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超声波清洗
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超声波清洗
超声波清洗(ultrasonic cleaning)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。
什么是超声波?
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波。
声波是声音的传播形式，发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波通常是纵波，也有横波，声波所到之处的质点沿着传播方向在平衡位置附近振动，声波的传播实质上是能量在介质中的传递。
声波的频率
声波的频率是指波列中质点在单位时间内振动的次数。以赫兹(Hz)为单位测量，描述每秒周期数。例如，1000 Hz 波形每秒有 1000 个周期。频率越高，音乐音调越高。
声波的振幅
表示质点离开平衡位置的距离，反映从波形波峰到波谷的压力变化，以及波所携带的能量的多少。高振幅波形的声音较大;低振幅波形的声音较安静。
声波的波长
表示具有相同相位度的两个点之间的距离，也是波在一个时间周期内传播的距离。以英寸或厘米等长度单位测量。波长随频率的增加而减少。
我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫兹-30兆赫兹。
超声波的效应
当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应：
机械效应：超声波能量容易集中，因而形成很大的强度，能使物质作激烈的强迫机械振动这种效应，在许多超声波技术中，如超声焊接，钻孔、清洗、除尘等，都起着主要作用。
热效应：媒质对超声的吸收会引起温度上升。一方面，频率愈高，这种热效应就愈显著。另一方面，在不同媒质的分界面上，超声波能量将大量地转换成热能，往往造成分界面处的局部高温。这种效应也有很多重要应用。
空化效应：空化是液体中的一种物理现象。在液体中由于涡流或超声波的物理作用，液体的某一区域会形成局部的暂时负压区，于是在液体中产生空穴或气泡。这些充有蒸汽或空气的气泡处于非稳定状态。当它们突然闭合时，会产生激波，因而在局部微小区域有很大压强。由于气泡的非线性振动和它们破灭时产生的巨大压力，伴随着这种空化现象会产生许多物理和化学效应。在超声的空化效应中，局部的高温高压以及放电等现象，可用以促进化学反应，粉碎液体内的悬浮物体、制造乳剂、杀菌、清洗机件等。应用超声波处理液体往往与这种效应有关。
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。
超声波清洗原理
超声波是指频率高于20kHz的声波，与普通声波相比，它波长很短，频率很高。超声波具有如下特征：
1、可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播;
2、可传递很强的能量;
3、会发生反射、干涉、叠加和共振现象;
4、在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。
超声波的两个主要参数是：频率大于20kHz;声功率大于0.3W/cm2。
超声波是一种交变电压，在液体中传播时出现稀疏密集状态。超声波发生器经换能器将高频振荡电讯号转换成高频机械振荡，以纵波的形式在清洗液中辐射。在辐射波扩张的半波期间，清洗液的致密性破坏并形成无数直径为50~500μm的气泡。这种气泡中充满着溶液蒸汽。在压缩的半波期间，气泡讯速闭合，以每秒2.5~2.8万次的频率在液体中产生出数千万个大气压的微核波，这种现象称为空化效应。
清洗液产生空化的最低声强和声压幅值称为空化阈。在空化效应的连续作用下，清洗液的渗透作用加强，声学辐射压力与声学毛细效应促使清洗介质渗入工件表面的微小凹陷和微孔，脉动搅拌加剧，溶解、分散和乳化加速。这样，工件表面或隐蔽处的污垢被爆裂、剥落，从而将工件彻底清洗干净。这个过程是一种物理效应，对工件与环境无任何污染。因此，超声清洗已成为国内外最有效的清洗手段。
影响清洗因素
