超聲波的清洗

超聲波的清洗作用是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，在這里只做一簡(jiǎn)單介紹。超聲波作用包括超聲波本身具有的能量作用，空穴破壞時(shí)放出的能量作用以及超聲波對(duì)媒液的攪拌流動(dòng)作用等。

1超聲波的能量作用：超聲波具有很高的能量，它在傳媒液體中傳播時(shí)，把能量傳遞給傳媒質(zhì)點(diǎn)，傳媒質(zhì)點(diǎn)再將能量傳遞到清洗對(duì)象物表面并造成污垢解離分散。聲波是一種縱波，即傳媒質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致。在縱波傳播過(guò)程中，傳媒質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)造成質(zhì)點(diǎn)分布不勻，出現(xiàn)疏密不同的區(qū)域，在質(zhì)點(diǎn)分布稀疏區(qū)域聲波形成負(fù)聲壓，在分布致密區(qū)域聲波形成正聲壓，并形成負(fù)聲壓、正聲壓的交替連續(xù)變化，這種變化不僅使傳媒質(zhì)點(diǎn)獲得一定動(dòng)能而且獲得一定加速度。高頻超聲波的能量作用是異常巨大的。在具有能量的傳媒質(zhì)點(diǎn)與污垢粒子相互作用時(shí)，把能量傳遞給污垢并造成它們的解離分散。

2空穴破壞時(shí)釋放的能量作用：超聲波與通常聲波一樣在媒液中傳播是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方式。運(yùn)動(dòng)速度與媒液有關(guān)，在不同媒液中傳播速度不同，超聲波的頻率比通常的聲波頻率高，所以波長(zhǎng)短，能量高。
在媒液中直線(xiàn)前進(jìn)的超聲波，到達(dá)與其它物質(zhì)的界面時(shí)，要發(fā)生透射和反射運(yùn)動(dòng)，發(fā)生透射與反射的程度是由構(gòu)成界面物質(zhì)的聲阻抗率決定的，聲阻抗率是傳聲媒質(zhì)某一給定表面的聲壓與質(zhì)點(diǎn)速度之比。各種傳聲媒質(zhì)都有固定的聲阻抗率。當(dāng)超聲波行進(jìn)到聲阻抗率相差很大的兩種媒質(zhì)的界面時(shí)，主要發(fā)生反射，而在聲阻抗率相近的兩種媒質(zhì)的界面上主要發(fā)生透射。如當(dāng)超聲波行進(jìn)到水－空氣界面時(shí)，由于空氣密度遠(yuǎn)小于水，因此聲阻抗率也相差較遠(yuǎn)，所以此時(shí)聲波主要發(fā)生反射；同樣超聲波行進(jìn)到水－鋼鐵界面時(shí)，由于兩種媒質(zhì)之間聲阻抗率相差很大，所以主要也發(fā)生反射。而當(dāng)超聲波行進(jìn)到水－塑料界面時(shí)，由于兩種媒質(zhì)之間聲阻抗率相近，所以超聲波主要發(fā)生透射。
反射回來(lái)的超聲波與前進(jìn)中的超聲波合成后，當(dāng)每一點(diǎn)的位相差保持穩(wěn)定不變時(shí)，發(fā)生共振，而在某些固定位置上相互疊加而加強(qiáng)，媒液在這些位置上容易產(chǎn)生空穴。

由于超聲波以正壓和負(fù)壓重復(fù)交替變化的方式向前傳播，負(fù)壓時(shí)在媒液中造成微小的真空洞穴，這時(shí)溶解在媒液中的氣體會(huì)很快進(jìn)入空穴并形成氣泡；而在正壓階段，空穴氣泡被絕熱壓縮，zui后被壓破，在氣泡破裂的瞬間對(duì)空穴周?chē)鷷?huì)形成巨大的沖擊，使空穴附近的液體或固體都會(huì)受到上千個(gè)大氣壓的高壓。放出巨大的能量。這種現(xiàn)象在低頻率范圍的超聲波領(lǐng)域激烈地產(chǎn)生。當(dāng)空穴突然爆破時(shí)，能把物體表面的污垢薄膜擊破而達(dá)到去污的目的。

當(dāng)使用的超聲波頻率在28～100khz范圍內(nèi)時(shí)，超聲波的幾種作用都存在。而空穴消失過(guò)程產(chǎn)生的巨大壓力作用十分突出。當(dāng)使用的超聲波頻率在特高頻率范圍時(shí)，超聲波的作用主要是其本身巨大的能量作用，并不產(chǎn)生空穴，但這種巨大的能量對(duì)細(xì)微污垢的去除清洗作用很大。

