超声波的清洗作用原理
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一、超声波清洗原理超声波清洗是基于空化作用,即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆。
由此产生的冲击将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物剥落下来。
随着超声频率的提高,气泡数量增加而爆破冲击力减弱,因此,高频超声特别适用于小颗粒污垢的清洗而不破环其工件表面。
空化泡的扩大以及爆裂(内爆)气泡是在液体中施加高频(超声频率)、高强度的声波而产生的。
因此,任何超声清洗系统都必须具备三个基本组件:盛放清洗液的槽、将电能转化为机械能的换能器以及产生高频电信号的超声波发生器。
二、换能器和发生器超声清洗系统最重要的部分是换能器。
现存两种换能器,一种是磁力换能器,由镍或镍合金制成;一种压电换能器,由锆钛酸铅或其它陶瓷制成。
将压电材料放入电压变化的电场中时,它会发生变形,这就是所谓的 '压电效应'。
相对来说,磁力换能器是用会在变化的磁场中发生变形的材料制成的。
无论使用何种换能器,通常最基本的因素为其产生的空化效应的强度。
超声波和其它声波一样,是一系列的压力点,即一种压缩和膨胀交替的波(如下图示)。
如果声能足够强,液体在波的膨胀阶段被推开,由此产生气泡;而在波的压缩阶段,这些气泡就在液体中瞬间爆裂或内爆,产生一种非常有效的冲击力,特别适用于清洗。
这个过程被称做空化作用。
声波的压缩和膨胀#从理论上分析,爆裂的空化泡会产生超过 10,000 psi的压力和20,000 °F (11,000 °C) 的高温,并在其爆裂的瞬间冲击波会迅速向外辐射。
单个空化泡所释放的能量很小,但每秒钟内有几百万的空化泡同时爆裂,累计起来的效果将是非常强烈的,产生的强大的冲击力将工件表面的污物剥落,这就是所有超声清洗的特点。
如果超声能量足够大,空化现象会在清洗液各处产生,所以超声波能够有效清洗微小的裂缝和孔。
空化作用也促进了化学反应并加速了表面膜的溶解。
然而只有在某区域的液体压力低于该气泡内气体压力时才会在该区域产生空化现象,故由换能器产生的超声波振幅足够大时才能满足这一条件。
超声波清洗工作原理
超声波清洗是一种新型的清洗方式,它的工作原理是超声波
发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转变成高频机械振荡而
传播到介质中,使液体产生高频震动,使液体中的污物如污垢从
物体表面剥离下来,这种方法对清除工件上的油污、尘埃及其它
污物非常有效。
超声波清洗是一种物理清洗方法,它利用超声波在液体中传
播时产生的空化作用、机械振动和流体冲击等作用对液体及污物
进行清洗。
当超声波在液体中传播时,由于声波在液体中传播时
发生复杂的物理和化学变化,从而使液体分子产生高速振荡,在
清洗液中的污物层被高速振荡的水和污物剥离而达到清洗目的。
超声波清洗在国外已经得到了广泛应用。
超声波清洗工作原理是:当超声波频率等于或大于20KHz时,水分子被压缩成一束超微裂(纳米),每秒几十亿次以上的频率
振动使水分子产生共振和涡流而产生很强的空化作用,当超声波
传到物体表面时,污物层被快速振动而剥落,达到清洗目的。
同
时由于超声波的作用时间短,作用效果明显。
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超声波清洗器原理
超声波清洗器是一种利用超声波的高频振动来实现清洗的装置。
它的工作原理是利用超声波在液体中产生的高频振动,通过液体中的惯性、压缩和膨胀的作用力,有效地将污垢和污染物从物体表面分离。
具体来说,超声波清洗器的工作原理包括以下几个方面:
1. 超声波传导:超声波是一种高频振动的机械波,它可以通过液体中的传导方式传递到物体表面。
超声波清洗器通常会将超声波发生器产生的高频电能转化为超声波能量,然后通过传导方式传递到液体中。
2. 液体振动:一旦超声波能量传递到液体中,它会引起液体中的震动和振荡。
这种液体振动是由超声波的压缩和膨胀作用力引起的,这些力量会在液体中形成稀疏和密集的区域。
3. 液体微流动:液体振动会引起液体中微小的流动,从而形成微小的液体流动。
这种微流动会在物体表面产生一种微观的局部振动,从而有效地剥离和分离污垢和污染物。
4. 污垢分离:液体中微流动的作用下,超声波清洗器会产生一种剥离和分离污垢的力量。
这种力量会将污垢从物体表面分离,并使其悬浮在液体中。
5. 污染物分散:剥离和分离的污垢在液体中被分散成微小颗粒。
这些微小颗粒会在液体中被扩散,从而进一步加速清洗过程。
6. 清洗效果:最终,通过超声波的持续作用,污垢和污染物会被彻底清洗和去除。
清洗后,物体表面会变得干净且无残留。
总体来说,超声波清洗器利用超声波的高频振动和液体中的微流动效应,实现了对污垢和污染物的高效清洗。
其工作原理简单而有效,适用于各种材料和物体的清洗需求。
超声波清洗原理
《超声波清洗原理》
超声波清洗,是利用物体表面受到超声波的冲击力而产生化学和物理反应,从而产生物体的清洗作用。
超声波清洗原理:
1. 弹性冲击原理:超声波的高频声波形成在清洗物体表面上的弹性冲击,从而使污垢、污渍和灰尘等剥离物体表面,同时具有表面粗糙,改善物体表面光滑度。
