超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波它指向性好,穿透能力強,容易獲得集中的聲能,在水中傳播距離遠,可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、在農(nóng)業(yè)上有很多應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大于人類聽力上限而得名。
科學(xué)家把每秒振動的次數(shù)稱為聲音的頻率,單位是赫茲(Hz)我們?nèi)硕苈牭降穆暡l率是20Hz-20000Hz。因此,我們稱頻率高于20000赫茲的聲波“超聲波”通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率是1 MHz-30兆赫茲。
超聲波熔接器聲波是物體的機械振動狀態(tài)(或能量)的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz時,每秒的振動次數(shù)(頻率)非常高,超出了人類聽覺的一般上限(20000Hz)人們稱這種聽不見的聲波為超聲波。因為頻率高,所以有很多特點:首先功率高,能量比普通聲波大很多,可以用來切割、焊接、鉆孔等。而且超聲波檢測由于其頻率高波長短光衍射方向性好等優(yōu)點,在工業(yè)和醫(yī)學(xué)上普遍使用。超聲波和可聽聲本質(zhì)上是一樣的它們的共同點是機械振動模式,通常以縱波的形式在彈性介質(zhì)中傳播這是能量傳遞的一種形式不同的是超聲波頻率高,波長短它以良好的波束和指向性在一定距離內(nèi)沿直線傳播,即每秒振動100萬次,可聽波的頻率為16-介于20000赫茲和 赫茲之間)
超聲波在介質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射和其他傳播定律與聽得見的聲波沒有本質(zhì)上的不同。但是超聲波的波長很短,只有幾厘米,甚至千分之幾毫米。與聽得見的聲波相比,超聲波有許多奇怪的特性:傳播特性超聲波的波長很短,障礙物的大小通常比超聲波的波長大很多倍,所以超聲波的衍射能力很差,在均勻介質(zhì)中可以直線傳播超聲波的波長越短,這種特性越顯著。功率特性聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的粒子來回振動,對其做功。聲波功率是一個物理量,表示聲波做功的速度。在同樣的強度下,聲波的頻率越高,它的功率就越大。因為超聲波的頻率很高,所以它的功率相對于普通聲波來說是非常大的。
空化超聲波在介質(zhì)中傳播時,有一個正負壓力交替的周期在正壓階段,超聲波擠壓介質(zhì)分子,改變介質(zhì)原有的密度,使其增大;負壓階段,介質(zhì)分子稀疏并進一步分散,介質(zhì)密度降低當足夠振幅的超聲波作用于液體介質(zhì)時,介質(zhì)分子間的平均距離會超過保持液體介質(zhì)不變的臨界分子距離,液體介質(zhì)會破裂形成微泡。這些小空腔的快速膨脹和閉合會引起液體粒子之間的劇烈碰撞,從而產(chǎn)生幾千到幾萬個大氣壓的壓力。這種顆粒間的強烈相互作用會突然提高液體的溫度,起到很好的攪拌作用,從而使兩種液體不相溶(如水和油)發(fā)生乳化作用,加速溶質(zhì)的溶解和化學(xué)反應(yīng)。超聲波在液體中作用產(chǎn)生的這種效應(yīng)稱為超聲空化。
應(yīng)用功能
編輯本段
超聲效應(yīng)已廣泛用于實際,主要有如下幾方面:
超聲檢驗
超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質(zhì),這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術(shù)。超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術(shù)。把從換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經(jīng)聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統(tǒng)可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術(shù)已在醫(yī)療檢查方面獲得普遍應(yīng)用,在微電子器件制造業(yè)中用來對大規(guī)模集成電路進行檢查,在材料科學(xué)中用來顯示合金中不同組分的區(qū)域和晶粒間界等。聲全息術(shù)是利用超聲波的干涉原理記錄和重現(xiàn)不透明物的立體圖像的聲成像技術(shù),其原理與光波的全息術(shù)基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術(shù))。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發(fā)射兩束相干的超聲波:一束透過被研究的物體后成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產(chǎn)生的衍射效應(yīng)而獲得物的重現(xiàn)像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。 超聲處理
