超(chao)聲(sheng)波(bo)清(qing)洗機(ji)原理(li)

超(chao)聲(sheng)波(bo)清(qing)洗機(ji)原理(li)

超(chao)聲(sheng)波(bo)清(qing)洗是(shi)基於(yu)空(kong)化作(zuo)用，即在(zai)清(qing)洗液中(zhong)無(wu)數(shu)氣(qi)泡快(kuai)速形成(cheng)並迅速內爆。由此產(chan)生(sheng)的(de)沖(chong)擊(ji)將浸沒在(zai)清(qing)洗液中(zhong)的(de)工(gong)件(jian)內外(wai)表(biao)面(mian)的汙(wu)物(wu)剝(bo)落(luo)下來(lai)。隨著超(chao)聲(sheng)頻(pin)率(lv)的提(ti)高(gao)，氣(qi)泡數(shu)量增加(jia)而爆破沖(chong)擊(ji)力(li)減弱，因(yin)此，高頻(pin)超(chao)聲(sheng)適(shi)用(yong)於小(xiao)顆(ke)粒(li)汙(wu)垢(gou)的(de)清(qing)洗(xi)而不破環(huan)其(qi)工件(jian)表(biao)面(mian)。
氣(qi)泡是(shi)在(zai)液(ye)體中(zhong)施加(jia)高頻(pin)（超(chao)聲(sheng)頻(pin)率(lv)）、高強度的聲波(bo)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)。因(yin)此，任何(he)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)系統都具備三個(ge)基本(ben)元件(jian)：盛(sheng)放(fang)清洗(xi)液的槽、將電(dian)能轉化為(wei)機(ji)械能(neng)的(de)換(huan)能器以及(ji)產(chan)生(sheng)高(gao)頻(pin)電(dian)信(xin)號的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)生(sheng)器。
換(huan)能器和(he)發生(sheng)器
超(chao)聲(sheng)清洗(xi)系統Z重要的部(bu)分(fen)是(shi)換能(neng)器。現(xian)存(cun)兩種換(huan)能(neng)器，壹(yi)種是(shi)磁力(li)換能(neng)器，由鎳(nie)或鎳(nie)合金(jin)制(zhi)成(cheng)；壹(yi)種壓(ya)電(dian)換能器，由鋯鈦酸(suan)鉛(qian)或其(qi)他(ta)陶瓷制成(cheng)。 將壓電(dian)材料(liao)放(fang)入電(dian)壓變化的電(dian)場(chang)中(zhong)時(shi)，它(ta)會發生(sheng)變形，這(zhe)就是(shi)所(suo)謂的'壓(ya)電(dian)效應'。相(xiang)對(dui)來(lai)說，磁力(li)換能(neng)器是(shi)用會(hui)在(zai)變化的磁場(chang)中(zhong)發(fa)生(sheng)變形的(de)材(cai)料(liao)制(zhi)成(cheng)的(de)。
無論使用何(he)種換(huan)能(neng)器，通(tong)常Z基本(ben)的(de)因(yin)素(su)為(wei)其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)空(kong)化效應的(de)強(qiang)度。超(chao)聲(sheng)波(bo)和(he)其(qi)它聲(sheng)波(bo)壹(yi)樣(yang)，是(shi)壹系列的壓力(li)點，即(ji)壹種壓(ya)縮和(he)膨脹(zhang)交(jiao)替(ti)的(de)波(bo)（如下圖(tu)示(shi)）。如果聲能足(zu)夠強(qiang)，液體(ti)在(zai)波(bo)的(de)膨脹(zhang)階(jie)段(duan)被推(tui)開(kai)，由此產(chan)生(sheng)氣(qi)泡；而在(zai)波(bo)的(de)壓縮階段(duan)，這(zhe)些氣(qi)泡就在(zai)液(ye)體中(zhong)瞬(shun)間爆裂或內爆，產(chan)生(sheng)壹(yi)種有(you)效的沖(chong)擊(ji)力(li)，適(shi)用(yong)於清(qing)洗(xi)。這(zhe)個(ge)過程被稱做(zuo)空(kong)化作(zuo)用。
