影響超聲波清洗效果的因素

1、影響超聲波清洗效果的因素超聲波清洗機(jī)根據(jù)清洗對象和生產(chǎn)規(guī)模的要求，其組成和結(jié)構(gòu)差別很大，可以是復(fù)雜、龐大的設(shè)備，也可以是非常簡單的結(jié)構(gòu)。我們這里著重探討由超聲波電源、超聲波換能器和清洗槽組成超聲波清洗機(jī)的清洗效果問題。超聲波換能器結(jié)構(gòu)的選擇對超聲波清洗效果的影響在低超聲波頻段(20—100KHz)，目前工業(yè)上絕大多數(shù)是采用單螺釘夾緊的夾心式壓電超聲波換能器(復(fù)合換能器)，結(jié)構(gòu)上的差別主要在于輻射體(與不銹鋼板粘接的鋁塊)的形狀，其中一種

2、是錐體喇叭，另一種直棒形狀。喇叭狀換能器的聲輻射效率比棒狀換能器高，即同樣的輸入電功率。在清洗槽中得到較大的聲功率，而消耗在換能器上的電功率較少，因而換能器的發(fā)熱也低。當(dāng)輸入換能器的電功率相同時，由于喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大，所以輻射面的聲強(qiáng)較低，與其粘結(jié)的不銹鋼板表面空化腐蝕小。清洗槽(或浸入式換能器)的壽命延長。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好，為進(jìn)一步提高聲輻射效率、展寬頻帶，我國研制出一種半穿孔結(jié)構(gòu)的寬頻帶超聲波清洗換

3、能器”，這種換能器尤其在較高頻段40KHz以上)，其優(yōu)點更為突出因為它可以削弱橫向振動所帶來的不良影響由于頻帶較寬，也有利于掃頻清洗。在某些場合，例如清洗較深螺孔時宜采用高輻射聲強(qiáng)的換能器，此時換能器的輻射體常具有尖削聚焦形狀，以提高輻射面的聲強(qiáng)。這種換能器一般不是粘結(jié)在清洗槽上，而是直接插入液體中進(jìn)行清洗。超聲波換能器在清洗槽中的分布及粘結(jié)對超聲波清洗效果的影響目前有些超聲波清洗機(jī)產(chǎn)品，粘在清洗槽底或壁上的換能器分布過密，一個緊挨一個

4、的排列輸入換能器的電功率強(qiáng)度達(dá)到每平方厘米23瓦，這樣高的強(qiáng)度一方面會加快不銹鋼板表面(與清洗液接觸的表面)的空化腐蝕，縮短使用壽命，另一方面由于聲強(qiáng)過高。會在鋼板表面附近產(chǎn)生大量較大的氣泡，增加聲傳播損，在遠(yuǎn)離換能器的地方削弱清洗作用。一般選用功率強(qiáng)度每平方厘米低于1.5瓦為宜(按粘有換能器的鋼板面積計算)。如果清洗槽較深，除槽底粘有換能器外，在槽壁上也應(yīng)考慮粘結(jié)換能器。換能器與清洗槽的粘結(jié)質(zhì)量對超聲清洗機(jī)整機(jī)的質(zhì)量影響很大不但要粘牢

5、，而且要求膠層均勻、不缺膠和不允許有裂縫，使超聲能量最大限度地向清洗液中傳輸，以提高整機(jī)效率和清洗效果。目前有些清洗設(shè)備為避免換能器從清洗槽上掉下來。采取螺釘加粘膠的固定方式，這種連接方式雖然換能器不會掉下來，但是存在許多隱越高，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

6、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(700KHz1MHz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)

7、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

8、聲束平行的方向清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)對超聲波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的張力、蒸氣壓及枯度合適的清洗劑，因為這些特性與超聲波空化強(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的強(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波清洗此外，清洗

9、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)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]清洗劑的化學(xué)清洗作用。每一種液體都有自己的空化活躍的溫度，水較適宜的溫度是60度，此時空化最活躍。清洗液的靜壓力大時，不容易產(chǎn)生空化作用，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。清洗液的流動速度對超聲波清洗效果也有很大影響。最好是在清洗過程中液體靜止不