超聲波清洗技術的實質內容

1超聲波清洗設備的基本組成

超聲波清洗設備無論功率大小，基本上由超聲波清洗缸、超聲波換能器、超聲波發生器三部分組成。其中大型多槽式超聲波清洗設備還包括機械傳動裝置、清洗液回流過濾裝置、溫度控制裝置、噴流裝置和烘干設備，如果是氣相式超聲波設備還包括一臺冷水機。若用碳氫化合物溶劑清洗，則還需真空及干燥設備。

2超聲波清洗技術的機理

當聲波的頻率超過人耳聽覺范圍的頻率極限（20kHz）時稱為超聲波，它是一種交變電壓，在液體中傳播時出現稀疏密集狀態。在密集狀態時，液體受到正壓力，而在稀疏狀態時，液體受到拉力即負壓力，在介質即清洗液中形成縱向傳播的一種機械波。
　　在輻射波擴張的半波期間，清洗液的致密性破壞并形成無數直徑細微的氣泡，這種氣泡中充滿著溶液蒸汽。在壓縮的半波期間，氣泡迅速閉合，以每秒2.5萬2.8萬次的頻率在液體中產生出數千萬個大氣壓的微波，這種現象稱為/空化效應。
　　超聲波清洗主要靠這種空化效應，氣泡的爆破產生的高壓高溫沖擊波減小了污垢與被清洗件之間的粘著力，引起污垢的破壞和脫離；同時氣泡的振動能對被清洗物表面進行擦洗，氣泡還能鉆入裂縫中振動，使污層脫落。當某些固體表面被油粘附時，油被超聲波乳化，迅速脫離清洗件的表面。超聲波空化在清洗件表面會產生很高的速度梯度和聲流，能進一步削弱或除去邊界層污染，同時超聲波振動還會引起介質質點的強烈振動，清洗件表面受到強烈的沖擊，使污物迅速脫離表面。

3超聲波清洗的優點

①    速度快

能快速、徹底地清除工件表面上的各種污垢，不必將物件拆開和刷洗，省時省力，降低人工成本，提高了生產效率。

②    清洗效果好

工業中的清洗方式一般為手工清洗、有機溶劑清洗、蒸汽氣相清洗、高壓水射清洗和超聲波清洗。超聲波清洗被國際公認為當前效率最高、效果最好的清洗方式。無論工件多么復雜，將其放入清洗液內，只要是能接觸到液體的部位，超聲波的清洗作用都能達到。尤其是對于形狀和結構復雜、手工及其它清洗方式不能完全有效地進行清洗的工件，具有顯著的清洗效果。
③清洗成本低

超聲波清洗設備使用壽命約為10年，除設備購置成本高于手工清洗和有機堿性溶劑刷洗外，低于氣相清洗和高壓水射清洗；消耗成本耗電低，一次清洗可對一定數量的工件同時清洗，清洗時間短，使用超聲波清洗液可按一定比例，所以每件清洗費用很低，不僅清洗效果好，而且還節省勞動力成本。
④有利于環境保護

超聲波清洗通常采用水基清洗液代替有機溶劑和強酸、強堿的人工清洗，改善了勞動環境、避免了對人體的傷害、減少了對空氣、水源的污染，有利于環境的保護，屬于綠色清洗。
⑤對工件表面無損傷

超聲波清洗通常使用水基清洗劑，不會引起氫脆剝蝕等現象，對工件表面沒有損傷。

4.超聲波清洗技術參數的選擇

①超聲波功率的選擇超聲波清洗效果不一定與所加功率和工作時間成正比，有時用小功率花費很長時間也沒有清除污垢，而如果功率達到一定數值，則有可能很快將污垢去除。若超聲波功率太大，這時液體中空化強度大大增加，較精密的零件將產生蝕點，造成不必要的損失，同時清洗缸底部振動板空化也十分嚴重，使缸的壽命縮短。另外，超聲波功率選得太大，使液體中聲強過高，會產生大量氣泡，在聲波表面形成一道屏障，聲波不易輻射到整個缸體中，造成遠離聲源的地方清洗作用減弱。所以選擇合適的聲強是必須的。鑒于目前混響場聲強測量的技術尚不夠成熟，目前還是用單位面積上的功率來進行設計，一般一臺標準超聲波清洗機輸出功率密度大多選在0.30.6W/cm2之間。至于連續波聚焦超聲波清洗一般選在每平方厘米幾十瓦左右，脈沖聚焦超聲清洗可選得更高。
②工作頻率的選擇目前常用的超聲波清洗機工作頻率在20-40kHz之間。工作頻率低，在使用水或水清洗劑時由空穴作用引起的物理清洗力顯然有利，但空化引起的噪聲大，噪聲分貝數大大超過有關標準，所以20kHz及以下的頻率目前很少使用，除非降噪措施跟上。對于小間隙、狹縫、深孔的零件的清洗，選用高一些頻率較好。國外有的用幾百千赫茲清洗精密鐘表零件。對于清洗像硅片表面零點幾微米的微小顆粒污物，頻率可選在兆赫茲級范圍。
③清洗籃的選擇在清洗小零件物品時，常需要使用清洗籃，但是密集的超聲波清洗籃線條會引起超聲波衰減，所以清洗籃的間隙尺寸在保證不會使小零件掉出的情況下，原則上要稍大些。
④清洗液溫度的選擇水基清洗液適宜的清洗溫度約在40-60℃，尤其在冷天。若清洗液溫度過低，則空化效應差，清洗效果也不好。因此大部分清洗設備在缸內設置加熱保溫控制。如果溫度太高，空泡內氣體壓力增加，引起沖擊聲壓下降，對清洗反而不利。