摘要：超聲波廣泛的存在于自然界和日常生活中，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。本文將介紹超聲波在實(shí)際生活中的應(yīng)用，以求對超聲波有更為全面的了解，可以更好地運(yùn)用超聲波。 關(guān)鍵詞：超聲波清洗；應(yīng)用；優(yōu)點(diǎn)
ultrasonic cleaning
Major: Optical information science and technology Name: Student ID:
Abstract: Ultrasonic widely exist in nature and our daily life, because of its good
direction, strong penetration ability, it has many applications in medicine, military, industry,agriculture and other aspects. This paper will introduce the application of ultrasonic in real life, in order to have a more comprehensive understanding of ultrasonic wave, in order to use ultrasonic better.
Keywords: ultrasonic cleaning;application;advance
背景
在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，我選擇了吳迪老師的超聲波專題實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過三次試驗(yàn)，我大致了解了超聲波的性質(zhì)及其實(shí)驗(yàn)原理，由此我對超聲波的優(yōu)良特性有了一定的認(rèn)識(shí)，于是我開始查找關(guān)于超聲波應(yīng)用的一些實(shí)例，并對超聲波清洗產(chǎn)生了極大的興趣。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名，是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。基于超聲波的眾多優(yōu)良特性，超聲波在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。這里，將介紹超聲波清洗的原理特性，生產(chǎn)應(yīng)用等諸多方面。
超聲波清洗原理
清洗的超聲波應(yīng)用原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)，清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡（空化核）在聲場的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中，當(dāng)團(tuán)體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，固體粒子即脫離，從而達(dá)到清洗件表面凈化的目的。
超聲波清洗的廣泛適用性
超聲波清洗作為一種先進(jìn)、高效的清洗技術(shù)，在G內(nèi)外越來越得到廣泛地應(yīng)用 近年來G內(nèi)生產(chǎn)的
超聲波清洗機(jī)的種類和數(shù)量急增。
超聲波清洗技術(shù)也在不斷發(fā)展和提高超聲波清洗技術(shù)之所 越來越得到廣泛 應(yīng)用，是由于它具有諸多明顯的特點(diǎn)：
1．超聲波清洗可大大提高被洗制件表面的潔凈度。這在近代電子、航空、宇航等高、精、尖科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，顯得尤為重要。 2．清洗速度快，工效高。
3．
超聲波清洗機(jī)的應(yīng)用，便于清洗工藝的實(shí)施及工藝過程的連續(xù)自動(dòng)化。
4．不宜用其它清洗工藝清洗的易碎物品或制件．可用超聲波清洗法進(jìn)行較好的清洗。 5 外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，具有狹小縫隙孔洞的制件(或部件)，用其它工藝清洗不徹底時(shí)，可用超聲波清洗法清洗干凈。
6．可大大降低清洗作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。特別是大批量的小制件(或部件)，尤其適用于超聲波清洗。
超聲波清洗基礎(chǔ)
1．空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。在減壓力作用時(shí)，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時(shí)，真空核群泡受壓力壓碎時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達(dá)到精密洗凈目的。
2．直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.5W/cm2時(shí)，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng)，流速約為10cm/s。通過此直進(jìn)流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也產(chǎn)生對流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對污物的搬運(yùn)起著很大的作用。 3．加速度：液體粒子推動(dòng)產(chǎn)生的加速度。對于頻率較高的
超聲波清洗機(jī)，空化作用就很不顯著了，這時(shí)的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對污物進(jìn)行超精密清洗。
影響超聲波清洗效果的因素
1.液體：超聲波清洗所用液體的濃度不宜過高，否則會(huì)阻礙超聲波的傳播，影響清洗效果。使用比一般除油液濃度更低的溶液，效果更好。但并不是簡單地把原溶液直接稀釋使用，應(yīng)該合理選擇組分和配比。