清洗介质：采用超声波清洗，一般有两类清洗剂即化学溶剂和水基清洗剂。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，依对物件进行充分、彻底的清洗。
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，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。
超声频率：适用于工件粗、脏、初洗，频率高则超声波方向性强，适合于精细的物件清洗。
清洗高温：一般来说，超声波在50°C~60°C时的空化效果最好，清洗剂也不是温度越高，作用越显著，有可能会高温失效，通常超声波在超过85°C时，清洗效果已变差。所以实际应用超声波清洗时，采用50°C~70°C的工作温度。
超声波是频率在人耳听觉范围上限(20kHz)以上的声波，超声波因其频率高、方向性强、穿透本领大，尤其是在液体中能产生空化现象等特点，已被广泛应用到许多领域。...[查看全部]
随着现代科技的不断进步和超声波清洗机的普遍应用，超声波清洗技术已经成为人们普遍接受的一种高洁度GX能的清洗方式。
超声波清洗机应用技术发展史：
现今，很多工厂运用超声波清洗设备，替代原来使用的较陈腐的清洗工艺，取得了成功，使清洁质量及产量和原来相比有了很大提升，并且改善了消费环境，获得了良好的社会效益和经济效益。
超声波清洗技术已经有40多年的历史，但有一个误解一直困扰着这项技术，使人们怀疑超声波清洗器的效果。传统的超声波清洗器理论认为，气泡会起到清洗的作用。但科学家经过多次试验发现，实际上，气泡只是由超声波的QL粗密波引起的单纯的气体爆发而已，并不会起到清洗作用，反而会YZ甚至消除超声波清洗器的清洗力，真正发挥清洗作用的，其实是真空的气穴。
1970年，柴野佳英从日本国立福岛工业高等专科学校电气工程专业毕业后，就职于蛇目缝纫机工业技术研究所。1975年，超声波清洗器刚刚诞生，他进入了一家工业清洗公司。当时，大量使用三氯乙烯、氟里昂等有毒有害的化学溶剂作为清洗介质，对环境的污染十分严重。
柴野佳英决定走研究环保超声波清洗器的道路。但由于缺乏资金，一切都只能因陋就简，试验设备更是无从谈起。由于超声波清洗机槽几乎都采用不锈钢做成，无法从侧面观察超声波在介质中产生的状况，所以柴野佳英买了一个透明塑料鱼缸代替，这样就很容易观察到清洗槽里产生的变化。他发现，放置在鱼缸底部的超声波发生器产生的气泡不断上升，一个大气泡变成两个小气泡，Z后炸开。
传统的超声波清洗器原理就是通过超声波在液体介质中传播产生气泡，再通过气泡爆炸产生的力量来起到清洗物体表面的效果。然而由于气泡中有空气的存在，爆炸产生的力量有限，因此清洗效果并不理想。柴野佳英发明了清洗力数字计测器，可随时计测超声波的音压和气穴冲击力，从而将清洗装置调整到Z佳状态。
我国超声清洗技术的发展史：
我国在解放前，超声研究是个
... 查看全文传统的浸泡工艺清洗时间长，效果不明显，因此很难在短时间达到清洁标准。要彻底解决清洁度问题，必须采用新技术新设备。现在制造行业很多公司就利用了超声波清洗设备来进行清洗。
超声波清洗作用原理——空化作用(cavitation)：
在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释，清洗效果和超声波在液体中产生的“空化”强度有密切的关系。
超声波振动在液体中传播，当其声波压强达到一个大气压时，超声波的功率密度约为0.35W/cm2，这时在液体中传播的超声波的声波压强峰值就可以轻易达到真空或负压：但实际上是无负压现象存在的，因而在液体中产生一个很大的力，将液体分子拉裂成空洞，此空洞为真空或非常接近真空，此空洞在信号电压值下一个半周达到Z大时。由于周围压力的增大而被压碎，此时液体分子激烈碰撞产生非常强大的冲击力，将被清洗物体表面的污物撞击下来，这些无数细小而密集的气泡破裂时产生冲击波的现象被称之为“空化”作用。
空化作用很容易在固体与液体的交界处产生，因而对于浸入超声作用下液体中的物体具有超乎寻常的清洗作用。另外，由于超声波具有很强的穿透固体的作用，可以穿透到被清洗物的另一侧表面，以及所有浸入介质中的内腔、盲孔、狭缝，将清洗物表面附着的污垢剥落，达到wan美的清洗效果。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着在被清洗物件上。
所以这种“空化”作用对浸入超声波作用下的液体中物体内外表面(如管件、箱体件)均能得到清洗，这是超声波清洗优于其它清洗手段的重要方面。
