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超聲波清洗機理是：換能器將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機械振動并通過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,當(dāng)聲壓或聲強達到一定值時,氣泡迅速增長,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,氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡立即“鉆入”振動使污層脫落,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,油被乳化、固體粒子自行脫落,超聲在清洗液中傳播時會產(chǎn)生正負交變的聲壓,形成射流,沖擊清洗件,同時由于非線性效應(yīng)會產(chǎn)生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面會產(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、擴散作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學(xué)清洗劑的清洗作用。由此可見,凡是液體能浸到且聲場存在的地方都有清洗作用,其特點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)換成機械能 壓電陶瓷換能器,頻率、功率視具體機型。

3、電源：為換能器提供所需電能 逆變電源,進口igbt元件,安裝過流保護線路。換能器將高頻電能轉(zhuǎn)換成機械能之后,會產(chǎn)生振幅極小的高頻震動并傳播到清洗槽內(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,每個氣泡的破裂都會產(chǎn)生數(shù)百度的高溫和近千個大氣壓的沖擊波,從而將工件沖刷干凈。 從超聲波清洗機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到。

二、清洗時液體內(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工件的腐蝕。

四、無需手工清理,杜絕了手工清洗對工件產(chǎn)生的傷害,避免繁重骯臟的體力勞動。 在我們所了解到的各行各業(yè)中,幾乎每一個行業(yè)都有應(yīng)用到超聲波清洗機的地方,例如： 機械行業(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。目前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。

1、空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬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行透射。在減壓力作用時,液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象,在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力,由此剝離被清洗物表面的污垢,從而達到精密洗凈目的。

2、直進流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動的現(xiàn)象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時,肉眼能看到直進流,垂直于振動面產(chǎn)生流動,流速約為10cm/s。通過此直進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)生對流,溶解污物的溶解液與新液混合,使溶解速度加快,對污物的搬運起著很大的作用。

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

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,使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的直徑為50-500μm的微小氣泡,存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長,而在正壓區(qū),當(dāng)聲壓達到一定值時,氣泡迅速增大,然后突然閉合。并在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波,在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓,破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中,當(dāng)團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,從而達到清洗件凈化的目的。在這種被稱之為“空化”效應(yīng)的過程中,氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過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“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,液體與清洗槽振動時有自己固有頻率,這種振動頻率是聲波頻率,所以人們就聽到嗡嗡聲。

另外,在超聲波清洗過程中,肉眼能看見的泡并不是真空核群泡,而是空氣氣泡,它對空化作用產(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到最佳效果。

超波清洗機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,通過電纜聯(lián)結(jié)線傳導(dǎo)給換能器,換能器與振動板一起產(chǎn)生高頻共振,從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對污垢進行洗凈。

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、對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈

4、對工件表面無損傷,節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

超聲波清洗方式超過一般的常規(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、有盲孔的機械零部件,一些特別小而對請潔度有較高要求的產(chǎn)品如：鐘表和精密機械的零件,電子元器件,電路板組件等,使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。

超聲清洗工藝及清洗液的選擇

在購買清洗系統(tǒng)之前,應(yīng)對被清洗件做如下應(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,最終需做清洗實驗。

只有這樣,才能提供合適的清洗系統(tǒng)、設(shè)計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,工件浸沒其中。而復(fù)雜的系統(tǒng)會由多個槽組成,并配備循環(huán)過濾系統(tǒng)、沖淋槽、干燥槽以及其它附件。

對於使用溶劑的系統(tǒng),多為超聲波汽相除油脂清洗機,常配備廢液連續(xù)回收裝置。超聲波汽相清除油脂過程是由溶劑蒸發(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,應(yīng)考慮以下三個因素：

1、清洗效率：選擇最有效的清洗溶劑時,一定要作實驗。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、操作簡單：所使用的液體應(yīng)安全無毒、操作簡單且使用壽命長；

3、成本：最廉價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)操作簡便、使用成本低、應(yīng)用廣泛。然而對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

超聲清洗的另一個考慮因素是清洗件的上、下料或者說是放置清洗件的工裝的設(shè)計。清洗件在超聲清洗槽內(nèi)時,無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)超過超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑料會吸收超聲波能量,故將此類材料用於工裝時應(yīng)謹慎。絕緣的清洗件也應(yīng)引起特別注意。工裝籃設(shè)計不當(dāng),或所盛工件太重,縱使最好的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會被大大降低。任何材料,如果網(wǎng)眼高於50目,對于超聲波就表現(xiàn)出實體的性能,將超聲波反射回去。當(dāng)網(wǎng)眼大於1/4英寸時,對於超聲波才表現(xiàn)出開放式材料的性能。鉤子、架子以及燒杯都可用來支持清洗件。

超聲頻率:

當(dāng)工作頻率很低（在人的聽覺范圍內(nèi)）就會產(chǎn)生噪音。當(dāng)頻率低於20kHz時,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工件表面的損傷。高頻的另一個優(yōu)勢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),通常≥0.5W/cm2.超聲波的功率密度越高,空化效果越強,清洗速度越快,清洗效果越好.但長時間,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:

一般來說,超聲波在30℃-40℃時,空化效果最好.清洗劑則溫度越高,作用越顯著,通常實際使用超聲波時,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),達到其它清洗手段難以達到的目的。其主要應(yīng)用列舉如下：

1、機械零部件的清洗（特別是精密零部件）：軸承、油泵、油嘴,汽缸,機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程,具有廣泛的應(yīng)用前景