超聲(sheng)(sheng)波(bo)頻率、聲(sheng)(sheng)波(bo)功率密度、清洗液(ye)性質和溫度以及零件在聲(sheng)(sheng)場的(de)位(wei)置等基本(ben)因素對超聲(sheng)(sheng)波(bo)清洗的(de)作用有(you)很大的(de)影響(xiang)。
超(chao)聲(sheng)(sheng)波頻率(lv)決(jue)定空(kong)化(hua)泡破裂產生(sheng)沖擊(ji)波的(de)(de)(de)強度。超(chao)聲(sheng)(sheng)波清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)頻率(lv)一般(ban)(ban)在(zai)20~100kHz之間(jian)。對(dui)于(yu)(yu)表(biao)面粗糙度要求較(jiao)高(gao)，只有(you)小(xiao)直徑孔或狹縫(feng)的(de)(de)(de)零(ling)(ling)件(jian)(jian)，宜用(yong)(yong)波長較(jiao)短(duan)、能量集(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)高(gao)頻超(chao)聲(sheng)(sheng)波清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)（一般(ban)(ban)40kHz）較(jiao)好。但(dan)高(gao)頻超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)在(zai)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)液(ye)中(zhong)衰(shuai)減較(jiao)大，作(zuo)用(yong)(yong)距離較(jiao)短(duan)，空(kong)化(hua)強度也較(jiao)弱(ruo)，清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)效率(lv)較(jiao)低，而(er)且由于(yu)(yu)高(gao)頻的(de)(de)(de)方向性(xing)而(er)產生(sheng)的(de)(de)(de)“陰影”區，使(shi)零(ling)(ling)件(jian)(jian)某些部位清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)不到(dao)。在(zai)使(shi)用(yong)(yong)無頻率(lv)跟蹤的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)波清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)裝(zhuang)置時(shi)(shi)，需要經常調節發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)(de)(de)頻率(lv)旋鈕，使(shi)其輸出信號的(de)(de)(de)頻率(lv)與換能器(qi)的(de)(de)(de)固有(you)振動(dong)頻率(lv)保持一致。此(ci)時(shi)(shi)空(kong)化(hua)最強，在(zai)透明的(de)(de)(de)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)液(ye)中(zhong)可以看到(dao)白(bai)色聚流，用(yong)(yong)手試探(tan)時(shi)(shi)有(you)針刺感。在(zai)使(shi)用(yong)(yong)水或水洗(xi)(xi)(xi)劑時(shi)(shi)由于(yu)(yu)空(kong)化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)引起的(de)(de)(de)物理清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)力對(dui)低頻有(you)利，一般(ban)(ban)用(yong)(yong)15~30kHz的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)波。對(dui)于(yu)(yu)鐘表(biao)零(ling)(ling)件(jian)(jian)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)時(shi)(shi)用(yong)(yong)40kHz的(de)(de)(de)頻率(lv)較(jiao)好。當然(ran)在(zai)進行半導體制造工(gong)藝的(de)(de)(de)硅片清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)時(shi)(shi)，則(ze)可以選用(yong)(yong)兆赫級超(chao)聲(sheng)(sheng)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)設備(bei)。
聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波功率(lv)密(mi)度對超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波清(qing)洗(xi)效(xiao)率(lv)影(ying)響很大(da)。使用超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)清(qing)洗(xi)的(de)主(zhu)要參數就(jiu)是(shi)功率(lv)，或(huo)更確切(qie)地說，是(shi)清(qing)洗(xi)池(chi)內被清(qing)洗(xi)件(jian)表面(mian)處的(de)功率(lv)密(mi)度的(de)大(da)小(xiao)，它直(zhi)接影(ying)響到超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)強的(de)大(da)小(xiao)。聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)強大(da)小(xiao)又(you)是(shi)直(zhi)接影(ying)響空(kong)化效(xiao)果的(de)因素。
超聲清洗效果不一定完全與功率 X 清洗時間成正比。可以想象，有時用小功率的清洗機，花費很長時間也不會有特別明顯的效果。如果功率達到一定值，則可以很快將污垢去除。功率過大，空化強度將大大增加，清洗效果提高了，但會使較精密的零件產生蝕點，得不償失，而且清洗缸底部振動處空化嚴重，很容易受到水點腐蝕，減少超聲清洗機的壽命。太高的聲強會造成空化泡過多，形成聲波屏障，使聲波不容易傳播到整個液體空間。在遠離聲源的地方，聲波強度會減弱很快，不能形成有效的清洗。趕聲波的功率密度越高，空穴作用越強，其清洗效果越好，對表面污垢嚴重、形狀復雜、有深孔盲孔的零件，應選用較大的功率密度。但是，功率密度太大，長時間的強洗會由于空穴作用發生腐蝕。頻率20~50kHz，超聲能量密度2-3W/cm2最好；而使用溶劑時，能量密度1~2W/cm2。一般情況下，超聲波的功率密度設在0.5~1W/cm2。
空化效應示意圖
