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    超声波的清洗

    来宝网2007年4月20日 13:27 点击:1340

     超声波的清洗作用是一个十分复杂的过程,在这里只做一简单介绍。超声波作用包括超声波本身具有的能量作用,空穴破坏时放出的能量作用以及超声波对媒液的搅拌流动作用等。
       

    1超声波的能量作用:超声波具有很高的能量,它在传媒液体中传播时,把能量传递给传媒质点,传媒质点再将能量传递到清洗对象物表面并造成污垢解离分散。声波是一种纵波,即传媒质点的振动方向与波的传播方向一致。在纵波传播过程中,传媒质点运动造成质点分布不匀,出?#36136;?#23494;不同的区域,在质点分布稀疏区域声波形成负声压,在分布致密区域声波形成正声压,并形成负声压、正声压的交替连续变化,这种变化不仅使传媒质点获得一定动能而?#19968;?#24471;一定加速度。高频超声波的能量作用是异常巨大的。在具有能量的传媒质点与污垢粒子相互作用时,把能量传递给污垢并造成它们的解离分散。

    2空穴破坏时释放的能量作用:超声波与通常声波一样在媒液中传播是直线运动方式。运动速度与媒液有关,在不同媒液中传播速度不同,超声波的频?#26102;?#36890;常的声波频率高,所以波长短,能量高。
    在媒液中直线前进的超声波,到达与其它物质的界面时,要发生透射和反射运动,发生透射与反射的程度是由构成界面物质的声阻抗?#31034;?#23450;的,声阻抗率是传声媒质某一给定表面的声压与质点速度之比。各种传声媒质都有固定的声阻抗率。当超声波行进到声阻抗率相差很大的两种媒质的界面时,主要发生反射,而在声阻抗率相近的两种媒质的界面?#29616;?#35201;发生透射。如当超声波行进到水-空气界面时,由于空气密度远小于水,因此声阻抗?#23460;?#30456;差?#26174;叮?#25152;以此时声波主要发生反射;同样超声波行进到水-钢铁界面时,由于两种媒?#25163;?#38388;声阻抗率相差很大,所以主要也发生反射。而当超声波行进到水-塑料界面时,由于两种媒?#25163;?#38388;声阻抗率相近,所以超声波主要发生透射。
    反射回来的超声波与前进中的超声波合成后,当每一点的位相差保持稳定不变时,发生共振,而在某些固定位置上相互叠加而加强,媒液在这些位置上容易产生空穴。

    由于超声波以正?#36141;?#36127;压重复交替变化的方式向前传播,负压时在媒液中造成微小的真空洞穴,这时溶解在媒液中的气体会很快进入空穴并形成气泡?#27426;?#22312;正压阶段,空穴气泡被绝热压缩,最后被压破,在气泡破裂的?#24067;?#23545;空穴周围会形成巨大的冲击,使空穴附近的液体或固体都会受到上千个大气压的高压。放出巨大的能量。这种现象在低频率?#27573;?#30340;超声波领域激?#19994;?#20135;生。当空穴突然爆破时,能把物体表面的污垢薄膜击破而达到去污的目的。

    当使用的超声波频率在28~100khz?#27573;?#20869;时,超声波的几种作用?#21363;?#22312;。而空穴消失过程产生的巨大压力作用十分突出。当使用的超声波频率在特高频率?#27573;?#26102;,超声波的作用主要是其本身巨大的能量作用,并不产生空穴,但这种巨大的能量对细微污垢的去除清洗作用很大。

    另外超声波不仅有帮助媒液加快溶解污垢的作用,而且也起到搅拌作用,使媒液发生运动,新鲜媒液?#27426;?#20316;用于污垢加速溶解。所以超声波?#30475;?#30340;冲击力如果作用发挥?#23454;?#30340;话,可促使顽固?#38454;?#30340;污垢解离,而且清洗力不均匀的情况得以避免。但由于超声波使用过程中存在对清洗对象造成损伤的可能性,所以当清洗对象很脆弱的情况不宜采用 超声波清洗 。

    洗?#29992;?#28082;的选择
    超声波清洗 都是以一定的液体作为媒质的条件下进行的,选择媒液是以能充分发挥超声波的作用达到去污目的为原则的。由于水是产生空穴效果最好的液体,通常用清水作媒液,用量不很大,也不需要采用喷射或搅拌的方法来使水剧烈流动。但由于清水?#26434;?#24615;污垢的分散解离能力较差,因此实际上常采用表面活性剂或酸碱水溶液作 超声波清洗 的媒液。

    由于各种亲水性或?#23376;托杂?#26426;溶剂产生空穴效果的能力比水差,所以如果用这些有机溶剂作媒液,实际上要靠它们对污垢的溶解分散能力作补充才能有效地去除污垢。而且有机溶剂往往存在易然、易爆和有毒的问题,因此通常总是用水作媒液。

    用 超声波清洗 应注意的问题
    在一定条件下用 超声波清洗 才能过?#23186;?#22909;效果,因此需要注意以下问题。

    1克服空穴产生的不均匀性:前已述及空穴是沿着最大声压带不均匀地产生的。当清洗对象在洗液中处于静置状态时,就会由于空穴产生的不均匀造成清洗的不均匀现象。通常为克服这种现象的发生,常采用以下方法:
    ①移动清洗对象:当清洗对象在洗槽中移动时,空穴能较均匀地作用于对象的表面,最常用的方法是让清洗对象发生旋转,当物体位于空穴最大声压带垂直相交的平面上清洗效果比较专一。
    ②改变洗液深度:当洗槽液面上下变动时,空穴最大声压带的位置也发生相应变化可以克服不均匀性。
    ③形成矩形波形:把几种不同波长的超声波合成在一起,所产生的超声驻波,最大声压带?#27573;?#25193;大,可以克服不均性。
    ④防?#26500;?#25391;波的生成:如果使液面与清洗对象表面不相互垂直,可防止在清洗对象表面发生受?#26085;?#21160;并形成共振波。这样,一方面可减少清洗不匀,同时?#37096;?#36991;免清洗对象损伤。

    2克服由于超声波被反射而造成的效果不均匀性:当超声波反射发生在清洗对象内侧的表面,金属管道的内表面,金属物品深陷处的凹面以及碰到金属网做的清洗物容器时,都会妨碍超声波的透过而造成超声波作用的不均匀,这是 超声波清洗 中常出现的问题。

    3空穴作用造成的清洗对象的损伤:空穴作用有可能使清洗对象损伤,性能变得脆弱。

    另外,在用超声波处理锐利的刀具的?#24230;小?#30005;子机械上用的极薄的金属片时,由于空穴作用造成破损的事情是经常发生的,而且是频率越低的超声波空穴作用强度越大。因此在使用 超声波清洗 时,对清洗对象的形状、材料的性质都要考虑到。只有选择?#23454;?#30340;超声波频率,采用?#23454;?#30340;使用方法才能取得好的清洗效果。

    (来源: 来宝网 )


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