超聲波清洗機(jī)的主要機(jī)理是超聲波空化作用，超聲波空化的強(qiáng)弱與聲學(xué)參數(shù)、清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)及環(huán)境條件有關(guān)，要如何讓清洗效果更明顯。
1. 超聲波聲強(qiáng)或聲壓的選擇
在清洗液中只有交變聲壓幅值超過液體的靜壓力時才會出現(xiàn)負(fù)壓，在超聲清洗槽中的聲強(qiáng)要高于空化閾值才能產(chǎn)生超聲空化。對于一般液體，空化閾值約為每平方厘米1／3瓦(聲壓的千方正比于聲強(qiáng))．聲強(qiáng)增加時，空化泡的最大半徑與起始半徑的比值增大，空化強(qiáng)度增大， 即聲強(qiáng)愈高，空化愈強(qiáng)烈，有利于清洗作用。但不是聲功率越大越好，聲強(qiáng)過高．會產(chǎn)生大量無用的氣泡，增加散射衰減，形成聲屏障，同時聲強(qiáng)增大也會增加非線性衰減，這樣都會削弱遠(yuǎn)離聲源地方的清洗效果。對于一些難清洗干凈的污物，例如金屬表面的氧化物，化纖噴絲板孔中污物的清洗，則需要采用較高的聲強(qiáng)．此時被清洗面應(yīng)貼近聲源，這時大多不采用槽式清洗器．而用棒狀聚焦式換能器直接插入清洗液靠近清洗件的表面進(jìn)行清洗。
2. 頻率的選擇
超聲空化閾值和超聲波的頻率有密切關(guān)系。頻率越高，空化閾越高，換句話說，頻率越高，在液體中要產(chǎn)生空化所需要的聲強(qiáng)或聲功率也越大；頻率低，空化容易產(chǎn)生，同時在低頻情況下，液體受到的壓縮和稀疏作用有更長的時間間隔．使氣泡在崩潰前能生長到較大的尺寸，增高空化強(qiáng)度，有利于清洗作用。目前超聲波清洗機(jī)的工作頻率根據(jù)清洗對象，大致分為三個頻段；低頻超聲清洗(20一50KHz)， 高頻超聲清洗(50—200KHz)和兆赫超聲清洗(700KHz一1MHz以上)。低頻超聲清洗適用于大部件表面或者污物和清洗件表面結(jié)合強(qiáng)度高的場合。頻率的低端，空化強(qiáng)度高，易腐蝕清洗件表面，不適宜清洗表面光潔度高的部件，而且空化噪聲大。40KHz左右的頻率，在相同聲強(qiáng)下，產(chǎn)生的空化泡數(shù)量比頻率為20KHz時多，穿透力較強(qiáng)，宜清洗表面形狀復(fù)雜或有盲孔的工件，空化噪聲較小。但空化強(qiáng)度較低，適合清洗污物與被清洗件表面結(jié)合力較弱的場合，高頻超聲清洗適用于計算機(jī)、微電子元件的精細(xì)清洗，如磁盤、驅(qū)動器，讀寫頭，液晶玻璃及平面顯示器，微組件和拋光金屬件等的清洗。這些清洗對象要求在清洗過程中不能受到空化腐蝕．要能洗掉微米級的污物。兆赫超聲清洗適用于集成電路芯片、硅片及簿膜等的清洗。能去除微米、亞微米級的污物而對清洗件沒有任何損傷，因為此時不產(chǎn)生空化作用，其清洗機(jī)理主要是聲壓梯度、粒子速度和聲流的作用，特點是清洗方向性強(qiáng)，被清洗件一般置于與聲束平行的方向。
3. 清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)對清洗效果的影響