利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng),可進行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學(xué)反應(yīng)和進行生物學(xué)研究等,在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個部門獲得了廣泛應(yīng)用。
超聲波清洗
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,通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機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,使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,存在于液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下振動,當聲壓達到一定值時,氣泡迅速增長,然后突然閉合,在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波,在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓力,破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中,當團體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫離,從而達到清洗件表面凈化的目的。 超聲波加濕器
理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質(zhì)中傳播時,介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高,因而能量很大。在中國北方干燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi),就可以增加室內(nèi)空氣濕度,這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病,很難利用血流使藥物到達患病的部位,利用加濕器的原理,把藥液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎,從而減緩病痛,達到治愈的目的。超聲波在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用非常廣泛,可以對物品進行殺菌消毒。
基礎(chǔ)研究
超聲波作用于介質(zhì)后,在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質(zhì)對超聲的吸收規(guī)律可探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu),這方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支。普通聲波的波長遠大于固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續(xù)介質(zhì)。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結(jié)構(gòu)。點陣振動的能量是量子化的,稱為聲子(見固體物理學(xué))。特超聲對固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準粒子的相互作用。對固體中特超聲的產(chǎn)生、檢測和傳播規(guī)律的研究,以及量子液體——液態(tài)氦中聲現(xiàn)象的研究構(gòu)成了近代聲學(xué)的新領(lǐng)域。
研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收,以及各種超聲效應(yīng)和應(yīng)用的聲學(xué)分支叫超聲學(xué)。產(chǎn)生超聲波的裝置有機械型超聲發(fā)生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應(yīng)和電磁作用原理制成的電動超聲發(fā)生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應(yīng)和鐵磁物質(zhì)的磁致伸縮效應(yīng)制成的電聲換能器等。 超聲除螨