• 從(cong)理(li)論上分(fen)析(xi)，爆裂的空(kong)化泡會產(chan)生(sheng)超(chao)過10,000 psi的壓力(li)和(he)20,000 °F (11,000 °C) 的高溫(wen)，並在(zai)其(qi)爆裂的瞬(shun)間沖(chong)擊(ji)波(bo)會(hui)迅速向(xiang)外輻(fu)射。單(dan)個(ge)空(kong)化泡所(suo)釋(shi)放(fang)的能(neng)量很小，但(dan)每(mei)秒鐘內有(you)幾(ji)百(bai)萬(wan)的(de)空(kong)化泡同時(shi)爆裂，累計(ji)起來(lai)的效果將是(shi)強烈(lie)的，產(chan)生(sheng)的(de)強(qiang)大(da)的沖(chong)擊(ji)力(li)將工件(jian)表(biao)面(mian)的汙(wu)物(wu)剝(bo)落(luo)，這(zhe)就是(shi)所(suo)有(you)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)的(de)特點。
如果超(chao)聲(sheng)能量(liang)足(zu)夠大(da)，空(kong)化現(xian)象(xiang)會(hui)在(zai)清(qing)洗液各(ge)處(chu)產(chan)生(sheng)，所(suo)以超(chao)聲(sheng)波(bo)能(neng)夠有效清洗微小(xiao)的(de)裂縫和(he)孔。空(kong)化作(zuo)用也促(cu)進(jin)了(le)化學反(fan)應並加(jia)速了表(biao)面(mian)膜的(de)溶(rong)解。
然(ran)而(er)只(zhi)有(you)在(zai)某區(qu)域(yu)的(de)液(ye)體(ti)壓力(li)低於(yu)該(gai)氣(qi)泡內氣(qi)體(ti)壓力(li)時(shi)才(cai)會在(zai)該(gai)區(qu)域(yu)產(chan)生(sheng)空(kong)化現(xian)象(xiang)，故(gu)由換(huan)能(neng)器產(chan)生(sheng)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)振(zhen)幅足(zu)夠大(da)時(shi)才(cai)能滿足(zu)這(zhe)壹條(tiao)件(jian)。產(chan)生(sheng)空(kong)化所(suo)需(xu)的Z小功(gong)率(lv)被(bei)稱做(zuo)空(kong)化臨界點。不同的(de)液(ye)體存(cun)在(zai)不(bu)同的(de)空(kong)化臨界點，故超(chao)聲(sheng)波(bo)能(neng)量超(chao)過該(gai)臨界點才能(neng)達(da)到(dao)清(qing)洗(xi)效果。也就是(shi)說，只(zhi)有(you)能量超(chao)過臨界點才能(neng)產(chan)生(sheng)空(kong)化泡，以便進(jin)行(xing)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)。
頻(pin)率(lv)的重要性
當工作(zuo)頻(pin)率(lv)很低（在(zai)人(ren)的聽覺(jiao)範(fan)圍(wei)內）就會產(chan)生(sheng)噪音(yin)。當頻(pin)率(lv)低於20kHz時(shi)，工(gong)作(zuo)噪音(yin)不(bu)僅變得很(hen)大(da)，而且(qie)可能(neng)超(chao)出(chu)職業(ye)安(an)全與(yu)保健(jian)法或其(qi)他(ta)條(tiao)例所(suo)規(gui)定(ding)的安(an)全噪音(yin)的(de)限度。在(zai)需(xu)要高功(gong)率(lv)去除(chu)汙(wu)垢(gou)而(er)不(bu)用(yong)考慮工件(jian)表(biao)面(mian)損(sun)傷的(de)應用(yong)中(zhong)，通(tong)常選(xuan)擇(ze)從(cong)20kHz到(dao)30kHz範(fan)圍(wei)內的(de)較(jiao)低(di)清(qing)洗(xi)頻(pin)率(lv)。該(gai) 頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內的(de)清(qing)洗頻(pin)率(lv)常常被(bei)用(yong)於清(qing)洗大(da)型(xing)、重型(xing)零件(jian)或(huo)高密度材料(liao)的(de)工(gong)件(jian)。JTONE提(ti)供(gong)20KHz的(de)磁力(li)換能(neng)器和(he)25KHz的壓電(dian)換能器。
