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超聲波清洗機(jī)理是：換能器將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過(guò)清洗槽壁向槽子中的清洗液輻射超聲波,槽內(nèi)液體中的微氣泡在聲波的作用下振動(dòng),當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí),氣泡迅速增長(zhǎng),然后突然閉合,在氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波使氣泡周圍產(chǎn)生1012-1013pa的壓力及局部調(diào)溫,這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使他們分化于溶液中,蒸汽型空化對(duì)污垢的直接反復(fù)沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離,氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡立即“鉆入”振動(dòng)使污層脫落,由于空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當(dāng)固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時(shí),油被乳化、固體粒子自行脫落,超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件,同時(shí)由于非線性效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會(huì)產(chǎn)生高速的微射流,所有這些作用,能夠破壞污物,除去或削弱邊界污層,增加攪拌、擴(kuò)散作用,加速可溶性污物的溶解,強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。由此可見(jiàn),凡是液體能浸到且聲場(chǎng)存在的地方都有清洗作用,其特點(diǎn)適用于表面形狀非常復(fù)雜的零部件的清洗。尤其是采用這一技術(shù)后,可減少化學(xué)溶劑的用量,從而大大降低環(huán)境污染。

超聲波清洗設(shè)備主要由以下組件構(gòu)成：

1、清洗槽：盛放待洗工件 不銹鋼制成,可安裝加熱及控溫裝置。

清洗槽底部粘接超聲波換能器：

2、換能器（超聲波發(fā)生器）：將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 壓電陶瓷換能器,頻率、功率視具體機(jī)型。

3、電源：為換能器提供所需電能 逆變電源,進(jìn)口igbt元件,安裝過(guò)流保護(hù)線路。換能器將高頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能之后,會(huì)產(chǎn)生振幅極小的高頻震動(dòng)并傳播到清洗槽內(nèi)的溶液中,在換能器的作用下,清洗液的內(nèi)部將不斷地產(chǎn)生大量微小的氣泡并瞬間破裂,每個(gè)氣泡的破裂都會(huì)產(chǎn)生數(shù)百度的高溫和近千個(gè)大氣壓的沖擊波,從而將工件沖刷干凈。 從超聲波清洗機(jī)的清洗原理我們不難理解,為什么它的清洗效率和效果都異常出色。

一、不論工件形狀多么復(fù)雜,將其放入清洗液內(nèi),只要是能接觸到液體的地方,超聲波的清洗作用都能達(dá)到。

二、清洗時(shí)液體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡非常均勻,工件的清洗效果也將非常均勻一致。

三、配合清洗劑的使用,加速污染物的分離和溶解,可有效防止清洗液對(duì)工件的腐蝕。

四、無(wú)需手工清理,杜絕了手工清洗對(duì)工件產(chǎn)生的傷害,避免繁重骯臟的體力勞動(dòng)。 在我們所了解到的各行各業(yè)中,幾乎每一個(gè)行業(yè)都有應(yīng)用到超聲波清洗機(jī)的地方,例如： 機(jī)械行業(yè)；表面處理行業(yè)；醫(yī)療行業(yè)；儀器儀表行業(yè)；機(jī)電電子行業(yè)；光學(xué)行業(yè)；半導(dǎo)體行業(yè)；科教文化；鐘表首飾；石油化工行業(yè)；紡織印染行業(yè)；其他。

超聲波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(jìn)流作用對(duì)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(dá)到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機(jī)中,空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。

1、空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬(wàn)次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。在減壓力作用時(shí),液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象,在壓縮力作用時(shí),真空核群泡受壓力壓碎時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力,由此剝離被清洗物表面的污垢,從而達(dá)到精密洗凈目的。

2、直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.5W/cm2時(shí),肉眼能看到直進(jìn)流,垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng),流速約為10cm/s。通過(guò)此直進(jìn)流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌,污垢表面的清洗液也產(chǎn)生對(duì)流,溶解污物的溶解液與新液混合,使溶解速度加快,對(duì)污物的搬運(yùn)起著很大的作用。

3、加速度：液體粒子推動(dòng)產(chǎn)生的加速度。對(duì)于頻率較高的超聲波清洗機(jī),空化作用就很不顯著了,這時(shí)的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對(duì)污物進(jìn)行超精密清洗。