科研人員發(fā)現(xiàn),螨蟲的聽覺神經(jīng)系統(tǒng)很脆弱,對特定頻率的超聲非常敏感,針對螨蟲的這種生理特性,已有科技公司的研究人員開發(fā)出了超聲波除螨儀。這種新型的除螨產(chǎn)品采用現(xiàn)代微電子技術(shù)手段,直接用特殊頻率的超聲作用于螨蟲的聽覺神經(jīng)系統(tǒng),使其生理系統(tǒng)紊亂,煩躁不安,食欲不振,最終奄奄一息逐漸死亡。采用這種原理的除螨產(chǎn)品不用添加任何化學(xué)藥劑,無毒無二次污染,對人體和家中寵物都沒有傷害,是比較理想的除螨產(chǎn)品。
超聲除油
將黏附有油污的制件放在除油液中,并使除油過程處于一定頻率的超聲波場作用下的除油過程,稱為超聲波除油。引入超聲波可以強化除油過程、縮短除油時間、提高除油質(zhì)量、降低化學(xué)藥品的消耗量。尤其對復(fù)雜外形零件、小型精密零件、表面有難除污物的零件及絕緣材料制成的零件有顯著的除油效果,可以省去費時的手工勞動,防止零件的損傷。
超聲波除油的效果與零件的形狀、尺寸、表面油污性質(zhì)、溶液成分、零件的放置位置等有關(guān),因此,最佳的超聲波除油工藝要通過試驗確定。超聲波除油所用的頻率一般為30kHz左右。零件小時,采用高一些的頻率;零件大時,采用較低的頻率。超聲波是直線傳播的,難以達到被遮蔽的部分,因此應(yīng)該使零件在除油槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)或翻動,以使其表面上各個部位都能得到超聲波的輻照,受到較好的除油效果。另外超聲波除油溶液的濃度和溫度要比相應(yīng)的化學(xué)除油和電化學(xué)除油低,以免影響超聲波的傳播,也可減少金屬材料表面的腐蝕。
空泡煉油化學(xué)
液體內(nèi)部產(chǎn)生的強超聲波引發(fā)出高能量密集式空泡群,空泡爆炸時,在微小的空間內(nèi)瞬間產(chǎn)生高達一千大氣壓的壓力和上千度的高溫。
在高壓高溫下,重油分子中C-C鍵斷裂,大分子的碳氫化合物分解為小分子的碳氫化合物;原料中硫的有機化物在超聲波與空泡作用下,其C-S鍵發(fā)生斷裂,轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g烯烴、正烷烴、芳烴和硫化氫。生成的烯烴在超聲波熱解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)檎闊N和芳烴。
含硫份高的重油大分子轉(zhuǎn)化為低硫小分子的汽油和柴油。少量沒有轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化程度低的剩余物用于制備高品質(zhì)瀝青。 醫(yī)學(xué)檢查
醫(yī)學(xué)超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發(fā)射到人體內(nèi),當它在體內(nèi)遇到界面時會發(fā)生反射及折射,并且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫(yī)生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特征來辨別它們。此外再結(jié)合解剖學(xué)知識、正常與病理的改變,便可診斷所檢查的器官是否有病。
醫(yī)生們應(yīng)用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型:是以波形來顯示組織特征的方法,主要用于測量器官的徑線,以判定其大小??捎脕龛b別病變組織的一些物理特性,如實質(zhì)性、液體或是氣體是否存在等。
B型:用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時,首先將人體界面的反射信號轉(zhuǎn)變?yōu)閺娙醪煌墓恻c,這些光點可通過熒光屏顯現(xiàn)出來,這種方法直觀性好,重復(fù)性強,可供前后對比,所以廣泛用于婦產(chǎn)科、泌尿、消化及心血管等系統(tǒng)疾病的診斷。
M型:是用于觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用于檢查心臟的活動情況,其曲線的動態(tài)改變稱為超聲心動圖,可以用來觀察心臟各層結(jié)構(gòu)的位置、活動狀態(tài)、結(jié)構(gòu)的狀況等,多用于輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型:是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法,又稱為多普勒超聲診斷法??纱_定血管是否通暢、管腔是否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內(nèi)血液的流量。近幾年來科學(xué)家又發(fā)展了彩色編碼多普勒系統(tǒng),可在超聲心動圖解剖標志的指示下,以不同顏色顯示血流的方向,色澤的深淺代表血流的流速。還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內(nèi)窺鏡等超聲技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來,并且還可以與其他檢查儀器結(jié)合使用,使疾病的診斷準確率大大提高。超聲波技術(shù)正在醫(yī)學(xué)界發(fā)揮著巨大的作用,隨著科學(xué)的進步,它將更加完善,將更好地造福于人類。
