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常规超声波清洗机的主要作用机制

文章作者:zhuobo 发布时间:2021-06-23 18:00:51 浏览次数:0

  超声波是机械波,是一种声波。人耳能听到的声波的频率范围约为16--20000Hz,这就是为什么频率大于20kHz的声波被称为超声波的原因。超声技术的应用一般分为两大类:探测超声和功率超声。超声波检测是超声波技术的被动应用,如无损超声波检测技术,它利用超声波的特性来收集材料内部的信息;超声波清洗机功率是超声波技术的主动应用。

超声波清洗机

  传统超声波清洗机清洗的主要机理是超声波在液体介质中传播时的空化效应;当空化气泡在此过程中关闭并破裂时,冲击波会在其周围产生数千个大气压,作用于工件表面并对其进行破坏。不溶性污垢使其分散在清洁液中;此外,它还表现在以下几个方面:

  (1)气体不间断的微泡振动可以擦洗固体表面。一旦污垢有裂缝可钻,气泡就会穿透裂缝并振动,导致污垢层剥落。

  (2) 空化气泡本身伴随着一系列的二阶现象,如辐射扭转。这对辐射作用于均匀液体中的液体本身,引起液体本身的循环,即流动。作用范围为M的声通量称为微声通量,它能使振动的气泡表面处于粘性应力和高速度梯度状态,足以损伤工件表面,使其倒塌。

  (3)超声空化在固液界面产生的高速微射流可以去除或削弱边界污垢层,增加搅拌效果,加速可溶性污染物的溶解,增强化学反应的清洗效果。

  另外,清洗液本身的振动会大大提升清洗效果。例如,当20 kHz 2 Wcm2 超声波在清洗液中传播时,颗粒的振动位移为1.32 m。速度为0.16 ms,加速度为2.04 ms 105 mS2,声压为2.45 105 Pa。 因为工件表面的污垢层受到清洗液20000次/秒的猛烈冲击,正负2.45个大气压,这只是普通的行波场计算结果—— 其实清洗槽离混合声场更近,会使得撞击过程更加激烈。

超声波清洗机

  从化学上讲,钢丝在轧制和热处理过程中形成的磷皮属于高温氧化皮(950t630,),主要由FeO、部分Fe3O4和少量Fe2O3组成, 因为FeO 在H3PO4 溶液中的反应速率高于H3PO4 溶液。 Fe3O4和Fe2O3速度快,所以它们从内到外依次附着在钢丝表面, H3PO4 穿透磷酸盐表皮空间,以更快的速度溶解Fe2O3 和Fe3O4。反应式为:FeO + 2 H3PO4=Fe (H2PO4) 2 + H2O,一旦氧化皮下部溶解,与钢丝的结合力就会降低。

  使用磷酸溶液作为超声波清洗介质的另一个原因是磷酸盐具有良好的脱脂效果。超声波清洗槽可同时去除钢丝上的锈蚀和脱脂,这是其独特的技术特点。

  简而言之:磷酸溶液的超声波清洗机清洗是清洗和声化学反应的叠加,即利用超声波能量的物理作用,加强磷酸清洗液与表面锈迹的化学反应。


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