2. 声液化原理:当超声波穿透清洗液时,它会将液体中的微小气泡(称为超声波泡沫)激活和膨胀,产生巨大的压力,从而使污垢和污渍被吸收、溶解和分解,将污垢物化学分解,从而提高清洗效率。
3. 冲力下沉原理:超声波传递的冲击力,会使清洗物体向下沉移,而物体上的污垢和污渍会随着物体的下沉而被捕捉和清洗。
4. 物理冲洗原理:超声波的高频声波,可以形成一个可调整的液体射流,具有更强的冲力,可以根据需要调整清洗强度,以便用于清洗工业和家用产品上的污垢和污渍。
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超声波清洗机漂洗的原理
超声波清洗机漂洗的原理是基于超声波的振动作用。
当超声波清洗机工作时,超声波
发生器产生高频振动,通过换能器传递给清洗液。
这种振动使得清洗液中的微小气泡
受到周期性的压缩和扩张,形成“空化效应”,进一步增强了对被清洗物品表面的冲
击和刷洗作用,促使污渍从物体表面脱离。
在超声波的作用下,清洗液中的微小气泡会迅速扩张和收缩,形成一个局部的极高温
高压环境。
这种高温高压环境可以使得被清洗物品表面的污渍更容易被软化和剥离,
从而达到清洗的目的。
超声波清洗机中的清洗液可以与被清洗物品表面的污渍发生化学反应,从而将其分解
或溶解。
这种化学反应可以是酸碱反应、氧化还原反应或络合反应等,根据不同的污
渍类型和清洗液配方,可以选择适当的化学反应进行清洗。
超声波在清洗液中产生的高频振动会使得清洗液局部产生热量,提高清洗液的温度。
这种热能作用可以加速污渍的溶解和分解,同时也可以增强清洗液的渗透和扩散能力,进一步提高清洗效果。
超声波清洗机中的清洗液在振动作用下会产生流动冲刷作用。
这种流动冲刷可以带走
被清洗物品表面的污渍和杂质,并将其带离物体表面,从而达到清洗的目的。
同时,
流动冲刷还可以促进清洗液与被清洗物品表面的充分接触,提高清洗效果。
超声波清洗机漂洗的原理主要包括超声波振动、空化作用、化学反应、热能作用和流
动冲刷等方面。
这些原理相互作用,共同完成超声波清洗机的漂洗工作。
超声波清洗的原理
超声波清洗是一种利用超声波在液体中产生的高频振动来清洗物体表面的技术。
它主要通过超声波的作用产生的“空化”现象和“微流”效应来实现清洁作用。
超声波清洗技术已经在多个领域得到广泛应用,包括电子、医疗、汽车、航空航天等行业。
超声波清洗的原理可以简单地理解为,当超声波传播到液体中时,会产生高频
振动,这种振动会在液体中形成微小的气泡,这些气泡在不断地形成和破裂过程中,产生了高温、高压和强大的冲击力,从而将附着在物体表面的污垢和杂质去除。
在超声波清洗过程中,超声波的频率和功率是影响清洗效果的重要参数。
一般
来说,超声波的频率越高,清洗效果越好,因为高频率的超声波能够产生更小的气泡,从而更容易进入到微小的孔隙中进行清洗。
而超声波的功率则决定了清洗的强度,功率越大,清洗效果也越好。
另外,超声波清洗还可以通过添加适当的清洗剂来提高清洗效果。
清洗剂可以
降低液体的表面张力,使得气泡更容易形成和破裂,同时也可以改变液体的化学性质,加速清洗过程。
除了上述原理外,超声波清洗还可以利用“微流”效应来实现清洗。
当超声波
传播到液体中时,会产生复杂的微小涡流和湍流,这些微流可以将附着在物体表面的污垢和杂质冲刷掉,从而实现清洗的目的。
总的来说,超声波清洗的原理是利用超声波在液体中产生的高频振动和“微流”效应来清洗物体表面。
通过合理调节超声波的频率、功率和添加适当的清洗剂,可以实现高效、快速、无损的清洗效果。
这种清洗技术已经成为现代工业生产中不可或缺的重要技术手段,为提高生产效率和保障产品质量发挥着重要作用。
超声波清洗的基本原理
超声波清洗技术是一种新型的清洗技术,它是利用超声波在
液体中的空化作用、瞬间能量释放和化学作用等多种物理作用和
化学作用,来达到清洗目的的。
超声波清洗技术是目前最先进的
清洗技术,在欧美、日本等发达国家已得到广泛应用。
超声波清洗技术是通过超声振动来完成的。
由于超声波频率
高达几千赫兹,其传播时所产生的声压达到惊人的地步。
一般液体的声压级可达到几千伏,所以当声波传到液体中时,液体中的微泡产生了振荡,这种微泡也就是人们常说的空化。
在
空化作用下,液体中产生无数个大小不等、方向不同的气泡,在
这些气泡中有许多微小气泡迅速生长而破裂,从而使污垢脱离清
洗对象。
超声波在液体中传播时会产生大量的空化气泡,这些气泡破
裂时产生巨大声压,可使污垢从基材件表面剥离下来。
所以这种
清洗方法就叫超声波清洗技术。
超声波清洗技术已经成为现代工业清洗最有效、最广泛、最
经济、最彻底的方法之一。
超声波清洗机是一种利用超声波来达
到清洁目的设备。
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超声波清洗原理超声波清洗是一种利用超声波在清洗液中产生的微小气泡和液流对清洗物表面进行清洗的技术。
它利用超声波的高频振动作用于清洗液中,产生的超声波振动通过清洗液传导到清洗物表面,使其表面附着的污垢和杂质迅速脱落,从而达到清洗的目的。
超声波清洗具有高效、节能、环保等优点,在工业生产和实验室研究中得到了广泛应用。
超声波清洗的原理主要包括超声波振动原理、气泡振荡原理和微流动原理。
首先,超声波振动原理是指超声波在传播过程中,其高频振动能够使清洗液中的分子产生剧烈的振动,从而产生高温和高压的局部条件,使液体瞬间汽化形成微小气泡。