高(gao)頻(pin)通(tong)常被(bei)用(yong)於清(qing)洗較(jiao)小(xiao)、較(jiao)精(jing)密的(de)零件(jian)，或(huo)清除(chu)微小(xiao)顆(ke)粒(li)。高頻(pin)還(hai)被用於(yu)被(bei)工件(jian)表(biao)面(mian)不允(yun)許(xu)損(sun)傷的(de)應用(yong)。使(shi)用高(gao)頻(pin)可從(cong)幾(ji)個(ge)方面(mian)改(gai)善清洗性能。隨著頻(pin)率(lv)的增加(jia)，空(kong)化泡的數(shu)量呈線(xian)形增加(jia)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)更多(duo)更密集(ji)的(de)沖(chong)擊(ji)波(bo)使(shi)其(qi)能進(jin)入到(dao)更小的(de)縫隙中(zhong)。如果功(gong)率(lv)保持不(bu)變，空(kong)化泡變小，其(qi)釋(shi)放(fang)的能(neng)量相應減(jian)少(shao)，這(zhe)樣(yang)有(you)效地減小了(le)對(dui)工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)的損(sun)傷。高(gao)頻(pin)的(de)另(ling)壹個(ge)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)減小了粘滯(zhi)邊(bian)界層（泊努(nu)裏效應），使(shi)得超(chao)聲(sheng)波(bo)能(neng)夠'發現(xian)'*細(xi)小(xiao)的微粒(li)。這(zhe)種情(qing)況近(jin)似(si)於(yu)小溪(xi)中(zhong)水(shui)位(wei)降低(di)時(shi)可以看(kan)清(qing)溪(xi)底的(de)小(xiao)石子。
JTONE提(ti)供(gong)了(le)壹(yi)系列中(zhong)間頻(pin)率(lv)的產(chan)品(pin)，有40kHz、80kHz、120kHz和(he)170kHz。清洗*微小(xiao)的(de)顆(ke)粒(li)時(shi)，可選(xuan)用頻(pin)率(lv)為(wei)350kHz的產(chan)品(pin)。JTONE近來(lai)推(tui)出(chu)了(le)用(yong)於(yu)此類(lei)場(chang)合的MicroCoustics系統，其(qi)頻(pin)率(lv)為(wei)400kHz。
超(chao)聲(sheng)清洗(xi)的(de)性
超(chao)聲(sheng)清洗(xi)目前已(yi)被(bei)認識到(dao)的(de)優(you)點(dian)如下：
高(gao)精(jing)度 由於(yu)超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)能量能(neng)夠穿(chuan)透細(xi)微的(de)縫(feng)隙和(he)小孔，故(gu)可以應用(yong)與(yu)任何(he)零部件(jian)或(huo)裝(zhuang)配件(jian)的(de)清洗。被清(qing)洗(xi)件(jian)為(wei)精(jing)密部(bu)件(jian)或(huo)裝(zhuang)配件(jian)時(shi)，超(chao)聲(sheng)清洗(xi)往(wang)往(wang)成(cheng)為(wei)能滿足(zu)其(qi)特殊技(ji)術要(yao)求(qiu)的(de)清洗方式(shi)；
