超声波清洗机是如何利用超声波工作

2024年11月12日

1.超声波的产生
超声波清洗机有一个核心部件叫超声波发生器，也称为超声电源。它的主要功能是将市电（通常是220V或380V交流电）转换成高频交流电信号。这个高频信号的频率一般在20kHz-100kHz之间，这是超声波的频率范围。例如，常见的超声波清洗机频率可能是40kHz。
超声波发生器通过电子线路将电能进行转换和放大，然后将高频交流电输送到换能器。换能器是一种能够将电能转换为机械能（超声波振动）的装置。它主要由压电陶瓷材料制成，当高频交流电作用于压电陶瓷时，压电陶瓷会根据电场的变化而产生机械变形，从而产生超声波振动。

2.超声波在清洗液中的传播与空化效应
换能器产生的超声波会传入清洗机中的清洗液。清洗液通常是水或者水与适当的清洗剂混合而成的液体。超声波在清洗液中以纵波的形式传播。
当超声波在清洗液中传播时，会产生空化效应。在超声波的负压周期，清洗液中的微小区域会形成真空泡，这些真空泡在正压周期时会迅速闭合。在真空泡闭合的瞬间，会在局部产生高温和高压（可达上千个大气压）。这种高温高压的环境就像一个个微小的“爆炸”，产生强烈的冲击波和微射流。
例如，假设清洗一个带有油污的机械零件，当这些微小的“爆炸”发生在零件表面时，冲击波和微射流会冲击油污和污垢，将它们从零件表面剥离下来。而且，由于空化泡在液体中是大量、随机分布的，所以能够对零件的各个表面，包括复杂的形状和细小的缝隙都进行有效的清洗。

3.清洗过程中的协同作用
除了空化效应外，超声波还会在清洗液中引起强烈的搅拌作用。由于超声波的振动，清洗液中的分子会不断地运动和混合，这有助于将已经从被清洗物体表面剥离下来的污垢分散在清洗液中，防止污垢重新附着在物体上。
同时，超声波的振动还可以加速清洗剂与污垢之间的化学反应。如果清洗液中含有合适的清洗剂，超声波的作用可以使清洗剂更好地渗透到污垢内部，从而更有效地分解和去除污垢。例如，在清洗一些含有蛋白质污垢的物品时，超声波可以使清洗液中的蛋白酶更好地与蛋白质污垢结合，加快蛋白质的分解，提高清洗效果。

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