超声波清洗力的来源：
超声波清洗一般采用2种清洗剂：化学溶剂和水粉剂，对污物油脂均有溶解渗透作用，这是一种化学作用力。而超声波的空化作用却是物理性的，超声波清洗是结合了化学作用和物理作用。首先靠化学作用对污物进行渗透、溶解，然后再通过超声波“空化”作用所产生的冲击力将物体表
... 查看全文超声波清洗剂主要是指拥有超声波设备的清洗剂，有水基型清洗剂和溶剂型清洗剂。一般情况下，要根据清洗物品的性质而选择清洗剂。接下来分别简单介绍两种：
一、水基型清洗剂——兑水10-20倍使用
产品特点：
1、用于清洗各类常见油脂(润滑油、防锈油、冲压油脂)，清除油污、重油垢能力极强，清洗效率是煤油4-5倍;
2、应用范围无限制，产品无毒，不可燃，使用时无需考虑现场的工况条件;
3、使用成本低，成本仅是煤油清洗成本的10分之一;
4、使用安全，本产品无味、无毒、不可燃、不腐蚀被清洗物，不损伤皮肤，对各种表面均安全无伤害;
5、清洗后对金属表面具有短期防锈作用;
6、使用简单，加水稀释后，既可在常温下直接使用，也可加热使用(50度效果Z佳);
7、表面活性剂可生化降解，对环境无污染。
优点：泡沫少，稀释比例高，适用于清洗大型机电设备表面油污、油垢，除油效果好，没有腐蚀性。
用途：各类机电设备表面油污、油垢的清洗。
性状：透明液体
pH值：7-11
使用方法：低浓度稀释使用，适当加热后，效果更佳。
清洗温度：40°C-55°C
二、溶剂型清洗剂——不可兑水
产品特点：
1、用于精密仪表、电子产品、集成电路、线路板机械零件、航空器材、五金冲压油以及各类金属表面油污的清洗;
2、用于清洗机械设备、机床表面的顽固重油污;
3、用于清洗钻井平台上的原油油垢和油泥，原油管线、储罐;
4、用于清洗焦化厂各类煤焦油管道和间冷器、油气分离器;
5、用于电镀行业的脱脂清洗;
6、用于汽车行业脱脂清洗;
7、用于超声波清洗;
8、用于清洗各类常见油脂(润滑油、防锈油、柴油)。
优点：泡沫少，易擦洗，适合用于清洗精密零部件，脱脂除油效果好，速度快，不会对物件表面造成腐蚀性，并且具有一定的防锈功能。
用途：金属零部件油污、油脂清洗。
性状：淡黄色透明液体
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超声波清洗广泛应用于电子行业、机电行业、轻纺行业、表面处理行业、铁路段修、喷涂前工艺、电镀工艺、军事装备等行业。
一、超声波清洗在电子行业的应用
电子行业是超声波清洗应用Z早，Z为普及的行业。
电子零件的清洗：电子零件，如半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座、电子管座等。
电子元器件的基体清洗：电子元器件的基体是由半导体材料制成并封装在金属或塑料壳座中形成的，在封装前，不但对壳座必须清洗，而且也必须对基体进行清洗，如IC芯片、电阻、晶体、半导体、原膜电路等。
PCB板的清洗：我国电子行业中，绝大多数企业都在使用PCB，PCB组件焊接采用的助焊剂分为水溶型、松香型和免清洗型三类，多采用超声波清洗。
接插件、连接件、转接器等器件的生产中，电镀和组装前也必须清洗，否则吸附在这些组装零件上的灰尘、油污必将影响其导电和绝缘性能，特别是一些复杂的多芯连接器尤其如此。
电子材料加工成型后的清洗：如晶片、硅片、压电陶瓷片等电子材料是供给元器件厂家的产品，其产品出厂前必须清洗，特别是作出口业务的厂家，其产品清洗成为一大难题，超声波清洗是Z有效的途径。
二、超声波清洗在机电行业中的应用
机电行业中，从机械零件到机械部件，从电器零件到电器部件都有清洗的要求，如齿轮、曲轴乃至齿轮箱，又如电器零件上机械和电器的组合件，还有一些精密机械零件和电器零件，这些都离不开清洗。
目前，大多数企业采用的是传统的清洗方法，如浸润清洗、喷淋清洗。这些清洗方法不仅劳动强度大，而且易造成环境污染和水资源浪费。所以，不少企业着手进行技术改造，采用超声波清洗以消除传统清洗的弊端，特别是一些形状复杂的机械零件，是传统清洗无能为力的。
三、超声波清洗在轻纺行业中的应用
轻工行业，如空调、冷柜、冰箱中的压缩机;钟表零件、手表元件等;纺织行业，如精密纺织器材、喷丝嘴等;珠宝行业，如金银首饰、珠宝玉器
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