工業(yè)自動化控制
利用聲波反射、衍射、多普勒效應(yīng),制造超聲波物位計、超聲波液位計、超聲波流量計等。 提取生物納米
超聲波化學(xué)反應(yīng)中,起關(guān)鍵作用的是聲波的空化效應(yīng),在超聲波的輻照過程中,在液體里將發(fā)生空化氣泡的形成,長大和崩滅,當空化氣泡崩滅時產(chǎn)生一個覆蓋著的強壓力脈沖,產(chǎn)生許多獨特的性質(zhì),例如產(chǎn)生高達5000K的高溫,大于200Mpa的壓力,以及高達1010K/p的降溫速度,這就是超聲波化學(xué)合成的能量來源,Kcap,Okitso等將0.5um的粉末加入到溶液中,再加入一種對,還原起促進作用的規(guī)類,然后用20Khz的超聲波輻照,在面合成出10nm左右的Pd納米粒子。
超聲波制藥
1.注射用醫(yī)藥物質(zhì)的分散——將磷脂類與膽固醇混合用適當方法與藥物混合在水溶液中,經(jīng)超聲分散,可以得到更小粒子(0.1um左右)供靜脈注射。
2.草藥提取——利用超聲分散破壞植物組織,加速溶劑穿透組織作用,提高中草藥有效成分提取率。如金雞納樹皮中全部生物堿用一般方法侵出需5小時以上,采用超聲分散只要半小時即可完成。
3.制備混懸劑——在超聲空化和強烈攪拌下,將一種固體藥物分散在含有表面活性劑的水溶液中,可以形成1um左右口服或靜脈注射混懸劑。例“靜注喜樹堿混懸劑”“肝臟造影劑”、“硫酸鋇混懸劑”。
4.制備疫苗——將細胞或病毒借助于超聲分散將其殺死以后,再用適當方法制成疫苗。 為了更進一步提取藥物精華和粒子微細化,并節(jié)約生產(chǎn)成本,達到分散、乳化效果,使化妝品更深入滲透到肌膚里層,讓肌膚很好的吸收,發(fā)揮藥物的效力和作用,采用超聲波乳化可達到非常理想的效果。采用超聲分散,則不需要使用乳化劑,就能使蠟及石蠟乳化、化妝水等油的微粒子分散。石臘在水中分散的粒子直徑可達1um以下。 對酒的醇化
一瓶美酒以它的酒味醇厚,綿軟柔和、芳香濃郁為人青睞,人們常用陳年老酒來形容酒的珍貴,一瓶上世紀的陳酒,標價幾萬元,其價格的含義在于時間的存放上。酒的主要控制因素是化學(xué)變化即酸的形成,并進一步酯化,酯參與乙醇和水的締合。剛出廠的酒含有戍醇,有辛辣味,這種氣味要經(jīng)過很長時間才能化解,這個緩慢變化稱酒的醇化。用功率1.6KW,頻率17.5-22KHZ的超聲波處理5-10min,可使酒的老熟時間縮短1/3到1/2。
1)超聲波在傳播時,方向性強,能量易于集中。
2)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播,且可傳播足夠遠的距離。
3)超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中,易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效用及治療。
4)超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。
5)超聲波可傳遞很強的能量。
6)超聲波會產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。
超聲波是一種波動形式,它可以作為探測與負載信息的載體或媒介如B超等用作診斷;超聲波同時又是一種能量形式,當其強度超過一定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用,去影響,改變以致破壞后者的狀態(tài),性質(zhì)及結(jié)構(gòu)用作治療。
技術(shù)特點
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超聲波清洗是基于空化作用,即在清洗液中無數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆。由此產(chǎn)生的沖擊將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高,氣泡數(shù)量增加而爆破沖擊力減弱,因此,高頻超聲特別適用于小顆粒污垢的清洗而不破環(huán)其工件表面。
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行透射。在減壓力作用時,液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象,在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力,由此剝離被清洗物表面的污垢,從而達到精密洗凈目的。
