原標題：超聲波清洗機原理

超聲波清洗機是一種利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用，對液體和污物直接、間接作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的的設備，以下從其核心原理、清洗過程、關鍵部件及影響因素展開介紹：

核心原理

• 空化作用：超聲波在液體中傳播時，會產生交變聲壓，在交變聲壓的擠壓下，液體中會形成許多微小的氣泡，這些氣泡會隨著聲壓的變化而不斷膨脹、收縮。當聲壓達到一定值時，氣泡會迅速膨脹并突然閉合，在閉合的瞬間會產生局部高溫、高壓和沖擊波，這種微爆炸現象稱為空化作用。空化作用產生的沖擊波能夠破壞污物與清洗件表面的吸附，使污物從清洗件表面脫落。例如，在清洗一個沾滿油污的金屬零件時，空化作用產生的沖擊波可以將油污從零件表面的微小縫隙中沖擊出來。

• 加速度作用：液體粒子在超聲波的作用下會加速運動。高頻超聲波產生的加速度非常大，對于較重的灰塵等污漬，這種加速度作用能使它們在液體中受到巨大的力，從而脫離清洗件表面。可以把液體粒子想象成一群被快速推動的小球，它們在高速運動過程中會撞擊并帶走清洗件表面的污漬。

• 直進流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象稱為直進流。聲波強度為0.5W/cm2時，肉眼能看到直進流，垂直于振動面產生流動，流速約為10cm/s。直進流能使液體產生攪拌作用，增強清洗效果，還能使清洗液不斷更新，將脫落的污物帶走。就好像在水池中用棍子快速攪拌，水會形成流動，把水底的雜質帶動起來。

清洗過程

1. 注液

向清洗槽中注入適量的清洗液，清洗液的選擇要根據清洗對象的材質和污漬類型來確定。例如，清洗一般的金屬零件可以選擇水基清洗劑；清洗光學鏡片等精密器件則需要使用專用的光學清洗液。

2. 放置物品

將需要清洗的物品放入清洗槽中，注意物品之間要留有一定的間隙，以保證清洗液能夠充分接觸到物品的各個表面。同時，物品不能放置過高，以免超出清洗液的有效作用范圍。

3. 啟動設備

開啟超聲波清洗機，設定合適的清洗時間、溫度和超聲波功率等參數。超聲波發生器會產生高頻電信號，并將其傳輸給換能器。

4. 超聲波作用

換能器將高頻電信號轉換為高頻機械振動（超聲波振動），這種振動通過清洗槽的槽壁傳遞到清洗液中。在清洗液中，上述的空化作用、加速度作用和直進流作用同時發生，對物品表面的污漬進行清洗。

5. 排水與取出物品

清洗時間結束后，關閉超聲波清洗機，排出清洗槽中的清洗液。然后用清水沖洗物品，去除殘留的清洗液，最后將清洗干凈的物品取出。

關鍵部件及作用

1. 超聲波發生器

• 超聲波發生器是超聲波清洗機的能量源，它能夠將市電（通常為50Hz或60Hz的交流電）轉換為高頻電信號（頻率一般在20kHz - 100kHz之間）。通過控制電路，可以精確地調節電信號的頻率、功率等參數，以滿足不同清洗工藝的要求。例如，對于清洗較為頑固的污漬，可能需要提高超聲波的功率。

2. 換能器

• 換能器是將電能轉換為機械能的核心部件。常見的換能器有壓電換能器和磁致伸縮換能器兩種類型。壓電換能器利用壓電陶瓷的壓電效應，當在壓電陶瓷上施加交變電壓時，它會產生機械振動；磁致伸縮換能器則是利用某些磁性材料在磁場作用下會發生尺寸變化（磁致伸縮效應）來實現電能與機械能的轉換。換能器將超聲波發生器產生的高頻電信號轉換為高頻機械振動，并將振動能量傳遞到清洗液中。

3. 清洗槽

• 清洗槽是盛放清洗液和待清洗物品的容器，它通常由不銹鋼等耐腐蝕材料制成。清洗槽的形狀和尺寸要根據清洗物品的大小和數量來設計，以保證清洗液能夠充分覆蓋物品。同時，清洗槽還需要具有一定的強度和密封性，以承受清洗液的壓力和防止清洗液泄漏。

影響因素

1. 超聲波參數

• 頻率：不同的清洗對象和污漬類型需要選擇合適的超聲波頻率。一般來說，低頻超聲波（20kHz - 40kHz）產生的空化氣泡較大，沖擊力較強，適合清洗較厚的污漬和大型物品；高頻超聲波（40kHz以上）產生的空化氣泡較小，分布更均勻，適合清洗精密器件和表面要求較高的物品。例如，清洗機械零件上的油污可以選擇低頻超聲波，而清洗電子元件上的微小灰塵則適合使用高頻超聲波。

• 功率：功率的大小直接影響清洗效果和清洗速度。功率過小，無法產生足夠的空化作用，清洗效果不佳；功率過大，則可能會對清洗物品造成損傷，同時也會增加能耗。

2. 清洗液特性

• 清洗液的成分：不同的清洗液成分對污漬的溶解能力和清洗效果不同。例如，堿性清洗液對油脂類污漬有較好的清洗效果，酸性清洗液則適合清洗金屬表面的銹跡和氧化物。

• 清洗液的溫度：溫度會影響清洗液的粘度、表面張力和化學反應速率等物理化學性質。一般來說，適當提高清洗液的溫度可以增強清洗效果，但溫度過高可能會導致清洗液揮發過快或對清洗物品造成損害。

3. 清洗物品特性

• 物品的材質：不同材質的物品對超聲波的耐受能力不同。一些柔軟的材料（如橡膠、塑料等）可能會在超聲波的作用下發生變形或損壞，因此在清洗這類物品時需要選擇合適的超聲波參數和清洗液。

• 物品的形狀和結構：物品的形狀和結構會影響清洗液在物品表面的流動和分布，從而影響清洗效果。對于形狀復雜、有微小縫隙的物品，需要調整超聲波的頻率和功率，以保證清洗液能夠充分進入縫隙中進行清洗。