超声波清洗原理

1、超声波原理    声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。    我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹（Hz）。我们人类耳朵能听到的声波频率为1620，000赫兹。因此，当物体的振动超过一定的频率，即高于人耳听阈上限时，人们便听不出来了，这样的声波称为“超声波”。一般普遍认为频率在1620Hz以下的声波被称之为次声波或亚

2、声波，频率在20kHz以上的声波称之为超声波。    超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。研究超声波的产生、传播 、接收，以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器（例如气哨、汽笛和液哨等）、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。超声效应    

3、0;当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理和或化学的变化，从而产生一系列力学、热、电磁和化学的超声效应，包括以下4种效应：     机械效应：超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（即电介质物理学所说的磁致伸缩）。    空化作用：超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局

4、部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。    热效应：由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时和产生振动或摩擦时能产生显著的热效应。   

5、化学效应：超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变 。超声波的现代应用领域    超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超

6、声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。按超声振动幅射大小不同大致可分为：    1、用超声波使物体或物性变化的功率应用称功率超声。例如：在液体中发生足够大的能量，产生空化作用，能用于清洗、乳化。    2、用超声波得到若干信息，获得通信应用，称检测超声。例如：用超声波在介质中的脉冲反射对物体进行厚度测试称超声测厚以及医疗行业等全解析技术、图象显影等。超声波清洗应用    由于超声波清洗本身具有其它物理清洗或化学清洗无可比拟的优越性，因此广泛应用于服务业、电子业、医药业、实验室、机械业、硬质合金业

7、、化学工业等诸多领域，下面就个别行业作简单介绍。     1、在服务业中的应用 日常生产中，眼镜、首饰都可以用超声波进行清洗，其清洗速度快、无损伤。大型的宾馆、饭店用它清洗餐具，不仅清洗效果好，还具有杀灭病毒的作用。    2、超声波在微粉业的应用 众所周知，要取得不同大小的颗粒，是把破碎料放在球磨机内研磨后，经过不同规格筛网层层筛分而得的。筛网长时间使用后，筛孔会被堵塞（如金刚石筛），用其它方法刷洗会破坏筛网（如人工浸泡清洗液刷洗），且效果不理想，经过众多厂家的试验后，用超声波清洗，不仅不损坏筛网，而且筛网上面的

8、堵塞颗粒完全被回收再利用。    3、超声波在制药工业的应用 超声波清洗技术经过众多制药企业的应用而得到广泛使用，特别是对输液瓶、西林瓶、安瓶的清洗以及对医疗器械的清洗方面，已经得到首肯。对于瓶类的清洗，是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机，它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、等工艺流程而实现的。    4、超声对滤芯的清洗 我们知道，无论何种材质的过滤器或无论何种用途的过滤器，使用一段时间后，都会由于杂质而造成通透性降低而报废，普通滤芯价格低廉，可作为易耗品频繁更换，但对于化纤等行业，一只进口滤芯，价格近万元，弃之

9、实在可惜，我们根据客户指定要求研发制造的超声波滤芯清洗机，采用聚能型超声波清洗原理，集中清洗，采用集束式清洗方式达到其清洗效果。使客户大大节约了能源与生产成本。    5、超声波对金属的清洗 众所周知，金属材料经过加工成型后，金属工件的外部往往有一层碳化膜和油，用酸清洗或其它清洗方法，很难让污物去除，超声波清洗机是根据实际生产需要而设计的一种连续走位，高效清洗设备，粗洗部分由清洗液储槽、换能器、循环泵、过滤器及配套管道系统组成，金属工件经超声波粗洗、精洗后，再经过吹干等工艺流程，从而完成整个清洗过程。整套设备集成控制，操作简洁、方便、效果好，广泛用于轴承、汽车水箱

10、散热器、汽车减震器、汽车零部件、医疗器械、仪器仪表、镜片、印制电路板、硅片、晶片等各行各业。    6、超声波清洗技术在防锈、磷化、达克罗、焦美特涂覆前处理中的应用 一般工件产品防锈处理都通过浸涂或喷涂工艺进行，而其前处理工艺非常重要，一般的传统工艺是使用酸液对工件进行处理，对环境污染较重，工作环境较差，同时，最大的弊端是结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净，而且排放不符合环境要求。工件防锈处理后，时间不长，沿着夹缝出现锈蚀现象，破坏涂层表面，严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到涂装前处理后，不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落，而且涂

11、装件涂层牢固不会返锈。 超声波清洗在各行各业都可用到，以上的几种仅是具有代表性的行业应用，还有许多新兴的行业和领域都可以使用超声波清洗，期待着广大使用单位和生产厂家共同开发探索。利用高于20KHz的超声波电能通过换能器转换成高频机械振荡而转入到清洗液中。超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播中在负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合（熄灭），这种微小气泡的形成、生长、迅速闭合称为空化现象。在空化现象中气泡闭合时，形成超过1000个大气压的瞬时高压，连续不断产生的瞬时高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物体表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥

12、落，从而达到清洗的目的。这种空化侵蚀作用就是超声波清洗的基本原理。当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理和或化学的变化，从而产生一系列力学、热、电磁和化学的超声效应，包括以下4种效应：     机械效应：超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（即电介质物理学所说的磁致伸缩）。   &#

13、160; 空化作用：超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。     热效应：由于超声波频率高，能量大，被

14、介质吸收时和产生振动或摩擦时能产生显著的热效应。     化学效应：超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变 。超声波清洗效果及相关参数：    a.清洗介质：采

15、用超声波清洗，一般有两类清洗剂：有机清洗剂（即化学溶剂）和水基清洗剂。清洗介质是化学作用，而超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物体进行充分、彻底的清洗。    b.功率密度：超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好。单对于精密的、表面光洁度甚高的物体，采用长时间的高功率密度清洗会对物体表面产生“空化”腐蚀。    c.超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生空化越容易，作用也越强。频率高则超声波方向性强，适合于精细的物体清洗。    d.清洗环境：一

16、般来说，超声波在3040时空化效果最好。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波清洗时，采用3060的工作温度。超声波清洗原理2010-3-25  来源： 青岛新鑫超声波技术有限公司 >>进入该公司展台 超声波清洗主要是利用超声空化效应。由超声波电源发出的高频振荡信号，经换能器转变为机械振动传入到清洗介质中，以连续不断的方式产生辐射状直线传播的超声波束，在介质中前进时产生的负压小气泡在被清洗物表面形成一连串密集的“空化”爆破，强烈冲刷零件的表面，保括孔隙、夹缝等部位，达到彻底、完美的清洁效果。   浸渍清洗在清洗槽中加入清洗

17、液，将被清洗物浸渍其中的清洗方式。由于仅靠清洗剂的化学作用清洗，所以洗涤能力弱，需要长时间循环清洗液。 喷淋清洗在清洗槽内安装喷淋管，在气相中将清洗液喷洒在被清洗物上的清洗方式。压力为2-20kg/cm2。   喷气清洗在清洗槽内安装喷气管（多个喷管），用气体将清洗液喷射到被清洗物上的清洗方式。压力为2-20kg/cm2 以上。  减压清洗在清洗槽内产生负压，由于减压，洗涤剂能较好地渗透到被清洗物和缝隙之间；和超声波并用，清洗效果会大大增强。  喷流清洗从槽的侧面将清洗液在液面中喷出，靠清洗液的搅拌力（物理作用）促进洗涤。洗涤能力比浸渍清洗强。  喷雾清洗在清洗槽内安装喷淋管，在气相中将清洗液喷洒在被清洗物上的清洗方式。压力为2