标题教你认识超声波及其工作清洗的原理

超声波是高于人可听度范围声波，声波的频率确定它的音调高低，超过18千赫兹的频率通常被认为是超声波。用于超声清洗的频率范围从20，000 周/秒或者千赫兹（KHz） 到超过 100 ， 000 KHz 。工业上通常使用的频率是在 20 KHz 和 50 KHz 之间。 超过 50 KHz 的频率更通常在小的桌面式超声波清洗机等小功率应用场合出现。

超声波清洗的原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质 - 清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为 " 空化 " 效应的过程中，气泡闭合可形成超过 1000 个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小 " 爆炸 " 不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅 速剥落，从而达到物件表面净化的目的 。

我如何知道我的超声波清洗系统正常工作 ？

评价一个超声波清洗系统是否正常工作目前来说还没有一个普遍的量化标准普遍采用的是相对比较的方法常用的有“铝箔测试法”和“石墨载玻片测试法”还有一些采用水听计测试的方法。以上的几种方法都是作为相对测试的方法。实际测试过程中由于受温度测试水位清洗液等因素影响测试的结果只有参考价值。作为我们的产品在设备控制面板上设置了一个直观的双色发光条电平表直观的显示设定及输出电流的关系可以作为评估超声波系统工作状态的参考。在正在开发的新型产品还设置了交互显示屏直接数字化显示，当前电流，电压，频率运转时间等参数。需要精确了解超声波系统的工作状态作为一个可以选择的办法是检测超声波电源的输出功率并精确求出换能器的机电转换参数这样就可以得到精确的量化参数了。

工件使用什么频率比较好？

不同的清洗要求需要不同的超声波频率。 较低的超声波频率表示有更大的空化泡和更强烈的空化内破裂。 在较高的频率空化泡更小更多并且虽然空化内破裂不那么强烈。超声波频率越低在液体中产生的空化越容易产生的力度大作用也越强，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。超声波工作频率低则工作噪音较大随着工作频率的提高噪音明显减少。工业常用频率为16，18，20，25，28，40千赫。频率的选择需要根据实用经验及工艺试验确定，选择错误会造成很多麻烦。例如硅晶圆采用 28 千赫频率清洗往往会被打碎，而铁氧体永磁材料采用 40 千赫清洗往往没什么效果。

如何实现最佳的清洗效果？

采用合适的清洗液，适当的超声波清洗频率，还有适当的工艺。一般来说，清洗工件不要距离超声波的辐射面太远，按照我们的经验值， 20 -200mm 的距离效果是最好的， 600mm以内效果是可以接受的。

为什么我的工件昨天能够洗干净而今天又洗不干净了 ？

简单的答案就是一些因素改变了，首先要排除超声波部分的问题，对于我们的设备，要求确定超声波的输出功率基本正常，工件清洗不干净在大多数时候客户首先怀疑的是超声波系统，但是结果大多不是；超声波系统只是清洗作业的一环，其他影响的因素包括清洗时间，清洗液温度，清洗液干净程度，工件污染程度等。问题出的最多的是清洗液被污染了。

我能够在我的超声波清洗设备里面使用溶剂清洗吗？

目前大多数的超声波清洗机都是为水剂清洗设计的，使用溶剂清洗需要专用的“气相”清洗机。 普通的清洗机使用溶剂清洗，因为超声波有一定的能量转换成热能，很容易就会造成溶剂大量挥发，散布到空气中，造成溶剂的浪费，并且危害操作人员的健康。 “气相”清洗机在普通清洗机的基础上加装了冷凝盘管，形成一个冷气阻挡层，保证溶剂基本无挥发。

 对于一些电子行业里面常用的“ IPA ”（异丙醇），挥发油之类清洗的清洗剂，为了减慢清洗液升温速度，降低挥发损耗，也可以采取在清洗液中安装内部通过冷却水的冷凝盘管控制清洗液温度。