这些微小气泡在超声波的作用下不断增大和破裂,产生强烈的冲击力和吸附力,将清洗物表面的污垢和杂质迅速清除。
其次,气泡振荡原理是指清洗液中的微小气泡在超声波振动的作用下,会在液体中产生周期性的膨胀和收缩,这种振荡运动会产生局部的高温和高压,形成微小的爆炸,从而将污垢和杂质冲击脱落。
同时,气泡的振荡运动也会产生微小的液流,使清洗液在清洗物表面形成微小的液流层,加速清洗效果。
最后,微流动原理是指超声波在清洗液中产生的高频振动会引起液体分子的剧烈运动,形成微小的液流。
这种微小的液流在清洗物表面产生剥离和冲击作用,能够将污垢和杂质有效地清除。
同时,微小液流的形成也能够使清洗液更加均匀地分布在清洗物表面,提高清洗效果。
总之,超声波清洗利用超声波振动原理、气泡振荡原理和微流动原理对清洗物表面进行清洗,具有高效、节能、环保等优点。
它在电子、仪器、机械、医疗、化工等领域得到了广泛应用,成为现代清洗技术中的重要手段。
随着科技的不断发展,超声波清洗技术也将不断完善和创新,为各行各业提供更加高效、便捷的清洗解决方案。
超声清洗原理超声波清洗是一种利用超声波在清洗液中产生的物理效应进行清洗的技术。
其原理是利用超声波的高频振动和声波在液体中的传播,产生的机械作用和声化学作用,使污垢从被清洗物体表面脱落并分散在清洗液中,从而达到清洗的目的。
超声波清洗的原理主要包括超声波作用、共振效应、空化效应和声流效应。
超声波是一种频率高于20kHz的声波,其振动速度快、能量高,能够产生很大的机械作用力。
当超声波传播到液体中时,会在液体中产生所谓的“超声波空化”现象。
当超声波传播到液体中的液体分子之间的间隙处时,由于超声波的振动作用,液体分子间的间隙被拉伸和压缩,当压缩力超过分子间力时,液体分子间的间隙会产生空化,形成微小的气泡。
当超声波传播到液体中的气泡时,由于气泡内外压力的变化,气泡会发生膨胀和收缩,产生强烈的破坏性冲击波。
这种强烈的冲击波可以将污垢从被清洗物体表面击落,并将其分散在清洗液中。
同时,由于气泡的膨胀和收缩也会产生微小的液流,这种液流可以进一步带走污垢,加速清洗的效果。
超声波清洗还可以利用共振效应来增强清洗效果。
当超声波的频率与被清洗物体的固有频率相同时,被清洗物体会发生共振,从而使污垢更容易脱落。
共振效应可以提高清洗的效率和质量。
除了以上的作用机制外,超声波清洗还可以利用声化学作用来清洗物体。
声化学作用是指超声波在液体中产生的化学反应。
由于超声波的高频振动和能量高,可以打破化学键,促使液体中的化学反应加速进行。
这种声化学作用可以在清洗液中产生更多的活性物质,进一步分解污垢,提高清洗的效果。
超声波清洗利用超声波的高频振动和声波在液体中的传播,产生的机械作用和声化学作用,能够有效地清洗物体表面的污垢。
超声波的作用机制主要包括超声波作用、共振效应、空化效应和声流效应。
这些作用机制相互作用,共同发挥作用,使超声波清洗成为一种高效、快速、无污染的清洗技术。
超声清洗的原理
超声清洗是利用超声波的振动力量来移除物体表面的污垢和杂质。
其原理涉及到声波的传播和共振效应。
声波是一种机械波,它是由物体的振动引起的,通过介质(比如液体)传播。
超声波是频率高于人类听觉范围(20千赫)
的声波。
超声波可以通过超声发生器产生,然后通过液体介质传播到被清洗的物体表面。
当超声波传播到物体表面时,它会通过介质传递给物体,并在物体内部产生微小的、高频率的压力变化。
这种压力变化可以通过在物体表面形成的气泡或空腔内产生强烈的涡流和冲击力,从而产生清洁的效果。
在液体中,当气泡瞬间坍塌(即产生了所谓的超声空化),气泡内部的高温和高压会释放出巨大的能量,有助于清理表面上的污垢和杂质。
此外,共振效应也是超声清洗的重要原理。
当超声波的频率与杂质的共振频率相匹配时,超声波能够加强杂质的振动,从而更有效地将其从物体表面移除。
共振效应可以通过调整超声波的频率和物体的位置来实现,能够提高清洁效果。
综上所述,超声清洗利用超声波的传播,通过产生涡流、冲击力以及共振效应,来清除物体表面的污垢和杂质。
一、超声原理概述超声波清洗的原理是发生器产的高频振荡电信号。
通过换能器转换成高频的机械振动,传播到清洗液中,对工件实施高效的清洗。
其工作机理是运用空化作用成倍或十几售地提高清洗效果。
当把液体放入清洗机内,施加超声波后,由于超声波在清洗液中是一种疏密相间,辐射传播的高频波,从而使液体高速往复振动。
在振动的负压区由于周围的液体来不及补充,形成无数的微小真空气泡,而在正压区,微小气泡在压力下突然闭合,在闭合过程中由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波形成最高可达几千个大气压的瞬时高压,作用在被清洗的工件上。
吸附在工件上的油腻、杂质在连续不断的瞬时高压作用下迅速脱离工件。
从而达到清洁的目的。
超声波的两个主要参数超声波的两个主要参数:频率:F≥20KHz;功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗,其原理可用“空化”现象来解释:超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时,其功率密度为0.35w/cm2,这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压,但实际上无负压存在,因此在液体中产生一个很大的压力,将液体分子拉裂成空洞一空化核。
