超聲波清洗技術(shù)發(fā)展

二十世紀(jì)六十年代，自超聲波技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：一定頻率范圍內(nèi)的超聲波，作用于液體介質(zhì)里，可以達(dá)到清洗的作用。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究和試驗(yàn)，不僅得到了滿(mǎn)意的效果，而且發(fā)現(xiàn)其清洗效率*，由此超聲波清洗機(jī)被逐漸運(yùn)用于各行各業(yè)中去。在應(yīng)用初期，由于電子工業(yè)的限制，超聲波清洗設(shè)備電源的體積比較龐大，穩(wěn)定性及使用壽命不太理想，價(jià)格昂貴，一般的工礦企業(yè)難以承受，但其出色的清洗效率及效果，仍然讓部分實(shí)力雄厚的國(guó)有企業(yè)一見(jiàn)傾心。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，新一代的電子元器件層出不窮，應(yīng)用新的電子線(xiàn)路以及新的電子元器件，超聲波電源的穩(wěn)定性及使用壽命進(jìn)一步的提高，體積減小，價(jià)格逐漸降低。二十世紀(jì)八十年代末，第三代超聲波電源問(wèn)世，既逆變電源，應(yīng)用IGBT元件。新的超聲波電源具有體積小，可靠性高，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，清洗效率得以進(jìn)一步提高，而價(jià)格也降到了大部分企業(yè)可以接受的程度。

　　超聲波清洗原理

　　超聲波主要具有機(jī)械效應(yīng) （如傳聲媒質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移、速度、加速度、聲壓等力學(xué)量）、熱效應(yīng)（聲波在傳播過(guò)程中其部分能量被媒質(zhì)吸收變成熱能）和空腔效應(yīng)。其中空腔效應(yīng)是聲化學(xué)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)，也zui為重要。空腔效應(yīng)由成核、微泡生長(zhǎng)、空腔塌陷三步組成。在反應(yīng)體系中，液體內(nèi)存在張力弱區(qū)，即液體內(nèi)溶有氣體或在塵埃的液固界面上存在氣體
　　— 作為氣核，在超聲波作用下，氣核膨脹長(zhǎng)大，并為周?chē)囊后w蒸氣或氣體充滿(mǎn)，由于內(nèi)外壓力懸殊使空腔塌陷、破裂，把集中的聲場(chǎng)能量在極短的時(shí)間和極小的空間內(nèi)釋放出來(lái)，使介質(zhì)局部形成幾百到幾千K的高溫和超過(guò)數(shù)百個(gè)大氣壓的高壓環(huán)境，并產(chǎn)生出很大的沖擊力，起到激烈攪拌的作用，同時(shí)生成大量微泡。它們又作為新的氣核，使該循環(huán)繼續(xù)下去，這就是空腔效應(yīng)。

　　當(dāng)然并不是液體中所有的氣核都能產(chǎn)生空腔效應(yīng)，只有當(dāng)外加的超聲波頻率與氣核的固有頻率相同時(shí)，空腔效應(yīng)才能發(fā)生。同時(shí)也受到其它如聲波的強(qiáng)度、液體介質(zhì)的溫度以及介質(zhì)的蒸汽壓等的影響。誘導(dǎo)產(chǎn)生空腔效應(yīng)的超聲波頻率以20kHz～80kHzzui為適當(dāng)。過(guò)高的頻率不易產(chǎn)生空腔效應(yīng)，即使產(chǎn)生也需要大量的能量，而且其中大部分能量被轉(zhuǎn)化為熱能，使介質(zhì)溫度明顯提高。低強(qiáng)度超聲波的應(yīng)用不會(huì)引起介質(zhì)的任何狀態(tài)變化，只有高強(qiáng)度超聲波的應(yīng)用才可能對(duì)介質(zhì)有強(qiáng)烈的影響，引發(fā)空腔效應(yīng)。對(duì)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速度均隨聲強(qiáng)的增加而增加。但是，超聲波強(qiáng)度的作用受介質(zhì)溫度的影響極大。研究表明，隨著液體溫度的提高，聲強(qiáng)的影響明顯下降，在50℃水中發(fā)生的空腔效應(yīng)zui大。

　　當(dāng)超聲波電源將50Hz的日常供電頻率改變?yōu)?8KHz后，通過(guò)輸出電纜線(xiàn)將其輸送給粘接在盛放清洗溶液的清洗槽底部的超聲波發(fā)生器（換能器），由換能器將高頻的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并發(fā)射至清洗液中，當(dāng)高頻的機(jī)械振動(dòng)傳播到液體里后，清洗液內(nèi)即產(chǎn)生上述空化現(xiàn)象，達(dá)到清洗的目的。由于超聲波的頻率很高，在液體中所產(chǎn)生的空化作用可以達(dá)到28000次/秒，幾乎可以說(shuō)是不斷地在進(jìn)行，在液體中由于空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的氣泡數(shù)量眾多且*，因此對(duì)于工件的清洗可以非常*，即使是形狀復(fù)雜的工件內(nèi)部，只要能夠接觸到溶液，就可以得到*的清洗，又因?yàn)槊總€(gè)氣泡的體積非常微小，因此雖然它們的破裂能量很高，但對(duì)于工件和液體來(lái)說(shuō)，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械破壞和明顯的溫升。