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上海生析超聲儀器有限公司

超聲波清洗機原理

時間:2019-6-13 閱讀:3481
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  (1)超聲波清洗機工作原理
 
  超聲波換能器將高頻振蕩電訊號轉換成高頻機械振蕩,以縱波的形式在清洗液中輻射。在輻射波擴張的半波期間,清洗液的致密性破壞并形成無數(shù)直徑為50-500μm的氣泡。這種氣泡中充滿著溶液蒸汽。在壓縮的半波期間,氣泡訊速閉合,會產(chǎn)生上百Mpa的局部液壓撞擊。這種現(xiàn)象稱為“空化”效應。在“空化”效應的連續(xù)作用下,工件表面或隱蔽處的污垢被爆裂、剝落。同時,在超聲的作用下,清洗液的滲透作用加強;脈動攪拌加劇;溶解、分散和乳化加速;從而將工件清洗干凈。
 
  (2)換能器和發(fā)生器
 
  超聲清洗系統(tǒng)重要的部分是換能器。現(xiàn)存兩種換能器,一種是磁力換能器,由鎳或鎳合金制成;一種壓電換能器,由鋯鈦酸鉛或其他陶瓷制成。 將壓電材料放入電壓變化的電場中時,它會發(fā)生變形,這就是所謂的“壓電效應”。相對來說,磁力換能器是用會在變化的磁場中發(fā)生變形的材料制成的。
 
  無論使用何種換能器,通?;镜囊蛩貫槠洚a(chǎn)生的空化效應的強度。超聲波和其它聲波一樣,是一系列的壓力點,即一種壓縮和膨脹交替的波(如下圖示)。如果聲能足夠強,液體在波的膨脹階段被推開,由此產(chǎn)生氣泡;而在波的壓縮階段,這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內(nèi)爆,產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力,特別適用於清洗。這個過程被稱做空化作用。
 
  從理論上分析,爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10,000 psi的壓力和20,000 °F (11,000 °C) 的高溫,并在其爆裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小,但每秒鐘內(nèi)有幾百萬的空化泡同時爆裂,累計起來的效果將是非常強烈的,產(chǎn)生的強大的沖擊力將工件表面的污物剝落,這就是所有超聲清洗的特點。
 
  如果超聲能量足夠大,空化現(xiàn)象會在清洗液各處產(chǎn)生,所以超聲波能夠有效清洗微小的裂縫和孔。
 
  然而,只有在某區(qū)域的液體壓力低於該氣泡內(nèi)氣體壓力時才會在該區(qū)域產(chǎn)生空化現(xiàn)象,故由換能器產(chǎn)生的超聲波振幅足夠大時才能滿足這一條件。產(chǎn)生空化所需的小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點,故超聲波能量須超過該臨界點才能達到清洗效果。也就是說,只有能量超過臨界點才能產(chǎn)生空化泡,以便進行超聲清洗。

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