此空洞非常接近真空,它在超声波压强反向达到最大时破裂,由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。
这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。
太小的声强无法产生空化效应。
超声波清洗机由三个主要部分组成:(1)装载清洗液的不锈钢清洗缸(2)超声波发生器(3)超声波换能器超声波清洗机具有清洁度高,机器噪音小、设备寿命长等优点。
并能对几何形状比较复杂,例如有各种盲孔、微孔、深孔等用其他清洗方法难以清洗的零件进行高效清洗。
由于具有以上独特的性能,所以越来越被人们认识和接受。
二、设备特点当超声波清洗机注满水接通电源后,电路把50赫兹的交流电转换成超声波频率的交流电、产生振荡,这种振荡的形成就是通过电感及换能器电容组成谐振电路,并将振荡信号通过反馈持继不断地进行下去。
超声波清洗的工作原理
超声波清洗是一种利用超声波产生的高频振动来清洗物体的方法。
其工作原理主要是通过超声波振动将液体中的气泡产生和破裂,从而形成极高的局部压力,进而将污垢和污染物从物体表面或内部排除掉。
具体来说,当超声波发射器发出一系列高频波动时,会在清洗液中产生密集的小气泡。
在超声波的作用下,这些气泡会不断地变大和瞬间坍缩。
当气泡瞬间坍缩时,会形成一个强大的冲击波,同时释放出极高的温度和局部压力。
这种冲击波和压力的作用下,能够快速将附着在物体表面或内部的污垢、油脂、细菌等物质剥离和击碎,从而实现清洗的效果。
超声波清洗具有高效、快速、无损、无污染的特点。
其振动频率通常在20kHz至80kHz之间,因为这个频率范围的超声波具有较好的清洗效果。
不同的物体和清洗需求可以选择不同频率的超声波。
此外,超声波清洗还可以利用超声波在液体中的扩散和穿透能力,将液体中的微粒和污染物分散、混合在液体中,从而达到更好的清洗效果。
总之,超声波清洗通过高频振动形成的冲击波和局部压力,将污垢和污染物从物体表面或内部剥离和击碎,从而实现物体的清洗。
超声波清洗机工作原理是什么1.发生器:发生器是超声波波产生的核心部件。
通过高频电能的转换,将电能转化为超声波的机械振动能,令清洗槽中的清洗液产生高频机械振动。
2.换能器:换能器是将发生器产生的电信号转化为超声波机械振动的装置。
发生器中的电能通过换能器的转化,变成在清洗槽中产生的超声波机械能。
通常,换能器采用压电材料,如压电陶瓷,通过压电效应完成电信号到机械振动的转换。
3.清洗槽:清洗槽是进行清洗的容器,通常由不锈钢制成。
清洗槽中装有清洗液,清洗液可以是水、溶液或者是一些特殊的清洗剂。
清洗槽的容量大小可以根据不同的清洗需求进行设计和选择。
4.清洗液:清洗液是超声波清洗的媒介,起到传导超声波振动的作用。
清洗液的种类和组成可以根据被清洗物的不同和清洗要求来选择。
清洗液可以去除污垢和附着在被清洗物表面的油,灰尘,污渍等杂质。
5.控制系统:控制系统主要用于对超声波清洗机的各种参数进行控制和调节,如发生器的频率、功率、清洗时间等。
控制系统也可以用来监测和保护超声波清洗机的工作状态,例如超声波发生器的输出功率是否正常、清洗槽中液位是否足够等。
当超声波清洗机启动后,发生器产生一定频率和功率的电信号,通过换能器将电信号转换成高频机械振动,然后把这种机械振动通过清洗液传导到被清洗物的表面。
在清洗液的作用下,被清洗物表面的污物和杂质会受到超声波的机械振动作用而分离。
这是因为清洗液被超声波振动产生的高频压力变化迅速形成气泡,这种现象称为空化。
当超声波振动的压力变化范围足够大时,气泡在清洗液中会迅速形成并破裂。
气泡的形成和破裂会产生局部的冲击波、涡流和空化力,这些力量与被清洗物表面的污物和杂质作用,将其从被清洗物表面剥离。
同时,气泡的破裂也会产生微小的局部冲击力和冲刷力,进一步清除污物。
因此,通过超声波的机械振动作用,超声波清洗机可以快速、高效地清洗被清洗物的表面。
超声波清洗不需要使用过多的清洗剂和机械力,且能够清洗到细小的孔隙和纹理处,因此具有广泛的应用前景,在电子、制造业、医疗、环保等领域都有重要的应用。
超声波清洗的原理及其应用1. 超声波清洗的原理超声波清洗是利用高频声波在清洗溶液中产生的超声波波动,通过溶液中的微小气泡的爆裂来实现对物体表面污垢的清洗。
超声波波动引起了溶液中的空化现象,即在波动传播过程中液体中形成微小气泡。
当这些气泡移动到一个压力较低的区域时,气泡会迅速收缩和爆破,产生高温和高压的局部冲击波,以此来清除物体表面的污垢。
超声波清洗的原理主要包括以下几个方面: 1. 空化效应:超声波波动引起液体中的空化现象,产生大量微小气泡。
2. 爆裂效应:这些微小气泡在波动传播过程中移动到一个压力较低的区域时,会迅速收缩和爆破,产生局部冲击波,从而清除物体表面的污垢。
3. 液流效应:超声波波动引起液体中的液流,可以帮助将污垢从物体表面带走。
4. 水合层破坏效应:超声波的振动作用可以破坏物体表面的水合层结构,使污垢更容易被清洗。
2. 超声波清洗的应用超声波清洗广泛应用于以下几个领域:2.1 医疗器械清洗超声波清洗在医疗器械清洗中得到了广泛的应用。
医疗器械通常需要高度清洁以确保其安全使用。