由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào),通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)——-清洗溶劑中,超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射,使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬(wàn)計(jì)的直徑為50-500μm的微小氣泡,存在于液體中的微小氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長(zhǎng),而在正壓區(qū),當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí),氣泡迅速增大,然后突然閉合。并在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波,在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓,破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中,當(dāng)團(tuán)體粒子被油污裹著而黏附在 清洗件表面是,油被乳化,固體粒子及脫離,從而達(dá)到清洗件凈化的目的。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過(guò)程中,氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過(guò)1000個(gè)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“爆炸”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)到物件表面清洗凈化的目的。

第二超聲波在液體中傳播,使液體,與清洗槽在超聲波頻率下一起振動(dòng),液體與清洗槽振動(dòng)時(shí)有自己固有頻率,這種振動(dòng)頻率是聲波頻率,所以人們就聽(tīng)到嗡嗡聲。

另外,在超聲波清洗過(guò)程中,肉眼能看見(jiàn)的泡并不是真空核群泡,而是空氣氣泡,它對(duì)空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走,空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。

超波清洗機(jī)主要由超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成。超聲波清洗槽用堅(jiān)固彈性好、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成,底部安裝有超聲波換能器振子；超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻高壓,通過(guò)電纜聯(lián)結(jié)線傳導(dǎo)給換能器,換能器與振動(dòng)板一起產(chǎn)生高頻共振,從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對(duì)污垢進(jìn)行洗凈。

1、清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一致

2、清洗速度快,提高生產(chǎn)效率,不須人手接觸清洗液,安全可靠

3、對(duì)深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈

4、對(duì)工件表面無(wú)損傷,節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工等。

超聲波清洗方式超過(guò)一般的常規(guī)清洗方法,特別是工件的表面比較復(fù)雜象一些表面凹凸不平、有盲孔的機(jī)械零部件,一些特別小而對(duì)請(qǐng)潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘表和精密機(jī)械的零件,電子元器件,電路板組件等,使用超聲波清洗都能達(dá)到很理想的效果。

超聲清洗工藝及清洗液的選擇

在購(gòu)買清洗系統(tǒng)之前,應(yīng)對(duì)被清洗件做如下應(yīng)用分析：

1、明確被洗件的材料構(gòu)成、結(jié)構(gòu)和數(shù)量；

2、分析并明確要清除的污物；

3、決定所要使用的清洗方法,判斷應(yīng)用水性清洗液還是用溶劑,最終需做清洗實(shí)驗(yàn)。

只有這樣,才能提供合適的清洗系統(tǒng)、設(shè)計(jì)合理的清洗工序以及清洗液。

化學(xué)藥劑的選擇

考慮到清洗液的物理特性對(duì)超聲清洗的影響,其中蒸汽壓、表面張力、黏度以及密度應(yīng)為最顯著的影響因素。溫度能影響這些因素,所以它也會(huì)影響空化作用的效率。

任何清洗系統(tǒng)必須使用清洗液。水性系統(tǒng)通常由敞口槽組成,工件浸沒(méi)其中。而復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)由多個(gè)槽組成,并配備循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、沖淋槽、干燥槽以及其它附件。

對(duì)於使用溶劑的系統(tǒng),多為超聲波汽相除油脂清洗機(jī),常配備廢液連續(xù)回收裝置。超聲波汽相清除油脂過(guò)程是由溶劑蒸發(fā)槽和超聲浸洗槽組成的集成式多槽系統(tǒng)完成的。在熱的溶劑蒸汽和超聲激蕩共同作用下,油、脂、蠟以及其他溶於溶劑的污垢就被除去。經(jīng)過(guò)一系列清洗工序后下料的工件發(fā)熱、潔凈、干燥。

選擇清洗液時(shí),應(yīng)考慮以下三個(gè)因素：

1、清洗效率：選擇最有效的清洗溶劑時(shí),一定要作實(shí)驗(yàn)。如在現(xiàn)有的清洗工藝中引入超聲,所使用的溶劑一般不必變更；

2、操作簡(jiǎn)單：所使用的液體應(yīng)安全無(wú)毒、操作簡(jiǎn)單且使用壽命長(zhǎng)；

3、成本：最廉價(jià)的清洗溶劑的使用成本并不一定最低。使用中必須考慮到溶劑的清洗效率、安全性、一定量的溶劑可清洗多少工件利用率最高等因素。當(dāng)然,所選擇的清洗溶劑必須達(dá)到清洗效果,并應(yīng)與所清洗的工件材料相容。水為最普通的清洗液,故使用水基溶液的系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、使用成本低、應(yīng)用廣泛。然而對(duì)於某些材料以及污垢等并不適用於水性溶液,那么還有許多溶劑可供選用。