超聲波清洗方式超過一般以的常規(guī)清洗方法,特別是工件的表面比較復(fù)雜,像一些表面凹凸不平,有盲孔的機械零部件,一些特別小而對清潔度有較高要求的產(chǎn)品如:鐘表和精密機械的零件,電子元器件,電路板組件等,使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號,通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機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同的向前輻射,使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長,而在正壓區(qū)迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應(yīng)的過程中,氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓,連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面,使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落,從而達到物件表面凈化的目的。
相比其他多種的清洗方式,超聲波清洗具有:清洗效果好,清潔度高且全部工件清潔度一致;清洗速度快,提高生產(chǎn)效率,不須人手接觸清洗液,安全可靠;對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈;對工件表面無損傷,節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等優(yōu)點。
由于超聲波清洗速度快、質(zhì)量好,又能大大降低環(huán)境污染,因此,超聲波清洗技術(shù)正在越來越多的工業(yè)部門中得到應(yīng)用。在專業(yè)化、集團化的生產(chǎn)企業(yè)中,己逐漸用超聲波清洗機取代了傳統(tǒng)的浸洗、刷洗、壓力沖洗、振動清洗和蒸氣清洗等工藝方法,超聲波清洗機的高效率和高清潔度,得益于其聲波在介質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的穿透性和空化沖擊疚,所以很容易將帶有復(fù)雜外形,內(nèi)腔和細空的零部件清洗干凈,對一般的除油、防銹、磷化等工藝過程,在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成,其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍,甚至幾十倍,清潔度也能達到高標準,這在許多對產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)率要求較高的場合,更突出顯示了用其他處理方法難以達到或不可取代的結(jié)果。
清洗機理
超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面:因空化泡破滅時產(chǎn)生強大的沖擊波,污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來、分散、乳化、脫落。因為空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡,由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透,由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹,收縮,象剝皮一樣的物理力反復(fù)作用于污垢層,污垢層一層層被剝離,氣泡繼續(xù)向里滲透,直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應(yīng)。超聲波清洗中清洗液超聲振動對污垢的沖擊。超聲加速化學(xué)清洗劑(RT-808超聲波清洗劑)對污垢的溶解過程,化學(xué)力與物理力相結(jié)合,加速清洗過程。
適用行業(yè)
醫(yī)療行業(yè):醫(yī)療器械的清洗、消毒、殺菌、實驗器皿的清洗等。
半導(dǎo)體行業(yè):半導(dǎo)體晶片的高清潔度清洗。
光學(xué)行業(yè):光學(xué)器件的除油、除汗、清灰等。
石油化工行業(yè):金屬濾網(wǎng)的清洗疏通、化工容器、交換器的清洗等。 電子行業(yè):電子行業(yè)是超聲波清洗應(yīng)用最早,最為普及的行業(yè)。
