超声波原理及运用

简介

超声波在液体中传播，使液体与清洗槽在超声波频率下一起振动，液体与清洗槽振动时有自己固有频率，这种振动频率是声波频率，所以人们就听到嗡嗡声。随着清洗行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了超声波清洗机，也有越来越多的企业进入超声波清洗机行业，例如超声波清洗器、超声波清洗机、单槽超声波清洗机、小型超声波清洗机、工业超声波清洗机、五金超声波清洗机、数控加热超声波清洗机、双槽超声波清洗机、多槽式超声波清洗机、超声波清洗设备可为客户提供多层次的自动化生产设备选择，设计方案，并给用户提供长期完善的售后服务。采用目前国际上先进的晶体管，IGBT和集成电路，微处理电路保护电路及数码显示，使仪器结构新颖，电路先超声波清洗机分类

1、按照用途易净牌超声波清洗机分为：工业用超声波清洗机、商用超声波清洗机、实验室用超声波清洗机，家用超声波清洗机等。

2、按照容量易净超声波清洗机分为：大型超声波清洗机，中型超声波清洗机，小型超声波清洗机。其中容量从4毫升到几百升不等，可非标订做。

产品特点

1、超声波清洗机采用换能器和的超声波发生器(超声波发生器与清洗槽分体或一体可共客户选择.)，清洗功率强劲，性能稳定.

2、采用全进口SUS304不锈钢清洗外壳，不锈钢结构，耐酸耐碱，外形美观大方.

3、可采用水基性溶剂或环保有机溶液剂清洗，有利于环保.

4、工作时间0-60分钟自行设定.

5、设有自动温控加热装置，温度控制范围 室温——100℃.

工作原理

对超声波清洗机原理由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm 的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到值时，气泡迅速增大，然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压

2超声波清洗机应用领域

　　超声波清洗机广泛应用于表面喷涂处理行业、机械行业、电子行业、医疗行业、半导体行业、钟表首饰行业、光学行业、纺织印染行业。其他行业等，运用具体如下：

1、 表面喷涂处理行业：（清洗的附着物：油、机械切屑、磨料、尘埃、抛光蜡）电镀前的清除积炭、清除氧化皮、清除抛光膏、除油除锈、离子镀前清洗、磷化处理，金属工件表面活化处理等。不锈钢抛光制品、不锈钢刀具、餐具、刀具、锁具、灯饰、手饰的喷涂前处理、电镀前清洗。

2、 机械行业：（清洗的附着物：切削油、磨粒、铁屑、尘埃、指纹）

防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、发动机零件、变速箱、减振器、轴瓦、油嘴、缸体、阀体、化油器及汽车零件及底盘漆前除油、除锈、磷化前的清洗；过滤器、活塞配件、滤网的疏通清洗等。精密机械部件、压缩机零件、照相机零件、轴承、五金零件、模具、尤其在铁路行业，对列车车厢空调的除油去污、对列车车头各部件的防锈、除锈、除油非常适合。

3、 电子行业：（清洗的附着物：助焊剂、油、石蜡、油漆磨料、染料、锈、氧化物、尘、手垢）

印刷线路板除松香、焊斑、阻焊剂；电子元器件、液晶玻璃、、电视机零部件、高压触点等机械电子零件、电容、半导体、晶振、电阻、IC芯片、接插件、连接件、转接器、硅片、三极管、二极管、压电陶瓷基片、显象管、电真空器件的清洗等。

4、 医疗行业：（清洗的附着物：血液、明胶、尘、指纹、血渍、蛋白）

注射器、手术器械、滴管、研究实验用具、玻璃容器、牙科用具、食道镜、气管支镜、直肠镜、显微镜的消毒、杀菌、清洗等。

5、 半导体行业：（清洗的附着物：血液、明胶、尘、指纹、血渍、蛋白）半导体晶片的高清洁度清洗。

6、 钟表首饰行业：（清洗的附着物：油漆、凡立水、油脂、染料、塑胶残留物、尘埃、指纹）

工艺流程

1、研磨后的清洗

研磨是光学玻璃生产中决定其加工效率和表面质量（外观和精度）的重要工序。研磨工序中的主要污染物为研磨粉和沥青，少数企业的加工过程中会有漆片。其中研磨粉的型号各异，一般是以二氧化铈为主的碱金属氧化物。根据镜片的材质及研磨精度不同，选择不同型号的研磨粉。在研磨过程中使用的沥青是起保护作用的，以防止抛光完的镜面被划伤或腐蚀。研磨后的清洗设备大致分为两种： 一种主要使用有机溶剂清洗剂，另一种主要使用半水基清洗剂。

有机溶剂清洗采用的清洗流程如下:

