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)生的電磁振動轉(zhuǎn)換成換能器本身的超聲振動,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,質(zhì)點(diǎn)振動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。氣泡的振動也能對固體表面進(jìn)行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動,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?？栈瘹馀菰谡駝舆^程中會使液體本身產(chǎn)生環(huán)流,即所謂聲流。他可使振動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,超聲振動在清洗液中引起質(zhì)點(diǎn)很大的振動速度和加速度,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,一般都會或多或少地有助焊劑殘留物附在基板上。這些殘留物會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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