隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,超聲技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。從超聲測厚到超聲診斷、治療、超聲焊接,它已經(jīng)為人們所了解。然而,人們對(duì)超聲波清洗機(jī)的應(yīng)用了解不夠。
超聲波清洗技術(shù)早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代初。當(dāng)時(shí),位于新澤西州的美國無線電公司實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員試圖用自制的簡單超聲波清洗系統(tǒng)清洗一些物體,但實(shí)驗(yàn)失敗。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)使用的超聲波輸出功率為20~40kHz之間。該范圍內(nèi)的超聲波應(yīng)用于數(shù)千種不同的工作場合,其中許多是其他清潔方法無法發(fā)揮良好作用的場合。超聲波能對(duì)工件施加極大的能量,特別適用于去除牢固附著在底材上的污漬。然而,在某些前提下,超聲波強(qiáng)大的能量也會(huì)損壞具有污垢和脆弱特性的底部材料。在過去的十年里,超聲領(lǐng)域出現(xiàn)了一些技術(shù)創(chuàng)新,提高了去除敏感基材中污垢的安全性能。在此期間,超聲波技術(shù),特別是中高頻超聲波清洗技術(shù)取得了新的發(fā)展,成為行業(yè)的亮點(diǎn)。近年來,人們發(fā)現(xiàn)使用兆聲波(根據(jù)超聲波的頻率不同,40kHz以下簡稱常規(guī)或低頻超聲波,1萬kHz以上稱為高頻超聲波,又稱兆頻超聲波,簡稱兆聲波)清洗可去除半導(dǎo)體器件表面的細(xì)污漬顆粒,不損壞基材表面。目前,該技術(shù)已普及。
超聲波清洗機(jī)的關(guān)鍵組成部分
超聲波清洗機(jī)主要由三部分組成:發(fā)電機(jī)、換能器和清洗槽。發(fā)電機(jī)是電源,產(chǎn)生電磁振蕩信號(hào)并提供能量;換能器是振動(dòng)板,是超聲波清洗的關(guān)鍵組成部分。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)化為換能器本身的超聲波振動(dòng),并傳輸?shù)角逑床壑挟a(chǎn)生空化效果,一般放置在槽底;清洗槽用于容納清洗液和待清洗的工件。
超聲波清洗原理
超聲波是一種超出人們聽覺范圍20的頻率kHz上述聲波。超聲波與電磁波非常相似,可以映射、聚焦和反射。然而,與電磁波不同,電磁波可以在真空中隨意傳播,而超聲波的傳播需要彈性介質(zhì)的幫助。在傳播過程中,彈性介質(zhì)中的顆粒被沖擊,能量被物質(zhì)按照超聲波的傳播方向傳遞,可分為垂直波和水平波。兩者都可以在固都可以傳輸,但在氣體和液體中,只有垂直波才能傳輸。超聲波會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度與超聲頻率的平方正相關(guān)。所以,幾十千HZ超聲波會(huì)產(chǎn)生很大的作用力,強(qiáng)超聲波在液體中傳播時(shí),由于非線性作用,會(huì)產(chǎn)生聲空化。當(dāng)空化氣泡突然關(guān)閉時(shí),沖擊波會(huì)在周圍產(chǎn)生成千上萬的大氣壓力,直接反復(fù)沖擊污水層。一方面,它會(huì)破壞污垢和清潔部件表面的吸另一方面也會(huì)造成污水層的破壞,去除清潔部件表面,將其分散到清潔劑中。氣泡的振動(dòng)也可以清潔固體表面。氣泡還能“鉆進(jìn)”在縫隙中振動(dòng),使污垢脫落。對(duì)于油污,由于超聲波空化效果,兩種液體在頁面上迅速分散并乳化。當(dāng)固體顆粒被油污包裹并附著在清潔部件表面時(shí),油乳化,固體顆粒脫落。在振動(dòng)過程中,空化氣泡會(huì)使液體本身產(chǎn)生環(huán)流,即所謂的聲流。它能使振動(dòng)氣泡表面具有高速梯度和粘應(yīng)力,促進(jìn)清潔部件表面污垢的破壞和脫落。固液表面超聲空化產(chǎn)生的高速微射流能去除或削弱邊界污垢層,侵蝕固體表面,提高混合效果,加速可溶性污垢的融化,增強(qiáng)化學(xué)清洗劑的清洗效果。此外,超聲波振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致清洗液中質(zhì)量點(diǎn)的振動(dòng)速度和加速度,并使清洗部件表面的污垢受到頻繁和劇烈的沖擊。從以上超聲波清洗原理可以看出,任何液體浸入空化產(chǎn)生的地方都有清洗效果,不受清洗部件表面復(fù)雜形狀的限制,如部件表面的孔、槽、間隙、深孔、微孔等,這些部件不能用一般的清洗方法清洗。
超聲波清洗機(jī)的應(yīng)用
由于超聲波清洗本身具有其他物理清洗或化學(xué)清洗無法比擬的優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于日常生活、電子、制藥、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械、金屬、化工等行業(yè)。
日常生活
在日常生活中,眼鏡和配件可以用超聲波清洗,速度快,無損傷。酒店、餐廳和家庭每天清潔廚房用具,不僅清潔效果好,而且具有消除病毒的作用。
制藥工業(yè)
超聲波清洗技術(shù)已廣泛應(yīng)用于許多制藥企業(yè),特別是西林瓶、口服液瓶、氨瓶、大輸液瓶、丁基橡膠塞、天然橡膠塞的清洗水平。對(duì)于瓶清洗,用超聲波清洗技術(shù)取代原刷,通過旋轉(zhuǎn)注水、超聲波清洗、內(nèi)外清洗、氣體干燥、旋轉(zhuǎn)等過程完成。
電子工業(yè)
印刷電路板焊接后,一般或多或少有助于焊膏殘留物附著在基板上。這些殘留物會(huì)對(duì)基板(如短路、通電、腐蝕、接觸不良等)產(chǎn)生不良影響。對(duì)電子制造業(yè)的質(zhì)量有影響。超聲波清洗技術(shù)的選擇可以大大減少殘留物的數(shù)量,進(jìn)一步提高清潔度。
金屬行業(yè)
眾所周知,金屬棒擠壓成絲后,線外通常有碳化膜和油,用酸清洗或其他清洗方法,難以去除污垢(特別是整體線),超聲波絲機(jī)是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)必要設(shè)計(jì)的連續(xù)絲,高效清洗設(shè)備,粗洗部分由清洗液儲(chǔ)罐、換能器、循環(huán)泵、過濾器及配套管道系統(tǒng)組成,超聲波粗洗后,干燥,完成整個(gè)清洗過程。全套設(shè)備集成控制,簡單、方便、效果好,廣泛應(yīng)用于鉭絲、鎢絲、鉬絲、鈮絲、銅線(絕緣涂裝前)等鐵絲。
精密光學(xué)設(shè)備
由于切片、研磨等加工,光學(xué)設(shè)備的鏡片表面經(jīng)常被磨屑、油漬等污染。有些已經(jīng)滲透到表面的微觀組織中,很難用其他工藝清洗,但可以通過改變高效的超聲波清洗來解決。
以上是超聲波清洗原理和實(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。我相信,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,超聲波清洗將在清洗行業(yè)迅速發(fā)展。
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