超声波清洗的原理及影响清洗的因素

超声波在液体中传播能够形成空化作用，用来清洗物件特别实用。

超声清洗的原理

超声波清洗主要是利用超声波在液体中的空化作用。超声波在液体传播过程中,当其声波压强达到一个大气压时,超声波的功率密度约为0.35W/cm²,这时在液体中传播的超声波的声波压强峰值在液体中会产生一个很大的力,将液体拉裂成空洞(空化核),此空洞为真空或非常接近真空。在信号电压值(或超声波压强)下一个半周达到最大时,由于周围的压力的增大而被压碎,这些无数细小而密集的气泡破裂时产生冲击波的现象被称之为“空化”作用,空化泡崩溃时,在极短的时间和极小的空间内,形成局部热点,可产生高达5000 K的高温和108Pa的高压,温度变化率高达109K/s,并伴随有强烈的冲击波和时速达400km的射流^[12]。在此作用下,液体分子激烈碰撞产生非常强大的冲击力,将被清洗物体表面的污物撞击下来。空化作用也在固体与液体的交界处产生一种剪切力,也使污垢脱落,因而两种力的作用下,对于浸入超声波作用下的液体中的物体外表面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,所以这种“空化”作用对浸入超声波作用下的液体中物体(如管件)内表面也能得到一定程度的清洗,这是超声波清洗优于其它清洗手段的重要方面。

影响清洗的因素

1.超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生空化越容易，作用也越强。频率高则超声波方向性强，适合于精细物体的清洗。根据频率不同，声强一般选在1—2w/cm²左右。

2.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、表面光洁度甚高的工件，采用长时间的高功率密度清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。

3.清洗介质：采用超声波清洗，一般有两种清洗剂：化学溶剂和水基清洗剂。清洗介质的化学作用，加上超声波清洗的物理作用，两种作用相结合，以对物体进行充分，彻底的清洗。

4.清洗温度：一般来说，超声波在30℃～40℃时空化效果最好。清洗剂是温度越高，作用越显著。但随着液温的上升，液体中生存的气泡会遮断声波，使超声波减弱。通常实际应用超声波清洗时，采用40℃～60℃的工作温度。

5.工作放置方式：因为将清洗物置于驻波压力最大的位置，可获得最佳的清洗效果，所以工件在清洗槽内上下、左右缓慢的摆动，则清洗越均匀、彻底，清洗效果越好。