一、概述

超聲波清洗是利用超聲波在清洗液中的機(jī)械振動(dòng)對(duì)附在清洗對(duì)象上的污物產(chǎn)生沖擊等一系列作用來去除污物。超聲波清洗是一種高效率、高質(zhì)量、易于自動(dòng)控制的清洗技術(shù)。相對(duì)于噴淋清洗、氣相清洗等其他多種清洗方式來講，超聲波清洗的洗凈率高、殘留物少、清洗時(shí)間短。超聲波清洗不受工件表面形狀的影響，能夠采用浸泡方式清洗的工件都可以采用超聲波清洗，特別是對(duì)于一些有沉孔、凹槽等結(jié)構(gòu)的工件，超聲波清洗具有更好的效果。但需要注意，超聲波清洗適用于聲波反射性強(qiáng)的被洗物，并不適用于諸如橡膠件等聲吸收強(qiáng)的被洗物。

在超聲波清洗中，需針對(duì)不同的清洗對(duì)象選擇合適的清洗介質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更加專業(yè)化的清洗劑不斷創(chuàng)新出現(xiàn)，進(jìn)一步提升了超聲波清洗的清洗效率與清洗效果。超聲波清洗中，水基型、溶劑型等類型的清洗劑都可以應(yīng)用于清洗。在機(jī)械工業(yè)中，溶劑型清洗劑由于具有優(yōu)越的去污脫脂能力得到了廣泛的應(yīng)用。為保護(hù)臭氧層，國(guó)內(nèi)外替代ODS類清洗劑的工作已經(jīng)進(jìn)入收尾階段，同時(shí)鹵代烴類清洗劑的職業(yè)危害性越來越引起大家的重視，因此環(huán)保型的碳?xì)淝逑磩┑膽?yīng)用得到了廣泛關(guān)注。在航空工業(yè)中，含有鹵素的清洗劑對(duì)鈦合金、銅合金具有極其明顯的應(yīng)力腐蝕，因此推動(dòng)了專用型的航空工業(yè)碳?xì)淝逑磩┑难邪l(fā)。

隨著當(dāng)前制造領(lǐng)域?qū)η逑匆蟮牟粩嗵岣呒吧鐣?huì)對(duì)環(huán)保要求的重視，為了滿足溶劑型清洗劑的使用特點(diǎn)，將真空技術(shù)與超聲波技術(shù)相結(jié)合發(fā)展了超聲波真空清洗技術(shù)。真空技術(shù)的作用主要表現(xiàn)為清洗過程中的真空脫氣作用、清洗后針對(duì)清洗液的真空干燥作用和對(duì)清洗液的真空蒸餾作用。在真空環(huán)境下，工件孔隙中的空氣析出，使得清洗液更容易作用于孔隙的內(nèi)腔表面，同時(shí)當(dāng)真空度達(dá)到清洗劑中溶解的氣體的分離壓力時(shí)，清洗劑中溶解的氣體開始釋放，降低了清洗劑中溶解的氣體對(duì)于聲波空化作用的影響，提高了清洗能力。

二、超聲波清洗基本原理

1、空化：超聲波清洗的主要作用機(jī)理是空化效應(yīng)。聲波在液體中傳播時(shí)，由于非線性作用，會(huì)產(chǎn)生聲空化。在空化氣泡突然閉合時(shí)發(fā)出的沖擊波對(duì)污層的直接反復(fù)沖擊可以破壞污物在清洗件表面的吸附，使污染物脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。

2、振動(dòng)：超聲波能夠引起清洗介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度與超聲頻率的平方成正比。因此，高頻超聲會(huì)產(chǎn)生極大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度，在工件表層形成局部微流擦洗現(xiàn)象，非常適用于精密清洗。

3、乳化：對(duì)于油脂性污染物，由于超聲空化作用，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粘附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子即可脫落。

4、聲流：空化氣泡在振動(dòng)過程中會(huì)使液體本身產(chǎn)生環(huán)流，即所謂聲流。他可使振動(dòng)氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應(yīng)力，促使清洗件表面污物的破壞和脫落。由于速度梯度和粘滯應(yīng)力而產(chǎn)生的高速微射流可以強(qiáng)化清洗劑的作用。

在超聲波清洗中，一般情況下，以上不同的原理方式共同存在，起到了清洗作用。但是，在不同的清洗參數(shù)設(shè)置條件下，起主要作用的機(jī)理不同。

三、超聲波清洗的工藝影響參數(shù)及分析

(一)工藝影響參數(shù)

清洗作業(yè)有三要素：清洗劑、清洗方法和清洗設(shè)備，三者相互協(xié)調(diào)，才能使清洗作業(yè)取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。清洗方法是清洗技術(shù)的三要素之一，應(yīng)與清洗劑相協(xié)調(diào)，清洗方法與清洗劑選定后，設(shè)備的類型和主要結(jié)構(gòu)的要求才能相應(yīng)確定。因此，在清洗作業(yè)過程中，需要選擇合適的清洗劑，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置合理的清洗工藝參數(shù)和工藝要點(diǎn)使清洗后的工件表面得到比較高的清潔度。

以上方法是實(shí)際生產(chǎn)中確定清洗工藝方式的常用基本邏輯。如果已經(jīng)確定清洗設(shè)備，也就是說在確定的超聲波清洗方式下，則需要考慮清洗工藝參數(shù)和清洗劑對(duì)于超聲波清洗效果的影響。綜合來講，影響超聲波清洗的工藝參數(shù)主要有三個(gè)方面：聲學(xué)參數(shù)、清洗劑參數(shù)、清洗條件參數(shù)，需根據(jù)實(shí)際條件優(yōu)化確定這些參數(shù)。