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超声波工作原理超声波工作原理声波在超声波在本质上和声波是一样的,都是机械振动在弹性介质中的传播过程,超声波和声波的区别仅在于频率范围的不同声波是指人耳能听到的声音,一般认为声波的频率在赫范围内,而振动频率超过千赫以上的声波则称为超声波超声波中振动频率在千赫以下的称为低频超声波;振动频率在千赫以上到数十兆赫的称为高频20~2000020超声波用于清洗的超声波所采用的频率为千赫,属于低频及高频超声波的范围10010020-400超声波清洗时,在超声波的作用下,机械振动传到清洗槽内的清洗液中,使清洗液体内交替出现疏密相间的振动,液体不断受到拉伸和压缩疏的地方受到拉伸,形成微气泡空穴;密的地方受到压缩由于清洗液内部受超声波的振动而频繁地拉伸和压缩,其结果使微气泡不断地产生和不断地破裂微气泡破裂时,周围的清洗液以巨大的速度从各个方向伸向气泡的中心,产生水击这种现象可以通过肉眼直接观察到,即在清洗液中可以看到有剧烈活动的气泡,而且清洗液上下对流此时若将手指浸入清洗液中,则有强烈针刺的感觉上述这种现象称为超声空化作用超声清洗就是利用了空化作用的冲击波,其清洗过程中由下列四个因素作用所引起因空泡破灭时产生强大的冲击波,污垢层在冲击波的作用下被剥离下来,即分散及脱落1因空化现象产生,由冲击形成的污垢层与表面之间的间隙和空隙渗透,由于这种小气泡与声压同步膨胀,收缩,产生像剥皮那样的物理力重复作用于污垢层,污垢一层层被剥开,小气2泡再继续向前推进,直到污垢层被剥下为止这就是空化二次效应超声清洗中清洗液的超声振动本身对清洗的作用力3清洗剂也溶解了污垢,产生乳化分散的化学力4空化阂与介质的粘滞性有关,粘度大,表面张力大,空化阂高5空化阂与液体含气量有关,含气量越少,空化阂越高6空化阂与清洗液温度有关,清洗液温度升高,对空化有利但清洗液温度过高时,气泡中蒸气压增大,因在气泡闭合期增强了缓冲作用而使空化减弱而温度还与清洗液的溶解度有关7对于水清洗液较适宜的温度约为度60在超声空化作用一定时间后,被清洗件上的污垢逐渐脱落当然也有清洗液本身的作用在内,这就是超声波清洗的基本原理较长时间的超声空化作用,会使被清洗件表面的基体金属有一定程度的剥落,这称为空化的浸蚀作用超声冲击波能在液体中产生微冲流,具有搅拌作用在不相溶的两相液体中,微冲流能促使两液相面加速互相分散,具有乳化作用超声空化的产生是依附于空化核进行的,而被清洗件表面的缝隙正好是空化核的中心总之,超声波清洗是超声空化作用、浸蚀作用、搅拌作用、乳化作用及空化核作用的综合表现其中空化作用在超声波清洗中是起主要作用的,它能破坏污垢微粒在被清洗件表面的粘附状态再加上微冲流的作用,使清洗液产生振动和搅拌,将污垢从被清洗件表面清除干净而乳化作用则使清洗下来的油污很快地分散、乳化在清洗液中应当指出,超声波清洗过程中,除了超声波的上述作用外,还有所采用的清洗液的浸润、浸透、乳化、分散及溶解等作用,其结果必然大大加速清洗过程,提高清洗效果超声波清洗效果及相关参数
4..清洗介质采用超声波清洗,一般有两种清洗剂化学清洗剂和水基清洗剂清洗介质是化学作用,而超声波清洗是物理作用,两种作用相结合,以对物体进行充分、彻底的清洗a功率密度超声波的功率密度越高,空化效果越强,速度越快,清洗效果越好单对于精密的、表面光洁度甚高的物体,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b.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,适合于精细的物体清洗c.一般来说,超声波在〜时空化效果最好清洗剂则温度越高,作用越显著通常实d.际应用超声波清洗时,3采0o用C40o〜C的工作温度30oC60oC.超声波清洗特点5清洗效果好1\就清洗方式而言,运用于工业清洗的清洗方式一般为手工清洗,有机溶剂清洗,蒸汽气相清洗,高压水射流清洗和超声波清洗不论工件形状多么复杂,将其放入清洗液内,只要是能接触到液体的地方,超声波的清洗作用都能达到尤其是对于形状和结构复杂、手工及其它清洗方式不能完全有效地进行清洗的工件,具有显著的清洗效果清洗时液体内产生的气泡非常均匀,工件的清洗效果也非常均匀一致超声波清洗可根据不同的溶剂达到不同的效果,如除油、除锈或磷化,配合清洗剂的使用,加速污染物的分离和溶解,可有效防止清洗液对工件的腐蚀清洗成本低2X在所有清洗方式中,清洗成本大体可分为设备成本和消耗成本超声波清洗设备使用寿命约为十年,除设备购置成本高于手工清洗和有机碱性溶剂刷洗外,低于气相清洗和高压水射流清洗,对于消耗成本,以功率为,价格约为万元的超声波清洗机为例,工作一小时,耗电度,费用约为元,碱性金属清洗剂公斤,价格约为元,可反复使用个小时1KW1(根据污染程度而定),相当于元/小时,而一般工件清洗时间仅为分钟即可,且
10.512020-50一次清洗可对一定数量及体积的工件同时清洗,因此对于消耗成本而言,采用超声波清洗,不仅
0.4-13-15清洗效果最好,而且清洗成本相当于不到元/件,还不算节省的劳动力成本,远远低于其他各类清洗方法
0.04超声波清洗与其他清洗方法的比较3X清洗方法吹式清洗浸润式清洗蒸气式清洗刷子清洗超声清洗残留物%
86706580.5)超声波清洗还可有效地降低污染,减少有毒溶剂对人类的损害,有清洗洁净度高、清洗速度快等4。