2.溫度：如只用水清洗，約在50 C時(shí)，水洗能力**強(qiáng)，溫度過高，則因水中產(chǎn)生大量氣泡阻礙超聲波的傳播，以致降低清洗效果。除油液清洗也有類似現(xiàn)象。因此，必須根據(jù)溶液組分，控制溫度在**佳范圍。
3.懸浮物：超聲波對于懸浮于溶液中的粒子具有振動(dòng)和凝集的作用，該作用雖然能提高清洗能力，但也有再次沾污表面而影響清洗效果。因此，必須對槽液定期過濾，除去油脂、固態(tài)污物，有條件**好設(shè)置連續(xù)過濾裝置。
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4.金屬雜質(zhì)：特別是對于酸洗液中的氧化皮或金屬溶解物的積累，使超聲波輻射效果下降，影響清洗質(zhì)量。因此，對酸洗液應(yīng)經(jīng)常更新。
網(wǎng)筐：對于小零件，采用網(wǎng)筐孔徑應(yīng)適度，如果網(wǎng)的孔徑或多孔板筐的孔徑過小，則減弱超聲波強(qiáng)度，降低清洗效果。如果孔徑過大，工件易漏失。因此，**好在網(wǎng)筐底部設(shè)置一無孔的金屬薄板（約0 . 5 mm），超聲波能穿透該薄板來清洗網(wǎng)筐中的工件。 5.工件：由于超聲波是直線傳播的，如果工件是靜置的，超聲波對零件深凹、盲孔處及背面部位往往波及不到，即無法清洗干凈或清洗不均勻。所以應(yīng)將工件在槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以便各部位都能得到超聲波的輻射，從而達(dá)到理想的效果。
清洗劑的選擇原則
表面活性劑、螯合劑、助劑的選擇原則： 1)組成的洗滌劑具有較強(qiáng)的清洗能力； 2)化學(xué)性質(zhì)柔和，不損傷被洗物；
3)組分之間不發(fā)生化學(xué)作用而使組分失效； 4)具有良好的漂清性。
超聲波清洗工藝流程
不同的工序應(yīng)有不同的清洗工藝，但從整體流程看，可分為四道工序：洗滌、漂洗、脫水、干燥。
洗滌：主要利用有機(jī)溶劑如三氯乙烯對上盤膠、蠟、防霉劑等的高度溶解而達(dá)預(yù)洗目的，然后利用洗滌劑對物件表面的濕潤、滲透、乳化而綜合成的去污作用。
漂洗：通過清水對物件表面的沖洗及超聲作用，使洗滌后松散于鏡片表面的洗滌劑脫離鏡片表面。
脫水：經(jīng)漂洗后的鏡片表面含有大量水分，進(jìn)入脫水劑中進(jìn)行脫水，脫水劑多為有機(jī)溶劑，和水能充分混溶。
干燥：干燥劑應(yīng)和脫水劑沸點(diǎn)相近，互溶性好，便于干燥
超聲波清洗應(yīng)用*域
1、表面噴涂處理行業(yè)：（清洗的附著物：油、機(jī)械切屑、磨料、塵埃、拋光蠟）電鍍前的清除積炭、清除氧化皮、清除拋光膏、除油除銹、離子鍍前清洗、磷化處理，金屬工件表面活化處理等。不銹鋼拋光制品、不銹鋼刀具、餐具、刀具、鎖具、燈飾、手飾的噴涂前處理、電鍍前清洗。
2、機(jī)械行業(yè)：（清洗的附著物：切削油、磨粒、鐵屑、塵埃、指紋）
防銹油脂的去除；量具的清洗；機(jī)械零部件的除油除銹；發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、變速箱、減振器、軸瓦、油嘴、缸體、閥體、化油器及汽車零件及底盤漆前除油、除銹、磷化前的清洗；過濾器、活塞配件、濾網(wǎng)的疏通清洗等。精密機(jī)械部件、壓縮機(jī)零件、照相機(jī)零件、軸承、五金零件、模具、尤其在鐵路行業(yè)，對列車車廂空調(diào)的除油去污、對列車車頭各部件的防銹、除銹、除油非常適合。
3、 電子行業(yè)：（清洗的附著物：助焊劑、油、石蠟、油漆磨料、染料、銹、氧化物、塵、手垢）印刷線路板除松香、焊斑、阻焊劑；電子元器件、液晶玻璃、、電視機(jī)零部件、高壓觸點(diǎn)等機(jī)械電子零件、電容、半導(dǎo)體、晶振、電阻、IC芯片、接插件、連接件、轉(zhuǎn)接器、硅片、三極管、二極管、壓電陶瓷基片、顯象管、電真空器件的清洗等。
4、醫(yī)藥行業(yè)：（清洗的附著物：血液、明膠、塵、指紋、血漬、蛋白；醫(yī)藥研發(fā)中化學(xué)合成振蕩溶解等）注射器、手術(shù)器械、滴管、研究實(shí)驗(yàn)用具、玻璃容器、牙科用具、食道鏡、氣管支鏡、直腸鏡、顯微鏡的消毒、殺菌、清洗等。
5、 半導(dǎo)體行業(yè)：（清洗的附著物：血液、明膠、塵、指紋、血漬、蛋白）半導(dǎo)體晶片的高清潔度清洗。
6、 鐘表shou飾行業(yè)：（清洗的附著物：油漆、凡立水、油脂、染料、塑膠殘留物、塵埃、指紋）清除灰塵、氧化層、拋光膏、貴金屬、裝飾品、計(jì)器、表帶、表殼、表針、數(shù)字盤、油泥等。
7、 光學(xué)行業(yè)：（清洗的附著物：油漆、凡立水、油脂、染料、銹、塑膠殘留物、塵埃、指紋）玻璃鏡片、樹脂鏡片、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、相機(jī)鏡頭、鍍膜玻璃、棱鏡、透鏡等光學(xué)制品的鍍膜前后及裝配前工序間清洗；在光電行業(yè)主要應(yīng)用于ITO導(dǎo)電玻璃、LCD基板清洗、液晶片封裝后殘留液晶清洗。
8、 紡織印染行業(yè)：（清洗的附著物：指紋、塵、油墨、染料、塑膠殘留物、橡膠殘?jiān)┣逑础娊z板、拉絲板，紡織錠子、纖維絲（不銹鋼絲、鎳絲、銅絲等）進(jìn)行除油去污
9、其他行業(yè)：（清洗的附著物：手垢、塵埃、指紋、汗?jié)n）印章、號(hào)牌、硬幣**陶器、銀制品、金制品、銀行磁卡等。
小結(jié)
通過實(shí)驗(yàn)及查找資料，我深刻明白了超聲波在日常生活中有如此廣泛的應(yīng)用。將超聲波用于日常生活，極大地方便了生活，減少了浪費(fèi)與污染，提高了效率，體現(xiàn)了科技服務(wù)生活的原則。這次實(shí)驗(yàn)與查找資料的過程讓我充分享受到了科研的樂趣，也堅(jiān)定了我投身科學(xué)的斗志，讓我明白了科學(xué)不是那么高深不可捉摸，它其實(shí)就存在于我們身邊。對于超聲波，可以應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，如超聲測距，超聲檢驗(yàn)（汶川地震后測樂山大佛中的裂紋位置），超聲處理，超聲診斷，超聲除螨等各種應(yīng)用，它不僅僅局限于某一方面，的確可以說是一種“**“的波。這次大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開闊了我的視野，堅(jiān)定了我科研的決心，真的可以說是受益匪淺。
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