清(qing)洗溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)升高對(dui)空(kong)化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)有(you)利，對(dui)于(yu)超(chao)聲波(bo)來說，其空(kong)穴作(zuo)(zuo)用(yong)在(zai)(zai)30~40℃時(shi)最強(qiang)。但溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高，會使空(kong)化(hua)泡沖擊力下降，清(qing)洗液(ye)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)氣(qi)泡會折(zhe)斷聲波(bo)，使超(chao)聲波(bo)減弱(ruo)。因此(ci)，必須保持一(yi)定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)(清(qing)洗液(ye)一(yi)般在(zai)(zai)45℃左(zuo)右(you)，三氯乙烯為(wei)75℃，水為(wei)60℃左(zuo)右(you))。對(dui)于(yu)易(yi)(yi)蒸發和易(yi)(yi)燃(ran)的(de)(de)(de)清(qing)洗液(ye)，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不宜(yi)太高。如對(dui)于(yu)油脂(zhi)類的(de)(de)(de)臟污(wu)，使用(yong)水基清(qing)洗劑時(shi)在(zai)(zai)較高的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下清(qing)洗效果好，一(yi)般場合液(ye)溫(wen)(wen)設在(zai)(zai)50~60℃。各種(zhong)不同的(de)(de)(de)清(qing)洗液(ye)，空(kong)化(hua)強(qiang)度(du)(du)(du)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)有(you)一(yi)個(ge)最人值，在(zai)(zai)表(biao)3-39中(zhong)表(biao)明了相同超(chao)聲強(qiang)度(du)(du)(du)和超(chao)聲頻率下，相同時(shi)間內鋁在(zai)(zai)不同液(ye)體中(zhong)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)與(yu)腐(fu)蝕量的(de)(de)(de)關系(xi)。
零(ling)(ling)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)(mian)接近并面(mian)(mian)(mian)向發生器時，清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)質量(liang)最好。一般(ban)都把零(ling)(ling)件(jian)放(fang)在金屬(shu)網內，故應采用帶有聚焦系統的(de)(de)(de)發生器。被清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)零(ling)(ling)件(jian)不(bu)能(neng)直接壓在超(chao)(chao)聲振(zhen)(zhen)動的(de)(de)(de)輻射面(mian)(mian)(mian)上。應將重點(dian)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)部位(wei)對準(zhun)超(chao)(chao)聲源，被洗(xi)(xi)(xi)(xi)下的(de)(de)(de)污(wu)物(wu)應能(neng)順(shun)利(li)地(di)排(pai)出零(ling)(ling)件(jian)，以(yi)便于(yu)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)(ye)在清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)槽內對流。一般(ban)來說，清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)(ye)液(ye)(ye)面(mian)(mian)(mian)至少應該高于(yu)振(zhen)(zhen)動表(biao)面(mian)(mian)(mian)100mm以(yi)上。例(li)如在300W，24kHz的(de)(de)(de)超(chao)(chao)聲清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)機內的(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)(ye)液(ye)(ye)面(mian)(mian)(mian)約高12mm；在600W，24kHz的(de)(de)(de)超(chao)(chao)聲清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)機內的(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)(ye)液(ye)(ye)面(mian)(mian)(mian)約高150mm。由于(yu)單頻(pin)(pin)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)機受駐(zhu)波場的(de)(de)(de)影(ying)響，波節處(chu)振(zhen)(zhen)幅很小(xiao)，波峰處(chu)振(zhen)(zhen)幅大造(zao)成清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)不(bu)均勻。因此一般(ban)最佳清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)物(wu)放(fang)置應該在波峰處(chu)。或(huo)者附加其他手段使物(wu)品上下移動，均勻清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)。當(dang)選(xuan)用了多頻(pin)(pin)和調頻(pin)(pin)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后(hou)，效果也要好一些。
表3-39 鋁在不同液(ye)體中的空化腐蝕量/mg
| 介質 | 溫度 | ||||||||
| -10℃ | 0℃ | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ | 60℃ | 80℃ | 90℃ | |
| 水 | 0.8 | 2.0 | 3.7 | 5.3 | 5.8 | 2.6 | 0.5 | ||
| 煤油 | 0.9 | 1.8 | 2.9 | 3.7 | 3.7 | 3.2 | 2.0 | 1.1 | |
| 苯 | 0.2 | 1.0 | 1.3 | 0.9 | 0.6 | 0.4 | |||
| 酒精 | 0.1 | 0.4 | 0.9 | 0.9 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | ||
| 丙酮 | 0.4 | 1.0 | 0.8 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | |||
清(qing)(qing)洗大量(liang)污(wu)(wu)垢的零件一般(ban)采(cai)用(yong)浸泡、噴(pen)射(she)的方法進行(xing)預洗。在清(qing)(qing)洗了大部分污(wu)(wu)垢之后，再(zai)用(yong)超(chao)聲清(qing)(qing)洗余下的污(wu)(wu)垢，則效果更好(hao)(hao)。清(qing)(qing)洗小物(wu)品及(ji)形(xing)狀復雜的物(wu)品時，如果采(cai)用(yong)清(qing)(qing)洗網或者使(shi)清(qing)(qing)洗物(wu)旋轉，一邊(bian)振動一邊(bian)用(yong)超(chao)聲輻射(she)，就能取得均勻清(qing)(qing)洗的良好(hao)(hao)效果。
總(zong)之，超聲(sheng)波清(qing)(qing)洗機的(de)(de)功率(lv)大(da)小(xiao)，清(qing)(qing)洗缸內的(de)(de)功率(lv)密度的(de)(de)設計，換能器(qi)頻率(lv)及功率(lv)的(de)(de)選(xuan)擇及換能器(qi)在清(qing)(qing)洗缸中擺放(fang)的(de)(de)位(wei)置(zhi)（底部、側面、上部等)，清(qing)(qing)洗液的(de)(de)選(xuan)擇及清(qing)(qing)洗溫度等因素影(ying)響著清(qing)(qing)洗的(de)(de)效果，使用(yong)者應更多地聽取權威(wei)生產廠家的(de)(de)指導，以取得最佳(jia)的(de)(de)使用(yong)效果。