原標(biāo)題：超聲波清洗機(jī)原理

超聲波清洗機(jī)是一種利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用，對(duì)液體和污物直接、間接作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的的設(shè)備，以下從其核心原理、清洗過(guò)程、關(guān)鍵部件及影響因素展開(kāi)介紹：

核心原理

• 空化作用：超聲波在液體中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變聲壓，在交變聲壓的擠壓下，液體中會(huì)形成許多微小的氣泡，這些氣泡會(huì)隨著聲壓的變化而不斷膨脹、收縮。當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡會(huì)迅速膨脹并突然閉合，在閉合的瞬間會(huì)產(chǎn)生局部高溫、高壓和沖擊波，這種微爆炸現(xiàn)象稱(chēng)為空化作用。空化作用產(chǎn)生的沖擊波能夠破壞污物與清洗件表面的吸附，使污物從清洗件表面脫落。例如，在清洗一個(gè)沾滿(mǎn)油污的金屬零件時(shí)，空化作用產(chǎn)生的沖擊波可以將油污從零件表面的微小縫隙中沖擊出來(lái)。

• 加速度作用：液體粒子在超聲波的作用下會(huì)加速運(yùn)動(dòng)。高頻超聲波產(chǎn)生的加速度非常大，對(duì)于較重的灰塵等污漬，這種加速度作用能使它們?cè)谝后w中受到巨大的力，從而脫離清洗件表面。可以把液體粒子想象成一群被快速推動(dòng)的小球，它們?cè)诟咚龠\(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)撞擊并帶走清洗件表面的污漬。

• 直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度為0.5W/cm2時(shí)，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng)，流速約為10cm/s。直進(jìn)流能使液體產(chǎn)生攪拌作用，增強(qiáng)清洗效果，還能使清洗液不斷更新，將脫落的污物帶走。就好像在水池中用棍子快速攪拌，水會(huì)形成流動(dòng)，把水底的雜質(zhì)帶動(dòng)起來(lái)。

清洗過(guò)程

1. 注液

向清洗槽中注入適量的清洗液，清洗液的選擇要根據(jù)清洗對(duì)象的材質(zhì)和污漬類(lèi)型來(lái)確定。例如，清洗一般的金屬零件可以選擇水基清洗劑；清洗光學(xué)鏡片等精密器件則需要使用專(zhuān)用的光學(xué)清洗液。

2. 放置物品

將需要清洗的物品放入清洗槽中，注意物品之間要留有一定的間隙，以保證清洗液能夠充分接觸到物品的各個(gè)表面。同時(shí)，物品不能放置過(guò)高，以免超出清洗液的有效作用范圍。

3. 啟動(dòng)設(shè)備

開(kāi)啟超聲波清洗機(jī)，設(shè)定合適的清洗時(shí)間、溫度和超聲波功率等參數(shù)。超聲波發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生高頻電信號(hào)，并將其傳輸給換能器。

4. 超聲波作用

換能器將高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)（超聲波振動(dòng)），這種振動(dòng)通過(guò)清洗槽的槽壁傳遞到清洗液中。在清洗液中，上述的空化作用、加速度作用和直進(jìn)流作用同時(shí)發(fā)生，對(duì)物品表面的污漬進(jìn)行清洗。

5. 排水與取出物品

清洗時(shí)間結(jié)束后，關(guān)閉超聲波清洗機(jī)，排出清洗槽中的清洗液。然后用清水沖洗物品，去除殘留的清洗液，最后將清洗干凈的物品取出。

關(guān)鍵部件及作用

1. 超聲波發(fā)生器

• 超聲波發(fā)生器是超聲波清洗機(jī)的能量源，它能夠?qū)⑹须姡ㄍǔ?0Hz或60Hz的交流電）轉(zhuǎn)換為高頻電信號(hào)（頻率一般在20kHz - 100kHz之間）。通過(guò)控制電路，可以精確地調(diào)節(jié)電信號(hào)的頻率、功率等參數(shù)，以滿(mǎn)足不同清洗工藝的要求。例如，對(duì)于清洗較為頑固的污漬，可能需要提高超聲波的功率。

2. 換能器

• 換能器是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的核心部件。常見(jiàn)的換能器有壓電換能器和磁致伸縮換能器兩種類(lèi)型。壓電換能器利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，當(dāng)在壓電陶瓷上施加交變電壓時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)；磁致伸縮換能器則是利用某些磁性材料在磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生尺寸變化（磁致伸縮效應(yīng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。換能器將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，并將振動(dòng)能量傳遞到清洗液中。

3. 清洗槽

• 清洗槽是盛放清洗液和待清洗物品的容器，它通常由不銹鋼等耐腐蝕材料制成。清洗槽的形狀和尺寸要根據(jù)清洗物品的大小和數(shù)量來(lái)設(shè)計(jì)，以保證清洗液能夠充分覆蓋物品。同時(shí)，清洗槽還需要具有一定的強(qiáng)度和密封性，以承受清洗液的壓力和防止清洗液泄漏。

影響因素

1. 超聲波參數(shù)

• 頻率：不同的清洗對(duì)象和污漬類(lèi)型需要選擇合適的超聲波頻率。一般來(lái)說(shuō)，低頻超聲波（20kHz - 40kHz）產(chǎn)生的空化氣泡較大，沖擊力較強(qiáng)，適合清洗較厚的污漬和大型物品；高頻超聲波（40kHz以上）產(chǎn)生的空化氣泡較小，分布更均勻，適合清洗精密器件和表面要求較高的物品。例如，清洗機(jī)械零件上的油污可以選擇低頻超聲波，而清洗電子元件上的微小灰塵則適合使用高頻超聲波。

• 功率：功率的大小直接影響清洗效果和清洗速度。功率過(guò)小，無(wú)法產(chǎn)生足夠的空化作用，清洗效果不佳；功率過(guò)大，則可能會(huì)對(duì)清洗物品造成損傷，同時(shí)也會(huì)增加能耗。

2. 清洗液特性

• 清洗液的成分：不同的清洗液成分對(duì)污漬的溶解能力和清洗效果不同。例如，堿性清洗液對(duì)油脂類(lèi)污漬有較好的清洗效果，酸性清洗液則適合清洗金屬表面的銹跡和氧化物。

• 清洗液的溫度：溫度會(huì)影響清洗液的粘度、表面張力和化學(xué)反應(yīng)速率等物理化學(xué)性質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)提高清洗液的溫度可以增強(qiáng)清洗效果，但溫度過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致清洗液揮發(fā)過(guò)快或?qū)η逑次锲吩斐蓳p害。

3. 清洗物品特性

• 物品的材質(zhì)：不同材質(zhì)的物品對(duì)超聲波的耐受能力不同。一些柔軟的材料（如橡膠、塑料等）可能會(huì)在超聲波的作用下發(fā)生變形或損壞，因此在清洗這類(lèi)物品時(shí)需要選擇合適的超聲波參數(shù)和清洗液。

• 物品的形狀和結(jié)構(gòu)：物品的形狀和結(jié)構(gòu)會(huì)影響清洗液在物品表面的流動(dòng)和分布，從而影響清洗效果。對(duì)于形狀復(fù)雜、有微小縫隙的物品，需要調(diào)整超聲波的頻率和功率，以保證清洗液能夠充分進(jìn)入縫隙中進(jìn)行清洗。