清洗劑的選擇要從兩個方面來考慮：一方面要從污物的性質(zhì)來選擇化學(xué)作用效果好的清洗劑；另一方面要選擇表面張力、蒸氣壓及粘度合適的清洗劑，因為這些特性與超聲空化強(qiáng)弱有關(guān)。液體的表面張力大則不容易產(chǎn)生空化，但是當(dāng)聲強(qiáng)超過空化閾值時，空化泡崩潰釋放的能量也大，有利于清洗；高蒸氣壓的液體會降低空化強(qiáng)度，而液體的粘滯度大也不容易產(chǎn)生空化，因此蒸氣壓高和粘度大的潔洗劑都不利于超聲清洗。此外，清洗液的溫度和靜壓力都對清洗效果有影響，清洗液溫度升高時空化核增加，對空化的產(chǎn)生有利，但是溫度過高，氣泡中的蒸氣壓增大，空化強(qiáng)度會降低，所以溫度的選擇要同時考慮對空化強(qiáng)度的影響，也?？紤]清洗液的化學(xué)清洗作用每一種液體都有一空化活躍的溫度，水較適宜的溫度是60-80℃，此時空化最活躍。
清洗液的靜壓力大時，不容易產(chǎn)生空化，所以在密閉加壓容器中進(jìn)行超聲清洗或處理時效果較差。
4. 影響超聲清洗效果的其它因素
清洗液的流動速度對超聲清洗效果也有很大影響，最好是在清洗過程中液體靜止不流動，這時泡的生長和閉合運動能夠充分完成。如果清洗液的流速過快，則有些空化核會被流動的液體帶走有些空化核則在沒有達(dá)到生長閉合運動整過程時就離開聲場，因而使總的空化 強(qiáng)度降低。在實際清洗過程中有時為避免污物重新粘附在清洗件上．清洗液需要不斷流動更新，此時應(yīng)注意清洗液的流動速度不能過快，以免降低清洗效果。
被清洗件的聲學(xué)特性和在清洗槽中的排列對清洗效果也有較大的影響，吸聲大的清洗對象，如橡膠，布料等清洗效果差，而對聲反射強(qiáng)的清洗件，如金屬件，玻璃制品的清洗效果好。清洗件面積小的一面應(yīng)朝聲源排放，排列要有一定的間距；清洗件不能直接放在清洗槽底部；尤其是較重的清洗件，以免影槽底板的振動，也避免清洗件擦傷底板而加速空化腐蝕。清洗件最好是懸掛在槽中，或用金屬羅筐盛好懸掛．但須注意要用金屬絲做成．并盡可能用細(xì)絲做咸空格較大的筐，以減少聲的吸收和屏蔽。
清洗液中氣體的含量對超聲波清洗效果也有影響。在清洗液中如果有殘存氣體(非空化核)會增加聲傳播損失，此外在空化泡運動過程中擴(kuò)散到泡中的氣體，在空化泡崩潰時會降低沖擊波強(qiáng)度而削弱清洗作用。因此有些超聲清洗設(shè)備具有除氣功能，在開機(jī)時先進(jìn)行低于 空化閾值的功率水平作振動，以脈沖或間歇方式振動進(jìn)行除氣．然后功率加到正常清洗的功率水平進(jìn)行超聲清洗。
有些超聲清洗設(shè)備設(shè)計附有真空抽氣裝置{也稱真空脫氣或負(fù)壓清洗)，其目的就是減少清洗液中的殘存氣體．
5. 駐波的影響
清洗槽是有限空間，超聲波由聲源向液面?zhèn)鞑r。在液體和氣體的交界面會反射回來而形成駐波,駐波的特征是在液體空間的某些地方聲壓最小，而在另外一些地方聲壓最大．這樣會造成清洗不均勻的現(xiàn)象。要減少駐波的影響，有時清洗槽特意做成不規(guī)則的形狀以避免駐波的形成.現(xiàn)在超聲波電源方面采取掃頻的工方式，使聲壓最小處不固定在一個地方而是不斷地移動．以達(dá)到較均勻的清洗。
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