超声波清洗可以有效地去除器械表面的血液、细菌、病毒等污垢,从而保证医疗器械的清洁和消毒效果。
2.2 电子元器件清洗超声波清洗可以清洗电子元器件表面的污垢和氧化物,提高元器件的性能和可靠性。
超声波清洗可以去除电子元器件表面的细微尘埃、油脂、污渍等,使得元器件之间的接触更加良好,从而提高电子设备的性能。
2.3 精密仪器清洗超声波清洗在精密仪器清洗中有着重要的应用。
精密仪器通常对污垢非常敏感,传统的清洗方法很难彻底去除污垢。
超声波清洗可以通过微小气泡的爆裂效应,将仪器表面的污垢从微观层面彻底清除,确保精密仪器的清洁和稳定运行。
2.4 精细零件清洗超声波清洗还广泛应用于精细零件的清洗中,例如机械零件、光学零件等。
由于这些零件通常有复杂的形状和微小的孔隙,传统的清洗方法难以洗净。
超声波清洗可以通过液流效应和爆裂效应,将孔隙中的污垢彻底清洗,从而保证零件的质量和性能。
超声波清洗机工作原理超声波清洗机是利用超声波振动原理来进行清洗的设备。
该清洗机主要通过超声波的高频振动作用将污渍从物体表面去除,达到高效、快速、彻底的清洁效果。
下面将详细介绍超声波清洗机的工作原理。
一、超声波的生成超声波是一种频率高于20kHz的声波,这种高频声波无法被人耳直接听到。
超声波清洗机通过超声波发生器产生高频电信号,然后将电信号转化为机械振动。
超声波发生器中的压电陶瓷片收到电信号后,会发生共振并产生机械变形,从而产生高频振动。
这些振动在水中传播,形成超声波。
二、超声波的传播与作用超声波在水中传播时,会遇到物体表面。
物体表面由于不平整或存在污垢、油脂等物质,会对超声波产生阻碍和反射。
这个过程中,超声波的压缩相和稀疏相不断交替,形成高频的压力波。
超声波的压力波在物体表面会产生剥离和冲击力。
这种剥离作用能够将污垢和油脂从物体表面分离,而冲击力可以加速碰撞物质的松动。
此外,超声波的空化效应也对清洗起到重要作用。
当超声波传播到水中时,在波谷产生的负压区域会形成气泡。
这些气泡随着超声波的振动不断形成和坍塌,释放出能量,产生冲击波,进一步增强了清洁效果。
三、清洗液的作用清洗液在超声波清洗机中起到了重要的媒介作用。
清洗液可以在物体表面和超声波之间形成介质耦合,将超声波的能量传递到物体表面。
同时,清洗液中的化学物质也能够与污垢和油脂反应,溶解和分解它们。
由于清洗液的存在,超声波清洗机能够更好地发挥清洁作用。
四、清洗机的结构超声波清洗机一般由清洗槽、超声波发生器、加热装置和控制系统等组成。
清洗槽是放置被清洗物品的容器,一般采用不锈钢材料制成,具有耐腐蚀性和耐高温性能。
超声波发生器是清洗机的核心部件,负责产生超声波振动。
加热装置主要是为了提高清洗液的温度,加快清洗作用。
控制系统用于控制超声波的频率、清洗时间等参数,提供清洗过程的灵活性和可控性。
五、应用领域超声波清洗机具有净化效果好、速度快、环保、节能等优点,广泛应用于各个行业。
超声波清洗的应用原理超声波清洗的应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力,数百度的高温,利用闭合时的爆炸冲击波破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的。
由于超声波固有的穿透力,所以可以清洗各种表面复杂,形状特异的物件,对小孔和缝隙都有很好的清洗效果,对不吸音或吸音系数小的物体清洗效果最佳。
正确使用超声波设备1、了解超声波用超声波可以分为三种,即次声波、声波、超声波。
次声波的频率为20Hz以下;声波的频率为20Hz~20kHz;超声波的频率则为20kHz以上。
其中的次声波和超声波一般人耳是听不到的。
超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能力强,这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。
2、超声波如何完成清洗工作超声波清洗是利用超声波在液体中的社会化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。
目前所用的超声波清洗机中,空化作用和直进流作用应用得更多。
(1)空化作用:空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。
在减压力作用时,液体中产生真空核群泡的现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力,由此剥离被清洗物表面的污垢,从而达到精密洗净目的。
(2)直进流作用:超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。
声波强度在cm2时,肉眼能看到直进流,垂直于振动面产生流动,流速约为10cm/s。
通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌,污垢表面的清洗液也产生对流,溶解污物的溶解液与新液混合,使溶解速度加快,对污物的搬运起着很大的作用。
超声波清洗的原理
超声波清洗是一种利用超声波的高频振动作用于清洗液中的物体的技术。
其基本原理如下:
1. 声波传播:超声波在清洗液中传播时,其波长比较短,通常在10微米到1毫米之间。
声波以脉冲形式传播,具有很高的
频率,一般在20千赫到100兆赫之间。
