超声波清洗原理及其作用效果影响因素

超声波清洗作用原理主要是超声波的空化效应，空化效应原理即超声波电源发出高频信号通过超声波能量转换器（压电陶瓷片）转换成高频机械能，这些能量通过不锈钢清洗槽传递到清洗溶液和溶剂中，超声波形成疏密程度不同的辐射能量，使清洗溶液流动而产生无数微小的气泡（气泡大小约50-500μm），这些气泡在超声波负压区形成和加强，在超声波正压区瞬间闭合和分裂，这样形成相当于一千个大气压的瞬间高压，这些瞬间高压不断地产生并冲击清洗工件表面和工件其它液体渗入超声能量到达部分，从而达到对工件良好的清洗的目的。超声波清洗机在空化作用的同时还会产生一些次级效应，如：机械效应，热效应，直流进水加速度效应等，而这些效应又加速了超声清洗的作用，这样超声波清洗就大大缩短了清洗时间，提高了清洗效率，并且达到全面清洗效果。从超声波清洗机原理作用过程中我们可以看出有几个相关重要参数起着重要作用，主要有：超声波频率，超声功率，超声波能量转换器，超声波发生器，清洗槽和清洗溶液及清洗剂等。

影响超声波清洗机清洗效果的几个重要因素有：超声功率（功率密度）、超声频率、超声波驱动方式、清洗槽材质、清洗温度、清洗时间和清洗介质和溶剂等。

1，超声功率，一般指功率密度，超声波功率密度=发射功率(W)/发射面积(cm2)，实验室用超声波清洗器通常≥0.3W/cm2，生产用超声波清洗机设备通常≥0.5W/cm2.超声波清洗效果不一定与(功率×清洗时间)成正比，有时用小功率，花费很长时间也没有清除污垢。而如果功率达到一定数值，有时很快便将污垢去除。若选择功率太大，空化强度将大大增加，清洗效果是提高了，但这时使较精密的零件也产生蚀点，得不偿失，而且清洗缸底部振动板处空化严重，水点腐蚀也增大，在采用三氯乙烯等有机溶剂时，基本上没有问题，但采用水或水溶性清洗液时，易于受到水点腐蚀，如果振动板表面已受到伤痕，强功率下水底产生空化腐蚀更严重，因此要按实际使用情况选择超声功率。
2，超声频率，超声波频率∮≥20KHz，频率从28kHz到120kHz之间，可以分为低频，中频，高频3段。频率越高振动次数越多，振幅越小，频率越低振幅越大。一般实验室用超声波清洗仪器清洗频率为40KHz，一些高精密清洗频率≥40KHz或更高，高频通常被用于清洗较小、较精密的零件，或清除微小颗粒；生产用超声波清洗设备频率在40KHz≥∮≥20KHz。
3，超声波驱动方式和驱动元器件选用，它激式和自激式。超声波发生器驱动元器件常见类型有IGBT和MOS管，IGBT的特点是功率大，耐压高，价格也高。MOS管的特点是工作频率高，控制容易。
4，清洗槽的材质和板材厚度，常用材质有201,304和316不锈钢，材质厚度有1mm，1.5mm和2mm等。
5，清洗介质和溶剂，常用超声波清洗剂一般两类清洗剂:化学溶剂、水基清洗剂等。合理的选用清洗介质和溶剂可以提高超声波清洗效果。
6，清洗温度，超声波在30℃-50℃时的空化效果最好，而清洗剂的最佳温度50℃-70℃。超声波清洗器通过加热装置和制冷装置而达到最佳的清洗温度。实验室用超声波清洗仪一般采用加热板加热，工业用超声波清洗机一般采用在清洗缸外边绕上加热电热丝进行温度控制。多数恒温清洗机采用冷凝管制冷。
7，清洗时间，根据清洗工件类型不同而不同，具体根据清洗工艺和实际经验而定。