電子零件如半導(dǎo)體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等;電子元器件如IC芯片、電阻、晶體、半導(dǎo)體、原膜電路等。電子元器件的基體是由半導(dǎo)體材料制成并封裝在金屬或塑料殼座中形成的,在封裝前,不但對殼座必須清洗,而且也必須對基體進行清洗,
PCB組件焊接采用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類,使用較多的為前兩種,多采用超聲波清洗(也有不少是采用酒精刷洗),免清洗型原則上應(yīng)該不清洗,但大多數(shù)廠家即使采用免清洗型焊劑焊接組件,仍需要清洗。特別是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗或不采用超聲波清洗,必將導(dǎo)致高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃,一旦環(huán)境濕度大,極易發(fā)生高密度線間和腳間短路而出現(xiàn)故障,而一旦環(huán)境干燥,短路故障又自行消失,這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機廠均堅持對PCB板作超聲波清洗。 接插件、連接件、轉(zhuǎn)接器等器件的生產(chǎn)中,電鍍和組裝前也必須清洗,否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必將影響其導(dǎo)電和絕緣性能,特別是一些復(fù)雜的多芯連接器尤其如此。
電子材料加工成型后的清洗:如晶片、硅片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的產(chǎn)品,其產(chǎn)品出廠前必須清洗。 機電行業(yè):機電行業(yè)中,從機械零件到機械部件,從電器零件到電器部件都有清洗的要求,如齒輪、曲軸乃至齒輪箱,又如電器零件上機械和電器的組合件,還有一些精密機械零件和電器零件,都需要清洗,大多數(shù)企業(yè)采用的是傳統(tǒng)的清洗方法,諸如浸潤清洗、噴淋清洗。這種清洗方法不但勞動強度大,而且易造成環(huán)境污染和水資源浪費。部分企業(yè)在技術(shù)改造夠采用超聲波清洗以消除傳統(tǒng)清洗的弊端,特別是一些形狀復(fù)雜的機械零件。
制藥工業(yè):超聲波清洗技術(shù)經(jīng)過眾多制藥企業(yè)的應(yīng)用而得到廣泛使用,特別是對西林瓶、口服液瓶、安瓶、大輸液瓶的清洗以及對丁基膠塞、天然膠塞的清洗。對于瓶類的清洗,是用超聲波清洗技術(shù)代替原有的毛刷機,它經(jīng)過翻轉(zhuǎn)注水、超聲清洗、內(nèi)外沖洗、空氣吹干、翻轉(zhuǎn)等流程而實現(xiàn)的。
輕紡行業(yè):輕工行業(yè),如空調(diào)、冷柜、冰箱中的壓縮機;鐘表零件、手表元件等;紡織行業(yè),如精密紡織器材、噴絲嘴等;珠寶行業(yè),如金銀首飾、珠寶玉器等,都需要清洗,有些零件、部件和組件,如壓縮機、噴絲嘴等或形狀復(fù)雜,或盲孔、微孔,只能由超聲波清洗,有些規(guī)模生產(chǎn)廠甚至采用超聲波鏈式或升降式成套設(shè)備。 表面處理行業(yè):表面處理是輕工行業(yè)的組成部分,包含機械零件電鍍、金屬和非金屬機箱柜涂覆、光學(xué)玻璃或鏡片鍍膜等,電鍍前后或涂覆前的清洗采用超聲波清洗技術(shù)已成為一種新的典型工藝,特別是軍工電子產(chǎn)品中的一些多芯插座,因質(zhì)量要求必須進行電鍍,而電鍍后其質(zhì)量要求多芯之間必須絕緣,往往因電鍍后致使多芯間不絕緣,采用丙酮、酒精等方法浸潤清洗后測試其阻值要求無窮大,但達不到質(zhì)量要求,而采用超聲波清洗,經(jīng)烘干后,則完全達到質(zhì)量要求。將超聲波直接引入電鍍還可提高鍍液的勻度和鍍層的密度。
鐵路段修領(lǐng)域:中國鐵道部《三機檢修規(guī)程》以及鐵路系統(tǒng)的一些段修技術(shù)規(guī)程都涉及到清洗。超聲波清洗在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用較為普遍,但用于對列車空調(diào)機組、柴油發(fā)動機組、機車散熱器等大型設(shè)備的不拆御清洗則是一個嶄新的課題。中國檢修客車的車輛段,采用超聲波清洗設(shè)備對列車空調(diào)的不拆御清洗實為首創(chuàng)之舉。其勞動強度的減低、清洗質(zhì)量的提高、環(huán)境保護成本的降低、文明生產(chǎn)、現(xiàn)場管理水平的提升,均開創(chuàng)了一個新的局面,但普及水平很低。 軍事裝備領(lǐng)域:軍事裝備包括光、機、電類裝備或光、機、電一體化裝備,軍事裝備在儲備狀態(tài)下,儲存于軍事倉庫,這些裝備在儲備、訓(xùn)練、演習(xí)狀態(tài)均會受到塵埃、污垢的吸附、污染,特別是一些復(fù)雜的兵器裝備靠人工擦拭保養(yǎng),難度較大,使用超聲波清洗可以較為容易清潔軍事裝備。
