超声波清洗的原理与实际应用

程思拓

（湖南省宁乡县第一高级中学，湖南宁乡410600）

超声波清洗的原理与实际应用

程思拓

（湖南省宁乡县第一高级中学，湖南宁乡410600）

本文主要分析超声波清洗的工作原理，并对超声波清洗技术在生产领域中的运用进行深入探讨，以期能够更好地推动我国超声波清洗技术在生产领域中的应用。

超声波清洗；原理；实际应用

1 超声波清洗的原理分析

超声波与电磁波的性质非常相近，在传播过程中能够折射、聚焦和反射，但是，从另外一个方面来看，也有不同于电磁波的地方，电磁波能够在真空当中进行自由的传播，而对于超声波而言，其传播必须要依靠一定的弹性介质。在弹性介质的传播过程中，通过介质中的粒子振荡，并以超声波的传播方向传递能量，传播方向主要是纵向波和横向波。而且在固体间的传播中，纵向波和横向波两者都能够进行传送。但是，在气体和液体间的传播过程中，只有纵向波才能进行传送。在超声波方面，超声波能够在一定程度上引起质点上的持续振动，而且，在质点上的振动速度和超声频率的平方可以成为正比。为此，通常情况下的几千赫兹超声都会产生极大的作用力，更为重要的是，较强的超声波在液体介质中传播，受到非线性作用，可能会发生某种声空化。这样在空化气泡突然闭合时所发生的冲击波将会在液体周围产生诸多的大气压力，极有可能会对污层造成直接的冲击。同时，对污物和清洗物件表面上的吸附，也会在一定程度上引起污染层不同程度上的破坏，进而导致脱离清洗物件表面，逐渐分散到清洗液体中。在气泡的振动方面也能够在一定程度上引起固体表面上的清洗。有些气泡还能够到液体介质之间的裂缝之中进行振动，使附着于液体上的污染物脱落。而对于油脂性的污染物，受到超声空化的作用，两种液体可以在界面上迅速分散而乳化，尤其是在固体粒子被油污裹挟着而附着于清洗表面上，在这一过程中，油脂性的物质很可能被乳化，造成固体粒子持续脱落。

在空化气泡的振动过程中，可能会使超声波在液体间的传播本身产生一系列的环流，也就是声流，这样就可以使振动的气泡表面有着很高的速度梯度和黏滞力，对污染物造成破坏，在超声空化方面，无论是固体还是液体，其表面所产生的高速微射流在一定程度上能够祛除污层，进一步腐蚀固体间的表面，从而增强其搅拌的作用。此外，超声振动在清洗液体中所引起的振动速度，能够在很大程度上促使表面上的污染物受到持续的冲击。所以，从整体上看，只要是液体能够达到空化产生的部位都具有一定的清洗作用，例如，在部件表面上的空穴、狭缝和深孔等方面都能够得到清洗。

2 超声波清洗在实际中的应用分析

2.1 制药工业中关于超声波清洗的运用分析

超声波的清洗技术已经在制药行业得到广泛的运用，尤其是对一些药品生产过程产生极其重大的意义。例如，在西林瓶、氨瓶和天然胶塞等方面的清洗都有广泛的运用。在对于瓶类的清洗方面，相关技术人员能够利用超声波清洗技术来进一步取代毛刷机，通过一系列的翻转注水、超声清洗以及空气吹干等流程来进行实现。

2.2 电子工业方面超声波清洗技术的运用

在印制电路板焊接方面，焊接之后都会有些许焊剂残留物在基板上。而这些残留物很有可能会对电路基板产生一系列的影响。例如，短路、漏电以及腐蚀等方面的问题，给电子制造业造成极大的损耗，通过采用超声波的清洗技术，可以进一步降低焊剂的残留物，提升电力制品的清洁度。

2.3 超声波清洗技术在精密仪器上的运用

在精密仪器方面的采用中，我们都知道，光学仪器上的透镜因为切片和研磨等方面的加工，在一定程度上会造成透镜表层有油污，甚至会渗透进入到表层微观组织中去，若用一般的工艺清洗难以起到很好的去污效果，若利用超声波的清洗技术，则可以有效祛除残留在表面上的污染物。

3 超声波清洗技术的展望

3.1 高频超声清洗技术的进展

通常情况下，像几微米的污染物，采用常规的超声波清洗器无法很好地祛除污染物。近年我国已经拥有高频超声波清洗技术，在清洗过程中，清洗的物质不仅仅是气泡，而是通过高频压力波来进行去污，去污效果100%。高频超声清洗技术已经广泛地运用在大规模的集成电路芯片上，尤其是硅晶片和陶瓷等方面的特种污染物的清洗。

3.2 多频清洗技术的进展

多频清洗技术，从本质上看，就是在清洗槽中安装两种或者三种以上的换能器，通过多只发生器推动各个频率上的换能器。在清洗器工作频率较高的情况下，液体中的空化强度低而空化密度大，而工作频率低时，这种情况则是完全相反的。我们可以充分利用低频超声波强度高的特点，对物体表面进行清洗。根据高频超声波空化密度高的特点，可以利用冲击波贯穿细缝和深孔等细微结构，利用多种频率，有效地克服清洗不彻底的问题。

在某种程度上看，只有深入分析超声波的清洗原理，并对其进行各个领域方面的研究，对当前超声波清洗技术发展的情况作出深入阐述，才能更好地推动超声波技术的稳健发展。

［1］李晓东，刘传绍.超声波清洗技术的研究与应用现状［J］.清洗世界，2009，（01）：562-563.

［2］孙俊茹，杨武成.绿色超声波清洗技术［J］.现代零部件，2009，（05）：250-251.

Principle and Practical Application of Ultrasonic Cleaning

CHENG Si-tuo
(Hunan Ningxiang NO.1 Senior Middle school,Ningxiang410600,China)

This paper mainly analyzes the working principle of ultrasonic cleaning,and the application of ultrasonic cleaning technology in the production field,in order to better promote the ultrasonic cleaning technology in the field of production.

Ultrasonic Cleaning;principle;Practical application

TB559

A

1674-8646（2015）09-0104-02

2015-06-19