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超声波清洗机技术与进展
点击次数:183 发布时间:2019-08-29

超声清洗属于物理力清洗,其本身为绿色清洗,若在清洗液中添加适宜的清洗剂则属组合清洗,更具明显的清洗效果。超声清洗与现代科技发展及先进制造工艺密切相关,是目前功率超声中应用为广泛的领域之一。超声清洗在各种化学、物理以及机械的清洗中是较为有效的一种手段,它被广泛应用于机械、光学、电子、轻工、纺织、化工、航空航天、船舶、原子能以及医疗医药等工业部门。

  技术洗净技术2.超声波清洗技术的特点与机理超声波清洗与其它清洗相比具有洗净率高、残留物少(见表1)、清洗时间短,清洗效果好的优点(见)。凡是能被液体浸到的被清洗件,超声对它都有清洗作用,不受清洗件表面形状限制,例如深孔、狭缝、凹槽,都能得到清洗。由于超声波发生器采用D类工作放大,换能器的电声效率高,因此超声清洗具有节能的特点,是一种真正高速、高质量、易实现自动化的清洗技术。若清洗剂采用非ODS清洗剂,则具有绿色环保清洗作用。超声清洗对玻璃、金属等反射强的物体清洗效果好,而不适宜纺织品、多孔泡沫塑料、橡胶制品等声吸收强的材料。

  超声清洗效果比较超声清洗槽内液体的某一点受压情况超声波清洗机理分两种情况,一种情况是超声清洗在中、低频时,即频率在20kHz130kHz范围内,特别是在20kHz40kHz情况下,把液体放入清洗槽内,槽内作用超声波。由于超声波与声波一样,是一种疏密的振动波,介质中的压力作交替变化。如对液体中某一确定点进行观察,这点的压力如曲线A所示。以静压(一般为一个大气压)为中心,产生压力的增减,若依次增加超声波强度,压力振幅也随着增加。像曲线B所示,并产生所谓负的压力。在此区域液体中会产生一种撕拉的力,且形成真空的空泡,并又被后面的压缩力压挤而破灭。这种在声场作用下的振动,当声压达到一定值时,气泡将迅速增长,然后又突然闭合。在气泡闭合时,由于液体相互碰撞,将产生强大的冲击波,其大的压强Pmax由(1)式表示。

  其中P0为静水压,Rm为空穴的初始半径,R为空穴半径,根据(1)式估算,局部压强可达到上千个大气压。这就是平常所说的超声空化。超声空化有一个阈值,其含义为使液体产生空化的低声强或声压幅值。空化阈Pc可由式(2)表示:其中。为表面张力系数,Pv为蒸气压,R0为气泡核半径,可见空化阈值随液体不同而不同。同一种液体,在不同的压力下,其空化阈值不一样,它随着压力增加而增加,与液体粘滞系数有关。粘度大,表面张力大,空化阈值高。空化阈值还与工作频率有关,频率越高其空化阈值也越高,产生空化越难。气泡在声场下作振动,但不一定破裂,只有当声波的频率低于气泡的谐振频率时才可使气泡破灭。气泡的谐振频率由式(3)给出。

  空化阈值与频率的关系曲线如所示。空化技术洗净技术阈值还与液体含气量有关,含气量愈少,空化阈值愈高。空化阈值与超声波作用时间长短时间有关,超声波辐射时间愈长空化阈值愈低。空化阈值与清洗液温度有关,清洗液温度升高,对空化有利,但温度过高时,气泡中蒸汽压增大,因此气泡闭合期增强了缓冲作用而使空化减弱。对于水清洗液,较适宜的温度为60C左右。根据以上中低频超声清洗机理,可选择佳工作状态,从而得到佳清洗效果。

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