我如何知道我需要多大的超声波功率 ？

我们一般推荐客户采用以下公式来估算超声波清洗功率，清洗的辐射面积，以平方厘米作为单位，一般有

P= （ 0.3-0.8 ）瓦 / 平方厘米

我们也有一些标准的槽式超声波清洗机，标准尺寸供大家选择。

超声波对人的听觉有损害吗？是否对人的身体有其他的影响？

超声波清洗利用的是超过人体听觉频率的声波对清洗液进行作用，达到一系列的物理化学的效果，由于它的工作频率是超过人耳可听阈的，一般人感觉不到它的影响；一般我们听到的是水箱等外部件共振产生的声音，这些声音频率是超声工作频率的一半甚至更低；这部分噪音是人可以听见的。

一般情况下，设计较好的超声波系统对人听觉或者人体的影响可以不予考虑，对于一些功率较大的或者频率较低的设备，一般可以通过封闭工作环境，佩戴防噪音耳机等方式解决。

什么是“除气”为什么说它很重要？

除气是除去清洗液中溶解或者游离的微小气体的过程，如果清洗液中存在的这些气体过多，会影响超声波空化效应的发挥。

除气可以采用升高清洗液的温度，添加化学药剂，采用小功率超声对清洗液进行处理等方式进行处理。对于一些特殊清洗剂，也可以采用真空脱气装置。

工件清洗后，我为什么需要漂洗 ？

工件清洗完毕以后表面可能还会残留一些清洗液以及污染物的残留，为了去除这些残留物，一般工业上采用去离子水或者清洁的水对工件进行漂洗，漂洗的原则是尽量增加工件表面与清洁漂洗液的接触机会，一般采用特殊的溢流技术，采用喷淋，空气鼓泡，工件微动等技术都是可取的。

超声波清洗有如下一些优点:

在所有的清洗方式中，超声波清洗是效率最高、效果最好的一种，之所以超声波清洗能够达到如此的效果，是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道，在生产和生活当中，需要清洁的东西很多，需要清洗的种类和环节也很多，如：物件的清除污染物，疏通细小孔洞，常见的手工清洗方法对异型物件以及物件隐蔽处无疑无法达到要求，即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求，超声波清洗对物件还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物、防止过腐蚀等，因此，超声波清洗被日益广泛应用于各行各业：

一是机械行业：防锈油脂的去除；量具的清洗；机械零部件的除油除锈；发动机、化油器及汽车零件的清洗；过滤器、滤网的疏通清洗等。

二是表面处理行业：电镀前的除油除锈；离子镀前清洗；磷化处理；清除积炭；清除氧化皮；清除抛光膏；金属工件表面活化处理等。

三是仪器仪表行业：精密零件的高清洁度装配前的清洗等。

四是电子行业：印刷线路板除松香、焊斑；高压触点等机械电子零件的清洗等。

五是医疗行业：医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。

六是半导体行业：半导体晶片的高清洁度清洗。

七是钟表首、饰行业：清除油泥、灰尘、氧化层、抛光膏等。

八是化学、生物行业：实验器皿的清洗、除垢。

九是光学行业：光学器件的除油、除汗、清灰等。

十是纺织印染行业：清洗纺织锭子、喷丝板等。

十一是石油化工行业：金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。

三是超声波清洗的优点：

相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化、集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净，

对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也能达到高标准，这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。

归纳其优点如下：

一是清洗速度快，清洗效果好，清洁度高，工件清洁度一致，对工件表面无损伤。

二是不须人手接触清洗液，安全可靠对深孔、细缝和工件隐蔽处亦清洗干净。

三是节省溶剂、热能、工作场地和人工等。

四是清洗精度高，可以强有力的清洗微小的污渍颗粒。

四、使用注意事项：

一是超声波清洗机电源及电热器电源必须有良好接地装置。

二是超声波清洗机严禁无清洗液开机，即清洗缸没有加一定数量的清洗液，不得合超声波开关。

三是有加热设备的清洗设备严禁无液时打开加热开关。

四是禁止用重物（铁件）撞击清洗缸缸底，以免能量转换器晶片受损。

五是超声波发生器电源应单独使用一路220V/50Hz电源并配装2000W以上稳压器。

六是清洗缸缸底要定期冲洗，不得有过多的杂物或污垢。