標題教你認識超聲波及其工作清洗的原理

超聲波是高于人可聽度范圍聲波，聲波的頻率確定它的音調高低，超過18千赫茲的頻率通常被認為是超聲波。用于超聲清洗的頻率范圍從20，000 周/秒或者千赫茲（KHz） 到超過 100 ， 000 KHz 。工業上通常使用的頻率是在 20 KHz 和 50 KHz 之間。 超過 50 KHz 的頻率更通常在小的桌面式超聲波清洗機等小功率應用場合出現。

超聲波清洗的原理是由超聲波發生器發出的高頻振蕩信號，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質 - 清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長，而在正壓區迅速閉合。在這種被稱之為 " 空化 " 效應的過程中，氣泡閉合可形成超過 1000 個氣壓的瞬間高壓，連續不斷地產生瞬間高壓就象一連串小 " 爆炸 " 不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅 速剝落，從而達到物件表面凈化的目的 。

我如何知道我的超聲波清洗系統正常工作 ？

評價一個超聲波清洗系統是否正常工作目前來說還沒有一個普遍的量化標準普遍采用的是相對比較的方法常用的有“鋁箔測試法”和“石墨載玻片測試法”還有一些采用水聽計測試的方法。以上的幾種方法都是作為相對測試的方法。實際測試過程中由于受溫度測試水位清洗液等因素影響測試的結果只有參考價值。作為我們的產品在設備控制面板上設置了一個直觀的雙色發光條電平表直觀的顯示設定及輸出電流的關系可以作為評估超聲波系統工作狀態的參考。在正在開發的新型產品還設置了交互顯示屏直接數字化顯示，當前電流，電壓，頻率運轉時間等參數。需要精確了解超聲波系統的工作狀態作為一個可以選擇的辦法是檢測超聲波電源的輸出功率并精確求出換能器的機電轉換參數這樣就可以得到精確的量化參數了。

工件使用什么頻率比較好？

不同的清洗要求需要不同的超聲波頻率。 較低的超聲波頻率表示有更大的空化泡和更強烈的空化內破裂。 在較高的頻率空化泡更小更多并且雖然空化內破裂不那么強烈。超聲波頻率越低在液體中產生的空化越容易產生的力度大作用也越強，適用于工件粗、臟初洗。頻率高則超聲波方向性強適合于精細的物件清洗。超聲波工作頻率低則工作噪音較大隨著工作頻率的提高噪音明顯減少。工業常用頻率為16，18，20，25，28，40千赫。頻率的選擇需要根據實用經驗及工藝試驗確定，選擇錯誤會造成很多麻煩。例如硅晶圓采用 28 千赫頻率清洗往往會被打碎，而鐵氧體永磁材料采用 40 千赫清洗往往沒什么效果。

如何實現最佳的清洗效果？

采用合適的清洗液，適當的超聲波清洗頻率，還有適當的工藝。一般來說，清洗工件不要距離超聲波的輻射面太遠，按照我們的經驗值， 20 -200mm 的距離效果是最好的， 600mm以內效果是可以接受的。

為什么我的工件昨天能夠洗干凈而今天又洗不干凈了 ？

簡單的答案就是一些因素改變了，首先要排除超聲波部分的問題，對于我們的設備，要求確定超聲波的輸出功率基本正常，工件清洗不干凈在大多數時候客戶首先懷疑的是超聲波系統，但是結果大多不是；超聲波系統只是清洗作業的一環，其他影響的因素包括清洗時間，清洗液溫度，清洗液干凈程度，工件污染程度等。問題出的最多的是清洗液被污染了。

我能夠在我的超聲波清洗設備里面使用溶劑清洗嗎？

目前大多數的超聲波清洗機都是為水劑清洗設計的，使用溶劑清洗需要專用的“氣相”清洗機。 普通的清洗機使用溶劑清洗，因為超聲波有一定的能量轉換成熱能，很容易就會造成溶劑大量揮發，散布到空氣中，造成溶劑的浪費，并且危害操作人員的健康。 “氣相”清洗機在普通清洗機的基礎上加裝了冷凝盤管，形成一個冷氣阻擋層，保證溶劑基本無揮發。

 對于一些電子行業里面常用的“ IPA ”（異丙醇），揮發油之類清洗的清洗劑，為了減慢清洗液升溫速度，降低揮發損耗，也可以采取在清洗液中安裝內部通過冷卻水的冷凝盤管控制清洗液溫度。

