超聲波清洗機是如何利用超聲波工作
2024年11月12日
1.超聲波的產生
超聲波清洗機有一個核心部件叫超聲波發生器，也稱為超聲電源。它的主要功能是將市電（通常是220V或380V交流電）轉換成高頻交流電信號。這個高頻信號的頻率一般在20kHz-100kHz之間，這是超聲波的頻率范圍。例如，常見的超聲波清洗機頻率可能是40kHz。
超聲波發生器通過電子線路將電能進行轉換和放大，然后將高頻交流電輸送到換能器。換能器是一種能夠將電能轉換為機械能（超聲波振動）的裝置。它主要由壓電陶瓷材料制成，當高頻交流電作用于壓電陶瓷時，壓電陶瓷會根據電場的變化而產生機械變形，從而產生超聲波振動。
2.超聲波在清洗液中的傳播與空化效應
換能器產生的超聲波會傳入清洗機中的清洗液。清洗液通常是水或者水與適當的清洗劑混合而成的液體。超聲波在清洗液中以縱波的形式傳播。
當超聲波在清洗液中傳播時，會產生空化效應。在超聲波的負壓周期，清洗液中的微小區域會形成真空泡，這些真空泡在正壓周期時會迅速閉合。在真空泡閉合的瞬間，會在局部產生高溫和高壓（可達上千個大氣壓）。這種高溫高壓的環境就像一個個微小的“爆炸”，產生強烈的沖擊波和微射流。
例如，假設清洗一個帶有油污的機械零件，當這些微小的“爆炸”發生在零件表面時，沖擊波和微射流會沖擊油污和污垢，將它們從零件表面剝離下來。而且，由于空化泡在液體中是大量、隨機分布的，所以能夠對零件的各個表面，包括復雜的形狀和細小的縫隙都進行有效的清洗。
3.清洗過程中的協同作用
除了空化效應外，超聲波還會在清洗液中引起強烈的攪拌作用。由于超聲波的振動，清洗液中的分子會不斷地運動和混合，這有助于將已經從被清洗物體表面剝離下來的污垢分散在清洗液中，防止污垢重新附著在物體上。
同時，超聲波的振動還可以加速清洗劑與污垢之間的化學反應。如果清洗液中含有合適的清洗劑，超聲波的作用可以使清洗劑更好地滲透到污垢內部，從而更有效地分解和去除污垢。例如，在清洗一些含有蛋白質污垢的物品時，超聲波可以使清洗液中的蛋白酶更好地與蛋白質污垢結合，加快蛋白質的分解，提高清洗效果。
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