我们普通人所听到的声音是频率20-20000Hz的声波信号，高于20000Hz的声波称之为超声波，声波的传递依照正弦曲线纵向传播，即一层强一层弱，依次传递，当弱的声波信号作用于液体中时，会对液体产生一定的负压，即液体体积增加，液体中分子空隙加大，形成许许多多微小的气泡，而当强的声波信号作用于液体时，则会对液体产生一定的正压，即液体体积被压缩减小，液体中形成的微小气泡被压碎。经研究证明：超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用。 1、定义 什么是超声波：波可以分为三种，即次声波、声波、超声波。次声波的频率为20Hz以下；声波的频率为20Hz~20kHz；超声波的频率则为20kHz以上。其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。2、超声波如何完成清洗工作 超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。 （1）空化作用：空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。 在超声波清洗过程中，肉眼能看见的泡并不是真空核群泡，而是空气气泡，它对空化作用产生抑制作用降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。 （2）直进流作用：超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。 （3）加速度：液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机，空化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。3、超声波清洗机的构成 超波清洗机主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。 超声波清洗机（英文注释Ultrasonic Cleaning Machine）的应用 1、概况： 一定频率范围内的声波作用于液体介质内可起到清洗工件的作用，这一清洗技术自问世以来，受到了各行各业的普遍关注。超声波清洗的运用极大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和难以触及的藏污纳垢一直使人们备感茫然，超声波清洗的开发和运用使这一工作变得轻而易举。近年来，随着电子技术的日新月异，超声波清洗也同我们日常工作密不可分，超声波清洗机经过了几代的演变，技术更加先进，效果更加显著，同样，它的价格也越来越多的被社会所接受,在各行各业中逐渐被广泛运用。 超声波是以每秒4万6千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。 2、应用范围： 在所有的清洗方式中，超声波清洗是效率最高、效果最好的一种，之所以超声波清洗能够达到如此的效果，是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道，在生产和生活当中，需要清洁的东西很多，需要清洗的种类和环节也很多，如：物件的清除污染物，疏通细小孔洞，常见的手工清洗方法对异型物件以及物件隐蔽处无疑无法达到要求，即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求，超声波清洗对物件还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物、防止过腐蚀等，因此，超声波清洗被日益广泛应用于各行各业： （1）机械行业：防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、化油器及汽车零件的清洗；过滤器、滤网的疏通清洗等。 （2）表面处理行业：电镀前的除油除锈；离子镀前清洗；磷化处理；清除积炭；清除氧化皮；清除抛光膏；金属工件表面活化处理等。 （3）仪器仪表行业：精密零件的高清洁度装配前的清洗等。 （4）电子行业：印刷线路板除松香、焊斑；高压触点等机械电子零件的清洗等。 （5）医疗行业：医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。 （6）半导体行业：半导体晶片的高清洁度清洗。 （7）钟表首、饰行业：清除油泥、灰尘、氧化层、抛光膏等。 （8）化学、生物行业：实验器皿的清洗、除垢。 （9）光学行业：光学器件的除油、除汗、清灰等。 （10）纺织印染行业：清洗纺织锭子、喷丝板等。 （11）石油化工行业：金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。 3、超声波清洗的优点： 相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化、集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净，对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也能达到高标准，这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。 归纳其优点如下： （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，可以强有力的清洗微小的污渍颗粒。 4、注意事项： (1)超声波清洗机电源及电热器电源必须有良好接地装置。 (2)超声波清洗机严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得合超声波开关。 (3)有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。 (4)禁止用重物(铁件)撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。 (5)超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。 (6)清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。 (7)每次换新液时，待超声波起动后，方可洗件。4、超声波清洗中应注意的几个问题 一、功率的选择 超声清洗效果不一定与（功率×清洗时间）成正比，有时用小功率，花费很长时间也没有清除污垢。而如果功率达到一定数值，有时很快便将污垢去除。若选择功率太大，空化强度将大大增加，清洗效果是提高了，但这时使较精密的零件也产生蚀点，得不偿失，而且清洗缸底部振动板处空化严重，水点腐蚀也增大，在采用三氯乙烯等有机溶剂时，基本上没有问题，但采用水或水溶性清洗液时，易于受到水点腐蚀，如果振动板表面已受到伤痕，强功率下水底产生空化腐蚀更严重，因此要按实际使用情况选择超声功率。 二、频率的选择 超声清洗频率从十几kHz到100kHz之间，在使用水或水清洗剂时由空穴作用引起的物理清洗力显然对低频有利，一般使用15-30kHz左右。对小间隙、狭缝、深孔的零件清洗，用高频（一般40kHz以上）较好，甚至几百kHz。对钟表零件清洗时，用400kHz。若用宽带调频清洗，效果更良好。 三、清洗笼的使用 在清洗小零件物品时，常使用网笼，由于网眼要引起超声衰减，要特别引起注意。当频率为28khz时使用10mm以上的网眼为好。 四、清洗液温度的选择 水清洗液最适宜的清洗温度为40-60℃，尤其在天冷时若清洗液温度低空化效应差，清洗效果也差。因此有部分清洗机在清洗缸外边绕上加热电热丝进行温度控制，当温度升高后空化易发生，所以清洗效果较好。当温度继续升高以后，空泡内气体压力增加，引起冲击声压下降，反应出这两因素的相乘作用。 五、关于清洗液量的多少和清洗零件的位置的确定 一般清洗液液面高于振动子表面100mm以上为佳。例300W、24kHz液面约高120mm；600W、24kHz液面约高150mm。由于单频清洗机受驻波场的影响，波节处振幅很小，波幅处振幅大造成清洗不均匀。因此最佳选择清洗物品位置应放在波幅处。 六、其它 清洗大量污垢的零件一般要采用浸、喷射等方法进行预清洗。在清除了大部分污垢之后，再用超声清洗余下的污垢，则效果好。如果清洗小物品及形状复杂的物品（零件）时，如果采用清洗网或者使清洗物旋转，边振动边用超声辐射，能得到均匀清洗。 七、超声波清洗机清洗的技术特点 清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。 清洗速度快，提高生产效率，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可清洗干净。 对工件表面无损伤，节省溶剂、热能、工作场地和人工。 超声波清洗方式超过一般以的常规清洗方法，特别是工件的表面比较复杂，象一些表面凹凸不平，有盲孔的机械零部件，一些特别小而对清洁度有较高要求的产品如：钟表和精密机械的零件，电子元器件，电路板组件等，使用超声波清洗都能达到很理想的效果。 超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来、分散、乳化、脱落。因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥离，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。超声波清洗中清洗液超声振动对污垢的冲击。超声加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。 八、超声波清洗机的主要参数： 1）频率：≥20KHz ，可以分为低频，中频，高频3段。 2）清洗介质：采用超声波清洗，一般两类清洗剂：化学溶剂、水基清洗剂等。 清洗介质的化学作用，可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，以对物件进行充分、彻底的清洗。 3）功率密度：功率密度=发射功率（W）/发射面积（cm2）通常≥0.3W/cm2，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。但对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀。 4）超声波频率：超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。 5）清洗温度：一般来说，超声波在30℃-40℃时的空化效果最好。清洗剂则温度越高，作用越显著。通常实际应用超声波时，采用50℃-70℃的工作温度。 九、常见的超声波清洗机产品： 1)KQ-700DV台式数控超声波清洗器 2)KQ-600DV台式数控超声波清洗器 3)KQ-500V台式超声波清洗器 4)KQ-500DV台式数控超声波清洗器 5)大功率落地式SK-12E 6)KQ-700DE台式数控超声波清洗器 7)KQ-700DB台式数控超声波清洗器 8)KQ-700DA台式数控超声波清洗器 9)KQ-300V台式超声波清洗器 10)KQ-600DB台式数控超声波清洗器 11)TH-100B台式数控超声波清洗机 12)TH-200台式超声波清洗机 13)TH-300BQ台式超声波清洗机 14)TH-400BQG高功率超声波清洗机 15)TH-500BQH恒温数控超声波清洗机 16)TH-600BQE数控双频超声波清洗机 17)TH-800V型超声波移液管清洗机 18)TH-800BY 医用超声波清洗机 19)THL-Ⅱ型超声波滤芯清洗机 20)THL-I 型超声波钛棒清洗机超声波清洗原理： 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2-20kg/cm2 。 刷洗在清洗室内安装刷子，工件有专门的支撑或夹具，在清洗剂浸渍或淋润的同时，主要靠刷子与工作的机械磨擦力进行清洗作为初级清洗，效果直接。 旋转筒清洗在清洗槽内安装旋转装置，同时旋转筒体和搅拌被清洗物。多与喷流、超声波清洗组合使用。 超声波清洗在清洗槽内安装超声波振子，产生超声波能量（数千个大气压的冲压波），将被清洗物全部洗净的方式。 摇动清洗在清洗槽内安装摇动机构，装入被清洗物，使之在清洗槽内运动，多与喷流、超声波清洗组合使用。
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