另外超聲波不僅有幫助媒液加快溶解污垢的作用，而且也起到攪拌作用，使媒液發(fā)生運(yùn)動(dòng)，新鮮媒液不斷作用于污垢加速溶解。所以超聲波強(qiáng)大的沖擊力如果作用發(fā)揮適當(dāng)?shù)脑?huà)，可促使頑固附著的污垢解離，而且清洗力不均勻的情況得以避免。但由于超聲波使用過(guò)程中存在對(duì)清洗對(duì)象造成損傷的可能性，所以當(dāng)清洗對(duì)象很脆弱的情況不宜采用超聲波清洗。

洗滌媒液的選擇
超聲波清洗都是以一定的液體作為媒質(zhì)的條件下進(jìn)行的，選擇媒液是以能充分發(fā)揮超聲波的作用達(dá)到去污目的為原則的。由于水是產(chǎn)生空穴效果的液體，通常用清水作媒液，用量不很大，也不需要采用噴射或攪拌的方法來(lái)使水劇烈流動(dòng)。但由于清水對(duì)油性污垢的分散解離能力較差，因此實(shí)際上常采用表面活性劑或酸堿水溶液作超聲波清洗的媒液。

由于各種親水性或親油性有機(jī)溶劑產(chǎn)生空穴效果的能力比水差，所以如果用這些有機(jī)溶劑作媒液，實(shí)際上要靠它們對(duì)污垢的溶解分散能力作補(bǔ)充才能有效地去除污垢。而且有機(jī)溶劑往往存在易然、易爆和有毒的問(wèn)題，因此通常總是用水作媒液。

用超聲波清洗應(yīng)注意的問(wèn)題
在一定條件下用超聲波清洗才能過(guò)得較好效果，因此需要注意以下問(wèn)題。

1克服空穴產(chǎn)生的不均勻性：前已述及空穴是沿著zui大聲壓帶不均勻地產(chǎn)生的。當(dāng)清洗對(duì)象在洗液中處于靜置狀態(tài)時(shí)，就會(huì)由于空穴產(chǎn)生的不均勻造成清洗的不均勻現(xiàn)象。通常為克服這種現(xiàn)象的發(fā)生，常采用以下方法：
①移動(dòng)清洗對(duì)象：當(dāng)清洗對(duì)象在洗槽中移動(dòng)時(shí)，空穴能較均勻地作用于對(duì)象的表面，zui常用的方法是讓清洗對(duì)象發(fā)生旋轉(zhuǎn)，當(dāng)物體位于空穴zui大聲壓帶垂直相交的平面上清洗效果比較專(zhuān)一。
②改變洗液深度：當(dāng)洗槽液面上下變動(dòng)時(shí)，空穴zui大聲壓帶的位置也發(fā)生相應(yīng)變化可以克服不均勻性。
③形成矩形波形：把幾種不同波長(zhǎng)的超聲波合成在一起，所產(chǎn)生的超聲駐波，zui大聲壓帶范圍擴(kuò)大，可以克服不均性。
④防止共振波的生成：如果使液面與清洗對(duì)象表面不相互垂直，可防止在清洗對(duì)象表面發(fā)生受迫振動(dòng)并形成共振波。這樣，一方面可減少清洗不勻，同時(shí)也可避免清洗對(duì)象損傷。

2克服由于超聲波被反射而造成的效果不均勻性：當(dāng)超聲波反射發(fā)生在清洗對(duì)象內(nèi)側(cè)的表面，金屬管道的內(nèi)表面，金屬物品深陷處的凹面以及碰到金屬網(wǎng)做的清洗物容器時(shí)，都會(huì)妨礙超聲波的透過(guò)而造成超聲波作用的不均勻，這是超聲波清洗中常出現(xiàn)的問(wèn)題。

3空穴作用造成的清洗對(duì)象的損傷：空穴作用有可能使清洗對(duì)象損傷，性能變得脆弱。

另外，在用超聲波處理銳利的刀具的刀刃、電子機(jī)械上用的極薄的金屬片時(shí)，由于空穴作用造成破損的事情是經(jīng)常發(fā)生的，而且是頻率越低的超聲波空穴作用強(qiáng)度越大。因此在使用超聲波清洗時(shí)，對(duì)清洗對(duì)象的形狀、材料的性質(zhì)都要考慮到。只有選擇適當(dāng)?shù)某暡l率，采用適當(dāng)?shù)氖褂梅椒ú拍苋〉煤玫那逑葱Ч?