超声波清洗技术的洗净原理及其特性

hbzhan内容导读：清洗是指清除工件表面上液体和固体的污染物，使工件达到一定的洁净程度，清洗过程是清洗介质、污染物、工件表面三者这间的相互作用，是一种复杂的物理，化学作用的过程。清洗不仅与污染物的性质，种类，形态以及粘附的程度有关，与清洗介质的理化性质，清洗功能、工件的材质、表面状态有关，还与清洗的条件如温度、压力以及附加的超声振动，机械外力等因素有关。因此选择科学合理的清洗工艺，必须进行工艺分析。

一、概述

超声波清洗机理是：换能器将功率超声频源的声能转换成机械振动并通过清洗槽壁向槽子中的清洗液辐射超声波，槽内液体中的微气泡在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合的瞬间产生冲击波使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局部调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由此可见，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，其特点适用于表面形状非常复杂的零部件的清洗。尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染。

二、什么叫超声波？超声波的特性是怎样的？

声波是属于声音的类别之一，属于机械波，声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。

超声波具有如下特性：

1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

2）超声波可传递很强的能量。

3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

三、什么是清洗？

清洗是指清除工件表面上液体和固体的污染物，使工件达到一定的洁净程度，清洗过程是清洗介质、污染物、工件表面三者这间的相互作用，是一种复杂的物理，化学作用的过程。清洗不仅与污染物的性质，种类，形态以及粘附的程度有关，与清洗介质的理化性质，清洗功能、工件的材质、表面状态有关，还与清洗的条件如温度、压力以及附加的超声振动，机械外力等因素有关。因此选择科学合理的清洗工艺，必须进行工艺分析。

四、超声波洗净原理

超声波是以每秒4万6千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在其推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应（cariatlon），当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。

目前，国内超声波制造厂家常用超声频率28KHz和40KHz二种类型的振头，功率密度一般为0.4W/CM2，通常情况下一般采用大功率振头，因为大功率振头在振动中可能会将液晶板振裂、损坏，造成材料、人工、时效等损失和浪费。

有个别情况，也会选择超大频率振头对LCD清洗做专门，小心，精心设计。