻兼顧到高低頻清洗，不同的是跳頻用的是一個超聲波換能器和一個超聲波發(fā)生器，其超聲波換能器本身有兩個諧振頻率，在第一諧振點帶寬內(nèi)作連續(xù)的頻率變化，然后跳到另一帶寬內(nèi)進行掃頻清洗，是高低頻交替進行清洗。2100433B

隨著應(yīng)用范圍的擴大,超聲波清洗技術(shù)也有了新的發(fā)展。傳統(tǒng)的超聲波清洗設(shè)備由于自動化程度不高而難以保證零件清洗的均勻性,近年來逐漸出現(xiàn)了自動化程度高、靈活性強的自動化超聲波清洗設(shè)備。不但實現(xiàn)了超聲波清洗的自動化控制和批量作業(yè),還穩(wěn)定了清洗工藝、提高了清洗質(zhì)量。這類超聲波清洗設(shè)備將超聲波清洗和化學清洗、漂洗、脫水、烘干等工藝結(jié)合,因而有非常高的清洗效率。在傳動、烘干、清洗方面通常使用PLC控制,實現(xiàn)了清洗過程的全自動化。

《中國清洗行業(yè)ODS的整體淘汰計劃》的實施,清洗行業(yè)以前所沿用的ODS有機溶劑將被逐步禁止使用。碳氫溶劑由于擁有眾多優(yōu)點且經(jīng)濟環(huán)保而流行起來。但碳氫溶劑閃點限制了其在超聲波清洗方面的應(yīng)用,在超聲波清洗領(lǐng)域引入超聲波碳氫真空清洗,不但克服了碳氫溶劑的缺點,又達到了環(huán)保的目的。而且在真空狀態(tài)下進行超聲波碳氫清洗還能強化清洗作用,提高清洗效果并達到較高的自動化程度。超聲波碳氫真空清洗已成為今后環(huán)保型超聲波清洗的發(fā)展方向。

近年來還出現(xiàn)了超聲波清洗的一種特殊應(yīng)用-超聲波除垢。超聲波除垢主要是利用超聲波強聲場處理流體,使流體中成垢物質(zhì)在超聲場的作用下的物理形態(tài)和化學性能發(fā)生一系列變化,使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管、器壁形成積垢。作為超聲清洗的特殊應(yīng)用,超聲防垢廣泛應(yīng)用在鍋爐、熱交換裝置和管道防垢、除垢領(lǐng)域。

此外任金蓮等還提出了超聲波清洗的一種新方法———超聲振動清洗方法,這是一種無需清洗液且有別于常規(guī)超聲波清洗機理的超聲波振動清洗方法。這種方法利用超聲波在固體介質(zhì)中傳播時能引起介質(zhì)質(zhì)點極大的加速度和作用力這一特點,將超聲波經(jīng)變幅桿與振動頭傳送給被清洗工件,從而使工件介質(zhì)質(zhì)點在平衡位置高速振動,致使污物被振松而脫離工件,從而達到清洗目的。目前該超聲波振動清洗裝置已用于顯像管自動生產(chǎn)線上。

一般來說,清洗的工藝流程依被清洗物體清洗的難易程度及清洗數(shù)量而決定。主要清洗流程如下:

1)熱浸洗或噴洗:目的是將工件上的污染物軟化、分離、溶解,并減輕下道清洗工序的負荷。

2)超聲波清洗:利用超聲波產(chǎn)生的強烈空化作用及振動將工件表面的污垢剝離脫落,同時還可將油脂性的污物分解、乳化。

3)冷漂洗:利用流動的凈水將已脫落但尚浮在工件表面上污物沖洗干凈。

4)超聲波漂洗:溶劑為干凈的清水,工件浸入后,利用超聲波將浮在工件各邊、角及孔隙處的污物清洗干凈。

5)熱凈水及冷凈水漂洗:進一步去除懸附在工件表面上的污物微粒。

6)熱風烘干:利用一定的溫度和風速,使零件表面快速干燥。