快(kuai)速 超(chao)聲(sheng)清洗(xi)相(xiang)對(dui)常規(gui)清(qing)洗方(fang)法在(zai)工(gong)件(jian)除(chu)塵(chen)除(chu)垢(gou)方(fang)面(mian)要快(kuai)得多(duo)。裝(zhuang)配件(jian)無(wu)須拆卸即(ji)可清(qing)洗。超(chao)聲(sheng)清洗(xi)可節省(sheng)勞(lao)動力(li)的優(you)點(dian)往(wang)往使(shi)其(qi)成(cheng)為(wei)Z經濟的(de)清洗方(fang)式；
壹致(zhi) 無論被清洗件(jian)是(shi)大(da)是(shi)小，簡(jian)單(dan)還是(shi)復雜，單(dan)件(jian)還(hai)是(shi)批(pi)量或在(zai)自(zi)動流(liu)水線(xian)上(shang)，使用(yong)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)都(dou)可以獲(huo)得手(shou)工清(qing)洗的(de)均壹的(de)清潔(jie)度。

超(chao)聲(sheng)清洗(xi)工(gong)藝(yi)及清洗(xi)液(ye)的選(xuan)擇
在(zai)購(gou)買清洗系統之前，應對(dui)被(bei)清洗(xi)件(jian)做(zuo)如下應用(yong)分(fen)析(xi)：
1 明(ming)確(que)被(bei)洗件(jian)的(de)材料(liao)構(gou)成(cheng)、結構和(he)數(shu)量；
2 分(fen)析(xi)並明確(que)要(yao)清除(chu)的汙(wu)物(wu)；
3 決定(ding)所(suo)要(yao)使用的(de)清(qing)洗方(fang)法，判斷(duan)應用(yong)水(shui)性清洗(xi)液還(hai)是(shi)用溶(rong)劑(ji)，Z終(zhong)需做清洗(xi)實(shi)驗(yan)。
只(zhi)有(you)這(zhe)樣(yang)，才(cai)能(neng)提(ti)供(gong)合適(shi)的(de)清洗(xi)系統、設計合理的(de)清洗(xi)工序以及(ji)清(qing)洗(xi)液(ye)。
化學藥(yao)劑(ji)的(de)選擇
考慮(lv)到(dao)清(qing)洗(xi)液(ye)的(de)物理特性對超(chao)聲(sheng)清洗(xi)的(de)影響，其(qi)中(zhong)蒸(zheng)汽(qi)壓(ya)、表(biao)面(mian)張力(li)、黏度以及(ji)密(mi)度應為(wei)Z顯著的影響因(yin)素(su)。溫度能影響這(zhe)些因(yin)素(su)，所(suo)以它(ta)也(ye)會(hui)影響空(kong)化作(zuo)用的效率。
任何(he)清洗系統使用清(qing)洗(xi)液(ye)。水性系統通常由敞(chang)口槽組成(cheng)，工(gong)件(jian)浸(jin)沒其(qi)中(zhong)。而(er)復(fu)雜的(de)系統會由多(duo)個(ge)槽組成(cheng)，並配備循環(huan)過濾系統、沖(chong)淋(lin)槽、幹燥槽以及(ji)其(qi)它附件(jian)。
對(dui)於使用溶(rong)劑(ji)的(de)系統，多(duo)為(wei)超(chao)聲(sheng)波(bo)汽(qi)相(xiang)除(chu)油脂(zhi)清洗(xi)機(ji)，常配(pei)備(bei)廢(fei)液連(lian)續(xu)回(hui)收裝(zhuang)置。超(chao)聲(sheng)波(bo)汽(qi)相(xiang)清(qing)除(chu)油脂(zhi)過程是(shi)由溶(rong)劑(ji)蒸(zheng)發槽和(he)超(chao)聲(sheng)浸洗(xi)槽(cao)組(zu)成(cheng)的(de)集(ji)成(cheng)式(shi)多(duo)槽系統完(wan)成(cheng)的(de)。在(zai)熱(re)的溶(rong)劑(ji)蒸(zheng)汽(qi)和(he)超(chao)聲(sheng)激蕩(dang)共(gong)同作(zuo)用下，油、脂(zhi)、蠟以及(ji)其(qi)他(ta)溶(rong)於(yu)溶(rong)劑(ji)的(de)汙(wu)垢(gou)就被除(chu)去。經(jing)過壹系列清洗工(gong)序後(hou)下料(liao)的(de)工(gong)件(jian)發(fa)熱、潔(jie)凈、幹燥。
選擇清洗(xi)液(ye)時(shi)，應考(kao)慮(lv)以下三個(ge)因(yin)素(su)：
