把液体放入清洗槽内,给槽内作用超声波。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波,介质的压力作交替变化。如果对液体中某一确定点进行观察。以静压(一般一个大气压)为中心,产生压力的增减,若依次增强超声波的强度,则压力振幅也随着增加,并产生负的压力。
实际上负的压力是不存在的,所谓负压是在液体中产生撕裂的力,且形成真空的空泡,并被后面的压缩力压挤而破灭。这种在声场作用下的振动,当声压达到一定值时,气泡将迅猛增长,然后又突然闭合,在气泡闭合时,由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波,在其周围产生上千个大气压的压力。这也就是所说的“超声空化”。超声清洗就是利用了空化作用的冲击波,其清洗过程中由下列四个因素作用所引起。
(1)因空泡破灭时产生强大的冲击波,污垢层在冲击波的作用下被剥离下来,即分散及脱落。
(2)因空化现象产生气泡。由冲击形成的污垢层与表面之间的间隙和空隙渗透,由于这种小气泡与声压同步膨胀、收缩.产生像剥皮那样的物理力重复作用于污垢层,污垢一层层被剥开,小气泡再继续向前推进.直到污垢层被剥下为止。这就是空化二次效应。
(3)超声清洗中清洗液的超声振动本身对清洗的作用。例如:20kHz, 2W/cm2的超声波在清洗液中传播时.它将引起质点的振动.位移幅度1. 321Lm,速度0. 16m/s,加速度为2. 04 X 104m/s,声压为1. 45 X 105Pa.这表明清洗物表面的污垢层每秒将遭到2万次的激烈冲击。
(4)清洗剂也溶解了污垢,产生乳化分散的化学力。
既然空化是主要的,那么如何产生空化呢?一般来说,空化不仅由介质特性决定.而且也与声场有关。空化阂的高低受到许多因素制约,主要有如下几个因素:
(1)空化闽与工作频率有关。频率越高,空化闽值越高,产生空化越难。气泡在声场的作用下将进行振动,但不一定发生崩溃(破灭),只有当声波的频率低于气泡的谐振频率时才可能使气泡破灭,而当声波的频率高于气泡的谐振频率时,气泡只进行复杂的振动,一般不发生气泡破灭。
(2)空化阂与介质中气泡半径有关,半径越小.空化闽越高。
(3)空化闽与声波作用时间长短有关,声波辐射时间越长,空化阂越低。
(4)空化闽与环境静压力有关,静压力越大,空化阂越高。
(5)空化闽与介质的少黏滞性有关,黏度大,表面张力大,空化闽高。
(6)空化阂与液体含气量有关,含气量越少,空化闽越高。
(7)空化阂与清洗液温度有关,清洗液温度升高,对空化有利。但清洗液温度过高时,气泡中蒸气压增大,因在气泡闭合期增强了缓冲作用而使空化减弱。而温度还与清洗液的溶解度有关。对于水清洗液较适宜的温度约为60℃。
根据超声清洗的机理我们可选择最佳状态,并得到最佳的清洗效果。还应注意选择最佳的声强,声强过高会产生大量气泡,在声波表面形成一道屏障,使声波不易辐射到整个液体空间,因而在远离声源的地方,清洗作用减弱。同时过高的声强,气泡膨胀过大,以至于在声波压缩相内,气泡来不及闭合。声强一般选在1 -21W/cm2,对于一些金属表面氧化膜难于清洗的污垢,则应采用较高的声强。
实际上负的压力是不存在的,所谓负压是在液体中产生撕裂的力,且形成真空的空泡,并被后面的压缩力压挤而破灭。这种在声场作用下的振动,当声压达到一定值时,气泡将迅猛增长,然后又突然闭合,在气泡闭合时,由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波,在其周围产生上千个大气压的压力。这也就是所说的“超声空化”。超声清洗就是利用了空化作用的冲击波,其清洗过程中由下列四个因素作用所引起。
(1)因空泡破灭时产生强大的冲击波,污垢层在冲击波的作用下被剥离下来,即分散及脱落。
(2)因空化现象产生气泡。由冲击形成的污垢层与表面之间的间隙和空隙渗透,由于这种小气泡与声压同步膨胀、收缩.产生像剥皮那样的物理力重复作用于污垢层,污垢一层层被剥开,小气泡再继续向前推进.直到污垢层被剥下为止。这就是空化二次效应。
(3)超声清洗中清洗液的超声振动本身对清洗的作用。例如:20kHz, 2W/cm2的超声波在清洗液中传播时.它将引起质点的振动.位移幅度1. 321Lm,速度0. 16m/s,加速度为2. 04 X 104m/s,声压为1. 45 X 105Pa.这表明清洗物表面的污垢层每秒将遭到2万次的激烈冲击。
(4)清洗剂也溶解了污垢,产生乳化分散的化学力。
既然空化是主要的,那么如何产生空化呢?一般来说,空化不仅由介质特性决定.而且也与声场有关。空化阂的高低受到许多因素制约,主要有如下几个因素:
(1)空化闽与工作频率有关。频率越高,空化闽值越高,产生空化越难。气泡在声场的作用下将进行振动,但不一定发生崩溃(破灭),只有当声波的频率低于气泡的谐振频率时才可能使气泡破灭,而当声波的频率高于气泡的谐振频率时,气泡只进行复杂的振动,一般不发生气泡破灭。
(2)空化阂与介质中气泡半径有关,半径越小.空化闽越高。
(3)空化闽与声波作用时间长短有关,声波辐射时间越长,空化阂越低。
(4)空化闽与环境静压力有关,静压力越大,空化阂越高。
(5)空化闽与介质的少黏滞性有关,黏度大,表面张力大,空化闽高。
(6)空化阂与液体含气量有关,含气量越少,空化闽越高。
(7)空化阂与清洗液温度有关,清洗液温度升高,对空化有利。但清洗液温度过高时,气泡中蒸气压增大,因在气泡闭合期增强了缓冲作用而使空化减弱。而温度还与清洗液的溶解度有关。对于水清洗液较适宜的温度约为60℃。
根据超声清洗的机理我们可选择最佳状态,并得到最佳的清洗效果。还应注意选择最佳的声强,声强过高会产生大量气泡,在声波表面形成一道屏障,使声波不易辐射到整个液体空间,因而在远离声源的地方,清洗作用减弱。同时过高的声强,气泡膨胀过大,以至于在声波压缩相内,气泡来不及闭合。声强一般选在1 -21W/cm2,对于一些金属表面氧化膜难于清洗的污垢,则应采用较高的声强。