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影響超聲波清洗效果2個主要因素
超聲波清洗機的主要機理是超聲波清洗機產(chǎn)生的超聲波的空化作用,超聲波空化的強弱與聲學參數(shù)、清洗液的物理化學性質(zhì)及環(huán)境條件有關,要獲得良好的清洗效果必須選擇適當?shù)穆晫W參數(shù)和清洗液。
1.超聲波聲強或聲壓的選擇
在清洗液中只有交變聲壓幅值超過液體的靜壓力時才會出現(xiàn)負壓,在超聲清洗槽中的聲強要高于空化閾值才能產(chǎn)生超聲空化。對于一般液體,空化閾值約為每平方厘米1/3瓦(聲壓的千方正比于聲強)。聲強增加時,空化泡的最大半徑與起始半徑的比值增大,空化強度增大,即聲強愈高,空化愈強烈,有利于清洗作用。但不是聲功率越大越好,聲強過高。會產(chǎn)生大量無用的氣泡,增加散射衰減,形成聲屏障,同時聲強增大也會增加非線性衰減,這樣都會削弱遠離聲源地方的清洗效果。對于一些難清洗干凈的污物,例如金屬表面的氧化物,化纖噴絲板孔中污物的清洗,則需要采用較高的聲強。此時被清洗面應貼近聲源,這時大多不采用槽式清洗器。而用棒狀聚焦式換能器直接插入清洗液靠近清洗件的表面進行清洗。
2. 頻率的選擇
超聲空化閾值和超聲波的頻率有密切關系。頻率越高,空化閾越高,換句話說,頻率越高,在液體中要產(chǎn)生空化所需要的聲強或聲功率也越大;頻率低,空化容易產(chǎn)生,同時在低頻情況下,液體受到的壓縮和稀疏作用有更長的時間間隔。使氣泡在崩潰前能生長到較大的尺寸,增高空化強度,有利于清洗作用。目前超聲波清洗機的工作頻率根據(jù)清洗對象,大致分為三個頻段;低頻超聲清洗(20-50KHz),高頻超聲清洗(50—200KHz)和兆赫超聲清洗(700KHz一1MHz以上)。低頻超聲清洗適用于大部件表面或者污物和清洗件表面結(jié)合強度高的場合。頻率的低端,空化強度高,易腐蝕清洗件表面,不適宜清洗表面光潔度高的部件,而且空化噪聲大。40KHz左右的頻率,在相同聲強下,產(chǎn)生的空化泡數(shù)量比頻率為20KHz時多,穿透力較強,宜清洗表面形狀復雜或有盲孔的工件,空化噪聲較小。但空化強度較低,適合清洗污物與被清洗件表面結(jié)合力較弱的場合,高頻超聲清洗適用于計算機、微電子元件的精細清洗,如磁盤、驅(qū)動器,讀寫頭,液晶玻璃及平面顯示器,微組件和拋光金屬件等的清洗。這些清洗對象要求在清洗過程中不能受到空化腐蝕。要能洗掉微米級的污物。兆赫超聲清洗適用于集成電路芯片、硅片及簿膜等的清洗。能去除微米、亞微米級的污物而對清洗件沒有任何損傷,因為此時不產(chǎn)生空化作用,超聲波清洗機理主要是聲壓梯度、粒子速度和聲流的作用,特點是清洗方向性強,被清洗件一般置于與聲束平行的方向。
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