4 清洗效率：選擇Z有(you)效的清洗溶(rong)劑(ji)時(shi)，yi定(ding)要作(zuo)實(shi)驗(yan)。如在(zai)現(xian)有(you)的(de)清(qing)洗工藝(yi)中(zhong)引入超(chao)聲(sheng)，所(suo)使(shi)用的溶(rong)劑(ji)壹(yi)般不必變更；
5 操作(zuo)簡(jian)單(dan)：所(suo)使(shi)用的液(ye)體(ti)應安(an)全(quan)無毒(du)、操作(zuo)簡(jian)單(dan)且(qie)使用(yong)壽命長(chang)；
6 成(cheng)本(ben)：Z廉(lian)價(jia)的(de)清洗(xi)溶(rong)劑(ji)的(de)使用成(cheng)本(ben)並不yi定(ding)Z低。使(shi)用中(zhong)考(kao)慮(lv)到(dao)溶(rong)劑(ji)的(de)清洗效率、安全性、yi定(ding)量的(de)溶(rong)劑(ji)可清(qing)洗多(duo)少工(gong)件(jian)利(li)用率Z高等(deng)因(yin)素(su)。當然，所(suo)選(xuan)擇的清(qing)洗(xi)溶(rong)劑(ji)達(da)到(dao)清(qing)洗(xi)效果，並應與(yu)所(suo)清(qing)洗的工(gong)件(jian)材(cai)料(liao)相(xiang)容(rong)。水(shui)為(wei)Z普通(tong)的(de)清洗(xi)液，故使(shi)用水基溶(rong)液(ye)的系統操作(zuo)簡(jian)便、使用(yong)成(cheng)本(ben)低、應用(yong)廣(guang)泛。然而對(dui)於某些材料(liao)以及(ji)汙(wu)垢(gou)等(deng)並不適(shi)用(yong)於水(shui)性溶(rong)液(ye)，那麽還(hai)有(you)許(xu)多(duo)溶(rong)劑(ji)可供(gong)選(xuan)用(yong)。
清(qing)洗(xi)件(jian)處(chu)理
超(chao)聲(sheng)清洗(xi)的(de)另(ling)壹個(ge)考慮因(yin)素(su)是(shi)清洗(xi)件(jian)的(de)上、下料(liao)或(huo)者(zhe)說(shuo)是(shi)放(fang)置清(qing)洗件(jian)的(de)工裝(zhuang)的設(she)計(ji)。清(qing)洗件(jian)在(zai)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)槽(cao)內時(shi)，無(wu)論清洗件(jian)還(hai)是(shi)清洗(xi)件(jian)籃(lan)都不得觸(chu)及槽(cao)底。清(qing)洗(xi)件(jian)總(zong)的橫(heng)截面(mian)積(ji)不(bu)應超(chao)過超(chao)聲(sheng)槽橫(heng)截(jie)面(mian)積(ji)的(de)70%。橡(xiang)膠(jiao)以及(ji)非剛化塑(su)料(liao)會(hui)吸(xi)收超(chao)聲(sheng)波(bo)能(neng)量，故將此類(lei)材(cai)料(liao)用(yong)於(yu)工(gong)裝(zhuang)時(shi)應謹慎(shen)。絕(jue)緣(yuan)的(de)清(qing)洗(xi)件(jian)也(ye)應引起註(zhu)意。工(gong)裝(zhuang)籃設(she)計(ji)不(bu)當，或所(suo)盛(sheng)工件(jian)太(tai)重，縱使的(de)超(chao)聲(sheng)清洗(xi)系統的效率也會被(bei)大(da)大(da)降低(di)。任(ren)何(he)材料(liao)，如果網眼高於(yu)50目，對於(yu)超(chao)聲(sheng)波(bo)就表(biao)現(xian)出(chu)實(shi)體(ti)的性能，將超(chao)聲(sheng)波(bo)反(fan)射回(hui)去。當網眼大(da)於1/4英(ying)寸時(shi)，對(dui)於超(chao)聲(sheng)波(bo)才(cai)表(biao)現(xian)出(chu)開(kai)放(fang)式材(cai)料(liao)的(de)性能。鉤子、架(jia)子(zi)以及(ji)燒杯(bei)都(dou)可用(yong)來(lai)支(zhi)持清洗件(jian)。