清洗件處理

超聲清洗的另一個(gè)考慮因素是清洗件的上、下料或者說(shuō)是放置清洗件的工裝的設(shè)計(jì)。清洗件在超聲清洗槽內(nèi)時(shí),無(wú)論清洗件還是清洗件籃都不得觸及槽底。清洗件總的橫截面積不應(yīng)超過(guò)超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑料會(huì)吸收超聲波能量,故將此類材料用於工裝時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。絕緣的清洗件也應(yīng)引起特別注意。工裝籃設(shè)計(jì)不當(dāng),或所盛工件太重,縱使最好的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會(huì)被大大降低。任何材料,如果網(wǎng)眼高於50目,對(duì)于超聲波就表現(xiàn)出實(shí)體的性能,將超聲波反射回去。當(dāng)網(wǎng)眼大於1/4英寸時(shí),對(duì)於超聲波才表現(xiàn)出開(kāi)放式材料的性能。鉤子、架子以及燒杯都可用來(lái)支持清洗件。

超聲頻率:

當(dāng)工作頻率很低（在人的聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)）就會(huì)產(chǎn)生噪音。當(dāng)頻率低於20kHz時(shí),工作噪音不僅變得很大,而且可能超出職業(yè)安全與保健法或其他條例所規(guī)定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應(yīng)用中,通常選擇從20kHz到30kHz范圍內(nèi)的較低清洗頻率該頻率范圍內(nèi)的清洗頻率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。

高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件,或清除微小顆粒。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應(yīng)用。使用高頻可從幾個(gè)方面改善清洗性能。隨著頻率的增加,空化泡的數(shù)量呈線形增加,從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進(jìn)入到更小的縫隙中。如果功率保持不變,空化泡變小,其釋放的能量相應(yīng)減少,這樣有效地減小了對(duì)工件表面的損傷。高頻的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應(yīng)）,使得超聲波能夠'發(fā)現(xiàn)'極細(xì)小的微粒。zzo9深圳僑波超聲新設(shè)備有限公司提供了一系列頻率的產(chǎn)品,有28KHz、32KHz、40kHz。

功率密度:

功率密度=發(fā)射功率(W)/發(fā)射面積(cm2),通�！�0.5W/cm2.超聲波的功率密度越高,空化效果越強(qiáng),清洗速度越快,清洗效果越好.但長(zhǎng)時(shí)間,高密度的清洗,容易造成清洗物件表面產(chǎn)生"空化"腐蝕.

清洗溫度:

一般來(lái)說(shuō),超聲波在30℃-40℃時(shí),空化效果最好.清洗劑則溫度越高,作用越顯著,通常實(shí)際使用超聲波時(shí),采用40℃-60℃的工作溫度.

鑒于上述原理,超聲清洗可廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè),達(dá)到其它清洗手段難以達(dá)到的目的。其主要應(yīng)用列舉如下：

1、機(jī)械零部件的清洗（特別是精密零部件）：軸承、油泵、油嘴,汽缸,機(jī)械手表芯和汽車部件（不拆卸清洗）,紡織錠子,石油鉆頭的零部件（如齒輪,刀具和刃具）等。

2、光學(xué)零部件的清洗：光學(xué)器件、光學(xué)纖維等。

3、液壓元件的清洗

4、機(jī)電元件的清洗及處理：觸頭、半導(dǎo)體管座、高性能電器接頭等。

5、半導(dǎo)體芯片清洗

6、印刷電路板的清洗

7、金屬制品的表面處理（如除銹,除油,磷化,鈍化等）

8、各種玻璃瓶子及器皿的清洗

9、過(guò)濾器的清洗

10、各種印章的清洗

11、貴重金屬的清洗

12、鍍前處理

13、消除高級(jí)繪圖筆的筆頭堵塞

14、玉器加工后的清潔處理

15、材料的分散、超精細(xì)處理

16、電爐絲冷拔后的表面處理

17、餐具清洗

18、尼龍噴絲板的梳孔清洗

19、蓄電池橡膠隔板的梳孔清潔處理

20、柴油和水的乳化

21、溶劑的均勻混合

22、酒的陳化處理

23、種子的超聲浮選

因此,超聲技術(shù)廣泛用于機(jī)械電子行業(yè)、冶金加工、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生輕工紡織、藝術(shù)美術(shù)、印刷行業(yè)、橡膠行業(yè)、醫(yī)藥及家庭領(lǐng)域。此外,超聲技術(shù)還可用于焊接、金屬和寶石的鉆孔、金屬切削和研磨等加工過(guò)程,具有廣泛的應(yīng)用前景