有机溶剂清洗剂（超声波）-水基清洗剂（超声波）-市水漂洗-纯水漂洗-IPA（异丙醇）脱水-IPA慢拉干燥。

有机溶剂清洗剂的主要用途是清洗沥青及漆片。以前的溶剂清洗剂多采用三氯乙烷或三氯乙烯。由于三氯乙烷属ODS（消耗臭氧层物质）产品，处于强制淘汰阶段；而长期使用三氯乙烯易导致职业病，而且由于三氯乙烯很不稳定，容易水解呈酸性，因此会腐蚀镜片及设备。对此，国内的清洗剂厂家研制生产了非ODS溶剂型系列清洗剂，可用于清洗光学玻璃；并且该系列产品具备不同的物化指标，可有效满足不同设备及工艺条件的要求。比如在少数企业的生产过程中，镜片表面有一层很难处理的漆片，要求使用具备特殊溶解性的有机溶剂；部分企业的清洗设备的溶剂清洗槽冷凝管较少

水基清洗剂的主要用途是清洗研磨粉。由于研磨粉是碱金属氧化物，溶剂对其清洗能力很弱，所以镜片加工过程中产生的研磨粉基本上是在水基清洗单元内除去的，故而对水基清洗剂提出了的要求。以前由于国内的光学玻璃水基清洗剂品种较少，很多外资企业都选用进口的清洗剂。而国内已有公司开发出光学玻璃清洗剂，并成功地应用在国内数家大型光学玻璃生产厂，清洗效果完全可以取代进口产品，在腐蚀性（防腐性能）等指标上更是优于进口产品。

半水基清洗采用的清洗流程如下:

半水基清洗剂（超声波）-市水漂洗-水基清洗剂-市水漂洗-纯水漂洗-IPA脱水-IPA慢拉干燥

此种清洗工艺同溶剂清洗相比大的区别在于，其前两个清洗单元：有机溶剂清洗只对沥青或漆片具有良好的清洗效果，但却无法清洗研磨粉等无机物；半水基清洗剂则不同，不但可以清洗沥青等有机污染物，还对研磨粉等无机物有良好的清洗效果，从而大大减轻了后续清洗单元中水基清洗剂的清洗压力。半水基清洗剂的特点是挥发速度很慢，气味小。采用半水基清洗剂清洗的设备在第一个清洗单元中无需密封冷凝和蒸馏回收装置。但由于半水基清洗剂粘度较大

国内应用此种工艺的企业不多，其中一个原因是半水基清洗剂多为进口，价格比较昂贵。

从水基清洗单元开始，半水基清洗工艺同溶剂清洗工艺基本相同。

溶剂清洗是比较传统的方法，其优点是清洗速度快，效率比较高，溶剂本身可以不断蒸馏再生，循环使用；但缺点也比较明显，由于光学玻璃的生产环境要求恒温恒湿，均为封闭车间，溶剂的气味对于工作环境多少都会有些影响，尤其是使用不封闭的半自动清洗设备时。

它是在传统溶剂清洗的基础上进行改进而得来的。它有效地避免了溶剂的一些弱点，可以做到无毒，气味轻微，废液可排入污水处理系统；设备上的配套装置更少；使用周期比溶剂要更长；在运行成本上比溶剂更低。半水基清洗剂为突出的一个优点就是对于研磨粉等无机污染物具有良好的清洗效果，地缓解了后续单元水基清洗剂的清洗压力，延长了水基清洗剂的使用寿命，减少了水基清洗剂的用量，降低了运行成本。缺点就是清洗的速度比溶剂稍慢，并且要进行漂洗。

2、镀膜前清洗

镀膜前清洗的主要污染物是求芯油（也称磨边油，求芯也称定芯、取芯，指为了得到规定的半径及芯精度而选用的工序）、手印、灰尘等。由于镀膜工序对镜片洁净度的要求极为严格，因此清洗剂的选择是很重要的。在考虑某种清洗剂的清洗能力的同时，还要考虑到他的腐蚀性等方面的问题。

3、镀膜后清洗

一般包括涂墨前清洗、接合前清洗和组装前清洗，其中接合前清洗（接合是指将两片镜片用光敏胶粘接成规定的形状，以满足无法一次加工成型的需求，或制造出较为特殊的曲率、透光率的一道工序）要求为严格。接合前要清洗的污染物主要是灰尘、手印等的混合物，清洗难度不大，但对于镜片表面洁净度有非常高的要求，其清洗方式与前面两个清洗工艺相同。

频率

超声波清洗机工作频率很低（在人的听觉范围内）就会产生噪音。当频率低于20kHz时，工作噪音不仅变得很大，而且可能超出职业与保健法或其它条例所规定的噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考虑工件表面损伤的应用中，通常选择从20kHz到30kHz范围内的较低清洗频率。该频率范围内的清洗频率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。

低频通常被用于清洗较小、较精密的零件，或清除微小颗粒。高频还被用于被工件表面不允许损伤的应用。使用高频可从几个方面改善清洗性能。随着频率的增加，空化泡的数量呈线形增加，从而产生更多更密集的冲击波使其能进入到更小的缝隙中。如果功率保持不变，空化泡变小，其释放的能量相应减少，这样有效地减小了对工件表面的损伤。高频的另一个优势在于减小了粘滞边界层（泊努里效应）

工作过程

关于“超声波清洗”：超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

空化作用

空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。

直进流

超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。