这种高频高能的声波
能够穿透液体并在物体表面产生大量微小的泡沫。
2. 能量释放:超声波能够释放大量的能量,在液体中形成气泡。
当声波通过液体传播时,液体中的分子受到声波的作用而发生变化,形成一个个微小的气泡。
这些气泡在超声波传播过程中不断生长和破裂,释放出巨大的能量。
3. 空化和溃破:当声波通过液体传播时,液体中的气泡在正常条件下难以形成。
然而,超声波的高能量作用下,液体分子之间的作用力被分离开,产生空化现象。
当声波的振荡频率达到一定水平时,这些气泡在液体中形成一个个微小的空腔。
在声波的持续振动作用下,这些气泡以极高的速度迅速生长,并在达到临界值时迅速溃破。
气泡的溃破释放出的能量可以让附近的液体形成爆炸性喷射,产生强大的鞭状水流和冲击波。
4. 清洗效果:由于超声波在清洗液中产生的空化、溃破和冲击波,物体表面的污垢、油脂、杂质等会被剥离,并被液体中的冲击波带走。
物体表面的微小凹凸等难以清洗的部分也能被超声波清洗到。
总之,超声波清洗的原理是利用超声波的高频振动和能量释放作用于清洗液中的物体,通过空化、溃破和冲击波的效应,实现对物体表面污垢的快速清洗和去除。
超声波清洗机原理
超声波清洗机是利用超声波的机械振动产生的微小气泡在清洗液中瞬时形成的爆炸力和冲击力从而产生高频振动的一种清洗方式。
其工作原理可分为以下几个步骤:
1. 发声器产生超声波:超声波清洗机的核心部件是发声器,其内部含有一个压电陶瓷片。
当加上电流后,陶瓷片会发生压电效应,从而产生高频振动。
2. 气泡产生:超声波振动传递到清洗液中,使清洗液中的液体分子和气体分子振动,并在液体表面产生很多微小气泡。
这些微小气泡随着超声波振动的继续传递,逐渐增大。
3. 气泡破裂:当微小气泡增大到一定程度时,会达到临界状态,此时液体中的气泡会迅速破裂,形成一个密集的空腔。
4. 爆炸力和冲击力作用:气泡破裂时会产生爆炸力和冲击力,这些力会对被清洗物体表面的油污、灰尘等杂质进行冲击和剥离。
5. 溶解和扩散:超声波的力量能将清洗液中的有机物溶解并扩散开来,使得这些杂质能够从被清洗物体表面脱离,并被清洗液吸附。
6. 清洗液替换:随着清洗过程的进行,清洗液中的杂质会增多,因此需要定期更换清洗液以保证清洗效果。
综上所述,超声波清洗机利用超声波的高频振动,产生微小气泡的爆炸和冲击力,通过与清洗液中的杂质相互作用,实现了对被清洗物体的彻底清洗。
超声波清洗原理
超声波清洗是一种利用超声波的机械振动来清洗物体的技术。
它利用特殊设计的超声波发生器产生高频声波,使水或清洁液产生密集的微小气泡,并在超声波的作用下快速爆裂,产生大量的液流和冲击力。
这些液流和冲击力可以穿透物体的表面或进入物体的微小孔隙,将附着在物体表面或孔隙中的污垢、油脂、细菌等物质迅速剥离和清洗掉。
超声波清洗具有以下原理:
1. 水中的气泡振动和破裂:超声波在水中传播时,会使水中的气泡发生振动和破裂,形成空化作用。
空化作用释放出的热能和冲击力可清除附着在物体表面的污垢。
2. 液流剪切力:超声波产生的高频振动能够产生强大的液流,并产生剪切力。
液流在物体表面流动时,可以将附着在物体上的污垢剥离掉。
3. 声波流场效应:超声波会形成一种复杂且强烈的声波流场。
这种流场对污垢的清洗具有很强的冲击和剥离作用,可以将污垢从物体表面或孔隙中分离出来。
4. 涡流效应:超声波振动还可产生涡流效应,使液体在物体表面形成旋涡。
旋涡的生成和湍流产生的湍流剪切力能够有效地清洗物体表面。
超声波清洗具有高效、快速、不伤害物体表面、能够清洁微小
孔隙等特点,因此广泛应用于各个领域,包括工业清洗、医疗器械清洗、实验室清洗等。
超声波的清洗的原理超声波的清洗作用是一个十分复杂的过程,在这里只做一简单介绍。
超声波作用包括超声波本身具有的能量作用,空穴破坏时放出的能量作用以及超声波对媒液的搅拌流动作用等。
1 超声波的能量作用:超声波具有很高的能量,它在传媒液体中传播时,把能量传递给传媒质点,传媒质点再将能量传递到清洗对象物表面并造成污垢解离分散。
声波是一种纵波,即传媒质点的振动方向与波的传播方向一致。
在纵波传播过程中,传媒质点运动造成质点分布不匀,出现疏密不同的区域,在质点分布稀疏区域声波形成负声压,在分布致密区域声波形成正声压,并形成负声压、正声压的交替连续变化,这种变化不仅使传媒质点获得一定动能而且获得一定加速度。
高频超声波的能量作用是异常巨大的。
在具有能量的传媒质点与污垢粒子相互作用时,把能量传递给污垢并造成它们的解离分散。
2 空穴破坏时释放的能量作用:超声波与通常声波一样在媒液中传播是直线运动方式。
运动速度与媒液有关,在不同媒液中传播速度不同,超声波的频率比通常的声波频率高,所以波长短,能量高。
在媒液中直线前进的超声波,到达与其它物质的界面时,要发生透射和反射运动,发生透射与反射的程度是由构成界面物质的声阻抗率决定的,声阻抗率是传声媒质某一给定表面的声压与质点速度之比。
各种传声媒质都有固定的声阻抗率。
当超声波行进到声阻抗率相差很大的两种媒质的界面时,主要发生反射,而在声阻抗率相近的两种媒质的界面上主要发生透射。
如当超声波行进到水-空气界面时,由于空气密度远小于水,因此声阻抗率也相差较远,所以此时声波主要发生反射;同样超声波行进到水-钢铁界面时,由于两种媒质之间声阻抗率相差很大,所以主要也发生反射。
而当超声波行进到水-塑料界面时,由于两种媒质之间声阻抗率相近,所以超声波主要发生透射。
