工业产品构思超声波技术应用

工业产品构思超声波技术应用

日常生活中，像眼镜、珠宝首饰等一些小物件成为了生活的必需品，它们精密而昂贵，却又会因为岁月的流逝而暗淡无光。随着生活品质的提高，人们对其清洁要求也越来愈高，目前传统用水加洗洁剂的清洗方式不但过程繁琐，还对被洗物有一定损伤，且清洗不到位，因此人们希望运用新的清洗技术来满足人们的生活要求。1987年，在总结前人理论的基础上，日本的柴野佳英经过研究、整理，发表了超声波清洗器的基本理论，俗称“柴野理论”。由于超声波清洗具有速度快、质量高、容易实现自动化，尤其对表面形状复杂的工件的清洗更具优势等特点，促进了超声波清洗技术的蓬勃发展。

1超声清洗技术在工业产品中的应用现状

精密的工件用传统的清洗方式很容易损坏，而且当清洁程度要求高时，传统清洗方式所带来的不足就显而易见了，比如细小缝隙里的赃物、油垢等很难清洗，清洗过程中的搓揉等动作很容易损伤产品表面等。目前，超声波清洗技术在各行各业都有广泛的应用，像珠宝、五金等行业，能清洗的产品也很多，像光学镜头、剃须刀头、徽章、奶嘴等。

2超声清洗技术的原理及特点

超声波清洗技术属于物理方法，利用超高声波在传递过程中的空化作用，当声压达到一定值，气泡迅速膨胀，然后爆裂，瞬间产生冲击波，使气泡周围产生1012~1013pa的压力，这种超声空化所产生的压力不仅会破坏不溶性污物，还使他们分化于溶液中，使污物被分化、乳化或剥离，以达到清洗的目的。图1超声波清洗技术的原理流程其超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，破坏污物，增加搅拌，扩散作用，加速可溶性物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。因此基于超声波的清洗技术会大大降低环境污染。与传统清洗技术相比较，超声波清洗的优点如下：1）清洗速度快，清洗效果好，清洁度高，工件清洁度一致，对工件表面无损伤。2）不须人手接触清洗液，安全可靠。对深孔、细缝和工件隐蔽处亦能清洗干净。3）节省溶剂、热能、工作场地和人工等。4）清洗精度高，可以清洗微小的污渍颗粒。

3影响超声波清洗效果的因素

虽然超声波清洗技术有众多优点，但其清洗效果与频率、清洗位置等因素有关，概括起来主要包括以下因素：图2影响超声波清洗效果的影响因素1）频率：一般频率越低，空化效果越明显，但相对在液体中产生空化的声强或声功率也越大，噪声越大，适用于表面较平整的物体；一般频率越高，空化效果越差，但其噪音低，适用于多微孔盲孔的物体。2）温度和静压力：一般30℃~50℃的介质温度，水清洗效果最好。清洗液适宜时，当温度升高，对空化产生越有利。温度过高时，空化强度会降低，所以温度的选择要同时考虑对空化强度的影响。每一种清洗液都有一空化活跃的温度。清洗液的静压力大时，不容易产生空化，所以在密闭加压容器中进行超声清洗时效果较差。3）其它因素：声强或声压、清洗液的物理化学性质和流动速度、清洗液粘稠度、被清洗物体的声学特性及在清洗槽中的深度及清洗位置等。为达到最佳的清洗目的，在产品开发阶段，对这些因素要加以综合考虑。

4超声波清洗技术在产品设计中的应用个案

正如前面所述，基于超声波清洗技术的产品开发，先要综合考虑影响清洗效果的因素，然后结合产品的成本、市场、生产等条件，合理配置开产设计要素。下面仅就一个设计案例———Jeken洁康公司生产的清洗机进行解读，从实践的角度来揭示超声波清洗技术在实际中的应用。原有产品中的不足：原有产品在使用过程中，存在很多存在的问题，防水性能不佳，容易使液体渗入机构中去，在设备工作时容易发热，缺乏清洗完之后的后期处理设备，按键操作过多时，会接触不灵，设计上缺乏个性化的设计，不能在清洗的同时增加乐趣，清洗结构单一，没有结构区分，而且在拥有清洗的功能的同时，没有其他的功能，缺乏产品的设计语言，对清洗结构的把握不够精准，耗电比较大，在工作时机体振动剧烈，噪音很大，影响生活。解决案例：采用全新的封水技术，在振动槽上加入密封软胶，提高了密闭性同时使共振更稳定，也减少了噪音，在壳体方面采用一次成型工艺，使壳体更牢固，密封性更佳，增加了壳体的厚度使机体在使用过程中减少振动对环境的影响，还可采用组合式模块化设计以方便清洗。先进的超声波清洗工艺，一般还要采用多槽式全自动、联合清洗程序。增加数码显示及自动断电功能，设计线条简约，色彩上运用浅色，给人轻松、洁净、环保的视觉感受，在外型上简约的线条，更稳重、大气饱满，在结构上更切合超声波原理，使清洗效果更佳。此外，可以采用双频、多频和扫频工作方式以避免清洗“盲区”。

5针对超声清洗技术应用案例得出的结论和展望

通过这次调研，笔者结合对超声波技术及超声波清洗设备的了解，对超声波清洗技术应用经行探索研究，由于条件有限，在研究过程中还有不足和没涉及到的地方，在此将在调研过程中涉及到的问题及解决方法总结一下，为后续进一步研究做准备。针对超声过大的问题，我们探索在使用过程中应注意降噪及封水的问题，关键在于部件的密闭性，在产品与振动片之间应尽量减少振动所产生的噪音，以减少使用中对生活的影响；了解客户需求；针对特定的用户群体经行设计，设计出符合不同群体的外观形态，为各种用户群体量身打造；在设计过程中多加入情趣化设计，使其更适合家庭轻松的环境。对超声波技术在工业产品中的应用的未来展望，笔者探索发现可以在超声波清洗机上增加数码显示及自动断电功能，防止过热引发的机体破坏，同时加入散热装置，保证长时间有效工作；在清洗完毕后