隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,超聲技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。從超聲測厚到超聲診斷、治療,超聲波焊接,它已為人們所熟悉。但超聲波清洗機(jī)的應(yīng)用,人們還不夠熟悉和了解。
超聲波清洗技術(shù)早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代早期,當(dāng)時(shí),位于美國新澤西州的美國無線電公司的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中的技術(shù)人員嘗試用自制的簡陋超聲波清洗系統(tǒng)清洗某些物體,但試驗(yàn)未獲成功。在此基礎(chǔ)上,超聲波清洗技術(shù)在20世紀(jì)50年代有了很大的發(fā)展,當(dāng)時(shí)使用的超聲波工作頻率在20～40kHz之間。該范圍內(nèi)的超聲波被應(yīng)用在數(shù)千種不同的工作場合下,其中許多是別的清洗手段不能很好發(fā)揮作用的場合。超聲波可以對工件施加非常巨大的能量,尤其適用于清除牢固地附著在基底上的污垢。然而在某些情況下,超聲波強(qiáng)大的能量也會(huì)損傷粘有污垢而性質(zhì)脆弱的基底材料。在過去的十幾年中,超聲波領(lǐng)域中出現(xiàn)了一些技術(shù)革新,提高了清除敏感基底上的污物的安全系數(shù)。在此期間,超聲波技術(shù),特別是中高頻超聲波清洗技術(shù)有了新的發(fā)展,并成為行業(yè)的亮點(diǎn)。近年來,人們發(fā)現(xiàn)用兆聲波(根據(jù)超聲波的頻率不同,把40kHz及其以下的稱為常規(guī)或低頻超聲波,把1000kHz以上的稱為高頻超聲波,又稱兆頻超聲波,簡稱兆聲波)清洗可以去除掉半導(dǎo)體材料表面上的超細(xì)污垢微粒,并且不會(huì)損傷基底材料的表面。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了很快的普及。
超聲波清洗機(jī)的主要組成部分
超聲波清洗機(jī)主要由發(fā)生器、換能器和清洗槽三部分組成。發(fā)生器即電源,產(chǎn)生電磁振蕩信號并提供能量;換能器即振板,是超聲清洗的關(guān)鍵部分,它把發(fā)生器產(chǎn)生的電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)換成換能器本身的超聲振動(dòng),并傳入清洗槽中產(chǎn)生空化作用,通常置于槽底部;清洗槽用來容納清洗液及待清洗的工件。
超聲波清洗的原理超聲波是一種頻率超出人類聽覺范圍20kHz以上的聲波。超聲波很像電磁波,能折射、聚焦和反射,然而和電磁波又不同,電磁波可以在真空中自由傳播,而超聲波的傳播要依靠彈性介質(zhì)。其傳播時(shí),使彈性介質(zhì)中的粒子振蕩,并通過介質(zhì)按超聲波的傳播方向傳遞能量,這種波可分為縱向波和橫向波。在固體內(nèi),兩者都可以傳送,而在氣體和液體內(nèi),只有縱向波可以傳送。超聲波能夠引起質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度與超聲頻率的平方成正比。因此,幾十千赫茲的超聲會(huì)產(chǎn)生極大的作用力,強(qiáng)超聲波在液體中傳播時(shí),由于非線性作用,會(huì)產(chǎn)生聲空化。在空化氣泡突然閉合時(shí)發(fā)出的沖擊波可在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力,對污層的直接反復(fù)沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會(huì)引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動(dòng)也能對固體表面進(jìn)行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動(dòng),使污物脫落。對于有油脂性污物,由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當(dāng)固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時(shí),油被乳化,固體粒子即脫落?？栈瘹馀菰谡駝?dòng)過程中會(huì)使液體本身產(chǎn)生環(huán)流,即所謂聲流。他可使振動(dòng)氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應(yīng)力,促使清洗件表面污物的破壞和脫落,超聲空化在固體和液體表面上所產(chǎn)生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層,腐蝕固體表面,增加攪拌作用,加速可溶性污物的溶解,強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。此外,超聲振動(dòng)在清洗液中引起質(zhì)點(diǎn)很大的振動(dòng)速度和加速度,亦使清洗件表面的污物受到頻繁而激烈的沖擊。由上述超聲清洗原理可知,凡是液體浸到空化產(chǎn)生的地方都有清洗作用,不受清洗件表面復(fù)雜形狀的限制,如部件表面的空穴、凹槽、狹縫和深孔、微孔都能得到清洗,而這些部件用一般刷洗方法是不能清洗干凈的。
超聲波清洗機(jī)的應(yīng)用
由于超聲波清洗本身具有其它物理清洗或化學(xué)清洗無可比擬的優(yōu)越性,因此廣泛應(yīng)用于日常生活、電子業(yè)、制藥工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械業(yè)、金屬工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等諸多領(lǐng)域。
日常生活
日常生活中,眼鏡、首飾都可以用超聲波進(jìn)行清洗,速度快,無損傷。賓館、飯店和家庭日常清洗餐具,不僅清洗效果好,還具有殺滅病毒的作用。
制藥工業(yè)
超聲波清洗技術(shù)經(jīng)過眾多制藥企業(yè)的應(yīng)用而得到廣泛使用,特別是對西林瓶、口服液瓶、氨瓶、大輸液瓶的清洗以及對丁基膠塞、天然膠塞的清洗方面,已經(jīng)得到肯定。對于瓶類的清洗,是用超聲波清洗技術(shù)代替原有的毛刷機(jī),經(jīng)過翻轉(zhuǎn)注水、超聲清洗、內(nèi)外沖洗、空氣吹干、翻轉(zhuǎn)等流程而實(shí)現(xiàn)。
電子工業(yè)
印制電路板焊接后,一般都會(huì)或多或少地有助焊劑殘留物附在基板上。這些殘留物會(huì)對基板造成不良的影響(如短路、漏電、腐蝕、接觸不良等)。給電子制造業(yè)帶來品質(zhì)上的影響。采用超聲波清洗技術(shù),可大大降低殘留物的量,進(jìn)一步提高潔凈度。
金屬行業(yè)
眾所周知,金屬棒材經(jīng)擠壓成絲后,金屬絲的外部往往有一層碳化膜和油,用酸清洗或其它清洗方法,很難讓污物去除(尤其整盤絲),超聲波洗絲機(jī)是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要而設(shè)計(jì)的一種連續(xù)走絲,高效清洗設(shè)備,粗洗部分由清洗液儲(chǔ)槽、換能器、循環(huán)泵、過濾器及配套管道系統(tǒng)組成,金屬絲經(jīng)超聲波粗洗精洗后,再經(jīng)過吹干,從而完成整個(gè)清洗過程。整套設(shè)備集成控制,簡潔、方便、效果好,廣泛用于鉭絲、鎢絲、鉬絲、鈮絲、銅絲(絕緣漆涂覆前)等金屬絲。
精密光學(xué)儀器
光學(xué)儀器的透鏡表面常因切片,研磨等加工而造成表層被磨屑、油污等污染,有的已滲入表層微觀組織內(nèi),用其它工藝清洗很難奏效,但改用高效率的超聲波清洗,就可化難為易。
以上就是關(guān)于超聲波清洗原理及其實(shí)際應(yīng)用的全部內(nèi)容，超聲波清洗具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用價(jià)值,相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,超聲波清洗在清洗領(lǐng)域必將得到快速發(fā)展。
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