超聲波清洗機的空化作用是其實現高效清潔的關鍵,而這一作用受到多種因素的影響。以下是對這些因素的詳細描述:
1. 超聲波強度:單位面積上的超聲功率即為超聲波強度,它與空化作用關系緊密。當超聲波強度增加時,空化強度也會隨之增強。然而,當強度達到一定值后,空化作用會趨于飽和。若繼續增加超聲波強度,不僅不會產生更好的清洗效果,反而會因產生大量無用氣泡而導致散射衰減增加,同時非線性衰減也會增大,從而削弱遠離聲源地方的清洗效果。
2. 超聲波頻率:頻率越低,在液體中產生空化越容易,但所產生的空化泡尺寸較大且數量較少。高頻超聲則難以產生空化現象,因為其產生空化所需的聲強或聲功率更大。例如,在水中產生空化,超聲波頻率在400kHz時所需功率比10kHz時大10倍。通常采用的頻率范圍為20~40kHz,此范圍內的超聲波清洗機既能產生較好的空化效果,又不會因頻率過高而對清洗件造成損傷。
3. 清洗液的性質
- 表面張力:表面張力大的液體不易產生空化,但一旦空化氣泡形成,其在崩潰時釋放的壓力也大,空化強度高,有利于清洗。
- 黏滯系數:黏滯系數大的液體,超聲波在其中的傳播損耗大,空化閾值高,難以產生空化效應;而黏滯系數低的液體,超聲波傳播損耗小,清洗液空化活躍,更有利于清洗。
- 蒸氣壓:高蒸氣壓液體會降低空化強度,不利于超聲波清洗。
4. 清洗液的溫度:溫度升高,有利于提升清洗液的化學去污能力,同時使清洗液的表面張力和黏滯系數降低,利于空化。但溫度過高時,氣泡中蒸汽壓增大,導致氣泡閉合時緩沖作用增強而使空化減弱。因此,需要根據具體情況選擇合適的清洗液溫度,一般適宜的水溫為60-80℃,此時空化活躍。
5. 環境壓力:當清洗液的靜壓高時,不易產生氣穴現象,因此在密封的壓力容器中進行超聲波清洗或處理的效果較差。
6. 駐波的影響:當超聲波從聲源傳播到液體表面時,清潔槽是有限的空間,駐波通過在液體和氣體之間的界面處反射而形成。駐波的特征是在液體空間的某些位置具有至低的聲壓,而在其他位置具有最高的聲壓,這將導致不均勻的清潔。為了減少駐波的影響,有時會將清潔槽特制成不規則形狀,以避免形成駐波。現在一些超聲波清洗設備還采用了頻率掃描方法,使最小聲壓不固定在一個地方,而是不斷移動,以實現更均勻的清潔。
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