反射回来的超声波与前进中的超声波合成后,当每一点的位相差保持稳定不变时,发生共振,而在某些固定位置上相互叠加而加强,媒液在这些位置上容易产生空穴。
镀膜工艺与镀膜系统配置镀膜工艺与镀膜系统配置作者:弗兰克泽蒙(Frank Zimone,CEO of Denton )等译者:美国丹顿设备有限公司北京代表处冯学丽我们认为:既然镀膜设备是为镀膜生产服务的,那么我们设计制造的镀膜系统就必须适应用户的生产工艺,而不是让用户改变生产工艺来适应我们的镀膜机。
------弗兰克泽蒙概要在过去的15-20年中, 光学薄膜镀制设备出现了令人瞩目的变化。
以前,一般的镀膜机都是纯人工操作,最先进的也只是半自动控制, 都必须依*高水平的操作人员来保证镀膜产品的一致性。
而现在,高质量的光学镀膜机已经是一个集成了系列智能化模块(子系统)的全自动系统。
这些智能模块(子系统)通常在多个微处理器的指令下结成局域网(LAN), 而局域网又可并入整个工厂的自控系统。
用户经验的不断增加使他们对设备性能的要求也越来越苛刻,以至于我们现在不难发现用户在购买镀膜机的同时,还要求厂家提供相关工艺技术。
本文探讨的是当今光学镀膜系统中可采用的子系统及部件,以及镀膜工艺在部件选择和真空室配置等方面所起的决定性作用。
尽管其他技术日渐流行, 但鉴于物理蒸镀依然是目前适用性最强、应用最广泛的手段,因此本文中的讨论只涉及物理蒸镀技术。
I. 概述长期以来, 人们主要依*蒸镀法来镀制用于精密光学和眼视光学的电介质薄膜。
为加快基片的预清洁和薄膜生长过程中的改性,全世界数以千计的镀膜系统都采用电阻式热蒸发源和电子束蒸发源。
一些系统还同时采用颇具动能的离子源,与前两者搭配使用。
虽然用磁控溅射法镀制电介质薄膜在某些专业领域非常成功, 但由于生产成本居高不下,而且只能满足相对简单的工艺要求(溅射薄膜中的压力控制是过程限制参数),使得它的应用范围较窄,仅限于像建筑玻璃镀膜那样的高产量行业。
同样,二次离子束溅射法的应用也仅限于那些要求沉积率越低越好的工艺如:环形激光回转仪,波长多路分配(WDM)滤波器。
众所周知,多数的光器件的表面都是弯曲不平的,而蒸发所需的长距离同时有利于曲面镀膜的均匀。
结合高沉积率,现代控制与自动化技术(尤其是石英晶体沉积速率控制器和实时光学监控),蒸发系统为多种光学薄膜的镀制提供了切实可行的解决方案。
无论是规格尺寸还是工作性能,制造现代化蒸发镀膜系统所需部件和模块(子系统)的可选性都是有限的。
基本上我们可以将自动化、机械和控制三大部分地制造成本视为整个系统的固定成本,这是因为:1)这三部分的成本为系统成本的主要构成来源;2)而且不管系统大小,这三部分的成本基本不变。
以上两个因素导致了系统制造成本与系统产能的反比关系。
一般来讲,现代化蒸发系统的产能与制造成本呈几何量级的比例关系。
尽管镀膜系统制造厂家对此观点倍感欣慰,但如果从另一面来思考一下,我们就会发现一个同样显著的经济问题:即当价格降低时,系统产能发生大幅度下降,以至于系统的规格明显地小于最低标准尺寸(图1)。
目前,一台内容积175L以上,大抽速(空气抽速>1500升/秒),具有离子束辅助沉积功能(IBAD)的现代化镀膜设备的价值约为25万美金。
估计近期很难出现重大技术突破来大幅度降低现有成本。
在过去几年中,越来越多的用户要求镀膜系统制造厂家提供高性能的小规格、简便型光学镀膜系统,同时,用户对性能的要求不仅没有降低,反而有所提高,特别是在薄膜密度和保证吸水后光谱变化最小化等方面。
现在,系统的平均尺寸规格已经在降低,而应用小规格设备进行光学镀膜的生产也已经转变成为纯技术问题。
因此,选用现代化光学镀膜系统的关键取决于对以下因素的认真考虑:即,对镀膜产品的预期性能,基片的尺寸大小和物理特性以及保证高度一致性工艺所必需的所有技术因素。
II.光学性能-公差三角形要想保证镀膜产品的一致性,我们在开发镀膜系统时一定要确保系统的各个方面相互匹配,这不仅包括设计、工艺和机械、预期的性能指标,还要考虑制造过程中出现的可预见误差。
我们认为:既然镀膜设备是为镀膜生产服务的,那么我们设计制造的镀膜系统就必须适应用户的生产工艺,而不是让用户改变生产工艺来适应我们的镀膜机。
但遗憾的是,现在使用的许多镀膜系统都是后一种情况,例如,有些生产线上正在使用的是为其它应用而设计的镀膜机,甚至有些时候是厂家先制造出镀膜机然后再去寻找应用客户。
不管是何种情况,这样制造出的镀膜机都可能无法完全达到预期的功效,因而很难取得满意的结果。
涉及到真空室的选择和确定,我们认为有以下三个方面需要考虑,而这些问题又都是与系统的制造公差有关。
输入- 设计镀膜机的设计如同一道菜谱,它规定出了膜层结构、厚度和折射率等指标。
如果将以上设计指标严格复制到工艺/设备中,那么标准的输出结果就会达到预期的性能要求。
工艺- 设备在我们看来,工艺和设备也可以统称为按照设计输入实施标准输出功能的一个黑匣子。
实际上,工艺包括设备硬件,控制软件和一组使机器实现设计要求的指令。
在工艺/设备中存在着许多变量,而其中有些不可能被完全控制。
这些不可完全控制的变量提高了系统的制造公差,降低了控制膜层厚度的能力,造成标准输出相对于设计的偏差。
输出- 标准性能归根到底标准性能输出才是真正最重要的。
为了保证工艺的持久力,标准输出应在大多数时间内达到预期效果,即满足用户对薄膜光学性能和耐久性的具体要求。
