超聲波清洗機(jī)主要是由超聲換能器,超聲波發(fā)生器和清洗槽組成,超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)后,通過電纜輸送給超聲換能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。
超聲換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡(稱為空化核)在聲波的作用下振動(dòng),當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí),氣泡迅速增長(zhǎng),然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí),產(chǎn)生沖擊波,在氣泡周圍產(chǎn)生10 一10 Pa的壓力及局部高溫,這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化??栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。
蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡還能“鉆入”裂縫作振動(dòng),使污垢脫落。
由于空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時(shí),油被乳化,固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓,沖擊清洗件,同時(shí)由于非線形效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流,而超聲空化在固體和液體界面上會(huì)產(chǎn)生高速的微聲流,所有這些作用能夠破壞污物,除去或削弱邊界污層,增加攪拌、擴(kuò)散作用,加速可溶性污物的溶解,強(qiáng)化
化學(xué)清洗劑的清洗作用。
由此可見,凡是液體能浸到聲場(chǎng)存在的地方都有清洗作用,而且清洗速度快、質(zhì)量高,特別適合于清洗件表面形狀復(fù)雜,如空穴、狹縫等的細(xì)致清洗,易于實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化。對(duì)一般的除油、防銹、磷化等工藝過程,在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成,其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍,清潔度也達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。在某些場(chǎng)合下可以用水劑代替有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗,或降低酸堿的濃度。對(duì)于一些有損人體健康的清洗,如清洗放射性污物可以實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化清洗。
超聲波清洗機(jī)也有其局限性,例如對(duì)聲波反射強(qiáng)的材料如金屬、陶瓷和玻璃等清洗效果好,而對(duì)聲波吸收大的材料如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。