我如何知道我需要多大的超聲波功率 ？

我們一般推薦客戶采用以下公式來估算超聲波清洗功率，清洗的輻射面積，以平方厘米作為單位，一般有

P= （ 0.3-0.8 ）瓦 / 平方厘米

我們也有一些標準的槽式超聲波清洗機，標準尺寸供大家選擇。

超聲波對人的聽覺有損害嗎？是否對人的身體有其他的影響？

超聲波清洗利用的是超過人體聽覺頻率的聲波對清洗液進行作用，達到一系列的物理化學的效果，由于它的工作頻率是超過人耳可聽閾的，一般人感覺不到它的影響；一般我們聽到的是水箱等外部件共振產生的聲音，這些聲音頻率是超聲工作頻率的一半甚至更低；這部分噪音是人可以聽見的。

一般情況下，設計較好的超聲波系統對人聽覺或者人體的影響可以不予考慮，對于一些功率較大的或者頻率較低的設備，一般可以通過封閉工作環境，佩戴防噪音耳機等方式解決。

什么是“除氣”為什么說它很重要？

除氣是除去清洗液中溶解或者游離的微小氣體的過程，如果清洗液中存在的這些氣體過多，會影響超聲波空化效應的發揮。

除氣可以采用升高清洗液的溫度，添加化學藥劑，采用小功率超聲對清洗液進行處理等方式進行處理。對于一些特殊清洗劑，也可以采用真空脫氣裝置。

工件清洗后，我為什么需要漂洗 ？

工件清洗完畢以后表面可能還會殘留一些清洗液以及污染物的殘留，為了去除這些殘留物，一般工業上采用去離子水或者清潔的水對工件進行漂洗，漂洗的原則是盡量增加工件表面與清潔漂洗液的接觸機會，一般采用特殊的溢流技術，采用噴淋，空氣鼓泡，工件微動等技術都是可取的。

超聲波清洗有如下一些優點:

在所有的清洗方式中，超聲波清洗是效率最高、效果最好的一種，之所以超聲波清洗能夠達到如此的效果，是與它獨特的工作原理和清洗方法密切相關的。我們知道，在生產和生活當中，需要清潔的東西很多，需要清洗的種類和環節也很多，如：物件的清除污染物，疏通細小孔洞，常見的手工清洗方法對異型物件以及物件隱蔽處無疑無法達到要求，即使是蒸汽清洗和高壓水射流清洗也無法滿足對清潔度較高的需求，超聲波清洗對物件還能達到殺滅細菌、溶解有機污染物、防止過腐蝕等，因此，超聲波清洗被日益廣泛應用于各行各業：

一是機械行業：防銹油脂的去除；量具的清洗；機械零部件的除油除銹；發動機、化油器及汽車零件的清洗；過濾器、濾網的疏通清洗等。

二是表面處理行業：電鍍前的除油除銹；離子鍍前清洗；磷化處理；清除積炭；清除氧化皮；清除拋光膏；金屬工件表面活化處理等。

三是儀器儀表行業：精密零件的高清潔度裝配前的清洗等。

四是電子行業：印刷線路板除松香、焊斑；高壓觸點等機械電子零件的清洗等。

五是醫療行業：醫療器械的清洗、消毒、殺菌、實驗器皿的清洗等。

六是半導體行業：半導體晶片的高清潔度清洗。

七是鐘表首、飾行業：清除油泥、灰塵、氧化層、拋光膏等。

八是化學、生物行業：實驗器皿的清洗、除垢。

九是光學行業：光學器件的除油、除汗、清灰等。

十是紡織印染行業：清洗紡織錠子、噴絲板等。

十一是石油化工行業：金屬濾網的清洗疏通、化工容器、交換器的清洗等。

三是超聲波清洗的優點：

相比其它多種的清洗方式，超聲波清洗機顯示出了巨大的優越性。尤其在專業化、集團化的生產企業中，已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法。超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益于其聲波在介質中傳播時產生的穿透性和空化沖擊波。所以很容易將帶有復雜外形、內腔和細空的零部件清洗干凈，

對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達到高標準，這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合，更突出地顯示了用其它處理方法難以達到或不可取代的結果。

歸納其優點如下：

一是清洗速度快，清洗效果好，清潔度高，工件清潔度一致，對工件表面無損傷。

二是不須人手接觸清洗液，安全可靠對深孔、細縫和工件隱蔽處亦清洗干凈。

三是節省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

四是清洗精度高，可以強有力的清洗微小的污漬顆粒。

四、使用注意事項：

一是超聲波清洗機電源及電熱器電源必須有良好接地裝置。

二是超聲波清洗機嚴禁無清洗液開機，即清洗缸沒有加一定數量的清洗液，不得合超聲波開關。

三是有加熱設備的清洗設備嚴禁無液時打開加熱開關。

四是禁止用重物（鐵件）撞擊清洗缸缸底，以免能量轉換器晶片受損。

五是超聲波發生器電源應單獨使用一路220V/50Hz電源并配裝2000W以上穩壓器。

六是清洗缸缸底要定期沖洗，不得有過多的雜物或污垢。