我们必须认识到以上三个因素是相互依存的,孤立地看待其中任何一个方面都是不对的,这一点非常重要。
如果一个系统的设计和工艺/设备配合良好,那么不管制造公差如何,它都应该总是达到预期性能。
然而,如果三个因素中的任何一方发生变化,就必须同时考虑调整其他另两个因素来保证整个系统的协调。
例如,对系统工艺的升级会产生制造公差,而且系统越大产生的制造公差也就越大,这就需要改进设计或降低预期性能指标。
又比如,用户想提高预期产品性能而只是简单地改进了设计,从表面上看用户的目的好像已经达到了,但如果新的设计对膜的厚度很敏感,除非改变工艺来降低制造公差,否则产品不太可能长期达到新设的产品性能要求。
我们在评估工艺公差时必须考虑如下一些因素:厚度监控:设计中每一层膜厚的精度都受到控制仪器本身精度的限制,一般我们讲的控制仪器是石英晶体微量天平(QCM)或光学监控仪,或两者同时使用。
石英晶体微量天平的精确度大约是2%,而一个设计良好的光学监控仪,精度能达到千分量级。
膜厚的不均匀性:无论监控仪精度怎样,它也只能控制真空室里单点位置的膜厚,一般来讲是工件架的中间位置。
如果此位置的膜厚不是绝对均匀的,那么远离中心位置的基片就无法得到均匀的厚度。
虽然屏蔽罩能消除表现为长期的不均匀性,但有些膜厚度的变化是由蒸发源的不稳定或膜材的不同表现而引起的,所以几乎是不可能消除的,但对真空室的结构和蒸发源的恰当选择可以使这些影响最小化。
时间变量:真空室里的沉积条件随着时间发生改变是常见的现象。
在一轮运行过中,蒸发源的特性会随着膜材的消耗而改变,尤其是设计中涉及多层镀膜时,如果工艺过程需持续数个小时,真空室的热梯度也会上升。
同时,当真空室内壁发生沉积变脏时,不同轮次的工效逐渐产生差异。
这些因素虽然是渐进的并可以进行补偿,但依然应该将其视为系统公差的一部分。
湿度转换:薄膜一般多孔,使得它们的属性在诸多方面低于块状材料。
其中一点就是在潮湿条件下,薄膜的微观空间充满水蒸汽,而在相对湿度降低时变干。
水分的存在与否改变了薄膜的有效折射指标,产生了众所周知的湿度转换现象,即薄膜的光谱改性。
沉积条件对镀膜的多孔性具有很大的影响:人们早就通过基片的高温(~300℃)来增加薄膜的密度。
而近年来,离子束辅助沉积(IBAD)法也被用来在环境温度下提高基片的密度。
显然,对设备/工艺因素的考虑不应仅仅停留在部件基本功能的水平。
在考虑基材的基本成分之外,还应考虑工艺设计上的元素。
对每一部件的选择都应首先仔细评估其对制造误差和工艺控制的影响。
III. 系统考虑因素要设计一套能满足特定性能指标的现代镀膜系统,需要考虑的问题如此繁多而复杂,以至于不知从何入手。
我们建议最好首先考虑膜层的预期性能要求和被镀基片的本质特性,然后根据以上两个问题的结论展开设计工作。
首先,镀膜设计包括预期薄膜应具有的光学和机械特性,这些特性是选择膜材、蒸发源的类型以及镀膜条件的基础;其次,要保证生产的一致性,程度控制(对光学膜厚的控制)是关键,它往往决定膜厚监控仪、基片转速以及蒸发源布局的选择。
同时,基片本身对选择过程的影响是不可忽视的,因为有些材料无法加热,且基片的尺寸和形状又往往决定旋转系统的类型和均匀屏蔽保护。
抽气系统真空机组的组成部件必须认真选择,以便在要求时间内达到预期的真空度。
有效抽速可以根据真空泵的规格和真空室的流导计算出来,但由于被抽气体中大部分都是水蒸汽,真空泵的停机就会受到系统对水汽抽速的限制。
所以在预见到被抽气体中含大量水汽时,一般会采用迈斯纳挡板来作为辅助的低温装置,用以提高系统对水汽的抽速。
低温泵具有高效,快速和清洁无油的特点,因而成为中小系统中高真空泵的理想选择。
大型真空室一般会有较大的热负载,这些热量来源于过程气体和热辐射,这会造成低温泵在冷却方面的困难。
低温冷却挡板与扩散泵的传统组合目前依然是最灵活的真空抽气机组,在大型系统中经常使用,特别是涉及到热处理工艺的时候。
对于粗真空泵的考虑也不能仅限于简单的抽速方面。
对于扩散泵机组来说,扩散泵的排气压强与机械泵的有效抽气压强之间存在空档,需要另外的抽气设备进行弥补。
而低温泵可以承受更高的压差,因此其前级采用机械泵就足够了,只是在水汽较重时应选用双级机械泵。
蒸发源蒸发材料最简单的方法就是将其放在筐状或舟状电阻式蒸发源内进行加热。
这些低压蒸发源简单、经济、可*,可以做成各种各样的大小、形状并具有不同的电特性,例如用来沉积金属薄膜的小线圈也许只需要50安培的电流,而沉积红外线滤波膜时,其膜层的厚度远大于可见光膜层,就需要用到高达1000安培的大容量蒸发舟。
很多材料不能用加热的形式蒸发,包括大多数常用于可见光和近红外(NIR)镀膜的绝缘材料,这种情况下,必须采用电子束枪。
电子枪有多种尺寸和类型可供选择,多坩埚电子枪可采用一个源对多种材料进行蒸发,这种枪在镀制多层膜且膜层较薄的工艺中应用效果很好。
当复杂的设计需要每种材料用量较大,或每个源都需要占用不同的位置时,可以选用单坩埚电子枪。
电源的大小更多地取决于蒸发材料的导热性,而不是其蒸发温度。
电源功率一般在4KW到10KW之间,对于大多数的绝缘材料,4KW就足够了;而如果想达到很高的沉积率,或在一个很大的真空室内对导热材料进行蒸发时,也许需要10K W甚至更大功率的电源。
要保持电子枪蒸发绝缘材料的稳定性,最重要的是要拥有一个高品质的束流扫射控制器。
传统的束流扫射控制器基本采用模拟波形,它可以从横纵双向驱动电磁束,还可以调节振幅和频率。