電鍍、噴涂前工藝應(yīng)用:產(chǎn)品噴涂前處理工藝,一般的傳統(tǒng)工藝使用酸液對工件進行處理,對環(huán)境污染較重,工作環(huán)境較差,同時結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈。工件噴涂后,時間不長,沿著夾縫出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,破壞涂層表面,嚴重影響產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用到涂裝前處理后,不僅能使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落,而且涂裝件噴涂層牢固不會返銹。
利用超聲波在液體中產(chǎn)生的空化效應(yīng),可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合適當?shù)那逑磩?,可以迅速地對工件表面實現(xiàn)高清潔度的處理。
電鍍工藝,對工件表面清潔度要求較高,而超聲波清洗技術(shù)是能達到此要求的理想技術(shù)。利用超聲波清洗技術(shù),可以替代溶劑清洗油污;可以替代電解除油;可以替代強酸浸蝕去除碳鋼及低合金鋼表面的鐵銹及氧化皮。
其他:感光材料制造、造紙、某些食品領(lǐng)域的液體消泡(去除溶解的空氣)。
應(yīng)用舉例
編輯本段
珠寶行:項鏈、耳環(huán)、手鐲、錢幣、剃須刀頭、鐘表、筆尖、錢幣、徽章、五金零件。
眼鏡行:眼鏡、鏡片、玻璃、隱型眼鏡附件等。
其它:假牙、打印機墨頭、證章、餐具、超聲波清洗劑。
工藝介紹
1.拋光件表面拋光膏的清洗:一般情況下,拋光膏常常采用石蠟調(diào)合,石蠟分子量大,熔點較高,常溫下呈固態(tài),是較難清洗的物質(zhì),傳統(tǒng)的辦法是采用有機溶劑清洗或高溫堿水煮洗有許多弊病。采用超聲波清洗則可使用水基清洗劑,在中溫條件下,幾分鐘內(nèi)將工件表面徹底清洗干凈,常用工藝流程是:①浸泡→②超聲波清洗→③清水(凈水)漂洗。
2.表面有油及少量銹的冷軋鋼板:冷軋鋼板表面一般有油、污或少量鐵銹,要洗干凈比較容易,但經(jīng)一般方法清洗后,工件表面仍殘留一層非常細薄的浮灰,影響后續(xù)加工質(zhì)量,有時不得不再采用強酸浸泡的辦法去除這層浮灰。而采用超聲波清洗并加入適當?shù)那逑匆?,可方便快捷地實現(xiàn)工件表面徹底清潔,并使工件表面具有較高的活性,有時甚至可以免去電鍍前酸浸活化工序。
3.表面有氧化皮和黃銹的工件:傳統(tǒng)的辦法是采用鹽酸或硫酸浸泡清洗。如采用超聲波綜合處理技術(shù),可以快捷地在幾分鐘內(nèi)同時去除工件表面的油、銹、并避免了因強酸清洗伴隨產(chǎn)生的氫脆問題。
塑料焊接
1.熔接法:超聲波振動隨焊頭將超聲波傳導(dǎo)至焊件,由于兩焊件處聲阻大,因此產(chǎn)生局部高溫,使焊件交界面熔化。在一定壓力下,使兩焊件達到美觀、快速、堅固的熔接效果。
2.埋植(插)法:螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬,經(jīng)高速振動,使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi),同時將塑膠熔化,其固化后完成埋插。
3.鉚接法:欲將金屬和塑料或兩塊性質(zhì)不同的塑料接合起來,可利用超聲波鉚接法,使焊件不易脆化、美觀、堅固。
4.點焊法:利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點焊接,或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上,從而達到點焊的效果。
5.成型法:利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型,當塑料凝固時可使金屬或其它材質(zhì)的塑料牢固。
6.切除法:利用焊頭及底座的特別設(shè)計方式,當塑料工件剛射出時,直接壓于塑料的枝干上,通過超聲波傳導(dǎo)達到切除的效果。
金屬焊接
按國際通行的用途,超聲波金屬焊有四大系列:點焊、滾焊、封切、線束,廣泛應(yīng)用于:汽車、制冷、太陽能、電池、電子等各個領(lǐng)域。 超聲波金屬焊接適用產(chǎn)品:
A.動力電池多層正、負極焊接;鎳氫電池鎳網(wǎng)與鎳片焊接 B.鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片焊接;鋁箔與鋁片焊接;鋁片與鎳片焊接 C.汽車線束;電線頭成型;電線互焊;多條電線互焊成線結(jié);銅、鋁線轉(zhuǎn)換
D.電線、電纜與名種電子元件、接點、連接器、端子焊接
E.太陽能電池、平板太陽能吸熱板、鋁塑復(fù)合管滾焊,銅、鋁板拼接 F.電磁開關(guān)、無熔絲開關(guān)等大電流接點、觸點、異種金屬片的焊接
G.冰箱、空調(diào)等行業(yè)銅管封尾;真空器件銅、鋁管封切可水、氣密。