超聲波清洗機(jī)是如何利用超聲波工作

2024年11月12日
1.超聲波的產(chǎn)生
超聲波清洗機(jī)有一個(gè)核心部件叫超聲波發(fā)生器,也稱為超聲電源。它的主要功能是將市電(通常是220V或380V交流電)轉(zhuǎn)換成高頻交流電信號(hào)。這個(gè)高頻信號(hào)的頻率一般在20kHz-100kHz之間,這是超聲波的頻率范圍。例如,常見的超聲波清洗機(jī)頻率可能是40kHz。
超聲波發(fā)生器通過電子線路將電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大,然后將高頻交流電輸送到換能器。換能器是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能(超聲波振動(dòng))的裝置。它主要由壓電陶瓷材料制成,當(dāng)高頻交流電作用于壓電陶瓷時(shí),壓電陶瓷會(huì)根據(jù)電場的變化而產(chǎn)生機(jī)械變形,從而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。
2.超聲波在清洗液中的傳播與空化效應(yīng)
換能器產(chǎn)生的超聲波會(huì)傳入清洗機(jī)中的清洗液。清洗液通常是水或者水與適當(dāng)?shù)那逑磩┗旌隙傻囊后w。超聲波在清洗液中以縱波的形式傳播。
當(dāng)超聲波在清洗液中傳播時(shí),會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)。在超聲波的負(fù)壓周期,清洗液中的微小區(qū)域會(huì)形成真空泡,這些真空泡在正壓周期時(shí)會(huì)迅速閉合。在真空泡閉合的瞬間,會(huì)在局部產(chǎn)生高溫和高壓(可達(dá)上千個(gè)大氣壓)。這種高溫高壓的環(huán)境就像一個(gè)個(gè)微小的“爆炸”,產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和微射流。
例如,假設(shè)清洗一個(gè)帶有油污的機(jī)械零件,當(dāng)這些微小的“爆炸”發(fā)生在零件表面時(shí),沖擊波和微射流會(huì)沖擊油污和污垢,將它們從零件表面剝離下來。而且,由于空化泡在液體中是大量、隨機(jī)分布的,所以能夠?qū)α慵母鱾€(gè)表面,包括復(fù)雜的形狀和細(xì)小的縫隙都進(jìn)行有效的清洗。
3.清洗過程中的協(xié)同作用
除了空化效應(yīng)外,超聲波還會(huì)在清洗液中引起強(qiáng)烈的攪拌作用。由于超聲波的振動(dòng),清洗液中的分子會(huì)不斷地運(yùn)動(dòng)和混合,這有助于將已經(jīng)從被清洗物體表面剝離下來的污垢分散在清洗液中,防止污垢重新附著在物體上。
同時(shí),超聲波的振動(dòng)還可以加速清洗劑與污垢之間的化學(xué)反應(yīng)。如果清洗液中含有合適的清洗劑,超聲波的作用可以使清洗劑更好地滲透到污垢內(nèi)部,從而更有效地分解和去除污垢。例如,在清洗一些含有蛋白質(zhì)污垢的物品時(shí),超聲波可以使清洗液中的蛋白酶更好地與蛋白質(zhì)污垢結(jié)合,加快蛋白質(zhì)的分解,提高清洗效果。